Научная статья на тему 'Исследование антиоксидантных свойств порфиринов и их комплексов с металлами'

Исследование антиоксидантных свойств порфиринов и их комплексов с металлами Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
162
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Макрогетероциклы
WOS
Scopus
ВАК
Ключевые слова
ПОРФИРИНЫ / PORPHYRINS / МЕТАЛЛОПОРФИРИНЫ / ПЕРОКСИДНОЕ ОКИСЛЕНИЕ / ПЕЧЕНЬ / LIVER / СПЕРМА РЫБ / FISH SPERM / РЫБНЫЙ КОРМ / FISH FODDER / ОЛОВООРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ / ORGANOTIN COMPOUNDS / METAL PORPHYRINS / PEROXIDE OXIDATION

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Антонова Н.А., Осипова В.П., Коляда М.Н., Мовчан Н.О., Милаева Е.Р.

В статье представлены результаты исследования антиоксидантной активности свободного основания мезо-тетракис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)порфирина (R4PH2), а также его аналога свободного основания мезо-тетрафенилпорфирина (TPPH2) как в условиях автоокисления, так и при промотировании окислительного процесса оловоорганическими соединениями. Изучена способность свободного основания порфирина, содержащего антиоксидантные 2,6-ди-трет-бутилфенольные группы, снижать пероксидное окисление липидов гомогената печени, спермы осетровых, рыбного корма. Показано ингибирующее влияние 2,6-ди-трет-бутилфенольных групп в макрокольце свободного основания порфирина. Введение редокс-активного иона металла в макрокольцо фенолсодержащего порфирина уменьшает ингибирующий эффект фрагментов 2,6-ди-трет-бутилфенола в условиях окислительной деструкции липидов печени гидробионтов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Антонова Н.А., Осипова В.П., Коляда М.Н., Мовчан Н.О., Милаева Е.Р.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Study of the Antioxidant Properties of Porphyrins and Their Complexes with Metals

The synthetic analogues of natural porphyrins are widely used in medicine as pharmaceutical diagnostic markers. It was shown the possibility of applying porphyrins in the therapy of the diseases, connected with the development of oxidative stress. The paper presents the results of the study of antioxidant activity of the free base meso-tetrakis(3,5di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)porphyrin R4PH2, as well as non-substituted analogue meso-tetraphenylporphyrin (TPPH2) in the conditions of autooxidation and under promotion of oxidation by organotin compounds. The ability of the free base of porphyrin containing antioxidant 2,6-di-tert-butyl phenolic groups to decrease the oxidation by peroxide of lipids liver gomogenates, sturgeon sperm, fish feed has been studied. Accumulation of intermediate oxidation products from liver homogenates, sperm of the Russian sturgeon (Acipenser guldenstadti Brandt) as a stable complex with thiobarbituric acid (TBARS) and oxidation products from fish feed (hydroperoxides ROOH) was monitored by spectrophotometry and iodometric titration, respectively. The efficiency of antioxidative action (EAA) of studed porphyrins in each series of experiences with varying duration of lipids peroxidation in liver homogenates was calculated as EAA = [(C0-C1)/C0]·100%, where C1 is TBARS concentration in homogenates of liver containing the studied compounds and C0 in a control experiment without additions. If the value of EAA factor was positive, it was considered that the testing material shows the antioxidative action; in case of negative EAD factor it was considered that the testing material shows the prooxidative activity. The initial concentration of the studied compounds was 0,1 mM. In the model system the antioxidant activity of R4PH2 in peroxidation of liver lipids remains almost constant in the wide interval of concentrations (0,01 10 mM). It was established that in the middle stages of the oxidation process (3 h, 24 h) the antioxidant action TPPH2 is inverted to the prooxidant. The presence of 2,6-di-tert-butylphenolic groups in the free base porphyrin macrocycle results in an inhibitory effect. The introduction of the redox-active ion metal in the macrocycle reduces the inhibition effect of 2,6-di-tert-butylphenol fragments in oxiditive destruction of liver lipids. The prooxidantive properties of TPPH2 during the oxidive destruction of the lipids of fish fodder were observed. Addition of this porphyrin to lipid drawing from the fish fodder in the concentration 150 mg/kg of fodder leads to an increase in the level the formation of primary oxidation products, namely, hydroperoxides ROOH. The organic derivatives of tin, acting as cotoxicants, promote peroxidation of lipids in the drawing from the fish fodder. The greatest promoting effect of the lipid peroxidation was observed in the presence of СН3SnCl3. It was shown earlier that toxicity of heavy metals compounds could be connected with complexation of important bio dartboards as well as development of radical processes. So it is possible to use the active radicals traps as antidotes. With the aim of increasing of toxicoprotector efficiency, we offer to use compounds containing antioxidation part and complexating groups in molecule. Such compounds can be porphyrinic systems, but it is necessary to take into account the possibility of revealing of prooxidative properties by these compounds. It is discovered, that TPPH2 strengthens the promoting influence of the methyl derivatives of tin on the level of accumulation of hydroperoxides in the lipid drawing from the fish fodder. Since the oxidative activity of TPPH2 and RnSnCl4-n are summed consequently the application of TPPH2 for detoxication of RnSnCl4-n is inadvisable. The promoting activity of organotin species in the presence of the porphyrin containing sterically-hindered phenolic moieties decreases significantly when compared with the activity of organotins alone. R4PH2 was superior to the standard antioxidants α-tocopherol, 2,6-di(tert-butyl)phenols, 2,6-di(tert-butyl)-4methylphenol (ionol).

Текст научной работы на тему «Исследование антиоксидантных свойств порфиринов и их комплексов с металлами»

Порфирины Porphyrins

Макрогэтэроцмклы

http://macroheterocycles.isuct.ru

Статья Paper

Study of the Antioxidant Properties of Porphyrins and Their Complexes with Metals

Natalya A. Antonova,a Viktoria P. Osipova,b Margarita N. Kolyada,b Natalya O. Movchan,b Elena R. Milaeva,c@ and Yuriy T. Pimenova

aAstrakhan State Technical University, 414025 Astrakhan, Russia bSouthern Scientific Centre RAS, 344006 Rostov-on-Don, Russia

cM.V. Lomonosov Moscow State University, Chemistry Department, 119991 Moscow, Russia ®Corresponding author E-mail: milaeva@org.chem.msu.su

The synthetic analogues of natural porphyrins are widely used in medicine as pharmaceutical diagnostic markers. It was shown the possibility of applying porphyrins in the therapy of the diseases, connected with the development of oxidative stress. The paper presents the results of the study of antioxidant activity of the free base meso-tetrakis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl)porphyrin RpH2, as well as non-substituted analogue - meso-tetraphenylporphyrin (TPPH) in the conditions of autooxidation and under promotion of oxidation by organotin compounds. The ability of the free base of porphyrin containing antioxidant 2,6-di-tert-butyl phenolic groups to decrease the oxidation by peroxide of lipids liver gomogenates, sturgeon sperm, fish feed has been studied. Accumulation of intermediate oxidation products from liver homogenates, sperm of the Russian sturgeon (Acipenser guldenstadti Brandt) as a stable complex with thiobarbituric acid (TBARS) and oxidation products from fish feed (hydroperoxides ROOH) was monitored by spectrophotometry and iodometric titration, respectively. The efficiency of antioxidative action (EAA) of studedporphyrins in each series of experiences with varying duration of lipids peroxidation in liver homogenates was calculated as EAA = [(C0-C)/CJ-100%, where C1 is TBARS concentration in homogenates of liver containing the studied compounds and C0 in a control experiment without additions. If the value of EAA factor was positive, it was considered that the testing material shows the antioxidative action; in the case of negative EAD factor it was considered that the testing material shows the prooxidative activity. The initial concentration of the studied compounds was 0,1 mM. In the model system the antioxidant activity of RpH2 in peroxidation of liver lipids remains almost constant in the wide interval of concentrations (0,01 - 10 mM). It was established that in the middle stages of the oxidation process (3 h, 24 h) the antioxidant action of TPPH2 is inverted to the prooxidant. The presence of 2,6-di-tert-butylphenolic groups in the free base porphyrin macrocycle results in an inhibitory effect. The introduction of the redox-active ion metal in the macrocycle reduces the inhibition effect of 2,6-di-tert-butylphenol fragments in oxidative destruction of liver lipids. The prooxidantive properties of TPPH2 during the oxidive destruction of the lipids of fish fodder were observed. Addition of this porphyrin to lipid drawing from the fish fodder in the concentration 150 mg/ kg of fodder leads to an increase in the level the formation of primary oxidation products, namely, hydroperoxides ROOH. The organic derivatives of tin, acting as superecotoxicants, promote peroxidation of lipids in the drawing from the fish fodder. The greatest promoting effect of the lipid peroxidation was observed in the presence of CHJSnCf. It was shown earlier that toxicity of heavy metals compounds could be connected with complexation of important bio dartboards as well as development of radical processes. So it is possible to use the active radicals traps as antidotes. With the aim of increasing of toxicoprotector efficiency, we offer to use compounds containing antioxidation part and complexating groups in molecule. Such compounds can be porphyrinic systems, but it is necessary to take into account the possibility of revealing of prooxidative properties by these compounds. It is discovered, that TPPH2 strengthens the promoting influence of the methyl derivatives of tin on the level of accumulation of hydroperoxides in the lipid drawing from the fish fodder. Since the oxidative activity of TPPH2 and RnSnCl4n are summed consequently the application of TPPH2 for detoxication ofRSnCl4n is inadvisable. The promoting activity of organotin species in the presence of the porphyrin containing sterically-hindered phenolic moieties decreases significantly when compared with the activity of organotins alone. RpH2 was superior to the standard antioxidants a-tocopherol, 2,6-di(tert-butyl) phenols, 2,6-di(tert-butyl)-4-methylphenol (ionol).

Keywords: Porphyrins, metal porphyrins, peroxide oxidation, liver, fish sperm, fish fodder, organotin compounds.

Исследование антиоксидантных свойств порфиринов и их комплексов с металлами

Н. А. Антонова,3 В. П. Осипова,ь М. Н. Коляда,b Н. О. Мовчан,ь Е. Р. Милаева,с@ Ю. Т. Пименов3

аАстраханский государственный технический университет, 414025 Астрахань, Россия ъЮжный научный центр РАН, пр. Чехова, 41, 344006 Ростов-на-Дону, Россия

cМосковский государственный университет имени М. В. Ломоносова, химический факультет, Ленинские горы 1/3, 119991 Москва, Россия @E-mail: milaeva@org. chem.msu. su

В статье представлены результаты исследования антиоксидантной активности свободного основания мезо-тетракис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)порфирина ррН) а также его аналога - свободного основания мезо-тетрафенилпорфирина (TPPH:) как в условиях автоокисления, так и при промотировании окислительного процесса оловоорганическими соединениями. Изучена способность свободного основания порфирина, содержащего антиоксидантные 2,6-ди-трет-бутилфенольные группы, снижать пероксидное окисление липидов гомогената печени, спермы осетровых, рыбного корма. Показано ингибирующее влияние 2,6-ди-трет-бутилфенольных групп в макрокольце свободного основания порфирина. Введение редокс-активного иона металла в макрокольцо фенолсодержащего порфирина уменьшает ингибирующий эффект фрагментов 2,6-ди-трет-бутилфенола в условиях окислительной деструкции липидов печени гидробионтов.

Ключевые слова: Порфирины, металлопорфирины, пероксидное окисление, печень, сперма рыб, рыбный корм, оловоорганические соединения.

Введение

Порфирины входят в состав большого числа гемовых ферментов и участвуют в процессе биологического окисления. Сочетание в этих соединениях уникальных особенностей порфириновой структуры с липофильными свойствами обуславливает применение синтетических порфиринов и их комплексов с различными металлами в фармакологии и медицине.1'1 Показана возможность применения порфиринов в терапии заболеваний, связанных с развитием окислительного стресса.[2]

Одним из подходов в создании новых эффективных антиоксидантов - биомиметиков природных соединений - является сочетание в одной молекуле нескольких биологически активных центров.[3]- В качестве подобных соединений могут выступать порфирины, в состав молекул которых входят антиоксидантные группы 2,6-ди-трет-бутилфенола. Ранее было показано,[4] что

s и

s и

Su

Su

TPPH

r4ph2

порфирины и их комплексы с различными металлами, содержащие 2,6-ди-трет-бутилфенол, а также липо-фильные остатки пальмитиновой кислоты, проявляют свойства антиоксидантов в процессах пероксидного окисления мембран интактных митохондрий, выделенных из печени крыс линии Wistar.

Целью данной работы является изучение антиоксидантной активности свободного основания мезо-тетракис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)порфи-рина (R4PH2) и его комплексов с различными металлами (R4PFe, R4PPt, R4PNi), а также его аналога - свободного основания мезо-тетрафенилпорфирина (TPPH2), не содержащего антиоксидантных 2,6-ди-трет-бутилфенольных групп R, в процессах пероксидного окисления липидов гомогената печени, спермы осетровых рыб, рыбного корма.

Экспериментальная часть

Скорость пероксидного окисления липидов (ПОЛ) печени и спермы русского осетра (Acipenser guldenstadti Brandt) определяли по стандартной методике по накоплению карбонильных продуктов, образующих окрашенный комплекс с тиобарбитуровой кислотой (ТБК- зависимые продукты).[5]

Пробу печени (0,5 г) или спермы (1 мл) русского осетра гомогенизировали в 19,5 мл охлажденного до 0-4°С раствора хлорида калия, поместив стакан гомогенизатора в лед. Полученную смесь выливали в стакан. В пробирки наливали 2,0 мл гомогената и по 0,1 мл растворов аскорбиновой кислоты и соли Мора, добавляли 1 мл раствора трихлоруксусной кислоты и раствор исследуемых порфиринов в хлороформе, либо в спирте. Концентрации добавок варьировали в ряду 0,01 мМ, 0,1 мМ, 1 мМ, 10 мМ. Предварительно установлено

E. R. Milaeva et al.

отсутствие в данных условиях влияния хлороформа и спирта на скорость ПОЛ в контроле. Пробирки помещали на 10 мин в водяную баню при 37°С, центрифугировали 10 мин при 3000 об/мин. Затем отбирали в чистые пробирки по 2 мл надосадочной жидкости, добавляли по 1 мл раствора тиобарбитуровой кислоты, помещали пробы в кипящую водяную баню на 10 мин и затем охлаждали в ледяной воде до комнатной температуры. После охлаждения в пробы добавляли 1,0 мл хлороформа для получения прозрачного раствора и центрифугировали 15 мин при частоте оборотов 3000 об/мин. Отбирали надосадочную жидкость и измеряли экстинкцию пробы на спектрофотометре СФ-103 при 532 нм относительно контрольной пробы.

Расчет проводили по формуле:

X = (Е-3-3,2)/(0,156-2),

где X - содержание ТБК-зависимых продуктов в исходном гомогенате, нмоль; Е - экстинкция проб; 3,2 - общий объем исследуемых проб, мл; 2 - объем надосадочной жидкости, взятой на определение ТБК-зависимых продуктов, мл; 3 -объем проб, мл; 0,156 - экстинкция 1 нмоль ТБК-зависимых продуктов в 1 мл при 532 нм.

Эффективность антиоксидантного действия (ЭАД) исследуемых соединений рассчитывали по формуле:[6]

ЭАД = [(С0-С1УС0] -100%

где С0 - концентрация ТБК-зависимых продуктов в гомогенате печени или сперме (контроль), С1 - концентрация ТБК-зависимых продуктов в гомогенате печени или сперме, содержащей исследуемое соединение.

В случае положительного значения показателя ЭАД тестируемое вещество проявляет антиоксидантное действие; в случае отрицательного значения показателя ЭАД - про-оксидантное действие.

В качестве показателя качества рыбного корма использовали уровень накопления начальных продуктов ПОЛ - гидропероксидов в хлороформенной липидной вытяжке из рыбного комбикорма ОТ-6А. Определение проводили при комнатной температуре один раз в неделю в течение 12 недель. Исследуемые соединения вводили в липидную вытяжку из рыбного корма. Первоначально было проведено экстрагирование липидов из рыбного корма хлороформом. Для этого в емкость помещали 150-200 г корма, заливали хлороформом до полного смачивания гранул и оставляли на 6-8 ч. После этого липидную вытяжку процеживали через чистую 4-х слойную марлю. Затем вытяжку фильтровали через бумажный складчатый фильтр. Полученный экстракт (30 мл) наливали в предварительно взвешенные стаканы емкостью 50 мл. После полного испарения хлороформа стаканы с жиром взвешивали и по разности массы определяли пробу жира, которая составляла 0,2-0,4 г.

Определение перекисного числа (ПЧ) проводили по ГОСТ 8285-91 по количеству йода, выделенного из йодистого калия гидропероксидами, содержащимися в 100 г жира.

Для определения перекисного числа в коническую колбу с притертой пробкой вносили 10 мл вытяжки, 15 мл хлороформа и 15 мл ледяной уксусной кислоты. Затем в колбу добавляли 1 мл насыщенного водного раствора йодистого калия, закрывали пробкой, смесь тщательно перемешивали. Раствор выдерживали в течение 3 мин в темноте.

После этого в раствор добавляли 100 мл дистиллированной воды и 1 мл крахмала. Выделившийся йод титровали 0,01 н. раствором тиосульфата натрия.

Одновременно в тех же условиях проводили контрольный опыт.

ПЧ рассчитывали по формуле:

ПЧ = (V-V,) -0,00127-100) / m

где: V- объем 0,01 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование в рабочем анализе, мл; V0 - объем 0,01 н. раствора тиосульфата натрия, израсходованный на титрование в контрольном анализе, мл; К - коэффициент пересчета на точный раствор тиосульфата натрия 0,01 н.; m - масса пробы жира; 0,00127 - количество йода (г), эквивалентное 1 мл 0,01 н. раствора тиосульфата натрия.

Перекисное число, равное 1% йода, соответствует 78,7 мМ активного кислорода на 1 л липидов.

Порфирины синтезированы сотрудником кафедры органической химии химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова к.х.н. Д.Б. Шпаковским и аспирантом Цзинвэй Джан по известным методикам.™ Для проведения биотестирования полученные соединения очищали хроматографически на колонке с силикагелем, элюировали смесью СНС13-гексан (4:1). Оловоорганические соединения [(CH3)SnCl3 (СН3)2SnCl2 (СН3)3SnCl] (Fluka) использовали без дополнительной очистки.

Результаты и их обсуждение

Пероксидное окисление липидов (ПОЛ) клеточных мембран вносит основной вклад в свободноради-кальные процессы in vivo.[9] Данный процесс является естественным для жизнедеятельности клетки. Однако значительное возрастание уровня ПОЛ сопровождается деструкцией клеточных мембран и вызывает ряд патологических состояний. Повреждению мембранных структур клеток печени способствует наличие в гепатоцитах значительного количества ферментов, продуцирующих активные формы кислорода.[10] Процесс пероксидного окисления усиливается вторичными реакциями - образованием из липидов высоко реакци-онноспособных и легко диффундирующих пероксиль-ных радикалов и продуктов их распада - карбонильных соединений, которые обусловливают развитие патологических процессов в различных организмах.[11]

В качестве биологического объекта исследования в данной работе был выбран русский осетр (Acipenser guldenstadti Brandt), что обусловлено существенным экономическим значением этого вида в ряду осетровых рыб. Кроме того, в последние десятилетия их уловы неуклонно снижаются,1121 в том числе, и в результате возрастающего влияния антропогенной нагрузки, что диктует также необходимость поиска новых типов протекторов окислительного стресса.

Гомогенат печени является классической моделью для изучения ПОЛ, поскольку в клетках данного органа концентрируются белки защитной системы, предотвращающие токсичное действие как эндо-, так и экзогенных агентов.[13] Для спермы рыб характерна высокая концентрация полиненасыщенных жирных кислот, низкая концентрация ферментов антиоксидантной защитной системы, которая способна ингибировать свободноради-кальные реакции, а также предупреждать или устранять последствия окислительных процессов в целом.[14] Повышение уровня ПОЛ спермы приводит к повреждению мембран, снижению смачиваемости сперматозоидов и,

вследствие этого, к уменьшению их подвижности, аномальному строению, потере жизнеспособности.[15]

Для исследования влияния свободного основания мезо-тетракис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил) порфирина (R4PH2) и его комплексов с металлами (R4PFe, R4PPt, R4PNi), а также свободного основания мезо-тетрафенилпорфирина (TPPH2) на in vitro Fe2+-индуцированное пероксидное окисление липидов печени и спермы русского осетра применяли модельную систему ПОЛ указанных биосубстратов в условиях длительного окислительного процесса (48 ч).

Полученные результаты в модельной системе ПОЛ печени на всех исследуемых этапах окисления свидетельствуют о выраженном антиоксидантном действии R4PH2 (Рисунок 1). Максимальное значение ЭАД наблюдается для данного соединения на начальных этапах окислительного процесса: при выдерживании смеси 1 ч и 3 ч значения ЭАД составляют 56,76 и 68,75% соответственно. Для ТРРН2 при выдерживании смеси при 3 ч и 24 ч наблюдается инверсия антиоксидантного действия на слабое прооксидантное. Такой результат можно объяснить частичной окислительной деструкцией порфиринового кольца, что сопровождается образованием продуктов распада, обладающих свойствами промоторов окислительных реакций.

В модельной системе ПОЛ спермы R4PH2 и ТРРН2

Известно, что антиоксидантные/прооксидантные свойства соединений существенным образом зависят от концентрации.[18] В связи с этим в настоящей работе были изучены концентрационные зависимости для R4PH2 в ряду 0,01 мМ, 0,1 мМ, 1 мМ, 10 мМ. Показано, что концентрация R4PH2 практически не влияет на уровень накопления ТБК-зависимых продуктов в гомоге-нате печени русского осетра. Значения ЭАД на начальном этапе окислительного процесса (3 часа) составляют 86%, 76%, 81 %, 76 %, соответственно.

ТРРН2

R4PH2

ТРРН2

R4PH2

Рисунок 1. Зависимость антиоксидантного действия 0,1 мМ R4PH2 и ТРРН2 в in vitro процессе ПОЛ гомогената печени русского осетра от времени.

проявили сходное антиокислительное действие. Оба соединения обладают антиоксидантной активностью за исключением начального периода окисления, что может быть связано с вовлечением NH-фрагментов свободных оснований порфиринов в процессы ингибирования цепных радикальных реакций пероксидного окисления. Однако для порфирина, содержащего антиоксидантные фенольные группы, активность более выражена и после 24 ч достигает значения ЭАД 72% (Рисунок 2).

Роль 2,6-ди-трет-бутилфенольных заместителей в возрастании антиоксидантной активности R4PH2 по сравнению с ТРРН2 связано также с обратимостью процессов образования феноксильных радикалов на периферии порфиринового кольца и хиноидных фрагментов в порфодиметеновой структуре.[16,17]

Рисунок 2. Зависимость антиоксидантного действия 0,1 мМ R4PH2 и TPPH2 в in vitro процессе ПОЛ липидов спермы русского осетра от времени.

Таким образом, при увеличении концентрации антиоксиданта до 10 мМ эффективность его действия сохраняется, и инверсии антиоксидантного действия в прооксидантное не наблюдается.

Известно, что структурное и функциональное сходство синтетических металлопорфиринов с активными центрами гемовых оксидоредуктаз обусловливает их каталитическую активность в реакциях окисления органических субстратов.[19] В данной работе было исследовано влияние металлопорфиринов R4PM (M = Fem, Pt", Nin) на уровень ПОЛ печени русского осетра.

Содержание ТБК-зависимых продуктов по отношению к контрольному эксперименту через 3 ч выдерживания гомогенатов печени в присутствии R4PPt и R4PNi свидетельствует о том, что данные соединения не оказывают существенного влияния на процесс перок-сидного окисления липидов и не проявляют свойств антиоксидантов (Рисунок 3).

Для комплекса R4PFe с редокс-активным ионом FeIII уровень накопления продуктов ПОЛ возрастает до 170 %. Проксидантная активность порфирина железа R4PFeIII связана со способностью образования биоми-метиков природных гемовых систем - активного интер-медиата [(R4P)+^FeIV=O, что было доказано ранее для мезо -тетракис(3, 5-ди-трет -бутил-4-гидроксифенил) порфирина железа в процессах окисления органических субстратов методом ЭПР.[20] Таким образом, полученные результаты позволяют предположить, что

Е. R. Milaeva et al.

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0

ТБК-зав исимы е продукты, % от контроля

R4PH2

Pt-R4PH2

Ni-R4PH2

Fe-R4PH2

Рисунок 3. Влияние добавок порфиринов на накопление ТБК-зависимых продуктов в гомогенате печени русского осетра.

в модельной системе ПОЛ гомогенатов печени основным механизмом прооксидантного действия R4PFeIII является участие в данном процессе иона металла.

Антиоксидантная активность ТРРН2 и R4PH2 была изучена также в модельной системе пероксидного окисления липидных компонентов рыбного корма в условиях автоокисления и в присутствии токсикантов, индуцирующих ПОЛ. Рыбная мука, используемая для приготовления стартовых кормов, содержит высокий процент жира, и вследствие этого при хранении подвергается окислительной порче. При этом образуются токсичные продукты, отрицательно влияющие на рост рыб.[21,22] В качестве токсикантов исследовали метильные производные олова (СН3)8пС13 (СН3)28пС12 (СН3)^пС1, которые являются компонентами водоемов, поскольку кроме антропогенного источника этих соединений, их образование в водной среде возможно в результате реакций биохимического метилирования. [23] Оловоорганические соединения, обладая липофиль-ными свойствами, аккумулируются в тканях гидроби-онтов и, таким образом, накапливаются в рыбной муке как продукте переработки рыбы.[24]

С другой стороны, ранее было показано,[25] что токсичность оловоорганических соединений RnSnC14-n

определяется не только присутствием атома олова в их молекулах, но и возможностью других маршрутов их биохимической трансформации. RnSnC14-n участвуют в окислительных процессах в клеточных мембранах, что приводит к гемолитическому разрыву связей С-М и генерированию активных радикалов R•, инициирую -щих ПОЛ. В связи с этим вторичная токсичность может быть снижена путем введения в систему природных или синтетических антиоксидантов.

В настоящей работе способность порфиринов стабилизировать липиды рыбного корма оценивали в течение 12 недель по скорости накопления гидроперекисей в липидной вытяжке из рыбной муки в сравнении с известными антиокислительными агентами - а-токоферолом, 2,6 -ди-трет-бутилфенолом, 2,6 -ди-трет -бутил-4 -метилфенолом (ионолом). При определении концентрации добавок в липидную вытяжку из рыбной муки руководствовались существующими нормами введения антиоксидантов в корма: все добавки вносили в концентрации 150 мг/кг корма (обычно содержание антиокси-дантов в кормах не более 0,02 % (200 мг/кг)).[26]

Добавка метильных производных олова в липид-ную вытяжку из рыбного корма промотирует окислительную деструкцию липидов рыбного корма

Таблица 1. Константы скорости окисления липидных компонентов рыбного корма в присутствии свободных оснований порфиринов, антиоксидантов и оловоорганических соединений. Концентрация оловоорганических соединений составляет 0,75 ммоль/кг рыбного корма, 25 0С.

Антиоксиданты Концентрация Константы скорости окисления (Ь10-7, с-1)

антиоксидантов, ммоль/кг рыбного корма - СН3БПС13 (СЦ^ПС^ (СН3)3БПС1

- - 3,61 5,57 4,95 4,83

а-токоферол 0,34 1,07 1,76 1,22 1,18

2,6-ди-трет-бутилфенол 0,73 0,86 1,37 1,01 1,02

ионол 0,68 0,93 1,41 1,04 1,04

ТРРН2 0,14 4,82 5,97 5,84 5,76

^РН2 0,13 0,79 1,35 0,97 1,10

(Таблица 1), что подтверждает ранее установленный радикальный механизм действия данных токсикантов.

Полученные результаты показывают, что известные антиоксиданты обладают высокой активностью. Свободное основание R4PH2, как в условиях автоокисления, так и при промотировании окислительного процесса соединениями олова проявляет значительную активность и в ряде случаев превышает таковую для известных антиоксидантов при наименьшей концентрация этого соединения в среде инкубирования (0,13 ммоль/кг рыбного корма) (Таблица 1).

Тетрафенилпорфирин, ТРРН2, промотирует ПОЛ и проявляет прооксидантную активность: при автоокислении скорость накопления гидропероксидов увеличивается в 1,3 раза. При одновременном добавлении в липидную вытяжку ТРРН2 и метильных производных олова наблюдается возрастание содержания гидропе-роксидов. Данный эффект может быть связан с возможностью внедрения атома олова в порфириновое кольцо и образования комплексов, проявляющих более сильное прооксидантное действие.[27]

Заключение

Таким образом, в данном исследовании в различных модельных системах установлена высокая анти-оксидантная активность мезо-тетракис(3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)порфирина как в условиях автоокисления, так и при промотировании окислительного процесса токсикантами - оловоорганическими соединениями. Показано ингибирующее влияние 2,6-ди-трет-бутилфенольных групп в макрокольце свободного основания порфирина. Введение редокс-активного иона железа в макрокольцо фенолсодержа-щего порфирина уменьшает ингибирующий эффект фенольных групп в условиях пероксидного окисления липидов печени гидробионтов.

Благодарность. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты № 09-03-99013-р_офи, 09-0300090, 09-03-12261-офи_м).

Список литературы References

1. Keppler B.K. Metal Complexes in Cancer Chemotherapy. Weinheim: VCH, 1993. 434 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2. Patel M., Day B.J. Trends Pharmacol. Sci. 1999, 20, 359 p.

3. Burlakova E.B. In: Khimicheskaya i biologicheskaya kinetika. Novye Gorizonty [Chemical and Biochemical Kinetics. New Horizons]. Moskva: Khimiya, 2005, 2, 10 (in Russ.).

4. Milaeva E.R., Gerasimova O.A., Jingwei Zhang, Shpakovsky D.B., Syrbu S.A., Semeykin A.S., Koifman O.I., Kireeva E.G., Shevtsova E.F., Bachurin S.O., Zefirov N.S. J. Inorg. Biochem. 2008, 102, 1348-1358.

5. Stroev E.N., Makarova V.G. Praktikum po biologicheskoj khimii [Practical Works on Biological Chemistry]. Moskva: Vyssh. shk., 1986, 279 p. (in Russ.).

6. Zajtsev V.G. Model'nye sistemy perekisnogo okisleniya lipidov i ikh primenenie dlya otsenki antioksidantnogo dejstviya lekarstvennykh preparatov [The Model Systems of Peroxidation of Lipids and Their Application for Estimation of the Antioxidant Action of Pharmaceutical Preparations]. Autoref. Diss. Cand. Biol. Sci., Volgograd, 2001, 23 p. (in Russ.).

7. Milgrom L.R., Jones C.C., Harriman A. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1988, 2, 71.

8. Traylor T.G., Nolan K.B., Hildreth R. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 6149.

9. Fridovich I. J. Exp. Biol. 1998, 201, 1203-1209.

10. Britton R.S., Bacon B.R. Hepato-Gastroenterology 1994, 41(4), 343-348.

11. Pinchuk I., Lichtenberg D. Progress in Lipid Research 2002, 41, 279-314.

12. Ivanov V.P., Vlasenko A.D., Khodorevskaya R.P., Raspopov V.M. In: 3rd International Symposium Sturgeon, Piacenza, Italy, 1997, July 8-11, 1997, 199-200. (in Russ.).

13. Lehninger A. Biokhimiya. Moskva: Mir, 1974, 956 p [Lehninger A. Biochemistry. New York: Worth Publishers, Inc. 1972, Russ. transl.]

14. Akimova N.V., Ruban G.I. In: 1s Congress of Ichthyologists of Russia, Sept. 1997, Astrakhan', Russia, 1997, 138 p. (in Russ.).

15. Tsebrzhins'kij O.I. Fiziol. Zh. 2000, 46(4), 71-75 (in Ukr.).

16. Milaeva E.R., Gracheva Yu.A., Shpakovsky D.B., Gerasimova O.A., Tyurin V.Yu., Petrosyan V.S. J. Porphyrins Phthalocyanines 2003, 8, 701-706.

17. Milaeva E.R., Tyurin V.Yu., Shpakovsky D.B., Gerasimova O.A., Jingwei Zhang, Gracheva Yu.A. Heteroatom Chemistry 2006, 17, 475-480.

18. Valko M., Rhodes C.J., Moncol J., Izakovic M., Mazur M. Chemico-Biol. Interact. 2006, 160, 1-40.

19. Sheldon R.A., Koshi J.K. Metal-Catalysed Oxidation of Organic Compounds. Academic Press, New York, 1981, 643 p.

20. Christoforidis K.C., Louloudi M., Milaeva E. R., Sanakis Y., Deligiannakis Y. Molecular Physics 2007, 105(15), 21852194.

21. Sklyarov V.Ya., Gamygin E.A., Ryzhkov L.P. Spravochnik po kormleniyu ryb [Handbook on Fish Feeding]. Moskva: Legkaya i pischevaya prom-st', 1984, 120 p. (in Russ).

22. Ostroumova I.N. Sovremennye voprosy ekologicheskoy fiziologii ryb [The Modern Questions of the Ecological Physiology of Fishes]. Moskva: Nauka, 1979, 59-67 (in Russ.).

23. Crompton T.R. Occurrence and Analysis of Organometallic Compounds in the Environment, New York: John Wiley, 1998, 248 p.

24. Esina O.I. Dejstvie organicheskikh soedinenij olova na molod' osetrovykh ryb [The Action of Organic Compounds on the Young Sturgeon Fishes]. Diss. Cand. Biol. Sci. Astrakhan', 2006, 120 p. (in Russ).

25. Milaeva E., Petrosyan V., Berberova N., Pimenov Y., Pellerito L. Bioinorg. Chem. Appl. 2004, 2, 17.

26. Ponomarev S.V., Gamygin E.A., Nikonorov S.I., Ponomareva E.N., Grozesku Yu.N., Bakhareva A.A. Tekhnologii vyraschivaniya i kormleniya ob ''ektov akvakul 'tury yuga Rossii [The Technology of Cultivation and Feeding of Aquacultural Objects of Russian South]. Astrakhan': Nova plyus, 2002, 254 p. (in Russ).

27. Asadi M., Zabardasti A., Ghasemi J. Polyhedron 2002, 21, 683-687.

Received 12.07.2010 Accepted 19.08.2010 First published on the web 27.09.2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.