Published September 20, 2021 | Version v1
Publication Open

Permeability Data of Organosulfur Garlic Compounds Estimated by Immobilized Artificial Membrane Chromatography: Correlation Across Several Biological Barriers

Creators

  • 1. National University of Cuyo
  • 2. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza
  • 3. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
  • 4. Centro Científico Tecnológico - Mendoza
  • 5. National University of San Luis

Description

Among healthy vegetables, those of the genus Allium stand out. Antioxidant and anti-inflammatory properties have been associated with these vegetables, attributed mainly to organosulfur compounds (OSCs). In turn, they are linked to a protective effect counteracting cardiovascular disease development. Now, to really ensure the bioactive efficacy of the said compounds once consumed, it is necessary to previously evaluate the ADME (absorption, distribution, metabolism, and excretion) profile. Alternatively, in vitro and in silico methods attempt to avoid or reduce experimental animals' use and provide preliminary information on drugs' ability to overcome the various biological barriers inherent in the ADME process. In this sense, in silico methods serve to provide primary information on drugs' bioavailability mechanisms. High-performance liquid chromatography (HPLC) using a stationary phase composed of phospholipids, the so-called immobilized artificial membrane (IAM), has been widely recognized as a valuable alternative method to extract and quantify information about the structure and physicochemical properties of organic compounds which are extensively used in studies of quantitative structure–activity relationships (QSARs). In the present study, the chromatographic capacity factors (log k' (IAM)) for 28 OSCs were determined by IAM-HPLC. In order to evaluate the ability of the IAM phase in assessing lipophilicity of the compounds under study, several quantitative structure–retention relationships (QSRRs) were derived from exploring fundamental intermolecular interactions that govern the retention of compounds under study on IAM phases. As expected, the hydrophobic factors are of prime importance for the IAM retention of these compounds. However, the molecular flexibility and specific polar interactions expressed by several electronic descriptors (relative negative charge, RNCG, and Mulliken electronegativity) are also involved. We also evaluated the IAM phase ability to assess several ADME parameters for the OSCs under study obtained using the SwissADME web tool integrated into the SwissDrugDesign workspace and the PreADMET web tool. The human gastrointestinal absorption (HIA), blood–brain barrier (BBB) permeation, and skin permeability were investigated through QSAR modeling, using several chemometric approaches. The ADME properties under study are strongly dependent on hydrophobic factors as expressed by log k' (IAM), which provide evidence for the great potential of the IAM phases in the development of QSAR models.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

من بين الخضروات الصحية، تبرز تلك التي تنتمي إلى جنس Allium. وقد ارتبطت الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات بهذه الخضروات، والتي تعزى أساسًا إلى مركبات الكبريت العضوية (OSCs). في المقابل، ترتبط بتأثير وقائي يقاوم تطور أمراض القلب والأوعية الدموية. الآن، لضمان الفعالية النشطة بيولوجيًا للمركبات المذكورة بمجرد استهلاكها، من الضروري تقييم ملف تعريف ADME (الامتصاص والتوزيع والتمثيل الغذائي والإفراز) مسبقًا. بدلاً من ذلك، تحاول الطرق المختبرية والسيليكو تجنب أو تقليل استخدام الحيوانات التجريبية وتقديم معلومات أولية عن قدرة الأدوية على التغلب على الحواجز البيولوجية المختلفة الكامنة في عملية ADME. وبهذا المعنى، تعمل طرق السيليكو على توفير معلومات أولية عن آليات التوافر البيولوجي للأدوية. تم التعرف على الكروماتوغرافيا السائلة عالية الأداء (HPLC) باستخدام مرحلة ثابتة تتكون من الدهون الفوسفورية، ما يسمى بالغشاء الاصطناعي المثبت (IAM)، على نطاق واسع كطريقة بديلة قيمة لاستخراج وقياس المعلومات حول البنية والخصائص الفيزيائية الكيميائية للمركبات العضوية التي تستخدم على نطاق واسع في دراسات العلاقات الكمية بين البنية والنشاط (QSARs). في هذه الدراسة، تم تحديد عوامل القدرة الكروماتوغرافية (log k'( IAM)) لـ 28 OSCs بواسطة IAM - HPLC. من أجل تقييم قدرة مرحلة IAM في تقييم ألفة الدهون للمركبات قيد الدراسة، تم اشتقاق العديد من علاقات الاحتفاظ بالبنية الكمية (QSRRs) من استكشاف التفاعلات الأساسية بين الجزيئات التي تحكم الاحتفاظ بالمركبات قيد الدراسة في مراحل IAM. كما هو متوقع، فإن العوامل غير الآلفة للماء ذات أهمية قصوى لاحتفاظ IAM بهذه المركبات. ومع ذلك، فإن المرونة الجزيئية والتفاعلات القطبية المحددة التي يعبر عنها العديد من الأوصاف الإلكترونية (الشحنة السالبة النسبية، RNCG، و Mulliken electronegativity) متضمنة أيضًا. قمنا أيضًا بتقييم قدرة مرحلة IAM على تقييم العديد من معلمات ADME لـ OSCs قيد الدراسة التي تم الحصول عليها باستخدام أداة الويب SwissADME المدمجة في مساحة عمل SwissDrugDesign وأداة الويب PreADMET. تم فحص امتصاص الجهاز الهضمي البشري (HIA)، وتخلل الحاجز الدموي الدماغي (BBB)، ونفاذية الجلد من خلال نمذجة QSAR، باستخدام العديد من الأساليب الكيميائية. تعتمد خصائص ADME قيد الدراسة اعتمادًا كبيرًا على العوامل الكارهة للماء كما هو موضح في log k' (IAM)، والتي توفر دليلًا على الإمكانات الكبيرة لمراحل IAM في تطوير نماذج QSAR.

Translated Description (French)

Parmi les légumes sains, ceux du genre Allium se distinguent. Des propriétés antioxydantes et anti-inflammatoires ont été associées à ces légumes, attribuées principalement aux composés organosoufrés (OSC). À leur tour, ils sont liés à un effet protecteur contre le développement des maladies cardiovasculaires. Maintenant, pour vraiment assurer l'efficacité bioactive desdits composés une fois consommés, il est nécessaire d'évaluer au préalable le profil ADME (absorption, distribution, métabolisme et excrétion). Alternativement, les méthodes in vitro et in silico tentent d'éviter ou de réduire l'utilisation des animaux de laboratoire et de fournir des informations préliminaires sur la capacité des médicaments à surmonter les diverses barrières biologiques inhérentes au processus ADME. En ce sens, les méthodes in silico servent à fournir des informations primaires sur les mécanismes de biodisponibilité des médicaments. La chromatographie liquide haute performance (HPLC) utilisant une phase stationnaire composée de phospholipides, la membrane artificielle immobilisée (IAM), a été largement reconnue comme une méthode alternative précieuse pour extraire et quantifier des informations sur la structure et les propriétés physico-chimiques des composés organiques qui sont largement utilisés dans les études des relations quantitatives structure-activité (QSAR). Dans la présente étude, les facteurs de capacité chromatographique (log k' (IAM)) pour 28 OSC ont été déterminés par IAM-HPLC. Afin d'évaluer la capacité de la phase IAM à évaluer la lipophilie des composés à l'étude, plusieurs relations quantitatives structure-rétention (QSRR) ont été dérivées de l'exploration des interactions intermoléculaires fondamentales qui régissent la rétention des composés à l'étude sur les phases IAM. Comme prévu, les facteurs hydrophobes sont d'une importance primordiale pour la rétention IAM de ces composés. Cependant, la flexibilité moléculaire et les interactions polaires spécifiques exprimées par plusieurs descripteurs électroniques (charge négative relative, RNCG et électronégativité de Mulliken) sont également impliquées. Nous avons également évalué la capacité de la phase IAM à évaluer plusieurs paramètres ADME pour les OSC à l'étude obtenus à l'aide de l'outil Web SwissADME intégré dans l'espace de travail SwissDrugDesign et de l'outil Web PreADMET. L'absorption gastro-intestinale humaine (HIA), la perméation de la barrière hémato-encéphalique (BBB) et la perméabilité cutanée ont été étudiées par modélisation QSAR, en utilisant plusieurs approches chimiométriques. Les propriétés ADME étudiées dépendent fortement des facteurs hydrophobes exprimés par log k' (IAM), qui témoignent du grand potentiel des phases IAM dans le développement des modèles QSAR.

Translated Description (Spanish)

Entre las verduras saludables, destacan las del género Allium. Con estas hortalizas se han asociado propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, atribuidas principalmente a compuestos organosulfurados (OSCs). A su vez, están vinculados a un efecto protector que contrarresta el desarrollo de enfermedades cardiovasculares. Ahora bien, para asegurar realmente la eficacia bioactiva de dichos compuestos una vez consumidos, es necesario evaluar previamente el perfil de ADME (absorción, distribución, metabolismo y excreción). Alternativamente, los métodos in vitro e in silico intentan evitar o reducir el uso de animales de experimentación y proporcionan información preliminar sobre la capacidad de los fármacos para superar las diversas barreras biológicas inherentes al proceso ADME. En este sentido, los métodos in silico sirven para proporcionar información primaria sobre los mecanismos de biodisponibilidad de los fármacos. La cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC) que utiliza una fase estacionaria compuesta de fosfolípidos, la llamada membrana artificial inmovilizada (IAM), ha sido ampliamente reconocida como un valioso método alternativo para extraer y cuantificar información sobre la estructura y las propiedades fisicoquímicas de los compuestos orgánicos que se utilizan ampliamente en estudios de relaciones cuantitativas estructura-actividad (QSAR). En el presente estudio, los factores de capacidad cromatográfica (log k' (IAM)) para 28 OSC se determinaron mediante IAM-HPLC. Con el fin de evaluar la capacidad de la fase IAM para evaluar la lipofilicidad de los compuestos en estudio, se derivaron varias relaciones cuantitativas estructura-retención (QSRR) a partir de la exploración de interacciones intermoleculares fundamentales que rigen la retención de los compuestos en estudio en las fases IAM. Como era de esperar, los factores hidrófobos son de primordial importancia para la retención de IAM de estos compuestos. Sin embargo, la flexibilidad molecular y las interacciones polares específicas expresadas por varios descriptores electrónicos (carga negativa relativa, RNCG y electronegatividad de Mulliken) también están involucradas. También evaluamos la capacidad de la fase IAM para evaluar varios parámetros ADME para los OSC en estudio obtenidos utilizando la herramienta web SwissADME integrada en el espacio de trabajo SwissDrugDesign y la herramienta web PreADMET. La absorción gastrointestinal humana (HIA), la permeabilidad de la barrera hematoencefálica (BBB) y la permeabilidad de la piel se investigaron a través del modelado QSAR, utilizando varios enfoques quimiométricos. Las propiedades de ADME en estudio dependen en gran medida de factores hidrófobos expresados por log k' (IAM), que proporcionan evidencia del gran potencial de las fases de IAM en el desarrollo de modelos QSAR.

Files

pdf.pdf

Files (1.7 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:ab9776e9dab2ac8f16ba0b866e9c97d6
1.7 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
بيانات النفاذية لمركبات الثوم العضوية الكبريتية المقدرة بواسطة كروماتوغرافيا الغشاء الاصطناعي المثبت: الارتباط عبر العديد من الحواجز البيولوجية
Translated title (French)
Données de perméabilité des composés organosoufrés de l'ail estimées par chromatographie sur membrane artificielle immobilisée : corrélation entre plusieurs barrières biologiques
Translated title (Spanish)
Datos de permeabilidad de compuestos de ajo organosulfurados estimados por cromatografía de membrana artificial inmovilizada: correlación a través de varias barreras biológicas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3199646267
DOI
10.3389/fchem.2021.690707

Is supplement to
https://openalex.org/W4394566459 (Other)
https://openalex.org/W4385423703 (Other)
https://openalex.org/W4361994611 (Other)
https://openalex.org/W3021950262 (Other)
https://openalex.org/W2121629091 (Other)
https://openalex.org/W2118941973 (Other)
https://openalex.org/W2064485661 (Other)
https://openalex.org/W2023372630 (Other)
https://openalex.org/W1989302050 (Other)
https://openalex.org/W1976794182 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1526755650
  • https://openalex.org/W1561210178
  • https://openalex.org/W1979044498
  • https://openalex.org/W1982292082
  • https://openalex.org/W1990878163
  • https://openalex.org/W1994786858
  • https://openalex.org/W1999431575
  • https://openalex.org/W1999503371
  • https://openalex.org/W2005334238
  • https://openalex.org/W2007074608
  • https://openalex.org/W2016411455
  • https://openalex.org/W2036094338
  • https://openalex.org/W2038987590
  • https://openalex.org/W2041333733
  • https://openalex.org/W2041487061
  • https://openalex.org/W2051954596
  • https://openalex.org/W2062586689
  • https://openalex.org/W2065905896
  • https://openalex.org/W2066257000
  • https://openalex.org/W2071042501
  • https://openalex.org/W2073598274
  • https://openalex.org/W2085663480
  • https://openalex.org/W2086689726
  • https://openalex.org/W2105649494
  • https://openalex.org/W2142588341
  • https://openalex.org/W2150351630
  • https://openalex.org/W2157970175
  • https://openalex.org/W2205496857
  • https://openalex.org/W2396930286
  • https://openalex.org/W2492826360
  • https://openalex.org/W2557377414
  • https://openalex.org/W2737385810
  • https://openalex.org/W2750513326
  • https://openalex.org/W2782473312
  • https://openalex.org/W2795035500
  • https://openalex.org/W2809395091
  • https://openalex.org/W2885745997
  • https://openalex.org/W3000166039
  • https://openalex.org/W3001525131
  • https://openalex.org/W3044951146