Влияние антиоксидантных веществ на процессы свободно

УДК 615.322.451.16.01.07:535.379:[577.15: 576.3/4]
Д. М. Габитова 1, 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) 724173
2
Уфимский государственный авиационный технический университет
450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12, тел. (3472) 722215
В статье рассмотрены разнообразные антиокси
дантные вещества и факторы, возможности ис
пользования их в терапии многих заболеваний,
зависимость степени влияния вещества от хими
ческого строения.
Ключевые слова: антиоксиданты, свободно
радикальное окисление, перекисное окисление
липидов.
Результаты исследований последних двух
десятилетий позволяют рассматривать процес
сы свободнорадикального окисления (СРО)
как важное и необходимое звено метаболизма,
нарушение регуляции которого является ран
ним, универсальным механизмом поврежде
ния, лежащим в основе развития различных
заболеваний.
Основываясь на накопленных знаниях от
носительно природы и регуляции свободнора
дикальных процессов и их роли в патологии
органов дыхания, можно предположить,
что смещение редоксбаланса в сторону преоб
ладания антиоксидантной (АО) активности
может быть потенциально терапевтически
полезным. Исходя из этого предположения
в настоящее время исследуются различные
фармакологические вмешательства, направ
ленные на уменьшение образования токсичес
ких метаболитов кислорода и скорейшее обезв
реживание уже образовавшихся свободных ра
дикалов. С этой целью применяются АО – ве
щества различной химической структуры,
способные ингибировать свободнорадикаль
ные процессы. Механизмы действия АО мно
гообразны и направлены на различные звенья
свободнорадикального процесса 1–4:
1. Прямые АОэффекты связаны с непо
средственным воздействием на свободноради
кальные процессы и реализуются тремя путя
ми: непосредственное взаимодействие со сво
бодными радикалами: (супероксиддисмутаза
(СОД), каталаза, токоферолы, убихиноны,
природные флавоноиды, ионол и другие син
тетические фенольные АО); взаимодействие
с гидроперекисями и разрушение их: (глута
тионпероксидаза, другие пероксидазы, а так
же широкий круг нуклеофильных соединений:
диалкилсульфиды, цистеин, аскорбат, тио
сульфат, метионин, липоевая кислота); инги
биторы катализаторов СРО; хелаторы метал
лов переменной валентности (трансферрин,
ферритин, церулоплазмин, ЭДТА, тиолы, де
фероксамин), ингибиторы ксантиноксидазы
(аллопуринол, оксипуринол), ингибиторы
циклооксигеназы и липоксигеназы (нестероид
ные противовоспалительные средства).
2. Непрямые АО – эффекты не связаны
непосредственно с ингибированием СРО,
но обеспечивают его за счет: обеспечения син
теза отдельных элементов АОсистемы:
редоксцикла глутатиона (соединения селена,
цистеин и цистеиндоставляющие системы, ме
тиловые эфиры глутатиона, НАДФН (никоти
новая кислота и никотинамид) и т. д.); реакти
вации элементов АОсистемы донорами прото
нов и SHгрупп (аскорбатом, уратом, цитра
том, унитиолом и др. тиолами); обеспечения
структурного АОэффекта: мембраностабили
заторы (токоферолы, эстрогены и другие сте
роидные гормоны, насыщенные жирные кис
лоты); обеспечения тканевой регенерации пос
ле воздействия оксидантов и т. д.
С точки зрения стратегии фармакологи
ческого вмешательства можно выделить три
основных направления исследований: 1) инги
бирование систем свободнорадикального окис
ления; 2) активация ферментов антиоксидант
ной защиты; 3) использование неферментных
антиоксидантов.
В настоящее время остро стоит проблема
оценки влияния лекарственных средств
на свободнорадикальное окисление. У мно
гих 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 не
посредственно, либо создавая в организме со
ответствующие условия, в частности, изменяя
Дата поступления 21.04.06
120
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. № 4
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. Вопервых, в организме су
ществует многоступенчатая система регуля
ции, поддерживающая свободнорадикальные
процессы на определенном стационарном
уровне, которая в значительной степени
компенсирует различные внешние воздей
ствия 13–15. Вовторых, вводимые в организм
препараты претерпевают количественные и ка
чественные изменения, что может сказываться
на их активности и даже свойствах 16–18 .
Втретьих, современные представления о сис
теме АОзащиты позволяют утверждать,
что АО свойства препаратов или биологичес
ких соединений зависят от характера и усло
вий протекания окислительных процессов,
индуцированных in vitro. Более того, практи
чески для любого АО можно найти или соз
дать ситуацию, в которой он будет выступать
в качестве прооксиданта 19. Изучая влияние
лекарственных препаратов на СРО, необходи
мо рассмотреть их химическое строение.
Известно, что эффективными перехватчи
ками радикалов являются фенольные антиок
сиданты, к которым относят соединения,
имеющие в своей структуре ароматическое
кольцо, связанное с одной или несколькими
гидроксильными группами 13, 14.
Главным действующим началом, обеспе
чивающим фенольным антиоксидантам спо
собность тормозить радикальные процессы
окисления, является гидроксильная группа.
Благодаря наличию в структуре ароматическо
го кольца обобщенной системы πэлектронов
происходит смещение отрицательного заряда
на кислород, результатом чего становится дос
таточно легкий отрыв феноксирадикала.
Такие соединения выступают перехватчиками
перекисных радикалов 13, 14, 16, 20. При этом
АО свойства фенольных соединений сущес
твенно зависят как от эффекта «экранирова
ния» гидроксильной группы, так и от строения
углеводородного «хвоста», обеспечивающего
мобильность и ориентацию молекул в структу
рированных субстратах (липосомы). Повыше
ние степени ненасыщенности углеводородного
«хвоста» приводит к усилению АО свойств
соединений 21.
Добавляя исследуемые вещества к различ
ным модельным системам, можно по измене
нию ХЛ быстро оценить активность и механиз
мы антиокислительного действия. Антиокси
данты, которые образуют с радикалами
или продуктами окисления неактивные ком
плексы, 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 дей
ствием 20, 22 . Антирадикальная активность
соединения определяется его способностью
вступать в реакции со свободными радикала
ми. В частности, у ингибиторов фенольного
типа, содержащих OHгруппы, увеличение
антирадикальной активности имеет место
при введении в молекулу электроннодонорных
и электронноакцепторных заместителей, ослаб
ляющих связь между водородом и кислородом в
гидроксильной группе. Чем легче отрывается
водород от молекулы ингибитора, тем выше ан
тирадикальные свойства. Расчет энергии разры
ва этой связи позволяет прогнозировать актив
ность соединений, дает возможность вести на
правленный поиск и синтез новых веществ, об
ладающих антирадикальными свойствами.
Характер воздействия лекарственных пре
паратов на СРП может существенно отличать
ся в норме и при патологии, когда имеются
структурнофункциональные повреждения,
нарушается метаболизм, развивается несостоя
тельность механизмов, поддерживающих ско
рость окисления на постоянном уровне 18, 20.
Все это следует учитывать при назначении
лекарственных средств и принимать во внима
ние возможность негативного влияния использу
емых препаратов на процессы СРО в организме.
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Верболович В. П., Петренко Е. П., Подгор
ный Ю. К. Свободнорадикальные реакции сур
фактантов легкого и фементативные антиокси
данты / В кн.: Сурфактанты легкого в норме
и патологии.– Киев: 1983.– С. 91.
Кислицына Н. С., Привалова Л. И. Антиокси
дантные системы организма при эксперимен
тальной и клинической патологии.– Сверд
ловск, 1987.– С. 88.
Клейнер А. К., Колодуб В. А., Кашкалда Д. А.
// Врач. дело.– 1990.– №6.– С. 98.
Меньшиков Е. Б., Зенков Н. К.// Успехи со
врем. биол.– 1993.– Т. 113, №4.– С. 442.
Субботина Т. Ф. Роль перекисного окисления
липидов в патогенезе и клинике бронхиальной
астмы: Автореф. ... дис. канд. мед. наук.– Л.,
1986.
Фархутдинов P. P., Лиховских В. А. Хемилю
минесцентные методы исследования СРО в био
логии и медицине.– Уфа, 1995.
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. № 4
121
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
122
Федосеев Г. Б., Хлопотова Г. П. Бронхиальная
астма.– Л.: Медицина, 1988.– С. 269.
Шварц Г. Я. Новые возможности бронхорасши
ряющей терапии. Мат. симп.– Л., 1989.–
С. 7.
Ягмуров Б. Х. Влияние антихолинэргических
препаратов на процессы свободнорадикального
окисления при бронхиальной астме и хроничес
ком обструктивном бронхите. Автореферат
дисс. … канд. мед. наук.– М.– 1995.
Чучалин А. Г.//Тер. архив.– 1994.– Т. 66,
№3.– С. 3.
Чучалин А. Г.//Пульмонология.– 1992.– При
ложение.– №1.
Эмануэль В. Л., Емельянов А. В., КручинаБог
данова Е. С./Этиология, патогенез, клиника,
лечение и профилактика бронхиальной астмы.–
Л., 1989.– С. 42–47.
Булатов П. К., Федосеев Г. Б. Бронхиальная
астма.– Л.: Медицина, 1975.– С. 367.
Бурлакова Е. Б. Роль липидов в процессе пере
дачи информации в клетке/В кн.: Биохимия
липидов и их роль в обмене веществ.– М.,
1981.– С. 23–34.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
Фархутдинов P. P., 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 P. P., Лиховских В. А. Хемилю
минесцентные методы исследования СРО в био
логии и медицине.– Уфа, 1995.
Меньшиков Е. Б., Зенков Н. К.//Успехи со
врем. биол.– 1993.– Т. 113, №4.– С. 442.
Владимиров Ю. А., Арчаков А. И. Перекисное
окисление липидов в биологических мембра
нах.– 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.
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. № 4