Научная статья на тему 'Метаболическая коррекция острых гипоксических состояний металлокомплексными соединениями'

Метаболическая коррекция острых гипоксических состояний металлокомплексными соединениями Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
170
53
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КРЫСА / МИТОХОНДРИЯ / ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ / ГИПОКСИЯ / АНТИГИПОКСАНТЫ / RAT / MITOCHONDRION / OXIDATIVE PHOSPHORYLATION / HYPOXIA / ANTIHYPOXANTS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Сосин Д. В., Евсеев А. В., Правдивцев В. А., Евсеева М. А.

В опытах на крысах нашло подтверждение прямое защитное действие в отношении митохондрий головного мозга нового металлокомплексного соединения πQ1104 при угрозе формирования острой гипоксии мозговой ткани. Предполагается, что механизм защитного действия вещества πQ1104 реализуется на уровне митохондриального компартмента посредством обратимого уменьшения скорости протекания окислительных реакций в дыхательной цепи, что при развитии острой гипоксии оптимизирует расходование кислородаи окисляемых биологических субстратов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Сосин Д. В., Евсеев А. В., Правдивцев В. А., Евсеева М. А.

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

METABOLIC CORRECTION OF ACUTE HYPOXIC CONDITIONS BY METAL-COMPLEX SUBSTANCES

In experiments on rats the direct protective effect of the new metal-complex substance πQ1104 was confirmed in relation of brain mitochondrions under the threat of an acute brain hypoxia development. Presumably the mechanism of πQ1104 protective action is based on the mitochondria compartment and it is provided via the reversible decrease of oxidative reactions in the respiratory chain that optimizes using of oxygen and oxidative biologic substrates during an acute hypoxia.

Текст научной работы на тему «Метаболическая коррекция острых гипоксических состояний металлокомплексными соединениями»

Вестник Смоленской государственной медицинской академии • № 4 • 2011

УДК 616.831: 616.12-001.8

метаболическая коррекция острых гипоксичЕских состояний мЕтАллокомплЕксными соединениями

Д.В. Сосин, А.В. Евсеев, В.А. Правдивцев, М.А. Евсеева

Кафедра нормальной физиологии Смоленской государственной медицинской академии,

Россия, 214019, Смоленск, ул. Крупской, 28

В опытах на крысах нашло подтверждение прямое защитное действие в отношении митохондрий головного мозга нового металлокомплексного соединения nQ1104 при угрозе формирования острой гипоксии мозговой ткани. Предполагается, что механизм защитного действия вещества nQ1104 реализуется на уровне митохондриального компартмента посредством обратимого уменьшения скорости протекания окислительных реакций в дыхательной цепи, что при развитии острой гипоксии оптимизирует расходование кислорода и окисляемых биологических субстратов.

Ключевые слова: крыса, митохондрия, окислительное фосфорилирование, гипоксия, анти-гипоксанты

METABouc coRREcTioN oF AcuTE HYpoxic coNDiTioNs by metal-complex substances

D.V. Sosin, A.V. Evseyev, V.A. Pravdivtsev, M.A. Evseyeva Smolensk State Medical Academy, 214019, Krupskaya St., 28

In experiments on rats the direct protective effect of the new metal-complex substance nQ1104 was confirmed in relation of brain mitochondrions under the threat of an acute brain hypoxia development. Presumably the mechanism of nQ1104 protective action is based on the mitochondria compartment and it is provided via the reversible decrease of oxidative reactions in the respiratory chain that optimizes using of oxygen and oxidative biologic substrates during an acute hypoxia.

Key words: rat, mitochondrion, oxidative phosphorylation, hypoxia, antihypoxants

В современных производственных условиях человек рискует оказаться в сфере влияния разнообразных негативных факторов внешней среды, в ряду которых одно из первых мест отводится остроразвивающейся гипоксии [1]. Многие авторы допускают, что перспективным способом увеличения резистентности организма к экзогенной гипоксии является ограничение уровня его физической активности, что гарантирует экономный расход доступного для дыхания О2 и наличного резерва субстратов биологического окисления [3, 12, 14]. Установлено, что снижение метаболических запросов организма может быть обеспечено применением антигипоксантов [2, 13]. Перспективной группой антигипоксантов заслуженно считают вещества метаболического типа действия - гутимин, амтизол, бемитил и др. [5]. С появлением в поле зрения исследователей новой группы химических веществ -

комплексных соединений биометаллов с природными антиоксидантами, открылись новые возможности для изыскания антигипоксиче-ских средств. Синтезированные Э.А. Парфёновым на базе НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей Российского онкологического научного центра РАМН, вещества этой группы положительно зарекомендовали себя в экспериментах по моделированию острой экзогенной гипоксии на животных различных видов [4, 8]. Известно, что свойства истинных антигипоксантов могут быть присвоены химическим соединениям только в том случае, если эти вещества способны напрямую вмешиваться в реакции тканевого метаболизма, оптимизируя их по мере нарастания состояния гипоксии.

Целью работы явилось изучение влияния нового перспективного антигипоксанта вещества л^1104 - комплексного соединения цин-

ка и N-ацетил-Ь-цистеина, на процессы окисления и фосфорилирования в митохондриях головного мозга.

Методика

= Уднф/У4), скорость фосфорилирования добавки АДФ (АДФ/Д1;), способность мембран митохондрий сохранять собственный энергетический потенциал (У0/У4). Общий вид поля-рограммы представлен на рис. 1.

Опыты проведены на 32 крысах-самцах линии массой 150-180 г. Всех животных делили на 4 группы (1 контрольная и 3 опытных) по 8 крыс. За 60 мин до декапитации крысам опытных групп внутрибрюшинно вводили вещество л^1104 в дозировках 10, 25 и 50 мг/кг. Субстанцию растворяли в 1 мл физиологического раствора хлорида натрия. Крысы контрольной группы получали ложные инъекции физиологического раствора в равноценных объёмах.

У всех животных измеряли ректальную температуру с помощью электрического термометра ТПЭМ-1 в исходном состоянии, а также через 10, 30 и 60 мин после инъекции.

Процессы окислительного фосфорилирова-ния в митохондриях головного мозга изучали полярографическим методом [7]. Предварительно на ленте самописца регистрировали нулевую линию с построением шкалы содержания в среде инкубации молекулярного кислорода, для чего в ячейку электрода Кларка вносили 0,015 мл глутамата натрия. Длина шкалы при температуре среды 27оС и объёме ячейки 1 мл соответствовала 240 нмолям О2.

Митохондрии из мозговой ткани выделяли методом дифференциального центрифугирования. В среду инкубации добавляли 0,12 мл суспензии митохондрий после чего регистрировали их начальную скорость дыхания У0 - скорость поглощения О2 при окислении экзогенного субстрата. Затем вносили 0,004 мл раствора АДФ и последовательно регистрировали скорости дыхания Уз (скорость потребления О2 после добавки АДФ) и У4 (скорость окисления после фосфорилирования). В ходе добавления в среду инкубации 0,021 мл раствора разобщителя процессов окисления и фосфорилирования -2,4-динитрофенола, регистрировали скорость разобщённого дыхания - Уднф .

Дополнительно рассчитывали показатели, характеризующие сопряжение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях, такие как дыхательный контроль по Ларди (ДКл = У3/У0), дыхательный контроль по Чан-су (ДКЧ = У3/У4), коэффициент АДФ/ДО, стимуляцию дыхания 2,4-динитрофенолом (ДНФ

Рис. 1. Общий вид полярограммы

Скорости дыхания митохондрий выражали в наног-атомах О2 за 1 мин в расчёте на 1 мг белка митохондрий. АДФ/At выражали в нмо-лях АДФ за 1 мин на 1 мг белка. Количественное определение белка проводили по общеизвестному методу Lowry et al. (1951).

Статистический анализ данных проводили с помощью пакета программ Statgraphics plus, версия 2.2. Различия между сравниваемыми параметрами считали значимыми при p<0,05.

Результаты исследования

Данные, характеризующие динамику изменения ректальной температуры у животных представлены в табл. 1.

Как видно из таблицы, после введения вещества nQ1104 ректальная температура на протяжении периода инкубации достоверно снижалась после применения доз 25 и 50 мг/ кг. При этом в дозе 25 мг/кг значимые измене-

Таблица 1. Ректальная температура у крыс до и после внутрибрюшинного введения вещества 1^1104 в различных дозах

Доза Контроль 10 мг/кг 25 мг/кг 50 мг/кг

Время (п=8) (п=8) (п=8) (п=8)

Исходное состояние 36,9±0,4 оС 36,8±0,3оС 36,6±0,4 оС 36,6±0,3 оС

10 мин 36,8±0,3 оС 36,7±0,3 оС 35,8±0,4 оС 35,2±0,4 оС

30 мин 36,7±0,3 оС 36,2±0,4 оС 35,0±0,3 оС 34,4±0,5 оС*

60 мин 36,8±0,3 оС 36,3±0,4 оС 33,6±0,3 оС* 32,3±0,3 оС*

* - достоверные изменения в сравнении с контролем (р < 0,05).

ния температуры (снижение на 3,2 оС) были зафиксированы только на момент завершения периода инкубации. В свою очередь в дозе 50 мг/кг статистически достоверные изменения ректальной температуры были отмечены уже через 30 мин после введения вещества, а к 60 мин наблюдения температура уменьшилась на 4,5 оС в сравнении с контролем.

В свою очередь, по рис. 2. можно проследить динамику изменения дыхания митохондрий мозга на фоне действия вещества л^1104 в различных метаболических состояниях.

Как видно из рис. 2 и табл. 2, после введения вещества л^1104 в дозе 10 мг/кг начальная скорость окисления субстрата У0 не изменялась. Тем не менее, прочие показатели свидетельствовали о некотором ослаблении энергетической функции митохондрий. Так, скорость окисления после фосфорилирования У4 снизилась на 13,1%, скорость фосфорили-рующего окисления У3 и разобщенного окисления Уднф снизились соответственно на 14,8 и 13,9% в сравнении с контрольными величинами. Сопряжение процессов окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи при этом существенно не изменялось, что подтверждалось стабильностью расчётных коэффициентов дыхательного контроля ДКл и ДКч, а также сохранением скорости фосфори-лирования добавки АДФ на уровне исходного значения, что свидетельствовало о достаточном образовании АТФ в митохондриях головного мозга в единицу времени (АДФ/Д1;). Показатель отношения скоростей нефосфорилирующего окисления У0/У4 в этой группе исследования был достоверно выше, чем в контроле и составил 0,92.

После введения вещества л^1104 в дозе 25 мг/кг дыхание митохондрий становилось заметно слабее. Кроме ослабления скорости фос-форилирующего окисления У3 до 37,7%, скорости окисления после фосфорилирования У4 до 25,8% и скорости разобщенного окисления Уднф до 37,4% было зарегистрировано суще-

ственное замедление скорости окисления субстрата - глутамата натрия (У0) до 30,1%. Также отмечали ухудшение процессов сопряжения окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи, которое выражалось в снижении ДКЛ на 10,7% и ДКЧ на 15,1%. Образование АТФ (АДФ/Д1;) по сравнению с контрольными показателями уменьшалось на 38,9%. Наблюдали тенденцию уменьшения коэффициентов АДФ/ДО и ДНФ. При этом соотношение У0/У4 значимо не отличалось от исходного уровня и составляло 0,81.

Рис. 2. Изменение скоростей дыхания митохондрий головного мозга крыс в различных метаболических состояниях (Уо, У3, У4, VДНФ) на фоне действия вещества п^1104. По оси ординат — скорость дыхания митохондрий в наног-атом 02/мин на 1 мг белка. По оси абсцисс — доза вещества п^1104, N — контроль

Таблица 2. Влияние вещества на расчётные показатели процессов окислительного

фосфорилирования в митохондриях головного мозга крыс

Группы животных ДКЛ ДКч АДФ/ДО АДФШ ДНФ V0/V4

Контроль (п=10) 2,62 ± 0,08 2,25 ± 0,05 1,64 ± 0,14 87,16 ± 4,93 2,54 ± 0,05 0,86 ± 0,04

Доза 10 мг/кг (п=8) 2,40 ± 0,09 2,21 ± 0,14 1,56 ± 0,13 82,39 ± 3,67 2,51 ± 0,06 0,92 ± 0,05

Доза 25 мг/кг (п=8) 2,34 ± 0,06* 1,91 ± 0,03 1,41 ± 0,21 53,27 ± 1,23* 2,35 ± 0,11 0,81 ± 0,08

Доза 50 мг/кг (п=8) 2,45 ± 0,10 1,72 ± 0,03* 1,22 ± 0,12* 37,96 ± 2,09* 2,09 ± 0,05* 0,70 ± 0,06*

Примечание: * - статистически достоверные различия по сравнению с контролем (р<0,05)

Введение вещества nQ1104 в наибольшей из 3-х исследовавшихся доз - 50 мг/кг, приводило к максимальному замедлению начальной скорости окисления субстрата Vo. Показатель дополнительно снижался ещё на 14,5%, т.е. по сравнению с контрольным показателем на 44,6%. Скорость фосфорилирующего окисления V3 в конечном счёте уменьшалась на 48,2%. Скорость окисления после фосфорилирования V4 снижалась на 32,5%, а скорость разобщённого окисления Vднф - на 43,9%.

Однако, несмотря на применение вещества nQ1104 в дозе 50 мг/кг, величина ДКл в обозначенных условиях восстанавливалась до исходного уровня, хотя другой дыхательный коэффициент - ДКч, продолжал уменьшаться и составлял в среднем 76,4% от стартового значения. Образование АТФ при этом составляло всего 43,6% от исходной величины. Коэффициенты АДФ/ДО и ДНФ достоверно снижались на 25,6 и 17,3% соответственно. Показатель энергетического потенциала мембран - V0/V4, также достоверно уменьшался и составлял 0,70.

Обсуждение результатов

Как показали результаты исследования, антигипоксический эффект вещества nQ1104 тесно связан с его способностью ограничивать процессы окисления биологических субстратов в митохондриях головного мозга.

Известно, что лимитирование потребности в О2 способствует при развитии гипоксии более стабильному и продолжительному протеканию базовых энергетических процессов в биологических тканях и, особенно, в жизненно важных органах [13]. Анализ литературных данных позволил высказать предположение о наличии у вещества nQ1104 способности осуществлять своё антигипоксическое действие за счёт рационального использования ряда источников энергии.

В последнее время стало известно, что на субклеточном уровне антигипоксанты, отно-

сящиеся, как и вещество nQ1104, к производным аминотиолов (например, амтизол), при развитии гипоксической гипоксии способны существенно повышать энергетический потенциал в цитозоле и ядре клетки, а также активировать транспорт АТФ из энергопродуциру-ющего компартмента - митохондрий, в компартменты потребляющие энергию [12].

Известно, что на определённом этапе гипоксии тканевой энергодефицит становится причиной дополнительного повреждения клеточных мембран. Его негативное действие проявляется в нарушении работы АТФ-зависимых ионных насосов, ослаблении пластических процессов по замене повреждённых мембранных структур, в дефосфорилировании мембранных белков [4]. Адаптация клетки к новым условиям существования и, в частности, к острой или хронической гипоксии может осуществляться только в случае непосредственного вовлечения внутриклеточных структур, ответственных за синтез и расход энергии в комплекс развивающихся компенсаторно-приспособительных реакций.

Использование химических соединений, способных оптимизировать деятельность внутриклеточных механизмов саморегуляции за счёт рационального использования энергетических и пластических ресурсов в первую очередь позволяет сохранить достаточный уровень активности жизненно важных органов на всём протяжении неблагоприятного периода.

Анализ результатов опытов показал, что уже в дозе 10 мг/кг вещество nQ1104 способно оказывать эффективное тормозящее влияние на функциональную активность митохондрий головного мозга. Следует отметить, что его применение в указанной дозе не нарушало процессов сопряжения окисления и фосфори-лирования в дыхательной цепи митохондрий, о чём свидетельствовали устойчивые соотношения между соответствующими скоростями окисления, которые представлены в виде дыхательных коэффициентов ДКл и ДКч, а также достаточно высокий показатель АДФ/ДО.

Продукция АТФ в митохондриях, согласно соотношению АДФ/Д1, сохранялась на исходном уровне.

Последствия применения вещества л^1104 в дозах 25 и 50 мг/кг подтвердили его способность замедлять процессы внутриклеточного дыхания на уровне митохондрий клеточных элементов ткани мозга. По мере увеличения дозы вводимого вещества отмечали дальнейшее снижение всех изучавшихся скоростей окисления.

С нашей точки зрения настораживающим моментом представляется отрицательный эффект вещества л^1104 на реакции сопряжения процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях мозга крыс, наблюдавшийся после его введения в дозах 25 и 50 мг/кг. Негативное влияние соединения проявилось в существенном понижении показателя дыхательного контроля по Чансу (ДКч), дающего представление о чувствительности митохондрий к приросту концентрации АДФ, что предполагало уменьшение сродства дыхательной цепи к добавке АДФ. Прогрессирующее снижение коэффициента АДФ/ДО также подтверждало частичное уменьшение энергоэффективности окисления митохондриями используемого субстрата.

Тем не менее, несмотря на то, что после введения вещества л^1104 в дозе 25 мг/кг продукция АТФ в митохондриях снижалась на 38,9%, соотношение скоростей окисления У0/ У4, позволяющее судить о способности мито-хондриальных мембран удерживать энергетический потенциал, всё ещё оставалось на уровне контрольных величин. Однако после применения изученного вещества в дозе 50 мг/ кг, энергетический потенциал начинал понижаться и составлял 81% от исходного уровня, а образование АТФ в митохондриях мозговой ткани снижалось в 2,3 раза.

По мнению большинства исследователей, при решении вопроса о защите организма от повреждающего воздействия, обусловленного гипоксией, на первый план выступает проблема коррекции аэробной компоненты энергетического обмена в сочетании с проведением комплекса мероприятий по устранению (или предупреждению) развития биоэнергетической гипоксии [6, 17].

Общеизвестно, что в результате метаболических реакций все виды внутриклеточных энергетических трансформаций, в конечном итоге, аккумулируются в АТФ. В круговороте

энергии именно АТФ выступает в качестве связующего звена процессов, протекающих с выделением или потреблением энергии, и является главным соединением, определяющим энергетическое состояние клеток организма. Основная масса АТФ образуется в результате процессов окислительного фосфорилирования, протекающих в дыхательной цепи митохондрий (в так называемом митохондриальном компартменте), незначительная - в результате субстратного фосфорилирования (внемитохон-дриальный компартмент). Следует отметить, что среди прочих клеточных органелл, митохондрии представляют собой наиболее чувствительные к дефициту О2 внутриклеточные структуры и при развитии гипоксии повреждаются одними из первых [6, 14].

Энергетический запас клетки в виде макро-эргических соединений и субстратов особенно важен в условиях гипоксии, поскольку поддержание жизнедеятельности органов и организма в целом возможно только до тех пор, пока дефицит энергии находится на уровне выше критического. При этом объективным показателем эффективности энергетического обмена служит соотношение между количеством синтезированных макроэргических соединений и количеством О2, потреблённого в метаболических реакциях. Энергетические преобразования в клетке также во многом зависят от соотношения НАД/НАДН в митохондриях, потенциала фосфорилирования в цитозоле клетки, значения внутримитохондриального рН, напряжения О2 в среде, а также от функционального состояния шунтовых механизмов синтеза энергии в клетке [17].

Примат роли энергетического обмена в формировании каскада прочих метаболических нарушений, характерных для гипоксии (в частности, его первичность по отношению к свободнорадикальным процессам и увеличению проницаемости мембран), знание основных лимитирующих развитие гипоксии участков в дыхательной цепи митохондрий (её мишеней), особенностей динамики процесса (распространение нарушений от субстратного участка дыхательной цепи к терминальному), а также их связь с проявлением системных нарушений позволили выделить 3 основные группы антигипоксантов, корректоров энергетического обмена: 1) вещества с акцепторными свойствами, формирующие шунтирующие потоки восстановительных эквивалентов на субстратном (НАДН-КоQ)

участке дыхательной цепи (производные хи-нонов, рибофлавина, флавинсодержащие соединения растительного происхождения, ни-котинамид); 2) активаторы компенсаторных метаболических потоков (сукцинатоксидаз-ный путь окисления) - сукцинатсодержащие органические соединения (мексидол, лимон-тар, реамбирин); 3) корректоры электронно-транспортной функции цитохромного участка дыхательной цепи (экзогенные убихинон и цитохром с, аскорбиновая кислота). Применение антигипоксантов, способных регулировать энергетические потоки в дыхательной цепи митохондрий, позволяет достигнуть значительного уменьшения потерь АТФ при одновременном увеличении скорости окисления пиридинов, что приводит к нормализации редокс-потенциала клетки [6, 9].

К числу наиболее известных на сегодняшний день классов органических веществ, способных модифицировать энергообразующие процессы в митохондриальном компартменте при гипоксических состояниях, относятся серосодержащие соединения, которые главным образом представлены аминотиолами - гути-мином и амтизолом [5, 12, 13].

Изученное нами вещество nQ1104 также является серосодержащим химическим соединением, так как относится к производным аминотиолов (бис (^ацетил^-цистеинато) цинк(11)сульфат октагидрат). Однако особый интерес к нему, как и ко всему ряду исследованных веществ в значительной степени был обусловлен присутствием в структуре данного комплексного соединения переходного металла, в конкретном случае - двухвалентного цинка (Zn2+).

Сведения о перспективности разработки нового класса антигипоксантов на основе сме-шаннолигандных соединений металлов с аминокислотами, витаминами и другими антиоксидантами встречаются в целом ряде аналитических и экспериментальных научных работ, выполненных за последние 10-15 лет [4, 8, 11].

Как ранее было установлено, многие метал-лопротеины (в том числе и цинксодержащие ферменты) способны принимать активное участие в синтезе нуклеиновых кислот, в белковом, жировом и углеводном видах обмена [16]. Однако, по нашему мнению, при остроразви-вающихся гипоксических состояниях указанные механизмы синтеза de novo металлофер-ментов в силу их инертности не могут вносить

значительного вклада в совокупность процессов, обеспечивающих повышение резистентности организма к кислородной недостаточности.

Согласно полученным нами результатам, вещество nQ1104, по-видимому, обладает способностью оптимизировать работу лимитирующих звеньев энергетического обмена в клетке. Это подтверждается в первую очередь существенным замедлением после его введения крысам интенсивности протекания всех изученных видов внутримитохондриального дыхания (V0, V3 , V4, Уднф), что сопровождалось ожидаемым снижением синтеза АТФ (50 мг/кг - на 56,4%), но при этом протекало без существенной утраты митохондриями мозга способности сохранять собственный энергетический потенциал (V0/V4).

По нашему мнению, внутриклеточными структурами-мишенями антигипоксического действия вещества nQ1104 могут служить прежде всего митохондрии головного мозга, сердца, печени. Как показали результаты нашего исследования, принципиальным отличием изученного комплексного соединения цинка и N-ацетил-Ь-цистеина от прочих антигипок-сантов аминотиолового происхождения является его способность оказывать отчётливое влияние на скорость протекания метаболических процессов внутри клетки уже в условиях нормоксии, в то время как гутимин, амтизол, бемитил как правило начинают демонстрировать свои защитные свойства только по мере усугубления гипоксического состояния организма [13].

Мы выдвигаем гипотезу о том, что наиболее вероятной точкой приложения антигипок-сического действия вещества nQ1104 в дыхательной цепи митохондрий является её цитохромный фрагмент. Данное предположение основывается на фактах, подтверждающих способность Zn2+ заметно ограничивать объёмы электронных потоков в области ци-тохромов дыхательной цепи на участке b-c вплоть до их полной блокады. Указанный феномен позволяет обеспечить экономичность процессов окислительного фосфорилирования, что в дальнейшем предотвращает преждевременное истощение внутриклеточных резервов, и в первую очередь за счёт угнетения чрезмерно быстрого окисления митохондриями НАД-зависимых субстратов. Присутствие Zn2+ в составе молекулы N-ацетил-Ь-цистеина вещества nQ1104, на наш взгляд, при развитии острой

гипоксии ограничивает фазную активацию НАД-зависимого окисления в митохондриях головного мозга и, возможно, других энергоёмких органов, что на следующем этапе развития гипоксии позволяет заметно отдалить развитие последующей фазы угнетения указанного процесса.

Литературные данные в целом косвенно подтверждают высказанную гипотезу в отношении одного из вероятных механизмов анти-гипоксического действия вещества ^1104 в ЦНС. Так, С.С. Сергеева и соавторы (1991) полагают, что на нейронном уровне протектив-ные эффекты аминотиоловых антигипоксан-тов могут существенно отличаться в способах их реализации. Например, если для гутимина в большей степени характерна пассивная защита нейронов от энергетического дефицита за счёт снижения энерготрат на электрогенез, то в свою очередь амтизол способен активно перестраивать мембранные и внутриклеточные процессы для сохранения стабильного энергообеспечения импульсной активности нейронов.

По нашему мнению, вещество ^1104, в соответствии с его структурными особенностями, также способно принимать участие в регулировании процессов свободнорадикального окисления в тканях. В отличие от эталонных аминотиоловых антигипоксантов (гутимина, амтизола, бемитила), вещество ^1104 владеет двумя свободными ЯИ-группами (в составе 2-х молекул К-ацетил-Ь-цистеина). Роль сульфги-дрильной группы как участника энзиматиче-ских и антиокислительных реакций имеет большое значение в процессах сопряженного катализа, обеспечивающих синхронизацию событий в метаболических, энергетических и информационных биологических потоках. Редокс-превращения ЯИ-групп органических компонентов клетки способствуют сохранению показателей гомеостаза на оптимальном уров-

не. Благодаря наличию ЯИ-группы, изученное комплексное соединение вполне способно выступать в качестве редокс-буфера клетки за счёт поддержания в ней восстановленной среды и обеспечения своевременного восстановления ЯИ-групп энергообеспечивающих ферментов митохондрий при их окислении. В связи с этим дефицит тиолового редокс-контроля активности ферментов при развитии острой гипоксии, который восполняется в клетке преимущественно в процессе использования тиолдисульфидных соединений (глутатионо-вая система) [15] вполне может быть частично компенсирован благодаря стабилизирующему влиянию вещества лЩ104, что можно рассматривать в качестве возможного дополнительного механизма его антигипоксического действия.

Выводы

1. Изученное химическое соединение - вещество ^1104, благодаря своим особенностям, способно напрямую изменять интенсивность энергосинтетических процессов в клетках головного мозга.

2. Наиболее вероятный механизм защитного действия комплексного соединения лЩ104 реализуется на уровне митохондриального компар-тмента посредством обратимого уменьшения скорости протекания окислительных реакций в дыхательной цепи, что при развитии острой гипоксии оптимизирует расходование О2 и окисляемых биологических субстратов.

3. Полученные данные свидетельствуют о наличии у вещества ^1104 многокомпонентного нейропротективного действия, позволяющего обеспечить поддержание устойчивой деятельности митохондрий нервных клеток в условиях острого дефицита О2 в окружающей воздушной среде.

список литературы

1. Белов С.В., Ильицкая А.В., Козяков А.Ф. и др. Безопасность жизнедеятельности. - М., 1999. - 448 с.

2. Виноградов В.М., Смирнов А.В. Антигипоксанты - важный шаг на пути развития фармакологии энергетического обмена // Антигипоксанты и актопротекторы: итоги и перспективы. - СПб., 1994. - Вып.1. - С. 23.

3. Гипоксия. Адаптация, патогенез, клиника / Отв. ред. Ю.Л. Шевченко. - СПб: ООО «Элби-СПб», 2000. - 384 с.

4. Евсеев А.В., Шабанов П.Д., Парфенов Э.А., Правдивцев В.А. Острая гипоксия: механизмы развития и коррекция антиоксидантами // СПб.: Элби-СПб, 2007. - 224 с.

5. Зарубина И.В., Шабанов П.Д. Молекулярная фармакология антигипоксантов. - СПб.: ООО «Изд. Н-Л», 2004. - 368 с.

6. Лукьянова Л.Д. Биоэнергетическая гипоксия: понятие, механизмы и способы коррекции // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 1997. - Т.124, №9. - С. 244-254.

7. Новиков В.Е., Шаров А.Н. Влияние ГАМК-ергических средств на окислительное фосфорилирование в митохондриях мозга при его травматическом отеке // Фармакол. и токсикол. - 1991. - Т.54, №6. - С. 44-46.

8. Парфёнов Э.А., Смирнов Л.Д., Дюмаев К.М. Стратегические направления медицинского применения анти-оксидантов // Человек и лекарство: Тез. докл. IX Рос. нац. конгр. - М., 2002. - С. 765.

9. Сазонтова Т.Г., Жукова А.Г., Анчишкина Н.А., Архипенко Ю.В. Фактор транскрипции HIF-1-альфа, белки срочного ответа и резистентность мембранных структур в динамике после острой гипоксии // Вестн. Росс. АМН. - 2007. - №2. - С. 17-25.

10. Сергеева С.С., Январёва И.Н., Урюпов О.Ю. Действие амтизола и гутимина на дыхательный метаболизм нейрона // Фармакол. и токсикол. - 1991. - Т.54, №3. - С. 22-24.

11. Сосин Д.В., Евсеев А.В., Правдивцев В.А. Возможность профилактики острой гипоксии новым металлоком-плексным соединением nQ1983 // Мат. V Всеросс. конф. молодых учёных-медиков, организованной Воронежским, Курским и Казанским медицинскими вузами, 25-26 фев., 2011 г. - Воронеж. - 2011. - С. 260-261.

12. Шабанов П.Д. Гипоксия и антигипоксанты // Вестник Рос. воен.-мед. академии. - 2003. - № 1(9). - С. 111121.

13. Шабанов П.Д., Зарубина И.В., Новиков В.Е., Цыган В.Н. Метаболические корректоры гипоксии. Под ред. А.Б. Белевитина // СПб.: Информ-Новигатор, 2010. - С. 347-458.

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

14. Deborah R.C., Bruce H.C. Treatment of mitochondrial cytopathies // Semin. Neurol. - 2001. - Vol.21, №3. - P. 309-325.

15. Sen S.K. The antioxidant system of the organism // Biochem. Pharmacol. - 1998. - Vol.55, №11. - P. 17471758.

16. Spiro T.G. Zinc enzymes. - New York: A. Wiley-Interscience publ., 1983. - 359 p.

17. Wilson D.F. The role of peroxides in mitochondrial reduction of dioxygen to water // Bioelectrochem. and Bioenerg. - 1987. - Vol.18, №1-3. - P. 51-58.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.