научная статья по теме ВЛИЯНИЕ АЛЬБУМИНА И ВОДОРАСТВОРИМЫХ АНАЛОГОВ ВИТАМИНОВ Е, Q, К НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНУЮ ФРАГМЕНТАЦИЮ ФОСФОЛИПИДОВ Химия

Текст научной статьи на тему «ВЛИЯНИЕ АЛЬБУМИНА И ВОДОРАСТВОРИМЫХ АНАЛОГОВ ВИТАМИНОВ Е, Q, К НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНУЮ ФРАГМЕНТАЦИЮ ФОСФОЛИПИДОВ»

ХИМИЯ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЙ, 2015, том 49, № 3, с. 159-163

РАДИАЦИОННАЯ ХИМИЯ

УДК 541.51:547.953

ВЛИЯНИЕ АЛЬБУМИНА И ВОДОРАСТВОРИМЫХ АНАЛОГОВ ВИТАМИНОВ Е, О, К НА СВОБОДНОРАДИКАЛЬНУЮ ФРАГМЕНТАЦИЮ ФОСФОЛИПИДОВ

© 2015 г. И. В. Мельситова*, И. Л. Юркова**

*Белорусский государственный университет **Научно-исследовательский институт физико-химических проблем Белорусского государственного университета

220030, Минск, ул. Ленинградская, 14 Е-таИ: yurkovail@tut.by Поступила в редакцию 07.10.2014 г.

Изучено влияние тролокса С, убихинона Q0, фтикола и бычьего сывороточного альбумина (БСА) на свободнорадикальную фрагментацию димиристоилфосфатидилглицерина (ДМФГ) в модельных мембранах, подвергнутых воздействию у-излучения. Установлено, что убихинон Q0 и фтикол эффективнее (в —1.8—1.9 раза) в сравнении с тролоксом С (в ~1.5 раза) снижают радиационно-хими-ческий выход димиристоилфосфатидной кислоты (ДМФК), молекулярного продукта фрагментации ДМФГ. БСА оказывает протекторное действие на фрагментацию ДМФГ в дозозависимой манере, при соотношении липид : белок (30 : 1) выход ДМФК снижается в 2 раза.

БО1: 10.7868/80023119315030110

При действии ионизирующего излучения на фосфолипидные мембраны свободнорадикаль-ные процессы, опосредованные активными продуктами радиолиза воды, могут развиваться как в их гидрофобных (пероксидное окисление

липидов (ПОЛ)), так и гидрофильных (сво-боднорадикальная фрагментация липидов (СРФЛ)) частях, как показано на примере фос-фатидилглицерина на нижеследующей схеме [1,2]:

пероксидное окисление

I

+ О2 I

Н отрыв X

ООН

О

II

•ОН

-Н2О

О м

К,

О и

£О Я

диеновые конъюгаты

О и

ОСхУ\/Ч/\/\/\/\/\/\

О ОН

О-

фрагментация

I

О (р

ОН

О-

О

Я2О-Р-ОН +

О

I

О-

ьн

О

ОН

ОН

фосфатидная кислота

Процесс ПОЛ протекает с участием кислорода и остатков полиненасыщенных жирных кислот в молекулах фосфолипидов по цепному свободно-радикальному механизму [1, 3]. Необходимое

условие реализации СРФЛ в мембране — наличие свободной гидроксильной группы в молекуле ли-пида в Р-положении к эфирной связи. В отличие от ПОЛ, СРФЛ ускоряется в системах с уменьше-

ь

нием концентрации кислорода и протекает через образование а-гидроксилсодержащих углерод-центрированных радикалов [2].

В организме для защиты компонентов клеток от свободнорадикальных повреждений существует комплексная система антиоксидантов, которые могут либо предотвращать образование активных частиц, либо акцептировать образовавшиеся радикалы [3]. При изучении антирадикального и анти-оксидантного влияния природных веществ на сво-боднорадикальные превращения липидов мембран учитывают только возможность реализации ПОЛ. Действие природных антиоксидантов или их аналогов на процесс СРФЛ, который реализуется в полярной части бислойной мембраны, практически не изучено.

Процесс ПОЛ ингибируют липофильные витамины Е, Q10 и К, представляющие группу структурно-родственных соединений, включающую хино-ны, хинолы, хроманолы и хроменолы [3, 4]. В организме в липидном бислое мембран эти формы могут переходить одна в другую и существуют ферменты, катализирующие такие переходы [4]. Токоферолы, убихиноны, филлохиноны и менахиноны способны концентрироваться во внутреннем гидрофобном слое биомембраны, в восстановленной фенольной форме они взаимодействуют с перок-сильными радикалами липидов, обрывая тем самым цепь окисления ацильных остатков [3]. В отличие от ПОЛ, процесс СРФЛ развивается в гидрофильной части мембраны и можно предположить, что водорастворимые антиокси-данты будут эффективными в регулировании данного процесса. Целью данной работы явилось исследование влияние водорастворимых аналогов витаминов Е, Q10 и К (тролокса С, убихинона Q0 и фтикола соответственно), а также водорастворимого альбумина на радиационно-иниции-рованную фрагментацию ДМФГ в модельных мембранах. Выбор альбумина определялся тем, что данный водорастворимый белок, составляющий 55% от всех белков плазмы, считают одним из главных антиоксидантов, циркулирующим в крови [5]. Процесс СРФЛ оценивали по накоплению ДМФК, молекулярного продукта фрагментации ДМФГ.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Использовали димиристоилфосфатидную кислоту, димиристоилфосфатидилглицерин, бычий сывороточный альбумин (лиофилизированный порошок), 6-гидрокси-2,5,7,8-тетраметилхроман-2-карбоновую кислоту (тролокс С), 2,3-диметокси-5-метил-1,4-бензохинон (убихинон Q0), 2-метил-1,4-нафтохинон (менадион), полученные от фирмы "Sigma-Aldrich" (Deisenhofen, Германия). 2-Гид-рокси-3-метил-1,4-нафтохинон (фтикол), синте-зированый из менадиона в соответствии с мето-

дикой [6], был любезно предоставлен доцентом кафедры радиационной химии и химико-фармацевтических технологий БГУ к. х. н. Г.И. Полозовым.

Мультиламеллярные липосомы были получены по методу гидратации тонких липидных пленок [7]. Липид растворяли в хлороформе, в данные растворы добавляли аликвоты метанольных растворов тестируемых соединений. Далее хлороформные растворы липида упаривали на роторном испарителе и удерживали под вакуумом не менее 1 ч для удаления следов растворителя. К образовавшейся пленке липида прибавляли необходимое количество 0.15 М раствора NaCl (pH 7.4) и смесь гомогенизировали с использованием прибора "Vortex mixer" при температуре 37°С. Концентрация ДМФГ в водной суспензии составляла 2 х 10-2 моль/л. БСА добавляли в готовые липосо-мальные суспензии. Для удаления кислорода из образцов последние продували аргоном в течение 60 мин.

Липосомальные суспензии в герметично запаянных ампулах облучали на у-установке МРХ-гамма-25М с источником излучения 60Co. Мощность поглощенной дозы установки составляла (0.250 ± 0.01) Гр/с.

В случае химического инициирования свободнорадикальных процессов к липосомальным суспензиям добавляли сульфат меди и H2O2, конечная концентрация которых составляла 1 и 10 мМ соответственно. Затем образцы тщательно перемешивали и термостатировали при температуре 37°C.

После у-облучения или инкубирования с С^О4-Н2О2-системой липиды экстрагировали из образцов путем встряхивания липосом с двукратным избытком смеси хлороформ—метанол (2:1, v/v) и далее разделяли с помощью ТСХ. ТСХ-пластинки, покрытые силикагелем H 60 с толщиной слоя 0.2 мм ("Merck", Германия), элюировали в системе растворителей: хлороформ/метанол/25% водный аммиак (65 : 35 : 8, v/v/v). Концентрацию фосфолипидов после их разделения с помощью ТСХ определяли по содержанию неорганического фосфора в молекулах согласно методике [8].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате действия у-излучения на деаэрированную липосомальную суспензию ДМФГ образуется ДМФК с радиационно-химическим выходом 1.34 ± 0.12 молекула/100 эВ (рис. 1). Радиа-ционно-инициированные превращения ДМФГ в присутствии тролокса С сопровождаются накоплением ДМФК с меньшим выходом (G = 0.91 ± ± 0.10 молекула/100 эВ). Облучение ДМФГ-ли-посом, включающих убихинон Q0, снижает выход ДМФК до величины 0.76 ± 0.09 молекула/100 эВ.

ВЛИЯНИЕ АЛЬБУМИНА И ВОДОРАСТВОРИМЫХ АНАЛОГОВ ВИТАМИНОВ Е, д, К

161

Рис. 1. Зависимость накопления ДМФК от поглощенной дозы при у-радиолизе деаэрированной водной суспензии ДМФГ (20 мМ): без добавок (1), в присутствии 0.25 мМ тролокса (2), 0.25 мМ убихино-на д0 (3), 0.25 мМ фтикола (4).

Рис. 2. Накопление ДМФК в ДМФГ-липосомах (20 мМ), инкубированных с Си2+-Н202 (0.1/10 мМ) при 37°С: (1) без добавок, в присутствии 0.25 мМ тролокса (2) и 0.25 мМ убихинона Од (3).

Изучение влияния фтикола на радиационно-инициированную фрагментацию ДМФГ показало, что выход ДМФК в у-облученных ДМФГ-ли-посомах, включающих фтикол, составил 0.71 ± ± 0.08 молекула/100 эВ.

Согласно полученным результатам, тролокс, убихинон д0 и фтикол оказывают протекторное действие на свободнорадикальную фрагментацию ДМФГ в деаэрированной среде. Среди продуктов радиолиза воды основным инициатором фрагментации липидов являются радикалы НО * [2, 3], которые взаимодействуют с гидрофильным фрагментом фосфолипидов с большой константой скорости (~0.5 х 109 М-1 с-1) [9]. Акцепторы радикалов НО* (маннитол, изопропанол, азид натрия, ДМСО) значительно ингибируют фрагментацию липидов, индуцированную у-излучением или Fe2+(Cu2+)-содержащими системами [2, 10]. Влияние исследованных соединений на процесс СРФЛ может проявляться на стадии инициирования, так как они могут эффективно взаимодействовать с радикалами НО* (константа скорости реакции (ку) для тролокса С составляет (2.2-6.8) х х 109 М-1 с-1, рН 7.0; для 4-трет-бутилбензохино-на-1,2 - 6.5 х 109 М-1 с-1) с образованием семихи-нонных радикалов [11, 12].

Убихинон д0 и фтикол оказывают большее ин-гибирующее действие на фрагментацию ДМФГ (в ~1.7—1.8 раза), чем тролокс (в ~1.5 раза). Эти результаты согласуются с данными по изучению влияния производных бифенолов и хинонов на радиационно-инициированное дефосфорилиро-вание глицеро-1-фосфата - структурного фрагмента глицерофосфолипидов [13]. Убихинон д0 эффективнее ингибировал фрагментацию ГФ с

разрывом фосфоэфирной связи, чем тролокс С. Хиноны способны окислять ЯС'ОН-радикалы (ку ~ 109 л моль-1 с-1) [14], что может обусловливать большее протекторное действие хиноидных соединений в сравнение с фенольными. Убихинон д0 и фтикол могут окислять первичные а-гидрок-силсодержащие углеродцентрированные радикалы глицерофосфолипида в соответствующие карбонильные соединения и препятствовать таким образом их фрагментации.

Тролокс может тормозить свободнорадикальную фрагментацию, восстанавливая первичные а-гид-роксилсодержащие углеродцентрированные радикалы глицерофосфолипида. Известно [16], что фе-нольные соединения могут взаимодействовать с уг-леродцентрированными радикалами. При этом нельзя исключать, что ингибирующее действие тролокса может быть связано с образованием его хиноидной формы в процессе окисления во время радиолиза.

С этим предположением согласуются результаты по влиянию тролокса и убихинона д0 на фрагментацию ДМФГ при его взаимодействии с радикалами НО *, генерированными Си2+-содер-жащей редокс-системой. Различие в действии тролокса и убихинона д0 на фрагментацию ДМФГ, индуцированную С^04-Н2О2-системой, менее выражено, чем в случае радиационно-ини

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Химия»