влияние уф-излучения и ионов металлов переменной

ВЛИЯНИЕ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ И ИОНОВ МЕТАЛЛОВ
ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ НА АНТИОКСИДАНТНУЮ
АКТИВНОСТЬ МЕЛАНИНА
Ю. А. Власова
Меланиновые пигменты, обеспечивающие все разнообразие окраски
животных, а также широко распространенные у растений и микроорганизмов, являются уникальными естественными фото- и радиопротекторами клеток [1]. Меланины осуществляют не только пассивную экранирующую функцию, но и могут участвовать в радикальных метаболических процессах, связанных с действием ультрафиолетового излучения [3]. Кроме того, эти пигменты способны хелатировать ионы тяжелых металлов [2]. Это и ряд других свойств позволяет меланинам выполнять в клетке протекторную функцию, замедляя перекисное окисление липидов клеточных мембран.
В нашей работе было исследовано влияние меланина, выделенного из
чаги, на протекание свободнорадикальных окислительных процессов in
vitro: перекисного окисления лецитина; перекисного окисления липидов и
мембран митохондрий, выделенных из гепатоцитов печени крысы. Изучались свойства меланина, подверженного влиянию ультрафиолетового
излучения и ионов металлов переменной валентности (железа и меди).
При проведении реакции перекисного окисления липидов использовались различные системы индукции: система Фентона; ионы двухвалентного железа и двухвалентной меди; Fe/аскорбатная система. Определялось содержание ТБК-активных продуктов в пробах в присутствии
различных концентраций 1%-ого меланина.
Нами было установлено, что меланин в концентрациях 170-800
мкг/мл оказывает ингибирующее действие на процессы перекисного
окисления лецитина, индуцированное ионами Cu2+ и Fe2+ и снижает их
интенсивность на 70%. Преинкубация меланина с ионами Cu2+ и Fe2+
приводит к уменьшению количества образующихся ТБК-активных продуктов на 70% и 40% соответственно. Меланин более интенсивно ингибирует процесс перекисного окисления лецитина, индуцированного системой Фентона (Fe2+(100мМ) /Н2О2 (10мМ)), чем ионами железа (II)
(рис.1). Однако, количество ТБК-активных продуктов ПОЛ, образующихся при индукции системой Фентона и Fe2+ в присутствии меланина,
существенно не зависит от концентрации ингибитора в реакционной
смеси.
7
Кроме того, было показано, что меланин в концентрациях 30-300
мкг/мл с возрастанием содержания в пробе эффективно ингибирует перекисное окисление лецитина, индуцированное УФ-излучением (рис.2).
0,9
ПОЛ, индуцированное
системой Фентона
ПОЛ, индуцированное
ионами железа
Спонтанное ПОЛ
Индуцированное ПОЛ
с ионами железа без
меланина
Индуцированное ПОЛ
с системой Фентона без
меланина
спонтанное ПОЛ с
меланином
Содержание ТБК -активных
продуктов, С*10 -5, моль/л
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
1
2
3
4
5
Содержание меланина: 1 - 167 мкг/мл; 2 - 333 мкг/мл;
3 - 500 мкг/мл;4 - 667 мкг/мл; 5 - 833 мкг/мл
Рис.1. Влияние меланина на перекисное окисление лецитина,
индуцированное системой Фентона и ионами железа
1,6
Содержание ТБК-активных
продуктов, С*10-5, моль/л
1,4
1,2
1
0,8
Облучение УФ 5'
Облучение УФ 15'
спонтанное ПОЛ без
облучения
0,6
0,4
0,2
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 Спонт.
Содержание меланина:
1 - 33 мкг/мл; 2 - 67 мкг/мл; 3 - 100 мкг/мл; 4 - 133 мкг/мл;
5 - 167 мкг/мл; 6 - 200 мкг/мл; 7 - 233 мкг/мл;
8 - 267 мкг/мл; 9 - 300 мкг/мл; 10 - 333 мкг/мл
Рис.2. Влияние меланина на перекисное окисление лецитина
под действием ультрафиолетового излучения
Как видно из гистограммы на рис. 2, содержание ТБК-активных продуктов на 1 мг лецитина в пробе уменьшается с возрастанием концентрации меланина. Причем накопление продуктов ПОЛ при облучении
системы в течение 15 минут ингибируется в большей степени и снижается до спонтанного уровня. Очевидно, что меланин препятствует окислению лецитина в данной системе, и, следовательно, проявляет антиоксидантную активность.
8
Содержание ТБК-активных
продуктов, С*10-7 , моль/л
Однако, в концентрациях 30–130 мкг/мл меланин проявляет ярко выраженное прооксидантное действие при УФ-облучении реакционной
смеси как в течение 5 минут, так и 15 минут. В системе, которая подвергалась действию УФ-излучения в течение 5 минут, актиоксидантное
действие меланина проявляется лишь в концентрации 300–330 мкг/мл.
Возможно, что облучение в течение 5 минут меланина, в структуре
которого присутствует большое количество неспаренных электронов и
имеется развитая система сопряженных двойных связей, приводит к образованию нестабильных высокореакционных соединений, которые способны инициировать процессы ПОЛ. Более продолжительное воздействие УФ-излучения, вероятно, способствует перегруппировке и стабилизации химических структур, проявляющих прооксидантное действие.
Также было установлено, что меланин в концентрациях 170-800
мкг/мл способен ингибировать перекисное окисление липидов мембран
митохондрий печени крысы, индуцированное Fe/аскорбатной системой
(рис.3). Как видно из гистограммы, меланин в данной системе проявляет
антиоксидантную активность.
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
без системы
индукции
с системой индукции
индуцированное
ПОЛ без меланина
спонт. ПОЛ без
меланина
1
2
3
4
5
Содержание меланина:
1 - 167 мкг/мл; 2 - 333 мкг/мл;
3 - 500 мкг/мл; 4 - 667 мкг/мл; 5 - 833 мкг/мл
Рис.3. Влияние меланина на ПОЛ мембран митохондрий,
выделенных из гепатоцидов печени крысы
Однако, в концентрации 170-330мкг/мл, как в случае спонтанного, так
и при индукции ПОЛ, ингибирующее действие выражено более значительно и составляет 75 – 85%. При увеличении концентрации меланина
его антиоксидантный эффект уменьшается до 50 и 25% при спонтанном
и индуцированном ПОЛ соответственно.
Таким образом, нами было изучено влияние меланина на свободнорадикальные окислительные процессы перекисного окисления липидов,
индуцированное УФ излучением и системами, содержащими ионы металлов переменной валентности. Было показано, что меланин в зависимости от природы инициирующих факторов и от его концентрации в ре9
акционной среде способен проявлять как антиоксидантное, так и прооксидантное действие.
Литература
1. Бриттон Т. Биохимия природных пигментов. М.: Мир, 1986. С. 422.
2. Hong Lian, Simon J. D. Current understanding of the binding sites, capacity, affinity and
biological significance of metals in melanin // Phys Chem B. 2007. №28. P. 138–147.
3. Yoshinori Miyamura, Sergio Coelho, Kathrin Schlenz. The deceptive nature of UVA
tanning versus the modest protective effects of UVB tanning on human skin // Pigment
Cell Melanoma Res. 2011. Vol. 24. P. 136–147.
СРАВНЕНИЕ ИНВАЗИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ФЛОРЫ
НАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРКОВ
«БРАСЛАВСКИЕ ОЗЕРА» И «НАРОЧАНСКИЙ»
О. В. Дзюбан
В последние десятилетия, в связи с хозяйственной деятельностью человека, на территорию Беларуси проник целый ряд видов, которые являются чужеродным элементом во флоре республики. Процесс инвазии
значительно ускорился в связи с глобальным потеплением климата и интенсификацией товарных и иных отношений с различными странами,
радикальным увеличением транспортных потоков. В настоящее время
инвазии чужеродных видов признаны глобальной экологической проблемой. За сравнительно кратковременный период на территорию Беларуси проникло свыше 300 заносных видов. К этому следует добавить
около полутора тысяч видов, разновидностей и сортов древесных, кустарниковых и около 5 тысяч травянистых растений, что в 5-6 раз превышает число аборигенных видов, сокращающих свой ареал и выпадающих из флоры [1].
Цель работы: выявить и охарактеризовать инвазивные виды растений Национальных парков «Браславские озера» и «Нарочанский»,
сравнить инвазивные виды парков «Браславские озера» и «Нарочанский», объяснить причины их успешного распространения, нанести на
карту точки произрастания таких видов для возможности в дальнейшем
прослеживать динамику их распространения.
Для достижения целей сформулированы следующие задачи:
1. Изучить и обобщить имеющуюся литературу по теме.
2. Дать географическую и экологическую характеристику территориям национальных парков.
3. Выявить и охарактеризовать инвазивные виды парков, предоставить гербарный материал в фонд БГУ.
10