Учебная работа. Антиоксидантные свойства новых селеносодержащих веществ в зависимости от их спектральных и структурных характеристик

Учебная работа. Антиоксидантные свойства новых селеносодержащих веществ в зависимости от их спектральных и структурных характеристик

• Введение
• 1. Активированные кислородные метаболиты. Антиоксиданты. Селен как составляющая антиоксидантной системы
• 1.1 Активированные кислородные метаболиты
• 1.2 Черта главных форм АКМ
• 1.3 Антиоксиданты и ингибиторы
• 2. Селен в антиоксидантной системе
• Перечень применяемой литературы

Кислород является самым распространённым хим элементом биосферы, его соединения в состав всех {живых} организмов на планетке. Более обширно представлена восстановленная форма кислорода, либо вода (H2O); для высших форм жизни необыкновенно важен молекулярный кислород (O2), реакция восстановления которого до H2O составляет базу биоэнергетики организма человека и звериных [1].
Около 90% потребляемого человеком молекулярного кислорода вовлекается в реакции окислительного фосфорилирования, совместно с тем во всех {живых} организмах повсевременно протекают реакции с образованием активированных кислородных метаболитов (АКМ): OЇ2, 1O2, H2O2, HO, OClЇ, RO2 и др. Почти все из этих соединений являются радикалами, другими словами имеют неспаренный электрон, потому нередко их именуют вольными радикалами. Связанные радикалы, такие как составляющие цепи транспорта электронов в митохондриях, также обширно представлены в клеточках, но их локализация в определённых структурах ограничивает «свободное» взаимодействие с иными молекулами [2]. По оценке Гельмута Эстербауэра, человек за 70 лет жизни потребляет 17 000 кг кислорода; за это время в организме нарабатывается 800-1700 кг кислородных радикалов. АКМ, образующиеся в процессе обычной жизнедеятельности звериной клеточки, индуцируют в ДНК около 10 000 повреждений за день [3]. При всем этом генерация АКМ, разумеется, есть не эволюционная ошибка (беда), а, напротив, — соответствующий физиологический процесс, итог революционного отбора [4].
Образование АКМ, узнаваемых как прооксиданты, наблюдается в почти всех метаболических действиях и является неотклонимым атрибутом обычной аэробной жизни. Функционирование и развитие клеток, и организма в целом, в кислородосодержащем окружении не могло бы быть вероятным без существования защитных систем, базу которых составляет ферментативные и неферментативные антиоксиданты. Неизменное образование прооксидантов в {живых} организмах уравновешено их дезактивацией антиоксидантами, потому для поддержания гомеостаза нужна непрерывная регенерация антиоксидантной возможности. Отсутствие либо сбои данной нам непрерывности сопровождаются скоплением окислительных повреждений и приводят к появлению окислительного стресса, который является составным элементом целого ряда патологических действий и болезней, таковых как воспаление , реперфузионное поражение тканей, бронхолёгочные заболевания , старение, канцерогенез и др. [5] [6].
Важную роль в антиоксидантной системе играет селен. Хотя сам по для себя селен и не является «прямым» антиоксидантом, он воспринимает активнейшее роль в процессе синтеза фермента глутатионпероксидазы — мощного антиоксидантного вещества, предохраняющего клеточные мембраны от разрушительного действия вольных радикалов. Без достаточного содержания селена этот важный фермент просто не будет создаваться. В качестве антиоксиданта и детоксикатора ядов селен защищает организм от сердечных болезней, увеличивает иммунитет, наращивает длительность жизни. Действуя вместе с иными антиоксидантами — витаминами Е и С, селен помогает сделать лучше мыслительные возможности, понижает депрессию, прогоняет вялость.


Общие сведения
АКМ — высокореакционные, в большей степени конструктивные, кислородные соединения, образующиеся в {живых} организмах в итоге неполного восстановления молекулярного кислорода либо изменении спина 1-го из его электронов, находящихся на наружных орбиталях.
Применительно к биологическим системам понятия «вольные радикалы» и «АКМ» не совпадают — неспаренный электрон быть может локализован на атомах углерода, серы, азота; так, для {живых} организмов принципиальное кислоты с локализацией электрона на атомах Sи N. С иной стороны, такие кислородсодержащие молекулы, как перекись водорода, синглетный кислород, гипогалогениты не являются радикалами, хотя и ведут взаимодействие с органическими молекулами через конструктивные механизмы. Чтоб соединить данные соединения в одну группу с радикалами, вводят понятие «активные формы кислорода» либо «активные метаболиты кислорода», которым обозначают ферментативные продукты активации кислорода. По аналогии с активными формами кислорода время от времени молвят о активных формах азота, обозначая так продукты преобразования NO-радикалов (NO, NO+, NOЇ, NO2, ONOOH), активных формах галогенов (HOCl, OClЇ,HOBr, HOI), активных формах липидов (L, LO, LO2, LOOH) [5]. В био плане более успешно понятие «активированные кислородные метаболиты», под которым предполагается широкий класс кислородных соединений конструктивной и нерадикальной природы.
В {живых} организмах есть два принципно различных источника АКМ: конструктивные окислительные реакции и металлопротеиновые ферментативные системы. В обоих вариантах молекулярный кислород выступает акцептором электронов, а возникновение АКМ является результатом неполного восстановления молекулы O2.

Сначало все радикалы, образующиеся в живом организме, было принято разделять на вольные, которые просто мигрируют в аква либо липидных средах, и связанные, структурно закреплённые и участвующие в цепях переноса электронов. Такое деление довольно условно, а именно, неясно, к вольным либо связанным относятся в таком случаем убисемихинонные радикалы, которые довольно просто передвигаются в липидных мембранах. Введённые в следующем понятия «активные формы кислорода и азота» («reactiveoxygenandnitrogenspecies»), «активные формы хлора», «активные формы липидов» отражали желание исследователей строго найти и систематизировать очень разнородный класс соединений, объединённых нами под общим заглавием активированных кислородных метаболитов (АКМ). сейчас более успешная систематизация таковых соединений предложена Ю.А. Владимировым, согласно которой все образующиеся в организме АКМ зависимо от происхождения могут быть разбиты на первичные, вторичные и третичные; посреди обстоятельств возникновения чужеродных форм АКМ также можно выделить 3 главных фактора: радиация, оптические излучения и ксенобиотики [3]. Деление АКМ на природные и чужеродные оправдано с позиций их био значимости.
Вправду, главный функцией природных форм АКМ является регуляторная, потом защитная, в определённых ситуациях, как правило, патологических, они могут становиться ядовитыми и индуцировать развитие деструктивных действий, но такие ситуации являются исключением, а не правилом. Образующиеся при действии радиации либо в процессе фотодинамической для снятия либо устранения симптомов и проявлений терапии — процесс, для снятия или устранения симптомов и проявлений систематизация АКМ, образующихся в клеточках человека и звериных

Природные

Первичные Вторичные Третичные

O2Ї, H2O2, NO, CoQoЇ либо CoQ10Ї

OH, RO, RO2, 1O2, HOCl, HOBr

Радикалы антиоксидантов

Чужеродные

Радиация УФ -излучение Ксенобиотики

OH, H, R

R, RO, RO2, 1O2

Радикалытоксинов

время от времени в целях регуляторного действия используются доноры NO; пробы усилить защитные функции организма средством индукции образования АКМ сейчас носят довольно экзотичный нрав. Первичные формы АКМ либо радикалов образуются с ролью специализированных молекулярных устройств, таковых как мембранные НАДФН-оксидазы (восстанавливают O2 в O2Ї), NO-синтазы (продуцируют NO) либо фотосенсибилизированные процессы, являющиеся главными источниками 1O2. Как правило, эти продукты ферментативного восстановления O2 либо его активации, количество очень ограничено: O2Ї, H2O2, ОH, NO, 1O2. Строение и наполнение молекулярных орбиталей O2 подчиняются квантовым законам, что значительно ограничивает количество образующихся товаров. Первичные АКМ инициируют образование в реакциях свободнорадикального окисления большего числа вторичных радикалов липидов, белков, сахаров, нуклеиновых кислот, почти все из которых наиболее токсичны [7]. Деление на первичные и вторичные АКМ либо радикалы полностью оправдано, потому что дозволяет при патологических действиях выделить главные молекулярные механизмы генерации АКМ. Но, как и в случае с почти всеми иными понятиями свободнорадикальной биологии, отдать строгие определения первичных, вторичных и третичных радикалов трудно, так же как трудно буквально найти понятие антиоксиданта.

Био роль АКМ
Общая изюминка АКМ — высочайшая обскурантистская способность и малые значения времён жизни в био субстратах, что делает их действенным инвентарем локального деяния [8]. Так, действие OH-радикала (радиус диффузии 23 Е) [9] ограничено размером средней ограниченной молекулы (к примеру, величина молекулы пепсина — молекулярная масса 35 кДа — составляет 37 Ч 74 Е). Анион-радикал O2Ї и синглетный кислород владеют огромным радиусом деяния, сопоставимым с размером клеточки, но уже на клеточном уровне их эффект строго локализован наличием высокоэффективного ферментативного антиоксиданта — супероксиддисмутаза (СОД), также остальных антиоксидантов — таковых, как витаминE, который инактивирует 1O2посредством физического взаимодействия на расстоянии ~ 50 Е. Сфера воздействия радикалов NOраспространяется уже на определённые клеточные структуры, такие как мышечные клеточки сосудов, что вызывает их релаксацию, при всем этом оксид азота принципно не различается от синтез ДНК и деление клеток и в то же время индуцируют развитие опухоли — патологический процесс, представленный новообразованной тканью). По-видимому, ПОЛ и его продукты, выступая в роли «первичного медиатора» стресса либо «SOS-ответа», представляют один из более ранешних регуляторных устройств, который в процессе эволюции трансформировался в ферментативную эйкозаноидную регуляцию. Окисленные фосфолипиды по свойствам сходны с фактором активации тромбоцитов и могут имитировать действие цикотина на клеточки конкретно через специфичный для него сенсор.
Высочайшая обскурантистская способность АКМ делает их очень ядовитыми для био систем на всех уровнях — от молекулярно-клеточного до организменного. В конце 40-х годов толчком для широкого исследования токсических эффектов АКМ послужили исследования деяния радиации на живы организмы. В истинное время можно утверждать, что АКМ занимают ведущее пространство в патогенезе радиационного поражения; деструкции тканей, вызванной развитием воспалительной реакции, и связанного с приобретенным воспалением опухолеобразования; постишемических, реперфузионных и гипероксических повреждений; также целого ряда бронхолёгочных, сердечно-сосудистых и остальных болезней. совместно с тем механизм патофизиологического деяния АКМ в почти всех вариантах не ясен, потому что утверждение о патофизиологической роли АКМ обычно строится на 2-ух косвенных аргументах: а) интенсивность продукции АКМ коррелируют с развитием патологического процесса; б) ингибиторы АКМ владеют защитным действием.
Открытие явления дыхательного «взрыва» в фагоцитах послужило началом широкого исследования микробицидного деяния АКМ, их роли в защите организма. При всем этом ярко выявилось, что на генном уровне обусловленные нарушения устройств генерации АКМ (нездоровые с приобретенных гранулематозом либо недостатком миелопероксидазы) либо их ингибирование фармацевтическим продуктами приводит к понижению неспецифического иммунитета и является предпосылкой или смерти организма от зараз, или развития приобретенных патологий.
В крайние годы выявлен широкий диапазон физиологических эффектов АКМ, к которым до этого всего относятся регуляция клеточной пролиферации и тонуса сосудов, индукция транскрипции определённых генов. Показано функционирование АКМ в качестве вторичных внутриклеточных мессенджеров. Так, АКМ конкретно участвуют в активации онкогенов c-focи с-myc, также гена c-jun, кодирующего главную форму фактора транскрипции AP-1, в ответ на ионизирующую радиацию. O2Їи H2O2 активируют фактор транскрипции NF-кB, который вызывает экспрессию генов, кодирующих ряд цитокинов и вирусов, в том числе ВИЧ , а NOподавляет активацию NF-кB, индуцируя экспрессию ингибитора фактора транскрипции IкBби стабилизируя его. Стимуляция НАДФН-оксидазы нейтрофилов сопровождается активацией тирозинкиназ, при всем этом увеличение скопления фосфотирозина обосновано не только лишь активацией АКМ фосфорилирования тирозина, да и ингибированием дефосфорилирования. В индукции синтеза белков термического шока, повышающих резистентность клеток к высочайшим температурам, радиации, токсическому действию ионов тяжёлых металлов и фармацевтических препаратов, главная роль отводится перекиси водорода. Выделяемая из облучённых фоторецепторов H2O2 наращивают длину и количество микроворсинок клеток пигментированного эпителия , что содействует наиболее тесноватому контакту этих 2-ух типов клеток и реализации антиоксидантных функций от др.-греч. — — сверх- и — сосок молочной железы»>синтез цГМФ, являясь принципиальным компонентом снутри — и внеклеточной коммуникации. NOучаствует в посттранскрипционном контроле метаболизма железа.
Таковым образом, образование АКМ в организме недозволено разглядывать, как имеющийся, но не неотклонимый элемент процесса жизнедеятельности. Окислительные процессы с ролью АКМ является неотъемлемым звеном существования высших форм {живых} организмов, негэнтропийное состояние которых поддерживается средством понижения электрической упорядоченности молекулярного кислорода в итоге его восстановления. Но почти все вопросцы регуляторной функции АКМ, их взаимодействия с антиоксидантами, физиологической и патофизиологической роли сейчас всё ещё остаются спорными.

Антиоксидант — это хоть какое вещество, которое, присутствуя в низких по сопоставлению с окисляемым субстратом концентрациях, значительно задерживает либо ингибирует его окисление [10].
По хим природе биоантиокислители представляю собой широкий класс соединений: ферменты (СОД, каталаза ГПО), фенолы и полифенолы (токоферолы, эвгенол, конидендрин, пирокатехин, производные галловой кислоты), флавоноиды (рутин, кверцетин), стероидные гормоны (лецитин, кефалин) и почти все остальные соединения. Зависимо от растворимости различают жирорастворимые (витамины E, A, K, стерины, убихинон) и водорастворимые (витамины С, B6, PP, серотонин, SH-содержащие соединения) биоантиокислители [9], по молекулярной массе выделяют группу низкомолекулярных антиоксидантов (глутатион, аскорбат, в-каротин, б-токоферол, мочевая кислота) и высокомолекулярных, не способных просачиваться через био барьеры (ферритин, каталаза, пероксидазы и др.).
По принципу антиокислительного деяния в био системах все антиоксиданты могут быть разбиты на антиоксиданты косвенного (опосредованного) деяния и антиоксиданты прямого (направленного) деяния. Такое деление комфортно при рассмотрении патологических действий, сопровождающихся развитием окислительного стресса, в этом случае все соединения, повышающие синтез эндогенных антиоксидантов, нормализующие метаболические процессы и стабилизирующие клеточные структуры, могут быть отнесены к антиоксидантам косвенного деяния. естественно, что эффективность антиоксидантов косвенного деяния проявляется лишь в {живых} системах. Соединения, конкретного подавляющие окислительные процессы с ролью АКМ invitroиinvivo можно разглядывать как антиоксиданты прямого деяния. Зависимо от точки приложения действие антиоксиданта может осуществляться средством 1-го либо нескольких устройств, при всем этом соединения, реализующие собственный антиоксидантный эффект средством устройств II, III, V, VI, время от времени именуются превентивными антиоксидантами, в то время как пути Iи IV свойственны для ингибиторов АКМ, действие которых в достаточной степени специфически.
По мере развития наших познаний о окислительных действиях с ролью АКМ меняется и времени рассматривалась в большей степени патогенная функция АКМ, реализующаяся средством активации действий ПОЛ в биомембранах; при всем этом числилось, что как в норме, так и при патологических действиях нужно ингибировать наработку АКМ и снижать активность ПОЛ. Исследования крайних лет выявили роль АКМ в регуляции тонуса сосудов, клеточной пролиферации, синтеза простагландинов, в микробицидном действии фагоцитов, в регуляции метаболических действий в качестве внутриклеточных мессенджеров. При всем этом поднимается вопросец о необходимости в определённых ситуациях ингибирования выработки АКМ, что имеет принципиальное практическое (Ультрафиолетовое излучение — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между фиолетовой границей видимого излучения и рентгеновским излучением)-облучённой крови . Применение антиоксидантных витаминов (Е, С) и в-каротина в целях профилактики болезней в крайние годы также ставится под колебание.
нужно отметить, что понятия «антиоксидант» и «антиоксидантная защита» имеют весьма размытый нрав; перефразируя Германа Мелвилла, подробная классификация антиоксидантных соединений равносильна попытке систематизировать составляющие мирового хаоса. Так, антиоксидантами можно именовать все вещества, снижающие активность ферментативных реакций выработки АКМ (к примеру, аллопуринол), также почти все антивосполительные препараты, ингибирующие развитие метаболического «взрыва» в фагоцитирующих клеточках. время от времени вводится понятие «вторичная антиоксидантная система», которым обозначают спец ферментативные механизмы устранения окислительных повреждений в клеточках, такие протеиназы, фосфолипазы, экзо- и эндонуклеазы и др. Своевременное удаление повреждённых молекул увеличивает устойчивость клеток к токсическому действию АКМ, и потому с позиций био системы и био значимости конструктивных окислительных действий такие ферментативные системы могут рассматриваться как антиоксиданты.

Общие сведения
Простый селен — это гомоцепной неорганический полимер с винтовыми макромолекулами, уложенными параллельно. В цепях атомы соединены ковалентно, а молекулы-цепи объединены молекулярными силами и отчасти — железной связью. Селен и его соединения употребляются в разных областях деятель, в том числе в медицине и в производстве БАД . А именно, селен признан одним из важных антиоксидантов; этот элемент содействует детоксикации производных кислорода в организме (вольных радикалов) и играет немаловажную роль в борьбе с раком.
Селен не может синтезироваться, а должен поступать с едой снаружи. Как следует, нет селена — нет глутатионпероксидазы. Нет глутатионпероксидазы — нет хим защиты от АКМ и организм стремительно стареет, появляются мутации, повреждения белков и клеточных стен.
Селен представляет собой компонент глутатионпероксидазы и является выраженным синергистом витаминов антиоксидантной группы. Этот микроэлемент — принципиальная составная часть равновесного питания (в почвах Украины имеется его недостаток). Нужные дневные добавки к еде селена составляют около 70 мкг для парней и 50 — для дам (0,87 мкг/кг). В крови часть селена связывается с белками, концентрация его в тканях органов существенно различается. О уровне селена в организме можно судить по активности глутатионпероксидазы, в особенности это касается лиц с низким потреблением селена. Из организма селен удаляется в главном методом экскреции с мочой. Токсичность селена очень низкая: клинические проявления наблюдаются при продолжительном приеме 1 мг/сут и наиболее. Молекулярные механизмы развития токсичности неопознаны. От содержания селена в организме зависит функционирование цитохрома Р-450 в эндоплазматической сети клеток печени, также транспорт электронов в митохондриях. недостаток его в организме сопровождается развитием алиментарной мышечной дистрофии, эндемической селенодефицитной кардиомиопатии. Сниженное содержание этого микроэлемента обнаруживают у нездоровых инфарктом миокарда, миокардиодистрофиями, дилатационной кардиомиопатией. Применение селена благоприятно влияет на процессы регенерации в сердечной мышце опосля перенесенного инфаркта миокарда. Он провоцирует иммуногенез и, а именно, продукцию недостаток его у звериных сопровождается фиброзом, дистрофическими действиями в поджелудочной железе, некрозами в печени, эозинофильным энтеритом, который протекает на фоне дефицитности витамина Е. У звериных наблюдается задержка роста, развития, нарушается репродуктивная функция. Имеется отрицательная оборотная корреляция меж потреблением селена, его уровнем и смертностью от злокачественных болезней легких, молочной железы, кишечного тракта, яичников. Он оказывает и конкретное повреждающее действие на злокачественные клеточки. Не считая антиканцерогенного деяния селен имеет и антимутагенный эффект, противодействует токсическому воздействию томных металлов (может быть за счет образования нерастворимых комплексов, восстановления дисульфидных связей в белках в SH-группы). Важной ролью селена является его вхождение в состав глутатионпероксидазы — фермента предохраняющего клеточки от токсического деяния перекисных радикалов. Имеется связь меж селеном и витамином Е — они влияют на различные этапы образования органических перекисей: токоферолы подавляют (предупреждают) перекисное окисление полиненасыщенных жирных кислот, а содержащая селен глутатионпероксидаза разрушает уже образовавшиеся перекиси липидов, перекись водорода. Глутатионпероксидаза, не содержащая селен, — глутатион-S-трансфераза — разрушает лишь перекись водорода (как и каталаза). При достаточном поступлении в организм витамина Е проявления недостатка селена существенно нивелируются. Наибольшее количество селена содержится в белках с высочайшим содержанием цистина: образуются трисульфиды, которые подобно сульфгидрильным группам мембранных белков, регулируют стабильность и проницаемость мембран. При недостатке селена и понижении активности глутатионпероксидазы увеличивается гемолиз эритроцитов вследствие деяния перекиси водорода и липоперекисей. На активность глутатионпероксидазы влияет уровень содержания витаминов С и А, которые содействуют усвоению селена, его транспорту и утилизации. Селен также воспринимает роль в фотохимических реакциях, связанных с функцией зрения. Витамин Е предупреждает окисление селена, содействует его сохранению. Добавка селена при Е-дефицитном рационе тормозит скопление липоперекисей, ликвидирует либо предупреждает патологического состояния либо нарушения какого-нибудь процесса жизнедеятельности»> патологического состояния или нарушения какого-либо процесса жизнедеятельности»>симптомы , патологического состояния или нарушения какого-либо процесса жизнедеятельности) Е-витаминной дефицитности. Восстановленныйглутатион и глутатионпероксидаза превращают липоперекиси в наименее ядовитые оксикислоты и сиим предупреждают повреждение биоструктур. Пополнение фонда глутатиона происходит за счет аминокислот, которые содержат серу.
Глутатионпероксидаза
Для инактивации перекиси водорода в клеточках высших звериных существует одно принципиальное семейство ферментов — глутатионпероксидаз (систематическое заглавие «глутатион: перекись-водорода-оксидоредуктаза»), существование которого показано Гордоном Милзом в 1957 г. В 1973 г. Джон.Т. Ротрак с соавт. установили, что в состав ГПО заходит селен, и любая молекула фермента содержала 4 атома Se. Кроме это клеточной изоформы, получившей при предстоящей систематизации порядковый номер 1 (ГПО1), глутатионпероксидаза представлена селеновыми изоферментами — «желудочно-кишечным» (ГПО2, выделен из цитозоля клеток печени и кишечного тракта), внеклеточным (ГПО3, выявляется в плазме и молоке), ГПО гидроперекисей фосфолипидов (ГПО4) и не содержащими Seизозимами-«секреторным» (ГПО5, обнаруживаемая в придатках яичек) и ГПО7, также экзотичный ГПО6, в состав которой селен или заходит (человек, свинья), или не заходит (мышь, крыса).
Разглядим селеносодержащие ГПО.
«Традиционная» (либо «цитозольная», «клеточная») ГПО1 представляет собой тетрамер, состоящий из четырёх схожих сферических субъединиц; гидрофильность затрудняет её проникновение в липидный слой мембран; потому основная часть фермента (~70%) локализована в цитозоле, и около 20-30 % — в митохондриях всех клеток млекопитающих. Любая субъединица содержит по 1 атому селена, входящему в состав селеноцистеиновых остатков; на тетрамере имеется 2 активных GSH-связывающих центра. Селеноцистеин владеет необыкновенным свойством: кодирующий его кодон UGAимеет и вторую функцию — терминации синтеза белка, что часто приводит к неверным толкованиям данного кодона; так, при расшифровке генома человека не был верно предсказан ни один из 25 селенопротеинов. Уэукариот кодон UGAраспознаётся как сигнал для внедрения в белок селеноцистеина в том случае, если в 3′-нетранслируемом участке соответственной ДНК содержится особенная структура, именуемая «Sec-внедряющая последовательность» (SECIS, Secinsertionsequence).
При недочете селена в рационе питания миниатюризируется уровень ГПО, что понижает устойчивость организмов к окислительному стрессу и может приводить к развитию свободнорадикальной патологии, аналогичной авитаминозу Е и характеризующейся разрушением эритроцитов, некрозом и ожирением печени (беломышечная болезнь звериных). У человека понижение активности ГПО1 в итоге недостатка селена выявлено при сердечно-сосудистых заболеваниях, в том числе болезнях Кешана и Кашин-Бека; при раке; у деток с фенилкетонурией, из рациона питания которых исключён феналаланин, также у нездоровых фиброзом мочевого пузыря, долгое время находящихся на парентеральном питании. Данные эпидемиологических исследовательских работ показывают наличие оборотной корреляции меж содержанием Seв питьевой воде и смертностью от сердечно-сосудистых и онкологических болезней. Токсичность селена для человека проявляется при дневных дозах употребления >1 мг, при всем этом его концентрация в крови добивается 40 мкМ.
«Желудочно-кишечная» ГПО2 — тетрамерный цитоплазматический фермент, индетичный традиционной ГПО1 примерно на 65 % по аминокислотной последовательности и на 60 % — по нуклеотидной последовательности и имеющий такую же субстратную специфика, другими словами способен восстанавливать перекись водорода и гидроперекиси жирных кислот, но не гидроперекиси фосфолипидов. У крыс данная изоформа локализована основным образом в желудочно-кишечном тракте, в то время как у людей — в печени и толстом кишечном тракте.
Внеклеточная («плазматическая») селен-содержащая ГПО3 представляет собой тетрамерный гликопротеин. ДНК изозима выявлена и секвенирована для почти всех видов звериных, в том числе человека, крыс, мышей и быков; эти исследования проявили, что по нуклеотидной последовательности внеклеточная ГПО3 на 40-50% схожа традиционной ГПО1. Изофермент содержится основным образом в почках, а конкретно — в проксимальных канальцах, но синтезируется и иными клеточками (мРНК ГПО3 экспрессируется в наличие энзима в грудном молоке дозволяет представить, что он также синтезируется клеточками молочных желез. До недавнешнего времени ГПО3 плазмы числились аномальным ферментом, потому что её Kmдля GSHсоставляет несколько ммоль, в то время как физиологическая концентрация глутатиона в плазме человека не превосходит 10мМ. Но не так давно было показано, что действенными донорами электронов для внеклеточной ГПО является тиоредоксинредуктаза и тиоредоксин, в присутствии нано — и миллимолярных концентраций которых и НАДФН фермент отлично ворачивал гидроперекись трет-бутила; аналогичным действием владел глутаредоксин в миллимолярных концентрациях, в то время как глутатион был неэффективен в концентрациях прямо до физиологически достижимых. Внеклеточная ГПО3 играет важную роль в разработке антиоксидантного барьера лёгких; наиболее половины активности ГПО бронхоальвеолярной воды приходится на внеклеточный изофермент, секретируемый основным образом эпителиоцитами бронхов, альвеолярными макрофагами и интерстициальными клеточками.
В 2003-м г. Жорой В. Крюковым с соавт. на базе компьютерного анализа генома идентифицирована ГПО6, имеющая на тесноватую гомологию с ГПО3; вычисленный белок имеет глобулярную структуру, содержит остаток селеноцистеина в положении 73 и находится лишь в зародышах и эпителии органов чутья взрослых мышей. ГПО6 крыс ранее была клонирована как белок, метаболизирующийодоранты; ортологи фермента у крыс и мышей заместо остатка селеноцистеина содержат цистеин, в то время как изозим свиней представляет собой селенопротеин. Проведённым Г.В. Крюковым с соавт. анализ показал, что находящийся в 3′-нетранслируемом участке гена, кодирующего ГПО6 мышей, элемент SECISявляется нефункциональным вследствие мутацийавторы заключили, что селеноцистеин, сначало присутствующий в белках семейства глутатионпероксидаз у млекопитающих, у грызунов в процессе эволюции был заменён на цистеин. Все ГПО в большей либо наименьшей степени катализируют реакцию восстановления глутатионом нестойких органических гидропероксидов, включая гидропероксиды полиненасыщенных жирных кислот, в постоянные соединения — оксикислоты:
2GSH + ROOH > GSSG + ROH + H2O
В итоге взаимодействия с гидропероксидом ROOH селеноцистеиновый остаток фермента перебегает из селенола в селененовую кислоту, с которой потом связывается GSHс образованием селененилсульфида:
ГПО-SeH + ROOH>ROH + ГПО-SeOH
ГПО-SeOH + GSH > H2O + ГПО-Se-SG
Прореагировав со 2-ой молекулой глутатиона, ГПО ворачивается в начальное состояние:
ГПО-Se-SG + GSH > ГПО-SeH + GSSG
Подобно каталазе, ГПО способны также утилизировать H2O2:
2GSH + H2O2>GSSG + 2H2O
Не считая того, не так давно найдено, что селеносодержащие ГПО проявляют пероксинитритредуктазную активность, восстанавливая ONOOЇдо нитрит-анионаNO2Їи тем предотвращая небезопасные реакции окисления и нитрования, в которые интенсивно вступает пероксинитрит. Стехиометрия пероксинитритредуктазной реакции подобна традиционной глутатионпероксидазной реакции с ролью гидропероксидов: взаимодействуя с ONOOЇ, фермент окисляется до селеновой кислоты и потом восстанавливается до начального состояния 2-мя молекулами глутатиона; быстроту реакции составляет 8 Ч 106M-1c-1.
Также селеновые ГПО играют важную роль в регуляции биосинтеза эйкозаноидов, контролируя содержание органических перекисей и поддерживая так именуемый «перекисный тонус». Так, циклооксигеназа, переводящаяарахидоновую кислоту в циклоэндогидроперекисьPGH2, активизируется гидроперекисью, высочайшее содержание которой приводит к самоинактивации фермента. Рядовая физиологическая концентрация гидроперекисей в клеточках млекопитающих составляет около 10-10 М, и её увеличение до 10-6 М вызывает активацию циклооксигеназы. Предпологается, что липоксигеназа, отвечающая за синтез лейкотриенов, простациклиновые и тромбоксановыесинтетазы, также являются объектами перекисной регуляции. С данной нам точки зрения становится ясно, как принципиальна функция ГПО в патогенезе воспалительных действий.
Представлялось целесообразным изучить объект — природные био мембраны.
Материалы и способы
1. исследование интенсивности индуцированного ПОЛ
2. Определение концентрации белка по способу Бредфорда
В качестве подобного объекта мы употребляли микросомы печени крыс — выделенные при помощи дифференциального центрифугирования мембраны эндоплазматического ретикулума, так как эта структура богата субстратами ПОЛ — моно — и полиненасыщенными жирными кислотами; в ее составе работают цепи переноса электронов, что делает условия для образования конструктивных форм кислорода; почти все ферменты микросом относятся к металлопротеинам, т.е. соединены с сплавами переменной валентности, что также играет роль в активации ПОЛ. Внедрение микросом дозволяет в определенной мере стандартизовать условия проведения опыта. Приобретенные результаты приведены в таблице 2. Постановка опыта была принятой [25] и заключалась в искусственном индуцировании перекисного окисления липидов мембран микросом при помощи аскорбиновой кислоты и ионов железа (соль Мора). Добавление этих компонент в обскурантистскую среду содействовало образованию активированных кислородных метаболитов (гидроксильных радикалов, пероксидных радикалов жирных кислот и т.д.). Опосля инкубации в течение 20 минут в пробах спектрофотометрически определялось количество вторичного продукта ПОЛ — малонового диальдегида. По уровню его скопления судили о антиоксидантной активности добавляемых в обскурантистскую среду исследуемых веществ. Для сопоставления употребляли ионол. Контролем служили эталоны без активных веществ, но с добавлением растворителя (ДМСО), который сам владеет неким антиоксидантным эффектом.
Как видно из приведенных данных, преимущественное большая часть соединений, показавших в прошлом опыте антиоксидантный эффект обнаруживало схожую активность и в наиболее сложной системе. Но были и исключения. В общем, схожее системы, в какой проводятся тесты антиоксидантных параметров приводит время от времени к понижению эффективности продукта [24]. (Конкретно сиим фактом мы руководствовались, применяя в опыте концентрации веществ несколько наиболее высочайшие, чем приобретенные для их величины IC50.) Наиболее того, в исключительных вариантах может изменяться сама направленность эффекта — с антиоксидантной до прооксидантной. Это соединено с синергическим эффектом при содействии нескольких слабеньких причин в живом объекте, приводящим к их резкому усилению. к примеру, в клеточке в определенных критериях может существенно возрастать энергия слабеньких конструктивных соединений, их перевоплощение в активаторов ПОЛ, тогда как в норме сами по для себя они являются ингибиторами ПОЛ конкретно из-за собственных конструктивных параметров и не представляют угрозы из-за низкой энергетичности. Это показано, а именно, в опытах с применением витамина Е [1]. Очевидно, в любом схожем случае предпосылки конфигурации эффектов 1-го и такого же соединения в различных критериях опыта могут быть совсем различны, но они все, непременно, соединены с взаимодействием того либо другого соединения с какими-то структурами в изучаемой системе.
Как и в первой серии опытов, соединения KDA-150, DVD-2521, KDA-132, BO-20, NAA-85, DVD-8843, DVD-2808, DVD-26 показали антиоксидантную активность, при этом, в данном случае — в присутствии микросом. Это гласит о том, что, как минимум, эти вещества могут быть ловушками свободнорадикальных форм кислорода. Как следует, их можно отнести к настоящим антиоксидантам. Другие вещества не нашли антиоксидантного эффекта на микросомах, что, возможно, можно разъяснить последующим образом.
В нашем случае вещество Л-8 (№12) проявило при инкубировании с микросомами ясный прооксидантный эффект, т.е. активировало ПОЛ (наиболее чем на 40 %), тогда как в опытах с лецитином это вещество ингибировало липопереокисление, по-видимому, за счет улавливания и инактивации свободнорадикальных форм кислорода. Принимая во внимание структуру данного соединения, можно прийти к выводу, что Л-8 вправду может связывать свободнорадикальные формы кислорода. В растворе лецитина это вызывает их инактивацию, потому процесс ПОЛ ингибируется, при этом с приблизительно схожей эффективностью при различных концентрациях вещества, т.е. лимитирующим фактором, возможно, является концентрация радикалов в среде. Но при наличии мембранного липидного бислоя гидрофобная и достаточно массивная молекула Л-8 просачивается вглубь мембраны, задерживаясь там совместно со связанными кислородными радикалами. При встраивании молекулы Л-8 структура мембраны становится наиболее рыхловатая, радикалы кислорода получают вольный доступ к ненасыщенным жирным кислотам мембранных фосфолипидов, т.е. к субстратам ПОЛ. Проще говоря, мы считаем, что Л-8 может не только лишь связывать, да и транспортировать конструктивные формы кислорода в липидный бислой, встраиваясь в него и механически дестабилизируя его. Но, для подтверждения этого догадки целенаправлено было бы сопоставить воздействие Л-8 на ПОЛ в лецитиновых липосомах. В схожей постановке лецитин находился бы не попросту в растворе, а в составе липидного бислоя, состоящего только из молекул лецитина.
Подобные выводы можно создать, анализируя поведения соединения DVD-0749. Необходимо подчеркнуть только, что его молекула по величине практически в 2 раза меньше Л-8, но также не является малогабаритной молекулой. совместно с тем, весьма схожее зрительно на DVD-0749 соединение DVD-4702 проявляет равномерно антиоксидантные характеристики в обоих вариантах — и в обычный безмембранной системе с субстратом ПОЛ лецитином, и при наличии этого же компонента (вместе с иными) в составе мембран микросом. Разумеется, что структурные отличия являются предпосылкой различного поведения этих соединений, но на данном шаге исследовательских работ не представляется вероятным разъяснить, каким образом.
Таблица 2
Воздействие новейших синтетических гетероциклических соединений на индукцию аскорбат-зависимого ПОЛ в микросомах печени крыс, X±Sx; n=6

Наименования препаратов

Концентрация препаратов (мкМ)

Концентрация МДА

(нмоль на 1 мг белка за 1 мин)

Ингибирование относительно контроля (%)

DVD-2521

2

2,5

1,05±0,009

52

10

1,74±0,011

20

KDA-150

10

2,5

1,82±0,010

17

10

1,67±0,008

26

KDA-132

11

2,5

1,23±0,011

44

10

1,31±0,015

40

BO-20

14

2,5

1,92±0,020

12

10

1,46±0,011

33

DVD-8843

1

10

1,38±0,009

37

—

DVD-2808

3

10

1,23±0,011

44

—

DVD-26

6

10

1,54±0,015

29

—

NAA-23

16

10

2,13±0,017

2

—

NAA-84

18

10

2,00±0,017

8

—

NAA-85

19

10

1,54±0,010

29

—

DVD-4702

8

10

2,15±0,021

1

25

2,26±0,015

0

DVD-0749

9

10

3,46±0,024

0

25

3,08±0,020

0

Л-8

12

10

3,08±0,029

0

25

2,46±0,021

0

BO-35

15

10

2,31±0,020

0

25

2,61±0,012

0

DVD-3779

4

25

2,22±0,011

0

—

DVD-69

5

25

2,00±0,015

8

—

Л-15

13

25

1,90±0,011

13

—

NAA-177

17

25

2,23±0,019

0

—

Контроль

(с раство-рителем)

—

2,18±0,015

0

Ионол

0,18±0,012

92

Соединения DVD-3779 и ВО-35 также, как и три вышеперечисленных, возможно, являясь ловушками свободнорадикальных форм кислорода, возможно, могут переносить их в липидный мембранный бислой с разной степенью эффективности и зависимо от типа этого бислоя.

Раздельно следует сказать о соединениях, которые были растворимы в воде — NAA-23 и NAA-177. Они проявили слабенькую антиоксидантную активность. При этом в случае с NAA-177 она не зависела от концентрации вещества в растворе с лецитином. В системе с микросомами препараты не функционировали как антиоксиданты. возможно, это соединено с непроницаемостью для их липидного мембранного бислоя за счет их заряженности. Может быть, эти соединения могут проявить себя в другом био качестве, к примеру, они полностью могут действовать как нуклеофилы, участвуя в разобщении действий дыхания и окислительного фосфорилирования в митохондриях. Мы планируем проверить это предположение в последующих опытах.

Таковым образом, из 18 исследуемых соединений 8 показали выраженные антиоксидантные характеристики, их IC50 оказался в области 2 мкМ. При концентрации 10 мкМ эти соединения демонстрировали антиоксидантный эффект не только лишь в модельной системе с субстратом ПОЛ лецитином, да и в среде с микросомами — био липидными бислойными мембранами. Не считая того, может быть проявление и других на биологическом уровне параметров этих соединений — возможности связываться с липидами мембранного бислоя, выступая в качестве мембранных зондов; влиять на процессы переноса электронов в дыхательных цепях микросом и митохондрий; влиять на активность антиоксидантных ферментов. Но, все эти догадки требуют отдельных исследовательских работ.

селен антиоксидант ингибитор метаболит

1. Окислительный физическое либо психологическое. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Радиальных, В.А. Труфакин. — М.: Компания»Слово», 2006. — 556 с.
2. Green M.J., Hill H.A.O. Chemistry of dioxygen // Mehtods of Enzymology. — Vol.105. — N. Y.: Acad. Press, 1984. P.3-22.
3. Bast A., Haenen G.R.M.M., Doelman C.J.A. Oxidants and antioxidants: State of the art // Am. J. Med. — 1991. — Vol.91, Suppl.3C. — P.2S-13S.
4. Sinha B.K., Mimnough E.G. Free radicals and anticancer drug resistance oxygen free radicals in the mechanisms of drug cytotoxicity and resistance by certain tumours // Free Radic. Biol. Med. — 1990. — Vol.8. — P.567-581.
5. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов. — М.: Медицина, 1989. — 356 с.
6. Moncada S., Palmer R.M.J., Higgs E.A. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology // Pharmacol. Rev. — 1991. — Vol.43. — P.109-142.
7. Harris M.L., Schiller H.J., Reilly P.M. P. et al. Free radicals and other reactive oxygen metabolites in inflammatory bowel disease: Cause, consequence or epiphenomenon // Pharmacol. Ther. — 1992. — Vol.53. — P.375-408.
8. Маеда Х., Акаике Т. Оксид азота и кислородные радикалы при инфекции , воспалении и раке // Биохимия. — 1998. — Т.63, вып.7. — С.1007-1019.
9. Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. Новосибирск: Наука, 1989.344 с.
10. Cornwell D.G., Morisaki N. Fatty acid paradoxes in the control of cell proliferation: Prostaglandins, lipid peroxides, and cooxidation reactions // Free Radicals in Biology. — Vol.6. — 1984. — P.96-149.
11. Сидорик Е.П., Баглей Е.А., Данко М.И. Биохемилюминесценция клеток при опухолевом процессе. — Киев: Наукова думка, 1989. — 218 с.
12. Weitzman S.A., Gordon L.I. Inflammation and cancer; Role of phagocyte-generated oxidants in carcinogenesis // Blood. — 1990. Vol.76. — P.655-663.
13. Harman D. Free radical theory of aging // Mutat. Res. — 1992. — Vol.275. P.257-266.
14. Landar A., Darley-Usmar V.M. Nitric oxide and cell signaling; modulation of redox tone and protein modification // Amino Acids. — 2003. — Vol.25. — P.313-321.
15. Poli G., Leonarduzzi G., Chiarpotto E. Oxidative stress and cell signaling // Current Med. Chem. — 2004. — Vol.11. — P.1163-1182.
16. Скулачев В.П. Явления запрограммированной погибели. Митохондрии, клеточки и органы: роль активных форм кислорода // Сорос. образоват. журн. — 2001. — №6. — С.910-912.
17. Simon H.-U. Neutrophil apoptosis pathways and their modifications in inflammation // Immunol. Rev. — 2003. Vol. 193. — P.101-110.
18. Brookes P.S. Yoom Y., Robotham J.L. et al. Calcium, ATP, and ROS; a mitochondrial love-hate triangle // Am. J. Physiol. Cell. — 2004. — Vol.287. — P.817-833.
19. Boonstra J.,Post J.A. Molecular events associated with reactive oxygen species and cell cycle progression in mammalian cells // Gene. 2004. Vol.337. P.1-13.
20. Gregg D., de Carvalho D.D. Kovacic H. Integrins and coagulation: a role for the ROS/redox signaling? // Antioxid. Redox. Signal. — 2004. — Vol.6. — P.757-764.
21. Esposito F., Ammendola R., Faraonio R. et al. Redox control of signal transduction, gene expression and cellular senescence // Neurochem. Res. 2004. — Vol.29. — P.617-628.
22. Владимиров Ю.А., Азизова О.А., Деев А.И. и др. Вольные радикаля в {живых} системах // ВИНИТИ, Итоги науки и техники. Сер. Биофизика. 1991. — Т.29. — С.1-249.
23. Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкин Ю.О., Комаров О.С., Владимиров Ю.А. Оценка антиоксидантной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов // Лабораторное дело. — 1988. — №5. — С.59-62.
24. Фенольные биоантиоксиданты / Н.К. Зенков, Н.В. Кандалинцева, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова и др. — Новосибирск: СО РАМН, 2003. — 328 с.
25. Лемешко В.В. Система микросомального окисления при развитии старения организма // Биохимия — 1980. — Т.45, №11. — с. 1964-1969.
26. Клебанов Г.И., Бабенкова И.В., Теселкин Ю.О. и др. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеидов. // Лабораторное дело. — 1988 — № 5. — С.59 — 62.

]]>