Комплексная система оценки антиоксидантной активности полифункциональных элементоорганических соединений и комплексов биометаллов
При изучении антиоксидантной активности синтетических низкомолекулярных веществ — кандидатов лекарственных препаратов, как правило, выбирается один-два метода определения активности. Такой подход позволяет регистрировать активность в целом, но не дает полного представления о природе антиоксидантного действия конкретного вещества, которое определяется его реакционной способностью. Однако новые… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Образование и функционирование активных метаболитов кислорода
- 1. 2. Количественное определение содержания активных метаболитов кислорода
- 1. 3. Антиоксидантная активность
- 1. 4. Методы определения антиоксидантной активности
- 1. 5. Сравнение методов оценки антиоксидантной активности
- ГЛАВА 2. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
- 2. 1. Синтетические эталонные антиоксид анты
- 2. 2. 2,6-ди-/и/?т-бутилфенолы с гетероциклическими заместителями
- 2. 3. 2- и 2,6-Изоборнилфенолы
- 2. 4. Фосфорсодержащие элементоорганические соединения
- 2. 5. Металлоорганические соединения на основе ферроцена
- 2. 6. Комплексы металлов с дипиколиламином, содержащим 2,6-ди-/яре/я-бутилфенол
- 2. 7. Нитронилнитроксильные радикалы и комплексы меди (И) на их основе
- 2. 8. Комплексы редокс-неактивных металлов с радикальными лигандами
- 2. 9. Комплексы сурьмы — ингибиторы липоксигеназы
- 2. 10. Результаты сравнительного анализа активности с использованием сетевой структуры методов оценки
- ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 140 3.1. Материалы
- 3. 2. Оборудование
- 3. 3. Определение антирадикальной активности соединений с использованием ДФПГ-теста
- 3. 4. Определение активности соединений в реакции переноса электрона с использованием CUPRAC-теста
- 3. 5. Ферментативное генерирование супероксид анион-радикала 02'" в системе ксантин/ксантиноксидаза
- 3. 6. Оценка способности соединений реагировать с гидроксильным радикалом, генерированном в реакции Габера-Вейса
- 3. 7. Определение антиоксидантной активности по способности соединений взаимодействовать с Н2О
- 3. 8. Оценка антиоксидантной активности соединений в процессе ингибирования неферментативного пероксидного окисления линолевой кислоты
- 3. 9. Оценка антиоксидантной активности соединений в процессе ингибирования окисления олеиновой кислоты
- 3. 10. Определение влияния соединений на активность фермента липоксигеназы
- 3. 11. Определение типа ингибирования фермента липоксигеназы
- 3. 12. Оценка антиоксидантной активности соединений в процессе ингибирования окислительной деструкции липосом
- 3. 13. Оценка антиоксидантной активности соединений в процессе ингибирования in vitro ПОЛ
- Выводы
Комплексная система оценки антиоксидантной активности полифункциональных элементоорганических соединений и комплексов биометаллов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Одной из важных задач медицинской химии на пути создания лекарственных препаратов является отбор перспективных физиологически активных соединений с помощью системы первичного скрининга. На ранних этапах тестирования того или иного вида активности используют модельные реакции и процессы, либо in vitro биохимические системы, максимально приближенные к физиологическим условиям.
В последние годы резко возрос интерес к получению новых веществ, обладающих антиоксидантной активностью. Этот интерес во многом обусловлен массивом экспериментальных данных об участии окислительного стресса организма в патогенезе большого числа заболеваний (рак, диабет, нейродегенерация, ишемия и др.) В организме роль антиоксидантов выполняют низкомолекулярные соединения (а-токоферол, аксорбиновая кислота, глутатион) и ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза), действующие по принципиально различным механизмам и на различные мишени.
При изучении антиоксидантной активности синтетических низкомолекулярных веществ — кандидатов лекарственных препаратов, как правило, выбирается один-два метода определения активности. Такой подход позволяет регистрировать активность в целом, но не дает полного представления о природе антиоксидантного действия конкретного вещества, которое определяется его реакционной способностью. Однако новые синтетические подходы, позволяющие конструировать политопные молекулы с различными реакционными центрами, требуют сочетания различных методов и различных принципов выявления антиоксидантного действия для оценки интегрального вклада каждого из возможных типов активности. Существенным многообразием реакционных маршрутов характеризуются полифункциональные соединения, содержащие в составе молекул атомы металла/элемента. Для таких веществ можно ожидать 4 проявления синергизма антиоксидантного действия за счет участия не только органической группы, но и вовлечения металла/элемента. Получены синтетические аналоги витамина Е, содержащие металл, или, так называемые, «каталитические антиоксиданты» — миметики супероксидцисмутазы, включающие Fe, Мп, Со. И, наконец, введение металла в фенольные миметики а-токоферола, как известно, приводит к стабилизации феноксильных радикалов, ответственных за механизм антиоксидантного действия, и предотвращает нежелательное образование вторичных хиноидных продуктов окисления, обладающих прооксидантным эффектом. В связи с этим возникает необходимость создания сетевой структуры методов оценки, в которой количественные характеристики антиоксидантной активности учитывают все особенности механизмов действия каждого тестируемого вещества.
Целью данной работы является разработка общего подхода для комплексной оценки антиоксидантной активности полифункциональных элементоорганических соединений и комплексов биогенных металлов.
В задачи работы входило: 1) рациональный подбор методов количественного определения антиоксидантной активности, основанных на модельных химических реакциях, с целью выявления основных маршрутов реакционной способности полифункциональных элементоорганических соединений и комплексов металлов- 2) изучение взаимного влияния антирадикального 2,6-диалкилфенольного фрагмента и редокс-активного металлосодержащего центра при оценке общей антиоксидантной активности полифункциональных соединений- 3) применение ряда in vitro методов с использованием в качестве тест-систем липосом, митохондрий и гомогенатов мозга крыс, а также фермента липоксигеназа с целью отбора перспективных кандидатов в ряду элементоорганических соединений и комплексов металлов — полифункциональных антиоксидантов, стабилизаторов мембран и нейропротекторов.
выводы.
1. Предложен новый подход к разработке сетевой структуры методов оценки антиоксидантной активности полифункциональных элементоорганических соединений и комплексов биометаллов, основанный на принципе «механизм — метод».
2. С использованием предложенной комплексной системы тестирования показано, что введение в 2,6-ди-//гре/и-бутилфенолы элементоорганической группы (фосфонатные и фосфинатные), металлоорганического фрагмента (ферроцен) и металлосодержащего координационного узла (комплексы дипиколиламина) приводит к существенному возрастанию общей антиоксидантной активности по сравнению с известным органическим антиоксидантом ионолом.
3. В ряду ферроценов с 2,6-ди-/и/>е/и-бутилфенольным заместителем выявлен эффективный ингибитор пероксидного окисления липидов гомогенатов мозга крыс со значением ГС50 = 3,9 ц. М, что позволяет проводить на их основе поиск веществ нейропротекторного действия.
4. Обнаружены комплексы Мп с дипиколиламиновым лигандом, содержащим 2,6-ди-/и/>е///-бутилфенол, — высокоэффективные стабилизаторы однослойных липосом, состоящих из фосфатидилхолина и кардиолипина, представляющих интерес для создания систем доставки лекарственных препаратов.
5. При изучении фермента липоксигеназа (ЬОХ 1-В) и проведении молекулярного докинга найден новый ингибитор ЬОХ 1-В — комплекс Си с нитронилнитроксильными радикалами, значение 1С5о для которого составляет 20 (хМ.
Список литературы
- S.V. Avery. Molecular targets of oxidative stress. Biochem. J., 2011, 434, 201.
- E. Cadenas and K.J. Davies. Mitochondrial free radical generation, oxidative stress, and aging. Free Radic. Biol. Med., 2000, 29(3−4), 222.
- J.D. West and L.J. Marnett. Endogenous reactive intermediates as modulators of cell signaling and cell death. Chem. Res. Toxicol, 2006, 19(2), 173.
- J. Ling and D. Soil. Severe oxidative stress induces protein mistranslation through impairment of an aminoacyl-tRNA synthetase editing site. Proc. Natl Acad, Sci. USA, 2010,107(9), 4028.
- E. Novo and M. Parola. Redox mechanisms in hepatic chronic wound healing and fibrogenesis. Fibrogenesis & Tissue Repair, 2008,1(1), 5.
- P. V. Vignais. The superoxide-generating NADPH oxidase: structural aspects and activation mechanism. Cell Mol Life Sci., 2002, 59(9), 1428.
- B. Halliwell. The wanderings of a free radical. Free Radic. Biol Med., 2009, 46(5), 531.
- V.J. Thannickal and B.L. Fanburg. Reactive oxygen species in cell signaling. Am. J. Physiol-Limg C., 2000, 279(6), L1005.
- R.T. Kolamunne, M. Clare, and H.R. Griffiths. Mitochondrial superoxide anion radicals mediate induction of apoptosis in cardiac myoblasts exposed to chronic hypoxia Arch. Biochem. Biophys., 2011, 505(2), 256.
- M. Genestra. Oxyl radicals, redox-sensitive signalling cascades and antioxidants. Cell Signal, 2007,19(9), 1807.
- E.A. Veal, A.M. Day, and B.A. Morgan. Hydrogen peroxide sensing and signaling. Mol Cell, 2007, 26(1), 1.
- S.E. Munns, J.K.C. Lui, and P.G. Arthur. Mitochondrial hydrogen peroxide production alters oxygen consumption in an oxygen-concentration-dependent manner. Free Radic. Biol Med., 2005, 38(12), 1594.
- Functional Metabolism: Regulation and Adaptation. Ed. B.S. Kenneth. 2004, Wiley-Liss: New Jersey. 594.
- G. Buonocore, S. Perrone, and M.L. Tataranno. Oxygen toxicity: chemistry and biology of reactive oxygen species. Semin. Fetal Neonatal Med., 2010, 15(4), 186.
- S.I. Liochev and I. Fridovich. The Haber-Weiss cycle ~ 70 years later: an alternative view. Redox Rep., 2002, 7(1), 55.
- J. Platenik, P. Stopka, M. Vejrazka, and S. Stipek. Quinolinic acid-iron (II) complexes: slow autoxidation, but enhanced hydroxyl radical production in the Fenton reaction. Free Radic. Res., 2001, 34(5), 445.
- B.Z. Zhu, B. Kalyanaraman, and G.B. Jiang. Molecular mechanism for metal-independent production of hydroxyl radicals by hydrogen peroxide and halogenated quinones. Proc. Natl Acad. Sci. USA, 2007, 104(45), 17 575.
- S. De Minicis, R. Bataller, and D.A. Brenner. NADPH oxidase in the liver: defensive, offensive, or fibrogenic? Gastroenterology, 2006,131(1), 272.
- S. De Minicis and D.A. Brenner. NOX in liver fibrosis. Arch. Biochem. Biophys., 2007, 462(2), 266.
- P. Chiarugi and T. Fiaschi. Redox signalling in anchorage-dependent cell growth. Cell. Signal., 2007,19(4), 672.
- W. Droge. Free radicals in the physiological control of cell function. Physiol Rev., 2002, 82(1), 47.
- R.J. Soberman. The expanding network of redox signaling: new observations, complexities, and perspectives. J. Clin. Invest., 2003, 111(5), 571.
- P. Chiarugi and P. Cirri. Redox regulation of protein tyrosine phosphatases during receptor tyrosine kinase signal transduction. Trends Biochem. Sci., 2003, 28(9), 509.
- B. DAutreaux and M.B. Toledano. ROS as signalling molecules: mechanisms that generate specificity in ROS homeostasis. Nature Rev. Mol. Cell Biol., 2007, 8(10), 813.
- C.A. Pritsos. Cellular distribution, metabolism and regulation of the xanthine oxidoreductase enzyme system. Chem. Biol. Interact., 2000,129(1−2), 195.
- M. Rojkind, J.A. Dominguez-Rosales, N. Nieto, and P. Greenwel. Role of hydrogen peroxide and oxidative stress in healing responses. Cell Mol. Life Sci., 2002, 59(11), 1872.
- II. Esterbauer, R.J. Schaur, and H. Zollner. Chemistry and biochemistry of 4-hydroxynonenal, malonaldehyde and related aldehydes. Free Radic. Biol. Med., 1991,11(1), 81.
- G. Noctor and C.H. Foyer. Ascorbate and glutathione: Keeping active oxygen under control. Annu. Rev. Plant Phys., 1998, 49, 249.
- Э.Д. Эллиот В., Биохимия и молекулярная биология, Москва: МАИК «Наука/Интерпериодика», 2002, 446.
- A. Gomes, E. Fernandes, and J.L. Lima. Fluorescence probes used for detection of reactive oxygen species. J. Biochem. Biophys. Meth., 2005, 65(2−3), 45.
- K. Girard-Lalancette, A. Pichette, and J. Legault. Sensitive cell-based assay using DCFH oxidation for the determination of pro- and antioxidant34