Андрей Артурович Недоспасов, д. х. ғ. к., Наталия Владимировна Беда, м. ғ. д. с., Институты, молекулалық генетика РҒА

“Жақсы теориядан гөрі практикалық ештеңе жоқ” – іргелі ғылым практикаға шығуды сөзсіз табады. Өкінішке орай, туған жерінде бұл аксиома көбінесе теоремамен, мәселемен, ал жай ғана елесін. Мүмкін, осы жұмыста сипатталған іргелі зерттеулер статус-кво қалпына келтіруге және туындаған теңгерімсіздіктен келетін залалды азайтуға мүмкіндік береді.

“Эра NO” – ге дейін бұрын ашылған көптеген дәрілік препараттар мен емдеу әдістері азоттың оксидінің метаболизміне көп немесе аз дәрежеде әсер етеді, бірақ бұл әсер жиі байқалмайды, ал емдік әсерлер басқа да себептермен түсіндіріледі. Оның жарқын мысалы – Ресейде “көк қан” және “Перфторан” деген атаумен белгілі перфторорганикалық қосылыстар (ПФС) негізінде жасанды қан алмастырғыштарды клиникалық қолдану.

Өйткені сұйық ПФС оттегіні тамаша ерітеді, олардан алынған эмульсиялар қан эритроциттерінің газ тасымалдау қызметін атқара алады. Зерттеулер Жапония, КСРО және АҚШ-та белсенді жүргізілді. 80-ші жылдары, Ауған соғысы кезінде, Кеңес препараттарының тәжірибелі партиялары қан жоғалтудан өлімге тап болған жараланғандардың өмірін сақтап қалды. Қазіргі уақытта” Перфторан ” клиникалық қолдануға рұқсат етілген және дәріханаларда еркін сатылады.

Уақыт өте келе, “Перфторанды”, оның ішінде шағын дозаларда қолдану оның газ тасымалдау функциясымен байланыс көрінбейтін оң әсер беретіні анықталды. Сонымен қатар, түсініктеме жоқ жанама әсерлер қатары анықталды. Бүгінде олардың көпшілігі мицеллярлы тотықтырғыш нитроздау туралы түсініктердің арқасында түсінікті болды *. Гетерогенді ортада ·NO радиалын енгізу үшін біз ұсынған бұл термин реакцияның едәуір дәрежеде радикалды механизм бойынша жүретінін білдіреді: NO молекуласы ·NO2-no тотығу өнімінің әсерімен нысана молекуласынан пайда болған еркін радикалмен әрекет етеді.

* Толығырақ қараңыз: Недоспасов А. А., Беда Н. В. Азоттың биогенді оксидтері / / табиғат. 2005. №7. С.33-39.

Перфторкөміртегіштер ( ПФҚ) – су қоспаларында оттегі үшін Q және NO үлестіру коэффициентінің үлкен гидрофобты заттар. Оттегі оларда (эмульсияның гидрофобты фазасында) суда немесе қан плазмасына қарағанда әлдеқайда жақсы ериді, өйткені олар қан алмастырғыштардың құрамында қолдануды тапты. Мицеллярлы Катализдің арқасында қандағы эмульсия микрокапли екі газ үшін губка ретінде әрекет етеді, енді NO тотығудың негізгі бөлігі болады.

Алдыңғы мақалада біз гидрофобты фазалардың NO тотығу процестеріне әсерін қарастырдық (мысалы, қан тамырларының қабырғаларында холестерин құтысының пайда болуы кезінде). ПФС-қан алмастырғыштардың эмульсиясымен салыстырғанда үш маңызды айырмашылық байқалады.

Біріншіден, Q мәнінен әлдеқайда жоғары. “Перфторан” қатысуымен гидрофобты фазаның оңтайлы мөлшерін QNO пропорционал енгізген кезде NO тотығу реакциясының үдеуі әлдеқайда жылдамырақ тотығады [4, 5]. Бұл ретте нитроздау жылдамдығы және мицеллярлы катализге тәуелді басқа да процестер ұлғаяды – олардың барлығы көбінесе жасанды гидрофобты фазада немесе фазалар бөлімінің шекарасында өтеді. Су фазасындағы NO концентрациясы бастапқыда құлдырайды, бұл NO-синтаз ферменттерін белсендіруге әкеледі.

Екіншіден, эмульсияның тамшылары ыдыстардың қабырғаларын суламайды (перфторкөміртегіштер ағзадағы фазалардың беттерінің ішінен ештеңе суламайды). Сонымен қатар, холестерин бляктарынан және басқа да “әдеттегі” гидрофобты фазалардан NO, сондай-ақ ішінара эмульсия тамшысына өтеді. Демек, no тотығу өнімдерінің әсер етуі қан тамырларының қабырғаларына азаяды.

Үшіншіден, “Перфторандағы” эмульсия тамшыларының сызықтық өлшемдері 0.1 мкм-ден кем (эритроцит диаметрі ~20 мкм, ал холестерин құтысы көп); тиісінше, бөлім шекарасында нитроздау реакцияларының өтуі үшін беттің көлемге қатынасы оңтайлы. Егер қоршаған кеңістікте тиолдар (RSH) болса, эмульсия тамшысы тионитрит (RSNO) өндіру бойынша миниатюралық реактор ретінде әрекет етуі мүмкін. Қалыпты жағдайда қан плазмасында қалпына келтірілген глутатионның (құрамында еркін HS-тобы бар цистеин қалдығы бар трипептид) концентрациясы өте жоғары, оның нитрозоформасы – тамаша донор NO.

Осылайша, эритроцитпен перфторкөміртекті эмульсияның тамшы аналогы алдымен: екеуі де оттегіні, көмірқышқыл газын және NO/RSNO ауыстырады. Қан арнасына енгізілген “Перфторан” түріндегі қан алмастырғыштардың шағын дозалары нитроглицеринге тән әсерге ие (Динамит негіздері және бір мезгілде танымал дәрі), яғни қан тамырларының релаксациясын тудырады және қан айналымын қалпына келтіреді.

Егеуқұйрықтардағы алғашқы тәжірибелерде перфторкөміртектер эмульсияларының NO метаболизміне әсері көрнекі көрсетілді: “Перфторанды” енгізгенде плазмадағы нитрит пен нитрат концентрациясының болжамды тербелістері, нитроглицерин түріндегі вазодилаторлардың әрекеті кезіндегі жүрек жиілігінің өзгеруі байқалды. Тежелуі NO-синтаз снимало бұл әсерлер [6]. Бірнеше жылдан кейін бұл жұмысты АҚШ-та қайталаған.

“Перфторан” түріндегі қан алмастырғыштарды қолданудың жанама әсерлері көптеген жағдайларда бірден емес, қан құйылғаннан кейін айтарлықтай уақыт өткен соң пайда болды. Пфқ-қан алмастырғыштарды жасау кезінде эмульсияларды тұрақтандыру үшін пайдаланылатын беттік-белсенді заттар ағзадан ПФҚ – ның өзіне қарағанда әлдеқайда жылдам шығарылады (тән уақыт-тәулік және ай тиісінше). Егер алғашқы сағаттарда эмульсия NO тотығудың негізгі орнына айналса, онда бір тәуліктен кейін процестер негізінен ПФҚ еріп кеткен ағзаның табиғи липидті фазаларына ауыстырылады. Ағзада олар (жеке фаза түрінде немесе қолда бар гидрофобты фазаларда ерітілген) QO2 өсуінен мицеллярлы тотығу no параметрлеріне ғана емес, әсіресе QNO өсуінен, сонымен қатар липидтердің, ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының нитрленуі мен нитрозалануын қоса алғанда, барлық келесі процестерге әсер ететіні анық. Осылайша, химиялық инертті перфторкөміртекті, оның ішінде липидтерде еритін газ тәрізді перфторкөміртектердің әсерінен” уланулар ” азот оксидтерінің метаболизмін реттеу жүйесінің тұрақтылығын жоғалтумен түсіндіруге болады.

Сур.1. NO биосинтез схемасы және азот оксидтерінің негізгі метаболикалық жолдары.

Тотығудың no оттегімен үдеуі жоғары азот оксидтерінің тепе-теңдігіне әсер етеді; бұл ретте олардың тұрақты шоғырлануы өзгереді. Егер электрофильді нитрозилдеу болса (rsno, сурет.1) негізінен NO+ (N2O3, N2O4) әсерімен, ал радикалды реакциялар (ақуыздар мен нуклеин қышқылдарының нитрленуі мен тотығуын қоса алғанда) – ·NO2 әсерімен өтеді, онда жасанды гидрофобты фазаларды қан алмастырғыш ретінде пайдаланған кезде тепе-теңдікті бірінші жаққа жылжытқан жөн, кез келген жағдайда NO2 стационарлық концентрациясын ұлғайтпаған жөн.

NO тотығуы кезінде азоттың жоғары оксидтерінің концентрациясы өте төмен және оларды әдеттегі әдістермен өлшеуге болмайды. Біз тотығу өнімдеріндегі нитратты анықтауға негізделген қарапайым және сезімтал әдісті таптық. Нитрат нитритке ванадий қосылыстарымен қалпына келтіріледі, бұл процестің жылдамдығын Грис реакциясының көмегімен өлшейді (бояғыш түзілуі бойынша). Егер үлгіден бастапқыда (нитратты қалпына келтіргенге дейін) болған нитрит жойылса, барлық пайда болған бояғыш нитраттан шығарылады. N2o3 гидролизінің нәтижесінде тек нитрит алынады

N2O3 + H2O = 2HNO2, (1)

ал n2o4 гидролизінде-нитрит пен нитраттың эквимолярлы қоспасы

N2O4 + H2O = HNO2 + HNO3, (2)

өнімдердегі нитраттың үлесі екі оксидтің стационарлық концентрациясының өлшемі болады. Жалпы, малополярлы гидрофобты фазаларда сольватация кезінде n2o3 тұрақтануы аз, NO және NO2 ыдырауы күшейеді және NO2 үлесі өсуі тиіс:

NO2 + NO = N2O3. (3)

Азот оксидтерінің тұрақты концентрациялары үшін теңдеулер жүйесін талдау [NO2]ст және азот оксидтерінің жалпы пулының өзгеруіне қарамастан [NO]ст төмендеуі мүмкін екенін көрсетті[8]. Атап айтқанда, нитрозилдеуді іріктеп жеделдетіп, біз тек [N2O3]ст-ны ғана емес, [NO2]ст-ны да, яғни оның қатысуымен барлық радикалды реакциялардың жылдамдығын төмендетеміз. Осыған байланысты нитрозилдеу/денитрозилдеу катализаторларын іздеу Биохимияның маңызды міндеті болып табылады.

Сур.2. Гистограмма, ортаның гетерогендігі мен денитроздаудың катализаторларының NO тотығу кезіндегі нитрит/нитрат балансына қосқан үлесін көрсететін Гистограмма. Сол жақта: гетерогенді ортада тотығу жылдамдығы no гомогенді қарағанда жоғары. Әдетте азоттың жоғары оксидтерінің тепе-теңдік жүйесі NO2 және N2O4 жағына қарай жылжиды және өнімдердегі нитраттың үлесі артады. TRITON X 100 – липос (Liu et al деректері бойынша) алу үшін пайдаланылған детергент (сабын аналогы)., 1998). Оң жақта: CF-эмульсияларда NO тотығу жылдамдығы әдеттегі липидтерге қарағанда күшті өссе де, сольватация және жоғары азот оксидтерінің гидролиз жылдамдығы өзгерген. “Перфторан” қатысуымен өнімдердегі нитраттың үлесі гомогенді су ерітіндісіне қарағанда төмен (бағаналардың сол жұбы). Фосфат (PO4-3), пиро- (P2O7–4 ) және триполифосфат (P3O10–5) n2o3 гидролизін нитритке тездетеді. Нәтижесінде NO2 және N2O4 стационарлық концентрациялары азаяды және нитраттың шығуы төмендейді. Полифосфат фосфатқа қарағанда әлдеқайда белсенді. Hepes-буферлік ерітіндінің компоненті.