Динитрозильные комплексы железа, S-нитрозотиолы и коэнзим Q как антиоксиданты в системах, моделирующих окислительный стресс (1102912)
Текст из файла
На правах рукописиГубкин Андрей АлександровичДинитрозильные комплексы железа,S-нитрозотиолы и коэнзим Q как антиоксидантыв системах, моделирующих окислительный стрессСпециальность 03.00.02 − биофизикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква − 2006Работа выполнена на кафедре биофизики физического факультета МГУим. М.В.Ломоносова и в НИИ экспериментальной кардиологии ФГУРКНПК Росздрава.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессорРууге Энно КуставичНаучный консультант:кандидат химических наукШумаев Константин БорисовичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессорПетрусевич Юрий Михайловичдоктор биологических наукРеутов Валентин ПалладиевичВедущая организация:Институт химической физикиим. Н.Н.
Семенова РАНЗащита диссертации состоится 21 ноября 2006 г. в « » часов на заседаниидиссертационного совета К 501.001.08 при Московском государственномуниверситете им. М.В.Ломоносова по адрессу: 119992, ГСП-2, Москва,Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, Физический факультет,аудитория.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физическогофакультета МГУ им. М.В.Ломоносова.Автореферат разослан «» октября 2006 г.Ученый секретарьдиссертационного совета К 501.001.08кандидат физико-математических наукХомутов Г.Б.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования.В настоящее время одной из актуальных задач в медицинскойбиофизике,физиологиикороткоживущихимедицинскойактивныххимиисоединений,являетсявыполняющихизучениефункциюрегуляторов на различных уровнях организации живых организмов.
К такиммолекулам, в первую очередь, относятся оксид азота (NO) и активные формыкислорода. В последние годы появляется все больше данных о новыхфизиологических функциях оксида азота и его метаболитов. Наряду ссигнальнойрольювзаимодействиеNO,оксидаважнойазотасобластьюактивнымиисследованийформамиявляетсякислорода.Возникающие в этих реакциях активные метаболиты азота – пероксинитрит,диоксид азота, NO2Cl и. др. являются важным компонентами иммунногоответа в организме человека и животных. С другой стороны, активныеформы кислорода и азота участвуют в развитии патологий, связанных сокислительным стрессом, в том числе атеросклероза, ишемической болезнисердца, нейродегенеративных заболеваний, катаракты, рака, диабета.
В тожевремя, процессы взаимодействия активных форм кислорода с такимипроизводнымиNOкакS-нитрозотиолы(RSNO)идинитрозильныекомплексы железа остаются мало изученным. Существенно, что сам оксидазота и S-нитрозотиолы в некоторых модельных системах проявляютантиоксидантные свойства. Предполагается, что одним из механизмовантиоксидантного действия NO является связывание свободных ионовжелеза в составе нитрозильных комплексов. При этом ингибируются реакциисвободно-радикальногоокисления,катализируемыередокс-активнымиионами железа. Перекисное окисление липидов ингибируется такжеблагодаря взаимодействию NO с алкилпероксильными и алкоксильнымирадикалами. Оксид азота может защищать другие биологические молекулыот окислительной модификации, нитрозилируя гем и восстанавливаяоксоферрилформы гемопротеидов.Во многих работах в качестве возможных белков-переносчиков NO вкровотоке рассматриваются гемоглобин и альбумин.
Цистеиновые остаткиэтих белков могут нитрозилироваться, в случае гемоглобина NO такжесвязываетсясжелезомгема.Показано,чтопривзаимодействиинизкомолекулярных ДНКЖ с гемоглобином и альбумином образуютсяассоциированные с этими белками динитрозильные комплексы железа. Они,так же как и низкомолекулярные ДНКЖ могут играть важную роль вусловиях окислительного стресса.Известно, что супероксид влияет на образование S-нитрозогемоглобинаи стимулирует высвобождение NO из S-нитрозоальбумина. Редокс-реакции сучастием гемоглобина играют важную роль в ходе окислительного стресса.Установлено, что гемоглобин может стимулировать перекисное окислениебелок-липидных комплексов. В ряде статей высказано предположение, чтодинитрозильные комплексы железа с белками могут участвовать в защитеклеток от цитотоксического действия активных форм кислорода.
Так какбелковыединитрозильныекомплексыответственнызамногиефизиологические функции NO в организме человека, большое значениеимеет изменение их концентрации под действием активных форм кислорода.Вусловияхокислительногострессапроисходитистощениебольшинства эндогенных антиоксидантов. В связи с этим, несомненно,актуальным является выяснение влияния производных оксида азота наконцентрациюважнейшеголипофильногоантиоксидантаубихинона(коэнзима Q). Высокая эффективность коэнзима Q связана с тем, что онможет регенерировать витамин Е (токоферол) и сам восстанавливаетсяферментами дыхательной цепи митохондрий или аскорбатом.
Однакоубихинон может также способствовать генерации супероксидного радикала.Следовательно, взаимодействие убихинона с производными оксида азотаможет иметь неоднозначный характер.Таким образом, реакции активных форм кислорода с содержащими ионнитрозония производными оксида азота (RSNO и динитрозильнымикомплексами железа) могут играть чрезвычайно важную роль как внормальных условиях существования живого организма, так и в ходепатологических процессов возникающих в результате окислительногостресса.
Исследование механизмов взаимодействия производных оксидаазота и активных форм кислорода особо актуально, так как они могутопределять баланс антиоксидантных и прооксидантных реакций в клетке, атакжевлиятьнауниверсальнымконцентрациюрегуляторомоксидамногихазота,которыйметаболическихявляетсяпутейифизиологических эффектов.Цель и задачи исследования.Цельюработыявлялосьизучениефизиологическихроливзаимодействия активных форм кислорода с производными оксида азота,содержащими ион нитрозония, и влияния на эти процессы коэнзима Q(убихинона).Исходя из поставленной в диссертационной работе цели, решалисьследующие задачи:1.Изучитьвзаимодействиенизкомолекулярныхдинитрозильныхкомплексов с активными формами кислорода и органическимигидропероксидами.2.Исследовать особенности реакций ассоциированных с гемоглобиноми альбумином динитрозильных комплексов с активными формамикислорода и пероксинитритом.3.В системах, моделирующих окислительный стресс, исследоватьвлияние динитрозильных комплексов железа и S-нитрозоглутатионана характеристики индуцированного железосодержащими белкамиперекисного окисления препаратов миокарда.4.ИзучитьдействиеS-нитрозоглутатионанаокислительнуюдеструкцию липофильных антиоксидантов: коэнзима Q и β-каротина,а также взаимодействие в этих условиях коэнзима Q и Sнитрозоглутатиона.Научная новизна диссертации.1.Методом спектроскопии ЭПР изучены процессы взаимодействиянизкомолекулярных и белковых динитрозильных комплексов сактивными формами кислорода.2.Впервыеустановлено,чторазличиякинетикдеструкцийассоциированных с альбумином и гемоглобином динитрозильныхкомплексов под действием пероксида водорода, гидропероксидатрет-бутила и пероксинитрита обусловлены гемовой группой.3.При изучении взаимодействия различных типов динитрозильныхкомплексов с пероксидом водорода впервые показано, что входящеев состав этих комплексов железо не участвует в реакции Фентона.4.Продемонстрировано антиоксидантное действие динитрозильныхкомплексов и S-нитрозоглутатиона при перекисном окислениимитохондрий кардиомиоцитов, индуцированное миоглобином иферритином в сочетании с гидропероксидом трет-бутила.5.Впервые обнаружено защитное действие S-нитрозогутатиона вотношении убихинонов миокарда крысы в условиях моделирующихокислительный стресс.6.Показано, что S-нитрозоглутатион и динитрозильные комплексыжелеза ингибируют окислительную деструкцию липофильногоантиоксиданта β-каротина под действием свободных радикаловтрет-бутила.Научно-практическая значимость исследования.Представленные в диссертации экспериментальные данные проясняютмеханизмы взаимодействия динитрозильных комплексов железа с активнымиформами кислорода и могут быть использованы для лучшего пониманияроли оксида азота и его производных в биологических системах.
Процессы,изученные в данной работе, имеют большое значение для пониманиямеханизмов действия фармакологических доноров оксида азота.Апробация результатов исследования и публикации.По материалам диссертационной работы опубликовано 10 печатныхработ, в том числе 3 статьи в научных журналах.Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались наXI и XII международных конференциях студентов, аспирантов и молодыхученых по фундаментальным наукам “Ломоносов-2004” и “Ломоносов-2005”,“Евразийский конгресс по медицинской физике и инженерии.” (Москва,2005),IVмеждународнаянаучно-практическаяконференциясмеждународным участием “Активные формы кислорода, оксид азотаантиоксиданты и здоровье человека” (Смоленск.
2005), III съезде биофизиковРоссии (Воронеж 2004), XIV международной конференции и дискуссионномнаучном клубе “Новые информационные технологии в медицине, биологии,фармокологии и экологии” (Ялта-Гурзуф, 2006).Структура и объем диссертационной работы.Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы (глава1), методической части (глава 2), описания собственных результатов и ихобсуждения (главы 3 – 7), заключения, выводов и списка цитируемойлитературы.
Объем работы составляет 111 страниц, включая 28 рисунков играфиков, 2 таблици и список литературы из 148 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дана общая характеристика диссертационной работы,обоснованаактуальностьтемы,сформулированныцелиизадачиисследования, кратко изложены научная новизна и практическая ценностьполученных результатов.Первая глава содержит литературный обзор, посвященный активнымформам кислорода, оксиду азота и его производным.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
