CC BY
130
УДК 615.322.451.16.01.07:535.379:[577.15: 576.3/4]
Д. М. Габитова В. О. Рыжикова 2, М. А. Рыжикова 1
Влияние антиоксидантных веществ на процессы свободно-радикального окисления
1 Башкирский государственный медицинский университет 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3, тел. (3472) 72-41-73 2 Уфимский государственный авиационный технический университет 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12, тел. (3472) 72-22-15
В статье рассмотрены разнообразные антиокси-дантные вещества и факторы, возможности использования их в терапии многих заболеваний, зависимость степени влияния вещества от химического строения.
Ключевые слова: антиоксиданты, свободно-радикальное окисление, перекисное окисление липидов.
Результаты исследований последних двух десятилетий позволяют рассматривать процессы свободно-радикального окисления (СРО) как важное и необходимое звено метаболизма, нарушение регуляции которого является ранним, универсальным механизмом повреждения, лежащим в основе развития различных заболеваний.
Основываясь на накопленных знаниях относительно природы и регуляции свободнора-дикальных процессов и их роли в патологии органов дыхания, можно предположить, что смещение редокс-баланса в сторону преобладания антиоксидантной (АО) активности может быть потенциально терапевтически полезным. Исходя из этого предположения в настоящее время исследуются различные фармакологические вмешательства, направленные на уменьшение образования токсических метаболитов кислорода и скорейшее обезвреживание уже образовавшихся свободных радикалов. С этой целью применяются АО — вещества различной химической структуры, способные ингибировать свободнорадикаль-ные процессы. Механизмы действия АО многообразны и направлены на различные звенья свободнорадикального процесса 1-4:
1. Прямые АО-эффекты связаны с непосредственным воздействием на свободноради-кальные процессы и реализуются тремя путями: непосредственное взаимодействие со свободными радикалами: (супероксиддисмутаза (СОД), каталаза, токоферолы, убихиноны, природные флавоноиды, ионол и другие синтетические фенольные АО); взаимодействие с гидроперекисями и разрушение их: (глута-Дата поступления 21.04.06
тионпероксидаза, другие пероксидазы, а также широкий круг нуклеофильных соединений: диалкилсульфиды, цистеин, аскорбат, тиосульфат, метионин, липоевая кислота); ингибиторы катализаторов СРО; хелаторы металлов переменной валентности (трансферрин, ферритин, церулоплазмин, ЭДТА, тиолы, де-фероксамин), ингибиторы ксантиноксидазы (аллопуринол, оксипуринол), ингибиторы циклооксигеназы и липоксигеназы (нестероидные противовоспалительные средства).
2. Непрямые АО — эффекты не связаны непосредственно с ингибированием СРО, но обеспечивают его за счет: обеспечения синтеза отдельных элементов АО-системы: редокс-цикла глутатиона (соединения селена, цистеин и цистеин-доставляющие системы, метиловые эфиры глутатиона, НАДФН (никотиновая кислота и никотинамид) и т. д.); реактивации элементов АО-системы донорами протонов и SH-групп (аскорбатом, уратом, цитратом, унитиолом и др. тиолами); обеспечения структурного АО-эффекта: мем-браностабили-заторы (токоферолы, эстрогены и другие стероидные гормоны, насыщенные жирные кислоты); обеспечения тканевой регенерации после воздействия оксидантов и т. д.
С точки зрения стратегии фармакологического вмешательства можно выделить три основных направления исследований: 1) инги-бирование систем свободнорадикального окисления; 2) активация ферментов антиоксидант-ной защиты; 3) использование неферментных антиоксидантов.
В настоящее время остро стоит проблема оценки влияния лекарственных средств на свободно-радикальное окисление. У многих биологически активных соединений, медикаментозных препаратов обнаружены прооксидантные или, наоборот, антиоксидант-ные свойства 5-9. Большинство лекарственных средств, широко используемых в медицине, способны влиять на процессы СРО либо непосредственно, либо создавая в организме соответствующие условия, в частности, изменяя
количественный и качественный состав липи-дов, состояние механизмов регуляции СРО, структуру биологических мембран 8-12.
Исследование влияния лекарственных средств на процессы СРО представляет собой сложную задачу. Во-первых, в организме существует многоступенчатая система регуляции, поддерживающая свободно-радикальные процессы на определенном стационарном уровне, которая в значительной степени компенсирует различные внешние воздействия 13-15. Во-вторых, вводимые в организм препараты претерпевают количественные и качественные изменения, что может сказываться на их активности и даже свойствах 16-18. В-третьих, современные представления о системе АО-защиты позволяют утверждать, что АО свойства препаратов или биологических соединений зависят от характера и условий протекания окислительных процессов, индуцированных in vitro. Более того, практически для любого АО можно найти или создать ситуацию, в которой он будет выступать в качестве прооксиданта 19. Изучая влияние лекарственных препаратов на СРО, необходимо рассмотреть их химическое строение.
Известно, что эффективными перехватчиками радикалов являются фенольные антиок-сиданты, к которым относят соединения, имеющие в своей структуре ароматическое кольцо, связанное с одной или несколькими
13 14
гидроксильными группами 13' 14.
Главным действующим началом, обеспечивающим фенольным антиоксидантам способность тормозить радикальные процессы окисления, является гидроксильная группа. Благодаря наличию в структуре ароматического кольца обобщенной системы п-электронов происходит смещение отрицательного заряда на кислород, результатом чего становится достаточно легкий отрыв фенокси-радикала. Такие соединения выступают перехватчиками перекисных радикалов 13' 14' 16' 20. При этом АО свойства фенольных соединений существенно зависят как от эффекта «экранирования» гидроксильной группы, так и от строения углеводородного «хвоста», обеспечивающего мобильность и ориентацию молекул в структурированных субстратах (липосомы). Повышение степени ненасыщенности углеводородного
«хвоста» приводит к усилению АО свойств
21
соединений 21.
Добавляя исследуемые вещества к различным модельным системам, можно по изменению ХЛ быстро оценить активность и механиз-
мы антиокислительного действия. Антиокси-данты, которые образуют с радикалами или продуктами окисления неактивные комплексы, увеличивают латентный период ХЛ, уменьшают крутизну нарастания медленной вспышки и ее интенсивность.
Известно, что в зависимости от характера влияния на СРО различают вещества с ан-тиоксидантным и антирадикальным действием 20' 22. Антирадикальная активность соединения определяется его способностью вступать в реакции со свободными радикалами. В частности, у ингибиторов фенольного типа, содержащих ОН-группы, увеличение антирадикальной активности имеет место при введении в молекулу электронно-донорных и электронно-акцепторных заместителей, ослабляющих связь между водородом и кислородом в гидроксильной группе. Чем легче отрывается водород от молекулы ингибитора, тем выше антирадикальные свойства. Расчет энергии разрыва этой связи позволяет прогнозировать активность соединений, дает возможность вести направленный поиск и синтез новых веществ, обладающих антирадикальными свойствами.
Характер воздействия лекарственных препаратов на СРП может существенно отличаться в норме и при патологии, когда имеются структурно-функциональные повреждения, нарушается метаболизм, развивается несостоятельность механизмов, поддерживающих скорость окисления на постоянном уровне 18' 20. Все это следует учитывать при назначении лекарственных средств и принимать во внимание возможность негативного влияния используемых препаратов на процессы СРО в организме.
Литература
1. Верболович В. П., Петренко Е. П., Подгорный Ю. К. Свободнорадикальные реакции сур-фактантов легкого и фементативные антиокси-данты / В кн.: Сурфактанты легкого в норме и патологии.— Киев: 1983.— С. 91.
2. Кислицына Н. С., Привалова Л. И. Антиокси-дантные системы организма при экспериментальной и клинической патологии.— Свердловск, 1987.- С. 88.
3. Клейнер А. К., Колодуб В. А., Кашкалда Д. А. // Врач. дело.- 1990.- №6.- С. 98.
4. Меньшиков Е. Б., Зенков Н. К.// Успехи соврем. биол.- 1993.- Т. 113, №4.- С. 442.
5. Субботина Т. Ф. Роль перекисного окисления липидов в патогенезе и клинике бронхиальной астмы: Автореф. ... дис. канд. мед. наук.- Л., 1986.
6. Фархутдинов Р. Р., Лиховских В. А. Хемилю-минесцентные методы исследования СРО в биологии и медицине.- Уфа, 1995.
7. Федосеев Г. Б., Хлопотова Г. П. Бронхиальная 15. астма.— Л.: Медицина, 1988.— С. 269.
8. Шварц Г. Я. Новые возможности бронхорасши- 16. ряющей терапии. Мат. симп.— Л., 1989.—
С. 7.
9. Ягмуров Б. Х. Влияние антихолинэргических препаратов на процессы свободно-радикального 17. окисления при бронхиальной астме и хроническом обструктивном бронхите. Автореферат дисс. ... канд. мед. наук.— М.— 1995.
10. Чучалин А. Г.//Тер. архив.- 1994.- Т. 66, 18. №3.- С. 3.
11. Чучалин А. Г.//Пульмонология.- 1992.- Приложение.- №1. 19.
12. Эмануэль В. Л., Емельянов А. В., Кручина-Богданова Е. С./Этиология, патогенез, клиника, 20. лечение и профилактика бронхиальной астмы.-
Л., 1989.- С. 42-47.
13. Булатов П. К., Федосеев Г. Б. Бронхиальная 21. астма.- Л.: Медицина, 1975.- С. 367.
14. Бурлакова Е. Б. Роль липидов в процессе передачи информации в клетке/В кн.: Биохимия 22. липидов и их роль в обмене веществ.- М., 1981.- С. 23-34.
Фархутдинов Р. Р., Бикбулатов Н. Н.//Сов. мед.- 1983.- №9.- С. 69.
Величковская Е. Б. Диагностическое значение исследований хемилюминесценции моноцитов при атопической бронхиальной астме: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук.- М., 1986.
Фархутдинов Р. Р. Хемилюминесценция крови и мочи при типовых патологических процессах. Автореферат докторской диссертации.-Казань, 1988.- 44 с.
Фархутдинов Р. Р., Лиховских В. А. Хемилю-минесцентные методы исследования СРО в биологии и медицине.- Уфа, 1995. Меньшиков Е. Б., Зенков Н. К.//Успехи соврем. биол.- 1993.- Т. 113, №4.- С. 442.
Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах.- М.: Наука, 1972.- С. 252.
Сыромятникова Н. В., Гончарова В. А., Котен-ко Т. В. Метаболическая активность легких.-Л., 1987.
Владимиров Ю. А., Азизова О. А., Деев А. И., Козлов А. В., Осипов А. Н., Рощупкин Д. И. //Итоги науки и техники. Серия биофизика.-1991.- Т.29.- С. 1.
