Введение к работе
Актуальность проблемы. Фосфолипиды являются главными компонентами липидного бислоя биологических мембран (Peeters, 1976; Avogaro et al., 1Э83; Stoffel, 1989), представляюиего основу строения мембраны и выполняющего роль барьера, иалопроницаемого для ионов, воды и веществ-электролитов, и иатрикса, физико-химические свойства которого регулируют работу встроенных в бислой молекул белков { Singer, 1971; 1974; Singer & Nicholson, 1972). В условиях патологии, вследствие окислительной модификации ненбранных липидов, действия фосфолипаэ, изменения липидного состава мембран нарушаются как барьерная, так и мат-рихская функции липидного бг.слоя, что приводит к потере мембранами барьерной функции и нарушению функциональной активности мембранных белков (О.А.Владимиров, 1989; Vladiairov, 1987; Dorodin & Lopuk-hin,1987). Для восстановления структуры и функций поврежденных био-яенбран могут быть использованы фосфолмпиды (А.И.Арчаков, 1989; Г.И.Бакланова, 1983; Е.А.Бородин и соавт., 1985; Е.А.Бородин, 1987; Peeters, 1976; Avogaro et al., 1983; Archakov & Gundenaann, 1989). Препараты фосфолипидов наяли примснеігие при лечении гиперлипидеяиЯ и атеросклероза (В.Н.Лопухин и соавт., 1983; Gurevich et al, 1993), тромбоэмболии и жировой эмболии (Archakov і Gundernann, 1989;), болезней печени (Н.П.Скакун, 1993; Е.Кунтц и соавт., 1994), токсикозов беременности и гипоксии плода (Е.К.Аиламаэян, 1991), заболеваний легких (К.Н.Абаджян,1990), кожных болезней (Thiele et al., 1993), хронических интоксикаций (Put et al., 1993), гериатрической клинике (Avogaro et al., 19S3) и др. Предпринимаются попытки использования фосфолнпидных эмульсия для замещения сурфактанта в легких при его врожденном дефиците путей непосредственного введения в дыхательные пути (Haslan et al., 1994). Исследуется возможность применения фосфолипидов для коррекции нарушений свертывающей системы крови (Sletnes, 1993) и иммунной системы (Alving, 1992).
В водной среде плохо растворимые в воде молекулы фосфолипидов, в склу териодинакической выгодности, спонтанно образуют два типа структур - коноколехулярмые замкнутые слей (мицеллы) и бимолекулярные спои (Л.Б.Нарголчс, Л.Д.Бергельсон, 1986). Последние могут замыкаться с образованием монобислойнях или мультибислойных липосом. Липосоиы и мицеллы могут различаться составом, размерами и фиэихо-химическили свойствами. Последнее немаловажно, поскольку ультраструктура и физико-химические свойства липосом и мицелл оказывают выраженное влияние на их способность устранять повреждения мембран, связанные с активацией перекисного окисления липидов (Е.А.Бородин, А.И.Арчаков, 1987) и экстрагировать из мембран избыточный холестерин (Borodin ь Lopuk-hin,1987).
Результаты ряда исследований дают основания предполагать, что наряду с основным - мембраностабнлизируюцим действием, фосфолипидные ли-посоны и мицеллы могут проявлять и антиокислительные свойства (Е.А.Бородин, А.И.Арчаков,1987; Avogaro P. et al., 1989), но сведения на этот счет противоречивы, и в литературе описаны как антиоксидантний (Komat-su et al., 1990; 1991; Chen, Hawar, 1991; Hara et al., 1992) так и прооксидантный эффекты фосфолипидов (Chen, Nawar,1991) а также и их отсутствие (Н.М.Сторожок и соавт., 1994; Нага et al., 1992). Несмотря на очевидную теоретическую и практическую значимость вопроса, следует признать, что антиокислительным свойствам фосфолипидов не придавалось должного значения, они оставались незамеченными большинством исследователей и не принимались во внимание при создании препаратов антиоксидантного действия.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование антиокислительных свойств фосфолипидов в условиях in vitro и
in vivo. Поставленная цель предопределила необходимость решения следу-юпих конкретных задач:
разработать иоделыую систему для оценки антиохисдительных свойств фосфолипидных липосон и иицелл в условиях in vitro;
исследовать антиокислительные свойства фосфолипидных лилосон и иицелл в условиях in vitro;
выяснить зависимость антиохнсдительной активности фосфолипидных липосок и мицелл от их физихо-хииических свойств;
исследовать антиокислительные свойства препаратов фосфолипидов в условиях in vivo при активации процессов перекисного окисления липидов у крыс введением четыреххлористого углерода или под влиянием воздействия низких температур;
исследовать влияние фармацевтического препарата фосфатидилхоли-на "Липостабил" на содержание продуктов перекисного окисления липидов и состояние антиокислительной системы в крови больных о:трой пневмонией.
Научная новизна и теоретическая значимость. В результате настоящего исследования впервые обнаружено, что в условиях in vitro фосфоли-пидные липосомы и мицеллы проявляет аятиокислителыше свойства в случае быстро окисляющихся субстратов (микросомы печени) и прооксидантные в случае медленно окислявшихся субстратов (тени эритроцитов), на основании чего предложена оригинальная гипотеза, объясняющая механизм антиокислительного действия фосфолипидов и противоречивость данных литературы в отнозении их анти- и проохеидактного эффектов. Впервые установлено, что антиокислительная активность липосом и иицелл выражена сильнее при ферментативной перехненок окислении липидов, зависит от их физико-хикичесхих свойств (окисляемость, поверхностный заряд , размеры) и возрастает с увеличением Fe -связывающей способности. Результаты исследования свидетельствуют о способности фосфолипидов проявлять антиокислительное действие п условиях in vivo, сопровождавшееся снижением содержания продуктов перекисного окисления липидов и активацией антиокислительной системы в крови и тканях крыс, у которых процессы перекисного окисления липидов активировали введениек чотыреххлористого углерода или воздействием низких температур. В клинических условиях выявлен антиокислительный эффект фармацевтического препарата фосфати-дилхолина "Липостабил" при лечении больных острой пневмонией.
Практическая ценность. В ходе проведенного исследования нами, совместно с М.А.Шгарбергои, предложено использовать в хачестве модельной систены скрининга актиоккслительней активности (АОА) соединений инициирование аскорбат(11ЛЦ*Н)-эависимого перекисного окисления липидов в кихросонах печени, что позволяет оценивать влияние тестируемых соединений как на неферментативное, тгх и на ферментативное ПОЛ. Иа основании результатов исследования рекомендуется применять в хлинике фармацевтические препараты фосфолипидов в качестве антиоксидантних средств.
Внедрение. Предложенный в ходе выполнения настоящей работы способ оценки антиокислительной активности соединений, разработанные модификации определения содержания продуктов перекисного окисления липидов и компонентов антиокислительной системи, адаптированные к различным тканям, внедрены в практику научных исследований ЦНИЛа и кафедр биохимии, фармакологии, пропедевтики внутренних болезней, акушерства и гинекологии, неврологии АГМА, ряда кафедр и лабораторий медицинских вузов Российской Федерации. Основные результаты ластоккей работы, вытекающие из иих положения и выводы используется в учебном процессе на кафедрах биохимии, фармакологии, гистологии, а также ряде клинических кафедр АГ-КА.
Апробация работы. Результаты исследования доложены на международных и национальных симпозиумах, конференциях и конгрессах, в том чис-
ле, "Реконструкция, стабилизация и репарация бионембран" (Благове-венсх, 1989), "Транспорт кислорода и антиоксидантные системы" (Гродно, 1989), "Биохимия и биофизика цитохрома Р-450. Структура и функции. Биотехнологические и экологические аспекты" (Москва, 1991), "Нейрофарка-кология на рубеже двух столетий" (Санкт-Петербург, 1992), "Цитохрои Р-450. Биохимия, биофизика и молекулярная биология" (Лиссабон,1993), "Методы и процессы медицинского обмена между Японией и Россией" (Осака, 1995), "Липопротеиды и атеросклероз" (Санкт-Петербург, 1995) и опубликованы в центрально» журнале "Биологические мембраны" (1992), "Bilogical Membranes" (1993).
Публикации. По тепе диссертации опубликованы 11 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 153 страницах иаоинописного текста, иллюстрирована 11 таблицами и 24 рисунками и состоит иэ введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и литературного указателя, вхлгзчаощего 96 отечественных и 121 иностранных источников.
Положения, выносит» на зашиту;
-
Лилосоиы и мицеллы из фосфолнпидов проявляет антиокисяительные свойства в условиях in vitro в случае быстро окислясцихся субстратов (кикросокы печени) и проокендантные в случае медленно окислясцихся субстратов (тени эритроцитов).
-
Антиокислительная активность фосфолкпидных липосом и мицелл зависит от их физико-хиническнх свойств (окисляеность, поверхностный заряд, размеры) и возрастает с увеличениеи Ге*+-свяэывасщей способности. Ваибольоуо антиокислитедьнув активность проявляют мелкие смеоанныэ натаяли фосфатидилхолина и деэоксихолата натрия.
-
Введение фосфояипидов сопровождается антиокислительныя эффектов в условиях in vivo, при аітнвации процессов ПОЛ в организме живот-вкзе введением четыреххлоркстого углерода или воздействием низких температур, и в клинике при лечении больных острой пневмонией.