Сотрудники Московского государственного университета стали первыми, кто изучил в газовой фазе молекулы гистамина при помощи пучка электронов. Исследование заключалось и в сложных теоретических расчетах методами квантовой химии, и в уникальном эксперименте. Результаты их работы напечатаны в издании Physical Chemistry Chemical Physics.


Ученые из МГУ сделали открытие о геометрии гистамина

Шесть наиболее стабильных конформеров, составляющих гистамин в газовой фазе
Фото: www.msu.ru

Исследование проводилось группой ученых, работающих на кафедре физической химии МГУ, которые изучают лекарственные препараты и биологически активные соединения. Гистамин входит в ряд последних. Он участвует в процессе регуляции целого списка функций в организме, так, к примеру, гистамин контролирует развитие части патологических состояний организма, в частности, аллергические реакции.

Гистамин действует таким образом: воздействуя на некоторые кожные рецепторы, он запускает целый ряд различных физиологических процессов. Это может быть и стандартное высыпание на коже, и расстройство желудка, и головная боль, и даже анафилактический шок. Современные противоаллергические лекарственные препараты являются противогистаминными. Они основаны на "конкуренции" за рецепторы с гистамином, не давая последнему воздействовать на них.

Ученые уже провели множество экспериментальных и теоретических исследований, но до сих пор ни одно из них не давало полной картины геометрии гистамин, а именно это знание дает возможность оценить свойства и особенности вещества.

Как объясняет Леонид Хайкин, доктор химических наук, соавтор статьи, получить информацию о геометрической структуре этого биологически активного соединения – очень сложно. "Причина заключается в том, что геометрию отдельных конформеров, которые составляют гистамин, определяет множество, взаимно влияющих факторов", – добавляет Хайкин.

Химики из МГУ использовали в своем эксперименте метод газовой электронографии. Он заключался в том, что ученые в условиях высокого вакуума пропускали тонкий пучок быстрых электронов через струю пара гистамина. Когда электроны сталкивались с молекулами гистамина, они рассеивались, при этом исследователи регистрировали их дифракционную картину рассеяния.

"Именно эта картина позволяет нам определить геометрию молекулы. Картину рассеяния можно сравнить для большего понимания с отпечатком пальца, который потом укажет на конкретного человека. То есть для гистамина характерна именно такая дифракционная картина, проанализировав которую, мы уже можем понять, какие в ней зашифрованы геометрические характеристики молекулы", – поясняет Хайкин.

Главной проблемой для ученых стало то, что одинаковые "отпечатки" могли оставлять несколько конформеров гистамина. По этой причине им приходилось проводить множество квантово-химических расчетов, используя известные спектроскопические данные для вращательных и колебательных спектров и т.д.

После экспериментальной части началась аналитическая, которую уже проводили в Германии – на кластере Билефельдского университета. Кроме того, что химики МГУ смогли лучше изучить геометрическую структуру гистамина, им также удалось теоретически описать, а затем экспериментально подтвердить наличие у этого биологически активного соединения механизма так называемой таутомеризации. Это означает, что молекулы гистамина могут, спонтанно переходить из одного структурного состояния в иное.

Пока что результаты исследования могут только дополнить справочные базы, но в будущем может идти речь о практическом применении в фармакологии, а именно в создании более эффективных лекарств против аллергии.