WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Гипотензивное и кардиопротекторное действие динитрозильных комплексов железа как физиологических доноров оксида азота

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Дроботова Диана Юрьевна

Гипотензивное и кардиопротекторное действие динитрозильных комплексов железа как физиологических доноров оксида азота

03.01.02 - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва 2011 г

Работа выполнена в НИИ экспериментальной кардиологии ФГУ "Российский кардиологический научно-производственный комплекс" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор

Рууге Энно Куставич

Научный консультант: кандидат физико-математических наук,

старший научный сотрудник

Тимошин Александр Анатольевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Азизова Офелия Ахатовна

ФГУ «НИИ ФХМ» ФМБА России

доктор биологических наук

Реутов Валентин Палладиевич

Учреждение Российской Академии Наук

Институт высшей нервной деятельности

и нейрофизиологии РАН

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук

Институт биохимической физики

имени Н.М.Эмануэля РАН

Защита состоится «___»______________ 2011 г. в ______ час. на заседании диссертационного совета Д 208.057.01 при Федеральном государственном учреждении «Научно-исследовательский институт физико-химической медицины» Федерального медико-биологического агентства по адресу:

119435, г. Москва, ул. Малая Пироговская, 1а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУ «НИИ ФХМ» ФМБА России.

Автореферат разослан «____»__________________2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук Мурина М.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Известно, что такое низкомолекулярное нестабильное соединение, как оксид азота (NO) выполняет роль важного регулятора многих метаболических и физиологических процессов в организме животных и человека. В сердечно-сосудистой системе NO является фактором регуляции тонуса сосудов, а также оказывает антиоксидантное действие путём перехвата короткоживущих кислородных радикалов, образующихся во время реперфузии после продолжительного нарушения кровоснабжения, нейтрализации их токсичных вторичных продуктов. Исследование биофизических и биохимических аспектов действия этого соединения является до сих пор актуальной и недостаточно исследованной проблемой.

В клинической практике в качестве лекарственных средств, оказывающих гипотензивное действие, часто используют препараты-доноры NO на основе органических нитратов (нитроглицерин и его аналоги), которые быстро метаболизируются в организме с выделением NO. Однако, при длительном использовании их развивается привыкание и, как следствие, толерантность к определенной дозе, а вынужденное повышение дозы вводимого препарата может вызывать гиперпродуцирование NO и приводить к неблагоприятным последствиям. В связи с этим, в настоящее время активно изучаются свойства и возможности применения в клинической практике также других препаратов – доноров NO. К таким препаратам можно отнести динитрозильные комплексы железа (ДНКЖ) с различными тиол-содержащими лигандами (цистеин, глутатион, тиосульфат). Такие соединения являются природными соединениями, они формируютсяся в организме эндогенно и способны осуществлять депонирование, внутри- и межклеточный транспорт NO, подавление тромбообразования, эффективное антиоксидантное действие.

Однако остается неясной реакция организма на экзогенное введение ДНКЖ с тиол-содержащими лигандами (цистеин, глутатион, тиосульфат) при нормальном кровоснабжении и его региональных нарушениях. Комплексное исследование действия таких препаратов в условиях целого организма, в том числе изучение механизмов транспорта, депонирования и распределения комплексов, а также их распада проводятся в данной диссертационной работе.

Целью исследования явилось выяснение механизмов вазодилататорного и антиоксидантного эффектов разных форм ДНКЖ в организме млекопитающих в условиях естественного кровоснабжения, а также при региональной ишемии и репефузии миокарда.

Задачи исследования

1. Изучение содержания NO в ткани органов (сердце, лёгкое, печень, почка) крыс в условиях естественного кровоснабжения и его изменения в результате введения ДНКЖ и других доноров NO. Оценка интегрального гипотензивного эффекта ДНКЖ и его сравнение с действием других доноров NO.

2. Исследование фармакокинетики ДНКЖ в кровотоке крыс в условиях естественного кровоснабжения, перехода этих комплексов с низко- на высокомолекулярные лиганды (альбумин, гемоглобин), а также процессов их спонтанного или индуцированного распада.

3. Изучение антиоксидантного и кардиопротекторного действия ДНКЖ на модели региональной ишемии миокарда крысы в условиях in situ. Исследование влияния этих комплексов на уровни NO и активных форм кислорода (АФК) в разных зонах миокарда в условиях окислительного стресса. Оценка накопления связанных с белками ДНКЖ в интактной и ишемизированной зонах миокарда.



Научная новизна исследования

1. В диссертационной работе впервые проведено комплексное исследование уровня NO в интерстиции ткани органов (сердце, печень, почка) с помощью метода микродиализа, а также в лёгких крыс в условиях in situ.

2. Установлено, что базальные уровни свободного NO в интерстиции ткани сердца, печени и почки между собой достоверно не различаются. Впервые показано, что введение ДНКЖ вызывает длительное увеличение уровня NO в ткани органов (сердце, легкое, печень и почка), при этом специфичность действия этого препарата, как донора NO, на эти органы не обнаружена. Похожий эффект увеличения содержания NO в интерстиции ткани органов был показан также в результате инфузии препарата Изокет (Изосорбитдинитрат), но наиболее заметный рост был установлен для сердца животного.

3. На модели региональной ишемии миокарда впервые показано, что ДНКЖ эффективно накапливаются в зоне риска ткани миокарда, что, вероятнее всего, отражает дополнительное образование этих комплексов в зоне окклюзии. Установлено, что в условиях постишемической реперфузии происходит существенное увеличение скорости распада связанных с белками ДНКЖ в миокарде в результате эффективного перехвата этими комплексами короткоживущих кислородных радикалов.

4. Впервые показано, что введение ДНКЖ в условиях региональной ишемии и реперфузии миокарда оказывает кардиопротекторное действие, подавляя гиперпродуцирование NO и высокотоксичных кислородных радикалов в окклюдируемой зоне.

Научно-практическая значимость работы

  1. В диссертационной работе получены новые данные о влиянии ДНКЖ на уровни NO в ткани миокарда в условиях нормального кровоснабжения и при его нарушениях, что может быть использовано при создании на основе этого соединения лекарственных препаратов, обладающих гипотензивным и кардиопротекторным действием.
  2. Проведено сравнительное исследование влияния ДНКЖ на уровни NO в различных органах животного, что позволяет делать оценки влияния этого комплекса на содержание NO в интерстиции сердца, печени и почки на основании неинвазивной регистрации NO в выдыхаемом воздухе.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации доложены на следующих российских и международных научных конференциях: VII Международной конференции «Биоантиоксидант» (Москва, 2006 г); XV Международной конференции и дискуссионном научном клубе "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии", (Ялта-Гурзуф, 2007 г); 5-ой Национальной научно-практической конференции с международным участием "Активные формы кислорода, оксид азота, антиоксиданты и здоровье человека", (Смоленск, 2007 г); VIIth International Workshop on EPR (ESR) in biology and Medicine, (Krakow, 2007); XVI Международной конференции и дискуссионном научном клубе "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии", (Ялта-Гурзуф, 2008 г); 4-й Крымской конференции "Окислительный стресс и свободнорадикальные патологии", (Судак, 2008 г); Международной научной конференции и восьмого съезда белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков (Минск, 2008 г); 19th European Meeting on Hypertension (Milan, 2009); 6th National Scientific Practical Conference with International Participation "Reactive Oxygen Species, Nitric Oxide, Antioxidants and human health" (Smolensk, 2009); 5-ой Международной крымской конференции "Окислительный стресс и свободно-радикальные патологии" (Судак, 2009 г.); 20th European Meeting on Hypertension (Oslo, 2010); III Евразийском Конгрессе по Медицинской Физике и Инженерии "Медицинская физика-2010" (Москва, 2010 г.); 2nd International Conference RAHMS "Recent advances in health and medical sciences" (Paphos, 2010).

Диссертация апробирована на межлабораторном семинаре НИИ экспериментальной кадиологии ФГУ “Российский кардиологический научно-производственный комплекс” Министерства здоравоохранения и социального развития Российской Федерации от 16 сентября 2010 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 20 работ. Из них – 5 статей (в том числе 4 - в рецензируемых журналах, входящих в перечень ВАК России) и 15 тезисов докладов на российских и международных конференциях.

Структура и объем диссертации.

Диссертация изложена на 112 страницах машинописного текста; состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 25 рисунками. Библиография включает 95 источников, из которых – 20 отечественных и 75 зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Во введении рассмотрены актуальность темы диссертационной работы, обоснованы и сформулированы цель и основные задачи исследования.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В данной главе кратко описаны физико-химические свойства оксида азота и его метаболическая активность в модельных системах, а также в организме. Его свойства определяются во многом уникальной способностью атомов азота окисляться или восстанавливаться в составе различных соединений. Наличие неспаренного электрона существенно повышает реакционноспособность NO по отношению к другим радикалам; при этом среднее время жизни NO в различных биологических системах составляет от 0,1 с до нескольких суток. Молекулы NO продуцируются эндогенно ферментативным путем из L-аргинина NO-синтазами (NOS) в присутствии кислорода. Известны 3 изоформы: нейрональная, индуцибельная и эндотелиальная, различающиеся по месту экспрессии и роли в биологических системах организма. В условиях ишемии при дефиците кислорода и развитии ацидоза ткани в продукцию NO включаются также нитритредуктазные системы, причём восстановление эндогенного нитрита до NO может быть как ферментативным, так и неферментативным. Ферментативное восстановление нитрита происходит с участием гемоглобина, миоглобина, а также ксантиноксидазы, цитохромоксидазы с и цитохрома Р450.





В организме молекулы NO выполняют широкий спектр функций: эти молекулы являются эндогенным фактором релаксации гладких мышц; проявляют нейромедиаторную активность, участвуя в межклеточной сигнализации центральной и периферической нервной системы; являются фактором регуляции окислительного фосфорилирования и образования АФК в митохондриях; регулирует внутриклеточную концентрацию ионов Ca+2 и активность ряда ферментов, а также потребление и транспорт кислорода в тканях. Кроме того, они проявляют антиоксидантную активность в условиях окислительного стресса посредством перехвата АФК и их вторичных продуктов в клетках и тканях. В основе механизма гипотензивного действия NO лежит активация гуанилатциклазы путём изменения конформации ее гемового центра при связывании с NO, что далее и обеспечивает вазодилататорный эффект.

Необходимо отметить, что NO оказывает дихотомическое действие в сердечно-сосудистой системе. Так, при низких концентрациях NO проявляет цитостатическую активность, а при высоких – способствует необратимому повреждению кардиомиоцитов, что является следствием образования избытка пероксинитрита, способного привести к генерации высокотоксичных гидроксильных радикалов, вызывающих необратимые повреждения ткани органов. Поэтому к наиболее перспективным и безопасным препаратам-донорам NO необходимо отнести естественные депонированные формы NO, введение которых в организм не приводит к быстрому высвобождению большого количества свободного NO, способного привести к неблагоприятным воздействиям.

Для защиты ткани от повреждений в условиях временного нарушения и восстановления кровоснабжения также широко применяются препараты-доноры NO, способные оказывать вазодилататорное и антиоксидантное действия. Однако, к настоящему времени известны также данные о том, что эффективное защитное действие оказывают ингибиторы NO синтаз, в результате чего достигается подавление гиперпродуцирования NO в условиях ишемии и постишемической реперфузии. Поэтому в качестве перспективного защитного средства в условиях нарушения и восстановления кровоснабжения представляется целесообразным применение природных депонированных форм NO, в результате чего будут достигаться вазодилататорный и антиоксидантный эффекты, но при этом не будет происходить образования избытка свободного NO.

Для этого в настоящее время активно изучаются динитрозильные комплексы железа (ДНКЖ) с тиол-содержащими лигандами (Vanin, 2009). Известно, что такие комплексы оказывают длительный гипотензивный эффект (Lakomkin et al. 2007), они способны подавлять накопление высоких концентраций пероксинитрита (Лобышева и др., 1999), а также перехватывать супероксидные радикалы (Shumaev et al., 2008). Изучению действия ДНКЖ на модели целого организма в условиях естественного кровоснабжения и при его нарушениях посвящена данная диссертационная работа.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Лабораторные животные. Работа проводилась на нормотензивных крысах линии Wistar (самцы массой 350-400 г).

Реагенты. Для регистрации NO в качестве спиновой ловушки применялись комплексы Fe3+-(МГД)2, а для оценки уровня кислородных радикалов – спиновая ловушка 5,5–диметил-1-пирролин-N-оксид (DMPO). Комплексы ДНКЖ с тиосульфатом были синтезированы в Институте проблем химической физики РАН (г. Черноголовка). ДНКЖ с лигандом глутатионом синтезированы на экспериментальном производстве медико-биологических препаратов ФГУ "РКНПК" Минздравсоцразвития РФ по методике, разработанной проф. А.Ф.Ваниным. Другие реагенты были получены от фирм Sigma и Aldrich (США).



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.