CC BY
58
decompensated LP, that is accompanied by the exhaustion of antioxidant (AO) system, blood ceruloplasmin growth, development of hypercoagulation changes. The administration of L-arginine in MS modeling reduces the symptoms of dyslipoproteinemia producing no significant effect on cholesterol and triacylglycerol levels and insulin sensitivity, suppresses lipid peroxidation, limits the extent of hypercoagulation changes.
УДК 544.14:577.1 Соловйова Н.В.
АНТИОКСИДАНТНА АКТИВН1СТЬ МЕЛАТОН1НУ I ГЛУТАТ1ОНУ НА ОСНОВ1 ПОР1ВНЯЛЬНОГО АНАЛ1ЗУ РЕЗУЛЬТАТА КВАНТО ВОХ1М1ЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОХ1М1ЧНИХ ДОСЛ1ДЖЕНЬ
ВДНЗУ «УкраТнська медична стоматолопчна академiя», м. Полтава
Для зменшення негативного впливу вльних радикал!в на бюлогiчнi об'екти живого орган'зму останнм часом у практичнiй медицин широко застосовуються ендогенн антиоксиданти у зв'язку з Ух участю в систем/ захисту орган'зму людини в'д агресивно'У д'УУ вльних радикал!в. В'дсутн'ють систематичних досл'джень, особливо на молекулярному р'тш, антирадикальноУ активност/ рiзних антиоксидант'т при Ух взаемод'УУ з вльними радикалами в бюлогiчних системах зумовлюе не тльки наявнсть суперечливих оцнок в iнтерпретацiУ експериментально одержаних законом'рностей, але й створюе труднощ!' у розвитку загальних уявлень в'дносно механзму взаемод 'УУ антиоксидант'т '¡з вльними радикалами та цлеспрямованого пдходу до керування цими процесами, як мають прак-тичне застосування у медицин¡. Це актуал'зуе вивчення антирадикальноУ активност/ рiзних анти-оксидант/'в. Взаемод'я антиоксидант'т '¡з вльними радикалами обумовлена впливом велико)' клько-ст'! рiзноманiтних взаемопов'язаних процес'т, стаб'т'за^я яких, навть в умовах експерименту, е досить проблематичною. Разом з тим на сьогодн широко почало застосовуватися моделювання рiзних бюхiмiчних процес'т на молекулярному р'тн'! методами квантово'У х'ш'УУ з подальшим анал'зом результат'¡в виконаних розрахунк'т. Тому представляеться актуальним вивчення ефективностi д'УУ ендогенних антиоксидант'т мелатонну / глутатону шляхом моделювання механизму )х взаемод 'УУ '¡з вльними радикалами методами квантово'У х'ш'УУ в поеднанн з експериментальними методами, зок-рема, електрохiмiчним. Встановлена кореля^я змни макроскопчних параметр'¡в процесу електро-в 'дновлення активних форм кисню в присутност'! мелатонну / глутатону (потен^ал та гранич-ний струм хвиль в'дновлення) з отриманими на нанорiвнi результатами квантовох/'м/'чних досл-джень (перерозподл електронно'У густини, порядки зв'язк'т мiж атомами, енергетичних характеристик) при взаемод 'УУ молекул антиоксидант'т '¡з вльними радикалами, що дае можливсть не тльки отримати обфунтування позитивного ефекту використання антиоксидант'т, але й встановити потен^йну значущсть цих речовин як лiкарських засоб'т. Ключов1 слова: антиоксиданти, мелатожн, гщроксил-радикал, глутатюн
Вступ
Оточуюче середовище мютить у собi велику ктькють рiзних втьних радикалiв (ВР), яю, по-трапляючи в оргашзм людини, викликають по-шкодження бшмв, нукле'нових кислот та лт^в бюлопчних мембран. Вони також володшть, в залежност вщ ситуацп, мутагенною, канцероге-ною або цитостатичною дieю на оргашзм людини, що призводить до розвитку рiзних патолопч-них сташв (канцерогенез, атеросклероз, хрошчш запалення, нервовi дегенеративш захворювання та ш.). Тому для систематизаци негативного впливу ВР на оргашзм людини останшм часом у практичнш медицин широко застосовуються антиоксиданти (бета-каротин, в^амши С i Е, селен та ш.).
Особливе мюце в ряду антиоксидан^в за-ймае гормон еп^зу - мелатонш (1^Т) - N ацетил-5-метокситриптамш (С13Н16^02), який , на думку авторiв [1-4], е бтьш ефективним ан-тиоксидантом на вщмшу вщ бета-каротину, вн там^в С i Е, селену та шших. 1з великого пере-лку роб^, присвячених вивченню мелатоншу, слщ вiдмiтити цiкаве повiдомлення про те, що
може слугувати «пасткою» для вiльних ра-дикалiв, зокрема для гiдроксил-радикала (•ОН) i супероксид-анiон-радикала (•оО") [5]. Разом з тим позитивш результати застосування цього гормону при лкуванш онкологiчних та шших за-хворювань, отриманi на пiдставi лише аналiзу медичних кл^чних даних, не дозволяють пояс-нити i зрозумiти природу бiохiмiчних процесiв, що призводять до такого результату, i носять чисто феноменологiчний характер. Слщ вщм^и-ти широку дискураю щодо антиоксидантних властивостей [4-6] 1^Т, активнiсть якого порiв-нюють з активнютю трипептида глутатiона (GSH), причому не на користь останнього [5]. Незважаючи на те, що з ^ох-реак^ями, активнютю в тканинах рiзних оргашв глутатюну пов'я-зують цтий ряд патологiй, таких як цукровий дн абет, хвороби Альцгеймера, Паркшсона та iншi [7, 8]. Причому, згщно з багатьма припущення-ми, це обумовлено «перекисною модифка^ею», «поперечною зшивкою», а також деграда^ею бiлкових макромолекул, до складу яких входить глутатюн, а проткання таких перетворень бтка вiдбуваеться переважно завдяки оборотному
окисленню - вщновленню сульфпдрильноТ групи глутатiону [9].
Такий висновок е недостатньо коректним, осктьки в публiкацiях немае даних порiвняльних дослiджень антиоксидантно! активностi цих спо-лук в однакових умовах i на молекулярному piB-ж. Можливiсть такого моделювання була вста-новлена нами pанiше за результатами кванто-вохiмiчного моделювання [10, 11]. Отримаж ре-зультати наближають до бтьш глибшого розу-мiння мехажзму пpоцесiв, якi пpотiкають in vivo за участю GSH i MLT, проте не дають прямо! вщпов^д про !х антиоксидантну активнiсть. З нашо! точки зору, досить коректно судити про поpiвняльну антиоксидантну активнють MLT i GSH можна ттьки на пiдставi вивчення pеакцiй катал^ичного окислення цих сполук киснем i йо-го активними формами, при утворенж останнiх in vitro в умовах, що моделюють "кисневий стрес" оpганiзму. Тому, видаеться доцiльним вивчення мехажзму взаемоди цих антиоксидатчв iз вiльними радикалами •ОН та •ОО" методами електpохiмil, що на наш погляд дасть можли-вють як отримати данi про позитивний ефект !х застосування, так i встановити Тх потенцiйну значущiсть використання при створенж нових лн карських препара^в.
Мета роботи: вивчення реакцш каталiтичного окислення мелатонiну i глутатюну активними формами кисню (АФК) в однакових умовах на макpоpiвнi на основi pезультатiв електpохiмiчних дослiджень iз послiдуючим Тх поpiвняльним ана-лiзом з нанохарактеристиками квантовохiмiчних pозpахункiв.
Об'екти та методи дослiдження
Одним ¡з найдоступжших та перспективних
Кривi зжмали на фонi 0,1М розчину №С1 у водi (фiзiологiчному розчинi) з подальшим тит-руванням фонового електрол^у добавками MLT i GSH рiзноl концентраци (рис. 1).
При введены у фоновий розчин добавок MLT i GSH рiзноl' концентраци спостерiгали появу трьох хвиль. При цьому потен^ал вiдновлення (ф) першо' хвилi не змiнювався, що вказуе на вщновлення однакових за типом та формою ЕАЧ. Збтьшення концентрацiй добавок MLT i GSН призводить до ютотного зниження граничного струму перших хвиль на вольтамперних кривих за рахунок чисто хiмiчноl реакцп шпбу-
методiв визначення активност антиоксиданпв е електрохiмiчний метод, запропонований Г.С. Шаповал в lнститутi бюоргажчноТ' xímíT та нафто-xímíT НАН УкраТни [12-14], який дозволяе в iMny-льсному режимi одночасно генерувати активы форми кисню, вивчаючи процеси Тх взаемоди i3 антиоксидантами на основi aнaлiзу вольтампе-рограм процесу вщновлення.
Для приготування розчину використовували L-глутатюн фiрми SERVA, res. grad. та мелато-нiн фiрми Merck (Гермажя). Сполуки використовували без додатковоТ очистки. Розчини MLT i GSH в 0,1М водному розчинi NaCl (фiзiологiчний розчин) готували безпосередньо перед вимiрю-ваннями. Фоновий електролiт - 0,1М розчин NaCl готували iз двiчi перекристaлiзовaного NaCl марки «х.ч.» у бiдисцилярнiй водi. Концентрaцiя кисню у дослщжуваному розчинi вiдповiдaлa рь вновaжнiй при атмосферному тиску i температу-рi 200С. Для вилучення кисню використовували висушений аргон найвищого ступеня очистки.
Результати дослщження та 1х обговорення
Електрохiмiчнi дослiдження, як дозволили встановити взаемозв'язок мiж нанохарактеристиками квaнтово-хiмiчних розрaхункiв i електро-хiмiчними параметрами (потенцiaли вiдновлення електрохiмiчно активних частинок (ЕАЧ)), якi е макрохарактеристиками, так як вони усереднеж по великому ансамблю взаемодшчих частинок середовища, полягали в отриманж диферен^а-льних вольтамперних кривих вiдновлення аФк, якi характеризують реaкцiТ (1-3), аналопчж тим, що протiкaють в бюсистемах в процесi дихання, обмiну речовин, «кисневого стресу»:
(4)
вання в об'емнш фазi розчину за схемою (4): що вказуе на зменшення ктькосп ЕАЧ типу •ОН.
Подальше вщновленням •ОН, концентрацiя яких буде зменшуватися внаслiдок реакцп (4) при введены добавок MLT[GSH] буде спостерн гатися при незмiнному потенцiалi (0,2 В) на еле-ктродi за такою реак^ею:
•ОН + 1 ё——►он:
Iхвиля II хвиля
(Е = - 0,2 В) (Е = - 0,7 В)
III хвиля (Е = - 1,1 В)
C13H16N2O2 [C10H17N3O6S] + ЮН -
•ОН + е" —► ОН", (1)
02 + 1 е~ ЮО~ , (2)
•ОО" +1е~ + 2Н + Н202, (2а)
H202+e~^~0H+ -ОН, (3)
- -C13H15N202 [-CioHieNsOeS] + Н20,
Рисунок 1 - Диференцiaльнi вольтамперограми вiдновлення cmi pi3Hux концентрацй aHmuoKcudaHmie: MLT(a): 2 -0,39; 3 ■
0,47; 4 - 0,74; 5 - 0
Слщ вщм^ити (рис.1), що в присутност добавок MLT i GSH з однаковою концентра^ею 0,7410-3 М/дм3 спостер^аеться значне зниження граничного струму перших хвиль вщновлення, в порiвняннi i3 фоном (вщносна величина змiни ш-ка струму в 1,7 разiв бтьша у присутностi GSH, а для MLT - приблизно в 1,2 рази), що свiдчить про бтьш виражеш антирадикальнi властивостi GSH в порiвняннi з MLT.
На вщмшу вщ першо''' хвилi спостерiгаеться катодний зсув друго''' хвилi потенцiалу вщновлення, при введены добавок MLT, так i GSH. Так як результати квантовохiмiчних дослщжень взаемоди •ОО" з MLT та GSH не вказують на розрив водневих зв'язмв в молекулах MLT i GSH, а вказують на вiрогiднiсть утворення комплексiв [10], то експериментально знайдений катодний зсув потен^алу 2 хвилi вiдновлення для обох випад-кiв, однозначно вказуе на процес вщновлення електроактивних комплешв, тип, форма i кть-кiсть яких буде визначатися концентра^ею MLT i GSH вщносно ЮО".
Ед.кД ж/моль
900 1
800 -700 -600 -500 -400 -
100 -0 -
АФКна м'дному катод'1 на фон 0,1М ШС1 у водi (1) в присутно-- 0,74; 4 - 1,07. 5 - 1,67; 6 - 2,1810-3 М/дм3; GSH (б): 2 - 0,24; 3 -,91; 6 - 1,110-3 М/дм3.
ня зсуву друго' хвилi процесу одноелектронного вщновлення ЕАЧ корелюе iз результатами кван-товохiмiчноТ оцшки значень енергп активацп при одноелектронному перенос заряду (рис.2), як рiзняться для «лзольованоТ» молекули •ОО" та комплешв {1^ТЮО"} i {GSH•ОО"}. Незмшнють потен^алу вщновлення та зменшення граничного струму (1 хвиля) та катодний зсув потен^алу (2 хвиля) зi збтьшенням концентрацп антиокси-дантiв при взаемоди iз вiльними радикалами для обох випадш е прямим пiдтвердженням на мак-рорiвнi результатiв квантовохiмiчних розрахунюв на нанорiвнi.
Таким чином, отримаш результати експери-менту повнiстю подтвердили на макрорiвнi результати квантовохiмiчних дослiджень i показали, що i GSH проявляють антирадикальну активнють; при цьому пiдтвердженi бтьш виражеш антирадикальш властивостi глутатюну у порiвняннi з мелатонiном [5]. Цкаво вiдмiтити, що отриманий результат якюно спiвпадае з результатами медичних дослщжень С.О. Бачурша [6], представленими у виглядi феноменологiчноТ схеми взаемодш MLT iз активними формами ки-сню в организм! людини (рис.3).
•ОО'+ё {GSH.Oa}+e {MLT«00"}+§
Рис.2 3MiHu величин активацйних 6ap'epie для ОО-та його комплекав при одноелектронному вiднoвленi.
Зсув хвилi вщновлення •ОО" в присутност GSH вщбуваеться в сторону зменшення значен-ня потен^алу вiдновлення, а в присутност MLT - в бiк збтьшення, що пiдтверджуе також бiльш виражеш антирадикальш властивост GSH у по-рiвняннi з MLT вiдносно •ОО". Таке обфунтуван-
--- N-СНО
н
Рис 3. Схема взаемоди мелamoнiну з активними формами кисню.
Таким чином, проведет електрохiмiчнi дослн дження подтвердили антирадикальнi властивостi мелатонiну i глутатюну, завдяки чому на макро-скошчному рiвнi пiдтверджена принципова вщ-мшнють механiзмiв iнгiбуваня молекулами анти-оксиданпв гiдроксил-радикалiв та супероксид-анiон-радикалiв на фон превалюючоТ антиради-кальноТ активност глутатiону в порiвняннi з ме-латонiном.
Встановлена кореляцiя змiни макроскошчних параметрiв процесу електровiдновлення актив-них форм кисню в присутност мелатоншу i глу-татiону (потенцiал та граничний струм хвиль вщновлення) з отриманими на нанорiвнi результатами квантовохiмiчних дослщжень (перероз-подiл електронноТ густини, порядки зв'язкiв мiж атомами, енергетичних характеристик) при вза-емоди молекул антиоксидантiв iз вiльними радикалами.
Доведена перспективнють використання результат квантовохiмiчних розрахункiв в поед-наннi з електрохiмiчними дослiдженнями для об-фунтування та встановлення особливостей та вщмшностей антирадикальноТ активностi мелатоншу, глутатюну при взаемоди з супероксид-анюн-радикалом i гiдроксил-радикалом з метою прогнозування шляхiв створення нових лкарсь-ких препаратiв.
Лiтература
1. Беленичев И.Ф. Регуляция антиоксидантного гомеостаза и системы детоксикации организма гормоном мелатонином. Роль мелатонин-зависимых рецепторов в реализации этой функции / И.Ф. Беленичев, Ю.И. Губский, Е.Л. Левицкий // Соврем. проблемы токсикологии. - 2003. - № 2. - С. 2-16.
2. Малиновская Н.К. Роль мелатонина в организме человека / Н.К Малиновская // Клиническая медицина. - 1998.- № 10. - C. 1522.
3. Dawson D. Integrating the actions of melatonin on human physiology / D. Dawson // Ann. Med. - 1998.- V. 30. - P. 95-102.
4. Кветная Т.В. Мелатонин: Роль и значение в возрастной патологии / Т.В. Кветная. - СПб. : ВМЕДА, 2003. - 256 с.
5. Russel J. Melatonin: Lowering the High Price of Free Radicals / J. Russel // News Physiol. Sci. - 2000. - V. 15. - P. 246-250.
6. Бачурин С.О. Медико-химические подходы к направленному поиску препаратов для лечения и предупреждения болезни Альц-геймера / С.О. Бачурин // Вопросы медицинской химии. - 2001.-№ 2. - С. 11-25.
7. Чеснокова Н.П. Молекулярно-клеточные механизмы инактивации свободных радикалов в биологических системах / Н.П. Чес-нокова, Е.В. Понукалина, М.Н. Бизенкова // Успехи соврем. естествознания. - 2006. - № 7. - С. 29-41.
8. Hothorn M. Structural Basis for the Redox Control of Plant Glutamate Cysteine Ligase Wachter / M. Hothorn // Journal of Biological Chemistr. - 2006. - № 281. - P. 27557-27565.
9. Prutz W.A. The glutathione free radical equilibrium mediating electron transfer to FE(III) - cytochrome / W.A. Prutz, J. Butler, E.J. Land // Biophysical Chemistry. - 1994. - № 49 (2). - Р. 101-111.
10. Кузнецова Т.Ю. Моделирование антиоксидантных свойств ме-латонина и глутатиона при взаимодействии с гидроксил-радикалом / Т.Ю. Кузнецова, Н.В. Соловьева // Вюник ВДНЗУ «УкраТнська стоматолопчна академiя». - 2012. - Т. 12, Вип. 1-2.
- С. 189-193.
11. Кузнецова Т.Ю. Моделирование антирадикальних процессов с участием глутатиона в биологических системах / Т.Ю. Кузнецова, Н.В. Соловьева // Вюник ВДНЗУ «УкраТнська стоматолопчна академiя». - 2014. - Т. 14, Вип. 4 (48). - С. 201-204.
12. Громовая В.Ф. Исследование антирадикальной и антиокислительной активности биологически активных карбоновых кислот / В.Ф. Громовая, Г.С. Шаповал, И.Е. Миронюк // Журн. общей химии. - 2002. - Т. 72, Вып. 5. - С. 828-831.
13. Шаповал Г.С. Вольтамперометрическое исследование каталитических redox процессов с участием аминокислот / Г.С. Шаповал, И.Е. Миронюк, В.Ф. Громовая [и др.] // Катализ и нефтехимия. - 2006. - Т. 14. - С. 43-47.
14. Шаповал Г.С. Электрохимическое моделирование редокс реакций глутатиона / Г.С. Шаповал, И.Е. Миронюк, В.Ф. Громовая [и др.] // Журнал общей химии. - 2008. - № 12. - С. 2040-2044.
References
1. Belenychev Y.F. Rehuliatsyia antyoksydantnoho homeostaza y systembi detoksykatsyy orhanyzma hormonom melatonynom. Rol melatonyn-zavysymbikh retseptorov v realyzatsyy э^ funktsyy / Y.F. Belenychev, Yu.Y. Hubskyi, E.L. Levytskyi // Sovrem. problemy toksykolohyy. - 2003. - № 2. - P. 2-16.
2. Malynovskaia N.K. Rol melatonyna v orhanyzme cheloveka / N.K. Malynovskaia // Klynycheskaia medytsyna. - 1998. - № 10. - P. 15-22.
3. Dawson D. Integrating the actions of melatonin on human physiology / D. Dawson // Ann. Med. - 1998. - V. 30. - P. 95-102.
4. Kvetnaia T.V. Melatonyn: Rol y znachenye v vozrastnoi patolohyy / T.V. Kvetnaia. - SPb. : VMEDA, 2003. - 256 s.
5. Russel J. Melatonin: Lowering the High Price of Free Radicals / J. Russel // News Physiol. Sci. - 2000. - V. 15. - P. 246-250.
6. Bachuryn S.O. Medyko-khymycheskye podkhodы k napravlennomu poysku preparatov dlia lechenyia y preduprezhdenyia bolezny Alt-sheimera / S.O. Bachuryn // Voprosы medytsynskoi khymyy. - 2001.
- № 2. - P. 11-25.
7. Chesnokova N.P. Molekuliarno-kletochnыe mekhanyzmы ynaktyvatsyy svobodnыkh radykalov v byolohycheskykh systemakh / N.P. Chesnokova, E.V. Ponukalyna, M.N. Byzenkova // Uspekhy sovrem. estestvoznanyia. - 2006. - № 7. - P. 29-41.
8. Hothorn M. Structural Basis for the Redox Control of Plant Glutamate Cysteine Ligase Wachter / M. Hothorn // Journal of Biological Chemistr. - 2006. - № 281. - P. 27557-27565.
9. Prutz W.A. The glutathione free radical equilibrium mediating electron transfer to FE (III) - cytochrome / W.A. Prutz, J. Butler, E.J. Land // Biophysical Chemistry. - 1994. - № 49 (2). - P. 101-111.
10. Kuznetsova T.Iu. Modelyrovanye antyoksydan^ikh svoistv mela-tonyna y hlutatyona pry vzaymodeistvyy s hydroksyl-radykalom / T.Iu. Kuznetsova, N.V. Soloveva // Visnyk VDNZU «Ukrainska stomatolohichna akademiia». -2012. - T. 12, Vyp. 1-2. - P. 189193.
11. Kuznetsova T.Iu. Modelyrovanye antyradykalnykh protsessov s uchastyem hlutatyona v byolohycheskykh systemakh / T.Iu. Kuznetsova, N.V. Soloveva // Visnyk VDNZU «Ukrainska stomatolo-hichna akademiia». - 2014. - T. 14, Vyp. 4 (48). - P. 201-204.
12. Hromovaia V.F. Yssledovanye antyradykalnoi y antyokyslytelnoi ak-tyvnosty byolohychesky aktyvnыkh karbonovi>ikh kyslot / V.F. Hro-movaia, H.S. Shapoval, Y.E. Myroniuk // Zhurn. obshchei khymyy. -2002. - Т. 72, Vyp. 5. - P. 828-831.
13. Shapoval H.S. Voltamperometrycheskoe yssledovanye kata-lytycheskykh redox protsessov s uchastyem amynokyslot / H.S. Shapoval, Y.E. Myroniuk, V.F. Hromovaia [y dr.] // Katalyz y neftek-hymyia. - 2006. - T. 14. - P. 43-47.
14. Shapoval H.S. Эlektrokhymycheskoe modelyrovanye redoks reaktsyi hlutatyona / H.S. Shapoval, Y.E. Myroniuk, V.F. Hromovaia [y dr.] // Zhurnal obshchei khymyy. - 2008. - № 12. - P. 2040-2044.
Реферат
АНТИОКСИДАНТНАЯ АКТИВНОСТЬ МЕЛАТОНИНА И ГЛУТАТИОНА НА ОСНОВАНИИ СРАВНИТЕЛЬНОГО АНАЛИЗА РЕЗУЛЬТАТОВ КВАНТОВОХИМИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Соловьева Н.В.
Ключевые слова: антиоксиданты, мелатонин, гидроксил-радикал, глутатион.
Для уменьшения негативного влияния свободных радикалов на биообъекты и живые организмы широко применяют эндогенные антиоксиданты, которые участвуют в системе защиты организмов от агрессивного воздействия свободных радикалов. Отсутствие систематических исследований, особенно на молекулярном уровне, антирадикальной активности различных антиоксидантов при их взаимодействии со свободными радикалами в биосистемах обусловливают не только наличие противоречивых оценок в интерпретации экспериментально полученных закономерностей, но и создают трудности в развитии общих представлений о механизме взаимодействия антиоксидантов со свободными
радикалами и целенаправленного подхода к управлению этими процессами, что имеют практическое применение в медицине. Это делает задачу изучения антирадикальной активности разных антиокси-дантов особенно актуальной. Исследование взаимодействия антиоксидантов со свободными радикалами требует изучения влияния большого количества разнообразных взаимосвязанных процессов, стабилизация которых в условиях экспериментов достаточно проблематична. Вместе с тем в настоящее время широко применяется моделирование различных биохимических процессов на молекулярном уровне методами квантовой химии с последующим анализом результатов расчетов. Поэтому представляется актуальным изучение эффективности эндогенных антиоксидантов мелатонина и глу-татиона путем моделирования механизма их взаимодействия со свободными радикалами методами квантовой химии, с применением экспериментальных методов, например, электрохимическим. Установлена корреляция изменений макроскопических параметров процесса электровосстания активных форм кислорода в присутствии мелатонина и глутатиона (потенциал и предельный ток волн электровосстановления) с полученными на наноуровне результатами квантовохимических исследований (перераспределения электронной плотности, величин порядков связи между атомами, энергетическими характеристиками) при взаимодействии молекул антиоксидантов со свободными радикалами, что дает возможность не только получить обоснование положительного эффекта использования антиокси-дантов, но и установить потенциальную значимость этих веществ в качестве лекарственных средств.
Summary
ANTIOXIDANT ACTIVITY OF MELATONIN AND GLUTATHIONE BASED ON COMPARATIVE ANALYSIS OF THE RESULTS OF QUANTUM-CHEMICAL AND ELECTROCHEMICAL STUDIES Solovieva N.V.
Key words: antioxidants, melatonin, hydroxyl radical, glutathione.
To reduce the negative impact of free radicals on biological objects and living organisms endogenous antioxidants that are involved in the body's defense against aggressive free radicals are widely used. The lack of systematic research, particularly at the molecular level, anti-radical activity of various antioxidants in their interactions with free radicals in biological systems determine not only the contradictory assessments in interpreting the experimental results, but also obstruct in developing a common understanding of the mechanism of interaction between antioxidants and free radicals and focused approach to managing these processes, which are of practical importance in medicine. Therefore the task of studying the anti-radical activity of different antioxidants is particularly relevant. Investigation of the interaction between antioxidants and free radicals requires studying the influence of a large variety of interrelated processes, stabilization of which in the experiment conditions seems to be problematic. However, currently the simulation of various biochemical processes at the molecular level by methods of quantum chemistry, followed by analyzing the results of the calculations is widely used. Therefore, it is important to study the efficiency of endogenous antioxidants as melatonin and glutathione by modelling the mechanism of their interaction with free radicals by quantum chemistry methods and electrochemical experimental methods. There is a correlation between the changes in the macroscopic parameters of the electroreduction of reactive oxygen forms in the presence of melatonin and glutathione (potential and limiting current of electroreduction wave) with those obtained at the nanoscale quantum research results (redistribution of the electron density, value of the order between the atoms, the energy characteristics) under the interaction between antioxidant molecules and free radicals, which makes it possible not only to substantiate positive effect of using antioxidants, but also to establish the potential importance of these substances as medication.
