CC BY
16
АНТИОКСИДАНТНОЕ И АНТИРАДИКАЛЬНОЕ ДЕЙСТВИЕ ДИНИТРОЗИЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА С РАЗЛИЧНЫМИ ЛИГАНДАМИ
И.С. Пугаченко1, О.В. Космачевская1, Э.И. Насыбулина1, А.Ф. Топунов1, А.Ф. Ванин2, Э.К. Рууге3, К.Б. Шумаев1
1 Институт биохимии им. А.Н.Баха, Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Москва, Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва ФГБУ "НМИЦ кардиологии " Минздрава России, Москва
Absrtact
The antioxidant effect of iron dinitrosyl complexes (DNICs) was studied by electron paramagnetic resonance and chemiluminescence spectroscopy. Using TIRON as a spin trap we demonstrated that DNICs with glutathione effectively intercepted superoxide produced by rat heart mitochondria. DNICs with different ligands are also scavengers of peroxynitrite, and organic free radicals.
Key words: iron dinitrosyl complexes, antioxidant effect
С помощью ЭПР и хемилюминесценции было изучено антиоксидантное действие динитрозильных комплексов железа (ДНКЖ). Показано, что в разных модельных системах ДНКЖ с различными лигандами перехватывают супероксид, пероксинитрит и органические радикалы.
Ключевые слова: динитрозильные комплексы железа, антиоксидантное действие
Оксид азота (NO) и его метаболиты играют уникальную роль в большом числе физиологических и патофизиологических процессов в организме человека и многих других живых существ [1-3]. К наиболее важным метаболитам NO следует отнести динитрозильные комплексы железа (ДНКЖ). Известно, что ДНКЖ c глутатионовыми лигандами обладают эффективным гипотензивным действием, снижают зону инфаркта на изолированном сердце, ингибируют агрегацию тромбоцитов, ускоряют заживление кожных ран, подавляют развитие эндометриоза у животных и апоптоз в клеточных культурах [1, 2]. Вместе с тем, защитные свойства нитрозильных комплексов железа связывают с их антиоксидантными свойствами [4-6].
Материалы и методы
Продукцию супероксидных радикалов в изолированных митохондриях сердец крыс изучали с помощью ЭПР-спектроскопии используя в качестве спиновой ловушки TIRON (4,5-диоксибензол-1,3-дисульфонат натрия). Образцы (~80 мкл) помещали в тефлоновые газопроницаемые капилляры PTFE 22 (Zeus
Industrial Products, Inc. США). Запись спектров ЭПР проводили при комнатной температуре (~25°С) и продувке воздухом на спектрометре ED109E фирмы «Varían» (США). Выделение митохондрий из сердца крыс линии Wistar (250 г) проводили, как описано в работе [4].
Люминол-зависимую хемилюминесценцию регистрировали на хемилюминометре Lum-5773. Кинетику хемилюминесценции измеряли при постоянном перемешивании образца и температуре 37°С. Объем образца 1 мл, состав реакционной среды: 125 мкм SIN-1 (3-морфолиносиднонимин), 0,5 мМ люминола в №Д-фосфатном буфере (100 мМ, рН 7,6). Перекисное окисление в липосомах из яичного лецитина инициировалась с помощью гидрофобного азоинициатора - AIBN (азобисизобутиронитрил).
Все использованные реактивы были получены от фирмы Sigma-Aldrich (USA).
Результаты и обсуждение
Показано, что глутатионовые ДНКЖ количественно ингибировали зависимую от супероксида продукцию свободного радикала TIRON в реакционной смеси содержащей митохондрии. Действие ДНКЖ имело сходный характер при различном содержании кислорода, в том числе и в условиях глубокой гипоксии. Следует отметить, что при концентрации ДНКЖ >1 мМ в реакционной смеси практически отсутствует сигнал ЭПР семихинона TIRON. Вместе с тем, в результате взаимодействия ДНКЖ с супероксидом происходить истощение этих комплексов. Таким образом, глутатионовые ДНКЖ эффективно перехватывают супероксид, поскольку для спиновой ловушки TIRON характерна высокая константа скорости взаимодействия с супероксидными радикалами.
Известно, что при взаимодействии супероксидного радикала и оксида азота образуется такой сильный окислитель как пероксинитрит. Этот процесс моделировали с помощью SIN-1, при декомпозиции которого продуцируется супероксид и NO. В данной модельной системе ДНКЖ с тиольными лигандами (глутатион, ацетилцистеин) дозозависимо увеличивали лаг-период кинетической кривой хемилюминесценции. Свободные тиолы не влияли на лаг-период и даже стимулировали хемилюминесценцию.
Кроме того, антиоксидантное действие ДНКЖ было исследовано в системе, моделирующей процессы перекисного окисления при диабетической гипергликемии (соокисление липосом из лецитина и глюкозы). В этих условиях свободный NO стимулирует хемилюминесценцию. Вместе с тем, ДНКЖ с тиольными или фосфатными лигандами снижают уровень интермедиатов перекисного окисления. Глутатионовые ДНКЖ в концентрации 20-40 мкМ также эффективно ингибируют перекисное окисление липопротеидов низкой плотности, индуцированное ионами меди.
Ранее нами было показано, что в присутствии доноров нитроксила (HNO), ионов железа и карнозина образуются ДНКЖ связанные с этим биологически активным дипептидом [6]. Установлено, что эти ДНКЖ перехватывают органические свободные радикалы, которые образуются при добавлении в реакционную среду гидропероксида трет-бутила. Важно отметить, что в отсутствии карнозина HNO
является прооксидантом, стимулирующим продукцию свободных радикалов в реакции ионов железа с гидропероксидом трет-бутила.
Заключение
Полученные результаты указывают на то что, ДНКЖ обладают антиоксидантными и антирадикальными свойствами, которые не сводятся к действию их компонентов.
Работа поддержана РФФИ (гранты № 18-34-00561 Мол а, 18-015-00125-а).
Список литературы
1. Radicals for Life: The Various Forms of Nitric Oxide / Van Faassen E. and Vanin A.F. eds.- Elsevier, Amsterdam, 2007. 442 p.
2. Vanin A.F. Dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands as a "working form" of endogenous nitric oxide // Nitric Oxide. 2016. Vol. 54. P. 15-29.
3. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Timoshin A.A. et al. Dinitrosyl iron complexes bind with hemoglobin as markers of oxidative stress // Methods Enzymology. 2008. Vol. 436. P. 445-461.
4. Заббарова И.В., Шумаев К.Б., Ванин А.Ф., Губкин А.А., Петрова Н.Э., Рууге Э.К. Взаимодействие ферритина и миоглобина как индукторов перекисного окисления липидов. Роль активных форм кислорода и азота // Биофизика. 2004. Т.49. №4. С.659-665.
5. Мартусевич А.К., Соловьева А.Г., Перетягин С.П., Давыдюк А.В. Влияние динитрозильных комплексов железа на метаболические параметры крови животных с экспериментальной термической травмой // Биофизика. 2014. Т. 59, №6. С. 1173-1179.
6. Shumaev K.B., Kosmachevskaya O.V., Nasybullina E.I., et al. New dinitrosyl iron complexes bound with physiologically active dipeptide carnosine // J. Biol. Inorg. Chem. 2017. Vol. 22, № 1. P. 153-160.
