WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

сукцината, выход ДНКЖ, образующихся под действием нитроксильного аниона, существенно возрастал.

Раздел 3.6. посвящен изучению характеристик семихинонных свободных радикалов – промежуточных продуктов в окислительно-восстановительных реакциях митохондриально-направленных антиоксидантов mitoQ, SkQ1 и SkQ3, а также ряда их короткоцепочечных аналогов: CoQ1 (2,3-диметокси-5-метил-6-(3метил-2-бутенил)-1,4-бензохинона), CoQ0 (2,3-диметокси-5-метил-1,4-бензохинона), decyl PQ (2,3-диметил-6-децил-1,4-бензохинона), PQ0 (2,3-диметил-1,4бензохинона) и TMQ (2,3,5-триметил-1,4-бензохинона). Свободнорадикальные интермедиаты образовались в процессе автоокисления соответствующих хинолов в слабо-щелочной среде (pH 7,8-8,5), спектры ЭПР регистрировали в условиях варьируемой оксигенации образца.

Спектры ЭПР mitoQ и CoQ1 (рис. 6) имеют 9 компонент сверхтонкой структуры и практически идентичны, в обоих случаях неспаренный электрон взаимодействует с тремя протонами метильной группы при C5 и двумя протонами метиленовой группы при C6 хиноидного кольца. Однако, протоны –CH3 группы при Cвызывают почти в два раза большее расщепление в спектре, чем протоны –CH2– группы при C6: a(3H) 0,мТл, a(2H) 0,099 мТл. Это означает, что плотность неспаренного электрона у атомов C5 и C6 также отличается в два раза. Переход к CoQ0, т.е. замена Рис. 6. Экспериментальные спектры –CH2– фрагмента на –H приводит к mitoQ и CoQ1. Условия регистрации значительному перераспределению спектров ЭПР: СВЧ мощность 0,5 мВт, амплитуда ВЧ модуляции 0,05 мТл.

электронной плотности у атомов хиноидного кольца: в спектре ЭПР теперь 8 компонент, при этом a(3H) 0,мТл, a(1H) 0,197 мТл.

Спектры ЭПР SkQ1 и decyl PQ (рис. 7) характеризуются взаимодействием неспаренного электрона с девятью магнитно практически эквивалентными протонами (–CH3 группы при C2 и C3, –CH2– группа при C6 и –H группа при C5) хиноидного кольца. В спектрах ЭПР семихинонов обоих соединений компонент, a(9H) 0,18 мТл. Таким образом, в молекулах SkQ1 и decyl PQ электронная плотность одинакова у атомов углерода C1-C6 хиноидного кольца.

Однако, переход к PQ0, т.е. замена –CH2– фрагмента алифатической цепи на –H Рис. 7. Экспериментальные спектры Рис. 8. Экспериментальные спектры SkQ1 и decylPQ. Условия регистрации SkQ3 и TMQ. Условия регистрации спектров ЭПР: СВЧ мощность 0,5 спектров ЭПР: СВЧ мощность 0,мВт, амплитуда ВЧ модуляции 0,05 мВт, амплитуда ВЧ модуляции 0,мТл. мТл.

приводит к значительному перераспределению электронная плотности у атомов хиноидного кольца: в спектре ЭПР теперь 17 компонент, при этом a (6H) 0,мТл, a (1H) 0,27 мТл.

Спектр ЭПР анион-радикала SkQ3 (рис. 8) (в хиноидном кольце протон у C5 заменен на метильную группу) значительно сложнее, чем анион-радикала SkQ1. В отличие от SkQ1, неспаренный электрон в SkQ3 распределен неоднородно по углеродам хиноидного кольца. Протоны –CH3 групп при C2, Cи C5 вызывают в два раза большее расщепление в спектре, чем протоны –CH2– группы при C6. В случае SkQ3 в спектре ЭПР 21 линия (из них 4 крайние очень малой интенсивности), a(9H) 0,18 мТл, a(2H) 0,9 мТл. Таким образом, параметры сверхтонкой структуры спектров ЭПР mitoQ, SkQ1, SkQ3 и их короткоцепочечных аналогов (Q0 и PQ0) четко показывают, что семихиноны всех указанных соединений существуют преимущественно в форме анионрадикалов, которые могут быть стабилизированы при наличии подходящего окружения благодаря образованию водородных связей.

Проведено исследование влияния среды инкубации с другой полярностью – DMSO (диметилсульфоксида) – на спектры ЭПР семихинонов, возникающих при окислении SkQ1, mitoQ, PQ0 и Q0. Общие характеристики спектров ЭПР анион-радикалов всех исследованных соединений в DMSO сохраняются, при этом происходит небольшое изменение среднего значения g-фактора. Несколько изменяется и распределение электронной плотности по углеродным атомам (C2, C3, C5 и C6) хиноидного кольца, что приводит к дополнительному расщеплению линий сверхтонкой структуры спектров ЭПР. Следует отметить, что использование DMSO в качестве растворителя приводит к стабилизации свободнорадикальных интермедиатов SkQ1 и mitoQ, однако практически не влияет на кинетику образования и гибели свободных радикалов их аналогов PQи Q0.

Приведены результаты исследования зависимости кинетики образования и гибели свободнорадикальных форм SkQ1, mitoQ и Q0, образовавшихся при автоокислении их восстановленных форм, от парциального давления кислорода в среде инкубации (этанол-вода). В этих опытах реакционная смесь находилась в резонаторе спектрометра ЭПР в газопроницаемых капиллярах, а содержание кислорода в газовой среде варьировалась от 2% до 21% (атмосферный воздух).

Семихиноны SkQ1, mitoQ и Q0 образовывались при всех использованных концентрациях кислорода в среде инкубации, однако квазистационарная концентрация их свободнорадикальных форм зависела существенным образом от содержания кислорода в среде. При 21% содержании кислорода свободные радикалы SkQ1 и mitoQ исчезли после 4-5 мин инкубации. В случае Q0 – короткоцепочечного аналога mitoQ – сигнал ЭПР анион-радикалов Q0•- исчез полностью через 4 мин уже при 14% содержании кислорода.

Проведено исследование кинетики образования и стабильности семихинонных форм SkQ1 и mitoQ, образовавшихся в присутствии в среде инкубации липосом из кардиолипина и фосфатидилхолина. В случае липосом из кардиолипина и фосфатидилхолина с арахидоновой кислотой суммарный спектр ЭПР SkQ1 состоял из двух спектров – спектра анион-радикала SkQ1•- в среде инкубации с хорошо разрешенной сверхтонкой структурой и синглетного сигнала с шириной 0,8 мТл анион-радикала SkQ1•-, локализованного в липосомах (рис. 9).

При использовании фосфатидилхолина с линолевой кислотой такой картины не наблюдалось. Так же, в случае mitoQ, синглетного сигнала ЭПР от анион-радикалов в липосомах не удалось регистрировать. Таким Рис. 9. Спектр ЭПР SkQ1 в присутствии липосом, состоящих из кардиолипина и образом, только в случае SkQ1 и фосфатидилхолина с арахидоновой липосом из кардиолипина и кислотой. Условия регистрации спектров ЭПР: СВЧ мощность 0,5 мВт(1) и 5 мВт фосфатидилхолина с арахидоновой (2), амплитуда ВЧ модуляции 0,05 мТл.

Температура ~25°C кислотой наблюдается накопление и стабилизация семихинонов в липосомах.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что квантовохимические характеристики свободных радикалов митохондриальнонаправленных производных убихинона и пластохинона могут существенно влиять на их участие в антиоксидантных и прооксидантных процессах в кардиомиоцитах.

В заключении подведены основные итоги диссертационной работы и сформулированы выводы.

ВЫВОДЫ 1. Гипоксия и последующая реоксигенация приводит к увеличению скорости генерации супероксидных радикалов изолированными митохондриями сердца. В отличие от митохондрий, выделенных после ишемии-реперфузии миокарда, эффект не зависит от длительности гипоксии.

2. Адриамицин (доксорубицин) - противоопухолевый препарат широкого спектра действия – вызывает изменения в митохондриях сердца, приводящие к значительному увеличению скорости генерации супероксидных радикалов, что частично может быть связано с образованием свободных радикалов (семихинонов) адриамицина и их взаимодействием с молекулярным кислородом.

3. Нитрозильные комплексы железа являются перехватчиками активных форм кислорода в системах, моделирующих окислительный стресс в клетках сердечной мышцы.

4. Свободные анион-радикалы mitoQ, SkQ1 и их аналогов, являющиеся промежуточными продуктами в окислительно-восстановительных реакциях хиноидных соединений, существенным образом отличаются по распределению плотности неспаренного электрона по углеродным атомам хиноидного кольца.

5. Митохондриально-направленные антиоксиданты mitoQ и SkQ1 могут действовать как прооксиданты – образовывать супероксидные радикалы при одноэлектронном окислении молекулярным кислородом.

Результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Ruuge E.K., Zabbarova I.V., Sviryaeva I.V., Shumaev K.B. Redox status of cardiac cells. Ferritin, reactive oxygen and nitrogen species. // Current Topics in Biophysics 2005. V. 29 (2-1). P. 37-45.

2. Свиряева И.В., Рууге Э.К. Генерация свободных радикалов кислорода в митохондриях сердца: эффект гипоксии-реоксигенации. // Биофизика 2006.

Т. 51 (3). С. 478-484.

3. Шумаев К.Б., Губкин А.А., Губкина С.А., Гудков Л.Л., Свиряева И.В., Тимошин А.А., Топунов А.Ф., Ванин А.Ф., Рууге Э.К. Взаимодействие динитрозильных комплексов железа с интермедиатами окислительного стресса. // Биофизика 2006. Т. 51 (3). С. 472-477.

4. Свиряева И.В., Рууге Э.К., Шумаев К.Б. Образование супероксидных радикалов в изолированных в митохондриях сердца: эффект адриамицина. // Биофизика 2007. Т. 52 (6). С. 1054-1059.

5. Свиряева И.В. Генерация свободных радикалов кислорода в митохондриях сердца: эффект гипоксии-реоксигенации. Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2004» (МГУ, апрель 2004). Сборник тезисов. С. 217.

6. Рууге Э.К., Заббарова И.В., Свиряева И.В., Шумаев К.Б. Редокс-состояние клеток миокарда и гомеостаз железа. Ферритин, активные формы кислорода и азота. III съезд биофизиков России (Воронеж, 24-29 июня 2004). Тезисы докладов. Т. II. С. 568-569.

7. Ruuge E.K., Zabbarova I.V., Sviryaeva I.V., Shumaev K.B. Redox status of cardiac cells. Ferritin, reactive oxygen and nitrogen species. 6th Workshop on EPR Applications in Biology and Medicine (Krakow, 5-10 October 2004). Abstracts. P.

58-59.

8. Свиряева И.В., Рууге Э.К. Влияние гипоксии-реоксигенации на генерацию свободных радикалов кислорода митохондриями сердца. 4-я национальная научно-практическая конференция с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 26-30 сентября 2005). Сборник трудов. С. 153-155.

9. Рууге Э.К., Свиряева И.В., Губкина С.А., Шумаев К.Б. Митохондриальные болезни: современные концепции. 4-я национальная научно-практическая конференция с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 26-30 сентября 2005). Сборник трудов. С. 150-151.

10. Свиряева И.В., Рууге Э.К. Действие гипоксии-реоксигенации на образование активных форм кислорода митохондриями сердца. II Евразийский конгресс по медицинской физике «Медицинская физика – 2005» (Москва, 21-24 июня 2005). Сборник материалов. С. 292-293.

11. Свиряева И.В., Рууге Э.К., Губкина С.А., Шумаев К.Б. Ответ митохондрий сердца на патологический стресс. Международная научная конференция «Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем» (Минск, 21-23 июня 2006). Сборник статей. Т. II. С. 239-241.

12. Рууге Э.К., Шумаев К.Б., Губкин А.А., Губкина С.А., Гудков Л.Л., Свиряева И.В., Топунов А.Ф. Влияние ионов железа и железосодержащих белков на взаимодействие метаболитов оксида азота с активными формами кислорода.

Международная научная конференция «Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем» (Минск, 21-23 июня 2006).

Сборник статей. Т. II. С. 236-238.

13. Рууге Э.К., Свиряева И.В. Митохондриальные болезни и окислительный стресс. Международная научная конференция «Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем» (Минск, 21-23 июня 2006). Сборник статей. Т. I. С. 19.

14. Рууге Э.К., Свиряева И.В., Губкина С.А., Шумаев К.Б. Митохондрии сердца:

ответ на патологический стресс. Научная конференция МГУ «Ломоносовские чтения», секция физики (Москва, 17-27 апреля 2006). С.

107-108.

15. Шумаев К.Б., Свиряева И.В., Кривова Т.С., Рууге Э.К., Гудков Л.Л., Ланкин В.З., Топунов А.Ф. Действие оксида азота на дыхательную цепь митохондрий сердца. 5-я национальная научно-практическая конференция с международным участием «Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека» (Смоленск, 18-22 сентября 2007).

Сборник трудов. С. 197-199.

16. Sviryaeva I.V., Ruuge E.K. Cardiac mitochondria and pathological stress: a spin trapping study. VIIth International Workshop on EPR (ESR) in Biology and Medicine (Krakow, 3-6 October 2007). Abstracts. P. 56.

17. Ruuge E.K., Sviryaeva I.V., Shumaev K.B. Semiquinone free radicals of mitochondria-targeted antioxidants – ubiquinone and plastoquinone derivatives.

VIIth International Workshop on EPR (ESR) in Biology and Medicine (Krakow, 3-6 October 2007). Abstracts. P. 54.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»