CC BY
46
КОРОТКИЕ СООБЩЕНИЯ
© м. А. Сазыкина,
В. А. Чистяков, м. А. коленко, к. В. Азарин
Научно-исследовательский институт биологии Южного Федерального университета, Ростов-на-Дону
' Генотоксичность ультрафиолетового излучения длиной волны 300—400 нм («солнечный» УФ) опосредована генерацией активных форм кислорода. Исследования, проведенные на разработанной нами ранее бактериальной модели, показали существование УФ-протекторной активности антиоксиданта аллантоина, образующегося из мочевой кислоты у большинства позвоночных, кроме высших приматов. Мочевая кислота, которая является конечным продуктом катаболизма пуринов у высших приматов, не обладала статистически значимым протекторным эффектом. Безопасность аллантоина делает его перспективным компонентом средств для защиты кожи от солнечного света.
' Ключевые слова: УФ; активные формы кислорода; генотоксичность; SOS-ответ; аллантоин; мочевая кислота.
Поступила в редакцию 24.02.2009 Принята к публикации 25.05.2009
УДК 575.224.232
АЛЛАНТОИН И УРАТ КАК СУПРЕССОРЫ ГЕНОТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛИНОЙ ВОЛНЫ 300-400 НМ
Ультрафиолетовая часть спектра солнечного света у земной поверхности, имеющая длины волн 300—400 нм, несмотря на меньшую, по сравнению с коротким ультрафиолетом, энергию квантов, является серьезным индуктором рака кожи у человека (Kligman, 1989). Хотя существует большое число научных публикаций по УФ-протекторам, на практике для этой цели применяются «sunscreen» продукты — вещества, поглощающие либо отражающие часть энергии света при нанесении на кожу. Можно предположить, что эффективность защитных смесей может быть существенно повышена за счет соединений, стимулирующих репарацию либо подавляющих реакции, ведущие к повреждению ДНК. Последнее определяет актуальность поиска природных соединений, способных защищать клетку от генотоксических эффектов «солнечного» ультрафиолета.
Задачей данной работы было исследование способности аллантоина и его катаболического предшественника — урата супрессировать генотоксические эффекты ультрафиолета, характерного для солнечного света у земной поверхности.
В качестве системы для оценки генотоксичности исследуемого воздействия был применен вариант SOS-lux теста (Сазыкина и др., 2002), использованный ранее для изучения антимутагенных эффектов ряда природных соединений (Гуськов и др., 2002, 2004). Репортером SOS-ответа служил Lux-оперон. Использовали штамм E. coli С600, трансформированный плазмидой pPLS-1, в которой оперон биолюминесценции находится под контролем SOS-промотора — C600(pPLS-1) (Птицын, 1996). Экспериментальный протокол подробно описан в работе (Чистяков и др., 2009). Статистическую обработку полученных результатов проводили по стандартным формулам (Владимирский, 1983; Гланц, 1998).
Эксперименты показали (см. табл.), что аллантоин проявляет анти-мутагенную активность в диапазоне концентраций от 10-7 М до 10-4 М. Максимальное значение этого показателя (55 %) регистрируется для концентрации 10-5 М. Зависимость величины антимутагенной активности от дозы имеет колоколообразную форму (см. рис.). Статистически значимой протекторной активности урата в использованной экспериментальной модели не обнаружено.
Таким образом, аллантоин способен снижать генотоксический эффект ультрафиолетового излучения, характерного для солнечного света у земной поверхности более чем в два раза. Это согласуется с данными серии опубликованных ранее работ, выполненных под руководством Ю. А. Жданова и Е. П. Гуськова (2002; 2004), где сообщалось об обнаружении способности аллантоина подавлять развитие целого ряда деструктивных процессов, вызываемых активными формами кислорода. Антиок-сидантные свойства урата, а также способность этого вещества защищать клеточные структуры от активных форм кислорода продемонстрирована в целом ряде исследований, наиболее тщательное из которых проведено Б. Эймсом с соавторами (Ames et al., 1981). Тем не менее, показано, что,
короткие сообщения
45
Таблица
Индукция SOS-ответа E. coliультрафиолетовым излучением длиной волны 300—400 нм в присутствии аллантоина
Концентрация аллантоина, M Фактор индукции, единицы Антимутагенная активность, %
G 7,6 ± 0,4 G
1G-9 7,8 ± 0,8 -3 ± 11**
1G-8 7,4 ± 0,6 3 ± 8
1G-7 5,0 ± 0,4* 34 ± 5
1G-6 4,0 ± 0,3* 47 ± 4
1G-5 3,4 ± 0,3* 55 ± 4
1G-4 5,6 ± 0,4 26 ± 5
1G-3 6,4 ± 0,6 16 ± 8
* Отличия от контроля статистически достоверны, р < 0,05 (тест множественных сравнений Даннетта), здесь и далее величину и стандартную ошибку фактора индукции рассчитывали по данным трех независимых опытов. ** Ошибку антимутагенной активности рассчитывали как ошибку результата деления косвенных измерений (Ацюковский, 2005)
-6 -5 -4 -3 -2
lg концентрации аллантоина, М
Рис. Зависимость антимутагенной активности аллантоина от концентрации
окисляясь до аллантоина в присутствии металлов не- Литература ременной валентности, урат способен запускать цень реакций, ведущих к генерации гидроксильного радика- 1. ла (Filipe et al., 2004). Такие процессы могут компенсировать антиоксидантный эффект. 2.
Полученные данные позволяют поставить вопрос о воспроизведении обнаруженного фотонротекторного эффекта аллантоина на клетках кожи млекопитающих. 3.
Работа выполнена нри финансовой поддержке Министерства науки и образования РФ (проект но анали- 4. тической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2010 годы)», грант 2.1.1/5628).
Ацюковский В. А, 2005. Философия и методология технического комплексирования. — М.: Петит, 221 с. Владимирский Б. М., 1983. Математические методы в биологии. Ростов: изд-во Ростовского ун-та, 304 с.
Гланц C., 1998. Медико-биологическая статистика. — М.: Практика, 460 с.
Гуськов Е. П., Клецкий М. Е., Корниенко И. В. и др., 2002. Аллантоин как тушитель свободных радикалов //ДАН, серия Биохимия, Биофизика. М. Т. 383. № 2. С. 105-107.
46
КОРОТКИЕ СООБЩЕНИЯ
5. Гуськов Е. П., Прокофьев В. Н., Клецкий М. Е. и др., 2004. Аллантоин как витамин // ДАН, серия Биохимия, Биофизика — М. Т. 398. № 6. С. 320—324.
6. Птицын Л. А., 1996. Биолюминесцентный анализ SOS-ответа клеток E. coli // Генетика. Т. 32. № 3. С. 354-355.
7. Сазыкина М. А., Чистяков В. А., Войнова Н. В., 2002. Способ определения генотоксичности химических веществ. Патент РФ № 2179581.
8. Чистяков В. А., Сазыкина М. А., Коленко М. А. и др., 2009. Метиленовый синий как супрессор генотоксического действия ультрафиолетового излучения длиной волны 300-400 нм // Генетика. Т. 45. № 3.
С. 304-307.
9. Ames B. N. Cathcart R., Schwiers E., Hochstein P., 1981. Uric acid provides an antioxidant defense in humans against oxidant and radical-caused aging and cancer: A hypothesis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 78. N l. P. 6858-6862.
10. Filipe P., Haigle J., Silva J.N., Freitas J. et al., 2004. Anti- and pro-oxidant effects of quercetin in copper-induced low density lipoprotein oxidation. Quercetin as an effective antioxidant against pro-oxidant effects of urate // Eur. J. Biochem. Vol. 271. N 10. P. 19911999.
11. Kligman L. H., 1989. Photoaging. Manifestation, prevention and treatment // Clin. Geriatr. Med. Vol. 5. N 1. P. 235-251.
Allantoin and urate as the supressors of genotoxic effect of the ultraviolet irradiation with wavelength 300—400 nm
M. A. Sazykina, V. A. Chistyakov,
M. A. Kolenko, K. V. Azarin
' SUMMARY: Genotoxicity of ultraviolet radiation with wavelength 300-400 nm (sunlight UVR) is mediated by the generation of reactive oxygen species. The research which was carried out on the base of developed early bacterial model indicated the existence of UV-protecting activity of allantoin, formed from uric acid in organisms of all vertebrates except human and anthropoid apes. The uric acid which is the end-product of purine catabolism in the organism of anthropoid apes, does not possess statistically significant protective effect. Safety of allanoin makes it a perspective component of sunlight protectors.
' KEY WORDS: UV; reactive oxygen species; genotoxicity; SOS response; allantoin; uric acid.
' Информация об авторах
Сазыкина Марина Александровна — с. н. с. Научно-исследовательский институт биологии Южного Федерального Университета.
Пр. Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344G9G.
E-mail: [email protected].
Чистяков Владимир Анатольевич — зав. лабораторией. Научно-исследовательский институт биологии Южного Федерального Университета.
Пр. Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344G9G.
E-mail: [email protected].
Коленко Марина Александровна — н. с. Научно-исследовательский институт биологии Южного Федерального Университета.
Пр. Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344G9G.
E-mail: [email protected].
Sazykina Marina Alexandrovna — senior researcher.
The Resesarch Institute of Biology of Southern Federal University. Stachky av., 194/1, Rostov-on-Don, 344090, Russia.E-mail: [email protected].
Chistyakov Vladimir Anatilevich — Head of the Laboratory. The Resesarch Institute of Biology of Southern Federal University, Stachky av., 194/1, Rostov-on-Don, 344090, Russia.
E-mail: [email protected].
Kolenko Marina Alexandrovna — scientist.
The Resesarch Institute of Biology of Southern Federal University, Stachky av., 194/1, Rostov-on-Don, 344090, Russia.
E-mail: [email protected].
Азарин Кирилл Витальевич — аспирант. Научно-исследовательский Sazykina Marina Alexandrovna — Head of the Laboratory, институт биологии Южного Федерального Университета. The Resesarch Institute of Biology of Southern Federal University,
Пр. Стачки, 194/1, Ростов-на-Дону, 344G9G. Stachky av., 194/1, Rostov-on-Don, 344G9G, Russia.
E-mail: [email protected]. E-mail: [email protected].
