Введение к работе
Актуальность темы диссертации
Изучение биохимических механизмов, лежащих в основе нейродеструктивных процессов при гипоксии нервной ткани, является актуальной задачей экспериментальной и клинической неврологии.
Важным звеном в цепи метаболических нарушений в клеточных структурах мозга при гипоксии является активация свободнорадикальньгх реакций (СРР) [В.М. Виноградов, 1985; М.В. Биленко, 1988; А.И. Джафаров, 1981; А.Е. Дубенко, 1991; S.Voshida,1982; J.A. James.1991].
Это приводит к необходимости дальнейшего поиска средств коррекции гипоксического повреждения нервной ткани, которые являются эффективными акцепторами свободных радикалов (СР) и ингибиторами процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) - антиоксидантами (АО).
Особое значение данный вопрос приобретает в условиях Республики Беларусь, где на значительной территории отмечается наличие высокого уровня радионуклидов, что способствует активации СРР в биосистемах.
До сих пор малоизученными остаются вопросы о взаимосвязи антиоксидантной активности соединений с их структурой.
В последнее время привлекают внимание исследования в области синтеза АО, близких по строению к природным АО и обладающих низкой токсичностью.
Интерес к фенольным соединениям и к их воздействию на метаболические процессы вызван широким распространением этих веществ в растительном и животном мире, наличием у них достаточно высокой и разнообразной биологической активности [В.А. Барабой, 1976; М.А. Запраметов, 1988; В.А. Рогинский, 1988].
В биологии и медицине наиболее изученными из этих соединений являются одноатомные фенолы, аналоги токоферолов, флавоноидов [Г.В. Донченко, 1988; А.Д. Дурнев, 1990; А.И. Журавлев, 1982; И.И. Иванов, 1975; Р.А. Иванова, 1989]. Однако, возможности получения принципиально новых АО в ряду одноатомных фенолов практически исчерпаны. Весьма перспективным представляется поиск АО среди производных многоатомных фенолов, обладающих высокой антиокислительной активностью, благодаря их влиянию на различные типы СРР. В своей работе мы исходили из того, что поиск таких универсальных ингибиторов СРР надо проводить среди производных орто-замещенных фенолов. Это предположение основано на том, что данные вещества эффективно ингибируют как процессы ПОЛ, так и другие типы свободнорадикальньгх реакций, в частности реакции фрагментации [O.I. Shadyro, 1993]. Указанные соединения могут взаимодействовать с радикальными интермедиатами любой природы (как кислород-, так и углеродцентрированными радикалами) [Л.И. Юркова, 1992; O.I. Shadyro, 1993].
На кафедре радиационной химии и химической технологии БГУ под руководством доктора химических наук, профессора О.И. Шадыро и кафедре органической химии БГУ кандидатом химических наук Ю.П. Лосевым синтезирован ряд производных двух- и трехатомньгх фенолов, которые в модельных экспериментах проявили выраженное ингибирующее влияние на процессы СРО. Исходя из изложенного, целесообразным было изучение биологической активности этих соединений на экспериментальных моделях in vitro и in vivo.
Связь работы с крупными научными программами Работа выполнена в рамках отраслевой научно-технической программы в области медицины С. 09 «Разработать новые методы диагностики, комплексного лечения и реабилитации, создать научно-обоснованную систему организации помощи больным с травмой центральной нервной системы» (Утверждена приказом МЗ СССР №1137 от 26.08.85г. регистрационный номер 01.85.008198) и хоздоговорных тем лаборатории психонейрохирургии ЦНИЛ МГМИ: №85-02 «Исследовать биологические свойства стабилизаторов радиационно-сшитого полиэтилена» и №89-01 «Исследовать токсичность, аллергенность и антиоксидантные свойства производных фенола».
Цель исследования - провести сравнительное изучение антиоксидантной активности впервые синтезированных производных орто-замещенных фенолов и полидисульфида галловой кислоты с известными одноатомными фенолами и исследовать некоторые механизмы нейропротекторного действие этих веществ при гипоксическом повреждении нервной ткани in vitro и in vivo.
Задачи исследования
-
Изучить антиокислительную активность производных орто-замещенных фенолов и полидисульфида галловой кислоты в общем гомогенате мозга крыс в сравнении с одноатомными фенолами;
-
Разработать модель гипоксического повреждения астроцитов в культуре клеток, которая бы позволяла проводить скрининг соединений и изучать характер гипоксического повреждения на клеточном и ультраструктурном уровнях;
-
Изучить нейропротекторное действие производных орто-замещенных фенолов и полидисульфида галловой кислоты в культуре глиальных клеток при гипоксии;
-
На моделях черепно-мозговой травмы и гипоксической гипоксии изучить влияние производных двухатомных фенолов и полидисульфида галловой кислоты на уровень продуктов перекисного окисления липидов в головном мозге крыс;
-
Исследовать влияние производных многоатомных фенолов на выживаемость крыс при гипоксической гипоксии;
-
Провести предварительную токсикологическую оценку исследуемых соединений.
Объект исследования - головной мозг лабораторных крыс, культура клеток нервной ткани
Предмет исследования - гипоксические нарушения в мозге крыс и культуре клеток нервной ткани без и на фоне производных многоатомных фенолов.
Гипотеза Производные орто-замещенных фенолов по антиокислительной активности превосходят одноатомные фенолы и могут обладать протекторным действием при гипоксическом повреждении нервной ткани.
Методология и методы проведенного исследования В работе были применены следующие методы исследования: биохимические (определение содержания продуктов ПОЛ, уровня активности супероксиддисмутазы (СОД), концентрации альфа-токоферола), метод культуры клеток, методы световой и электронной микроскопии, цитоморфологические, биофизические.
Проведено комплексное и биохимическое изучение впервые синтезированных соединений из ряда производных орто-замешенных фенолов.
Экспериментально доказано наличие высокой антиоксидантной активности (значительно превышающей таковую у ионола и альфа-токоферола) у обладающих новизной производных многоатомных фенолов.
Впервые в Республике Беларусь создана модель гипоксического повреждения нервных клеток и исследованы биохимические, структурно-функциональные изменения астроцитов и ультраструктура их органелл при гипоксии.
Показано наличие нейропротекторного эффекта у обладающих новизной производных двухатомных фенолов и полидисульфида галловой кислоты.
Развиты и углублены представления о структурно-функциональном состоянии мембран астроцитов в условиях экспериментальной гипоксии.
Получены новые данные о состоянии энергетического обмена в культуре астроцитов при гипоксии.
Установлено антигипоксантное действие у впервые синтезированных
производных орто-замещенных фенолов.
У впервые синтезированных липидорастворимых и водорастворимых соединений из ряда пространственно-затрудненных многоатомных фенолов выявлена высокая антиокислителъная активность и низкая токсичность и показано, что эти соединения но антиоксидантной и антигипоксантной активности превосходят одноатомные аналоги, что создает перспективу их применения в качестве новых лекарственных препаратов для лечения нейродегенеративньгх заболеваний и гипоксии мозга.
Изучение зависимости биологического действия исследуемых соединений от их химической структуры будет способствовать созданию веществ с заранее заданными свойствами, которые ь дальнейшем могут быть использованы в биологии и медицине.
Разработана модель гипоксического повреждения астроцитов в культуре клеток мозга новорожденных крыс, которая может быть использована для скрининга препаратов по их нейропротекторному действию.