Антиоксидантные и радиопротекторные свойства азотсодержащих соединений - Влияние структуры циклических аминов на их способность ингибировать радиационно-химическое окисление этанола
Среди азотсодержащих соединений обладающих радиопротекторными свойствами можно выделить следующие группы:
- 1. Аминотиолы; 2. Соединения содержащие нитрильную группу; 3. Конденсированные системы с пиррольным кльцом.
Простейшим представителем аминотиолов является 2-меркаптоэтиламин (цистеамин, МЭА). Он является продуктом декарбоксилирования аминокислоты цистеина и является более эффективным радиопротектором (ФУД = 1.7) чем цистеин. О радиозащитной эффективности МЭА впервые сообщил З. Бак в 1952 г [6]. Обнаружение радиозащитных свойств МЭА стимулировало огромный интерес к поиску эффективных радиопротекторов среди серосодержащих химических соединений, особенно среди аналогов МЭА, в которых варьировало число атомов углерода между атомами серы и азота, а также подвешивались различные химические группировки к аминной и тиольной группе. Оказалось, что наиболее эффективными радиопротекторами были соединения с 2 или 3 углеродными атомами между атомами азота и серы. Среди этих аналогов МЭА было найдено много эффективных радиопротекторов, например: аминоэтилизотиуроний (1.2.1, ФУД = 1.7), меркаптоэтилгуанидин (1.2.2, ФУД = 1.7), гаммафос (1.2.3, ФУД = 2.7).
Предполагают, что основными механизмами радиозащитного действия аминотиолов и других меркаптоалкиламинов являются следующие: перехват свободных радикалов, реституция поврежденных молекул ДНК путем донирования атома водорода. Известно применение гаммафоса при радиотерапии злокачественных опухолей благодаря его уникальной способности защищать от ионизирующего излучения нормальные ткани организма и не влиять на радиочувствительность опухолевых тканей. Предполагают, что избирательная защита нормальных клеток обусловлена двумя причинами: концентрация мембраносвязанной щелочной фосфатазы (фермент, который отщепляет фосфатную группу и, таким образом, активирует гаммафос, т. к. для проявления его радиозащитного действия требуется свободная SH группа) в нормальных клетках в 275 раз выше, чем в опухолевых клетках; кровоснабжение опухолей гораздо хуже, чем нормальных тканей и поэтому поступление гаммафоса из крови в опухолевую ткань происходит значительно медленнее, чем в нормальную ткань.
Противолучевое действие цианидов связывают с их способностью блокировать активность железосодержащих дыхательных ферментов. Цианид натрия - исторически первый радиопротектор открытый в 1949г [6]. В настоящее время известно много радиопротекторов содержащих нитрильную группу, например: малононитрил, амигдалин(1.2.4).
Среди гетероциклических соединений, изученных в качестве потенциальных радиопротекторов, широко представлены конденсированные системы. Важное место среди конденсированных гетероциклов занимают производные индола, в котором имеется пиррольное кольцо.
Обширные исследования методов синтеза и противолучевых свойств индолилалкиламинов привели к созданию радиозащитного препарата мексамина (1.2.5а), аналога серотонина (1.2.5b), и явились основой для дальнейшего поиска радиопротекторов в этом ряду соединений [7]. Мексамин и серотонин вызывают региональную гипоксию в некоторых радиочувствительных тканях организма. Установлено, что эти соединения защищают от воздействия г-лучей не хуже серосодержащих радиопротекторов.
Изучение N-пептидных производных индолилалкиламинов показало выраженный радиозащитный эффект. Исследование радиозащитных свойств О-ацилпроизводных серотонина (1.2.6), ацильных аналогов мексамина - показало, что введение остатков насыщенных жирных кислот по фенольному гидроксилу не снижает защитного действия по сравнению с серотонином или мексамином.
Было установлено, что удлинение углеродной цепи ацильного заместителя сопровождается повышением токсичности. При этом эти соединения по своему защитному эффекту мало отличаются от действия серотонина.
Для получения радиопротекторов ряда индолилалкиламинов обладающих пролонгированным действием был синтезирован ряд производных серотонина - сложных диэфиров серотонина и дикарбоновых кислот (1.2.7а-f): фумаровой (а), янтарной (b), адипиновой (c), себациновой (d), терефталевой (e) и п, п-дифенилдикарбоновой (f).
Эти соединения не уступают по защитной активности серотонину и мексамину, однако они являются более токсичными. Наиболее эффективным радиопротектором среди представленных соединений оказалось производное янтарной кислоты (1.2.7b). Соединения (1.2.7d, e), в отличие от мексамина и серотонина, обладают способностью сохранять высокие защитные свойства в течение 1 часа.
Присоединение молекулы глицерина к триптамину (1.2.9а) повышает его противолучевую эффективность (1.2.8).
Введение алкоксигруппы (1.2.9b) не приводит к повышению противолучевых свойств, а введение оксиэтильной группы (1.2.9c) снижает радиозащитный эффект.
Было установлено [8], что триптамин, содержащий в положении 5 индольный заместитель (1.2.10), превосходит по радиозащитному эффекту исходный триптамин, но уступает мексамину. В то же время 5-замещенные изотриптамины (1.2.11) оказались малоэффективными.
В процессе поиска радиопротекторов интерес вызывал синтез и изучение серосодержащих производных триптамина и серотонина [9,10].
Замена в триптамине аминогруппы на тиольную (1.2.12), а также соответствующий дисульфид не привели к усилению противолучевого действия. Замена в серотонине гидроксильной группы на тиольную (1.2.13) позволило получить соединение сопоставимое по эффективности с серотонином.
Полученные S-функциональные производные в-меркаптоэтиламина с индольным заместителем у атома углерода (1.2.14) не проявили заметной радиозащитной активности. Также были синтезированы соединения, у которых атом водорода в аминогруппе триптамина или мексамина замещен меркаптоалкильными заместителями (1.2.15). Однако ни одно из них не имело преимущества как радиопротектор по сравнению с исходными незамещенными аминами.
Тиоамиды, содержащие остаток триптамина (1.2.16), проявляют высокий радиозащитный эффект [11].
Был синтезирован ряд соединений, не содержащих аминоэтильную группу в третьем положении (1.2.17). Среди 5-алкокси и 5-ацетилзамещенных, а также
3-карбонильных производных индола были найдены вещества с умеренной протекторной активностью.
Исследования на животных и людях показали, что мелатонин является уникальным антиоксидантом [12], способным защищать ДНК [13] и хромосомы [14] от ионизирующей радиации. Мелатонин нейтрализует разрушительные последствия окислительных процессов, которые являются основной причиной старения.
Ряд свойств выделяет мелатонин из общей группы антиоксидантов. Он обладает прямым и косвенным антиоксидантным действием. Его косвенное действие проявляется в активации ферментативной антиоксидантной системы - супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы. Он активирует производство глутатиона клеткой, промотирует активность глутатионредуктазы, которая восстанавливает окисленный глутатион. Прямой антиоксидантный эффект мелатонина показан на примере его влияния на процессы перекисного окисления липидов и повреждения ДНК. Этот эффект проявляется в виде его взаимодействия со свободными радикалами, а также активацией ферментативного механизма репарации ДНК [12].
Мелатонин не обладает прооксидантными свойствами, в отличие от многих классических антиоксидантов. Он безопасен в терапевтических и фармакологических дозах. Так же мелатонин обладает противовоспалительными свойствами [15]. В человеческом организме его синтез может осуществляться каждой клеткой, обладающей ДНК, тем самым, защищая организм от вредного воздействия патогенных свободных радикалов. В то же время мелатонин является амфифильной молекулой, благодаря чему он легко преодолевает такие физиологические препятствия как гематоэнцефалический барьер и мембраны (в том числе ядерную мембрану).
К преимуществам индолилалкиламинов как радиопротекторов относится их достаточно высокая эффективность при применении в сравнительно небольших дозах и быстрое развитие защитного эффекта после введения в организм. Радиозащитное действие индолилалкиламинов связывают, в основном, с индукцией гипоксии в организме вследствие их вазоконстрикторного (сосудосуживающего) действия и, возможно, с перехватом свободных радикалов. Еще один представитель аминов применяющийся в качестве радиопротектора - алкалоид колхицин. Он является сильным антимитотиком, связывающимся с белком тубулином, образующим микротрубочки, и, вследствие этого, блокирующим деление клеток на стадии метафазы.
Действие биологически активных азотсодержащих радиопротекторов, в конечном счете, приводит к снижению выхода химически высокоактивных радикальных частиц в момент облучения, угнетению обменных процессов в клетке, повышению уровня эндогенных сульфгидрильных соединений.
Среди веществ, изученных к настоящему времени в качестве потенциальных радиопротекторов, имеются представители практически всех классов органических соединений. Одно из первых мест занимают гетероциклические соединения различного строения. Это объясняется их высокой и многоплановой биологической активностью.
Похожие статьи
-
Радиопротекторы, классификация Радиопротекторы это вещества, облегчающие тяжесть поражения человека или животных ионизирующим излучением (г - или...
-
Активные формы кислорода (АФК), образующиеся в живых организмах в процессе жизнедеятельности либо под действием внешних факторов, являются инициаторами...
-
ВВЕДЕНИЕ - Свойства кобальта и его комплексных соединений
Соединения кобальта представляют особый интерес, так как из трех основных ферромагнитных металлов - железа, никеля и кобальта - последний обладает...
-
ПРИМЕНЕНИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ - Химические свойства нуклеиновых кислот
Последнее десятилетие характеризуется интенсивным развитием технологий, которые ориентированы на создание устройств, позволяющих получать информацию о...
-
Генетические ряды, Номенклатура энантиомеров - Оптические изомеры и их влияние на организм человека
Вещества, различные по строению, но имеющие родственную конфигурацию у асимметрического центра, относятся к одному и тому же стереохимическому ряду(D-или...
-
Что известно о свойствах диоксина - История открытия и распространения диоксина
Строение, физические и химические свойства. Молекула диоксина плоская и отличается высокой симметрией. Распределение электронной плотности в ней таково,...
-
Особые механические свойства эластичность - способность к высоким обратимым деформациям при относительно небольшой нагрузке (каучуки); малая хрупкость...
-
Основные положения стереохимии Стереохимия Стереохимия или структурная химия(от греч. уфесеьт -- твердый, пространственный), -- раздел химии о...
-
Синтез эйкозаноидов - Обмен и функции липидов
Источником синтеза различных видов эйкозаноидов является арахидоновая кислота, входящая в состав фосфолипидов: Простагландины - циклические производные...
-
Применение кобальта и его комплексных соединений - Свойства кобальта и его комплексных соединений
Кобальт в виде порошка используют в основном в качестве добавки к сталям. При этом повышается жаропрочность стали, улучшаются ее механические свойства...
-
Оборудования, используемые для определения ртути Класс опасности - 1, ПДК в населенных пунктах (среднесуточная) -- 0,0003 мг/мі ПДК в жилых помещениях...
-
Водородные соединения, Водородная связь - Свойства водорода
В этой таблице слева легкой тенью выделены клетки элементов, образующих с водородом ионные соединения - гидриды. Эти вещества имеют в своем составе...
-
Введение - Структура и свойства металлических расплавов
Расплавленные металлы и сплавы составляют группу металлических жидкостей. Межчастичные связи в них возникают преимущественно вследствие взаимодействия...
-
Большинство систем классификации растворителей по химическим признакам в явной либо неявной формах учитывает их кислотно-основные свойства. Поэтому самая...
-
Основы новой теории сформулировал 1861 г. профессор Казанского университета Александр Бутлеров. В химии к тому времени уже значительное распространение...
-
Химические свойства, Список использованной литературы - Получение, строение и свойства полистирола
Химические свойства стирола обусловлены высокой реакционной способностью боковой винильной группы. Фенильное ядро затрагивается в процессе термической...
-
Заключение - Свойства флавоноидов
1. Флавоноиды - это многочисленная группа растительных фенольных соединений, в основе структуры которых лежит скелет, состоящий из двух бензольных колец...
-
Применение флавоноидов в медецине и других отрослях народного хозяйства - Свойства флавоноидов
Диапазон терапевтического применения растительного сырья, богатого флавоноидами, очень широк. Флавоноиды не токсичны для человека при любом способе...
-
Высокая каталитическая эффективность. Отличительной особенностью любого фермента является его чрезвычайно высокая каталитическая эффективность. Так,...
-
Физические свойства - Свойства аминокислот
Аминокислоты -- бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде. Многие из них обладают сладким вкусом. Химические свойства: Все...
-
В виду того, что целью настоящей работы является синтез фталоцианинов, аннелированных гетероциклическими хинонами, получение которых предусматривает...
-
Отравление соединениями сурьмы - Мышьяк, висмут и сурьма
Очень токсичным является сурьмянистый водород, при вдыхании которого отмечается нарушение функций центральной нервной системы, гемолиз и ряд других...
-
А) Углерод (С), кремний (Si), германий (Ge), олово (Sn), свинец (РЬ) - элементы 4 группы главной подгруппы ПСЭ. На внешнем электронном слое атомы этих...
-
Биологическое значение - Свойства кремния
Еще великий В. И. Вернадский писал: "Никакой организм не может существовать без кремния". Кремний играет важную роль в процессе усвоения других...
-
Физико-химические свойства кремния - Физические и химические свойства кремния
Кремний - это мелкий бурый порошок или серые, твердые, но довольно хрупкие кристаллы (пл. 2,4). В кристаллическом состоянии кремний хорошо проводит...
-
Молекулярные кристаллы фуллеренов -- полупроводники, однако в начале 1991 г. было установлено, что легирование твердого С60 небольшим количеством...
-
ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ХИМИИ, Очерк исторического развития химии - Этапы становления химии
Очерк исторического развития химии Уже в XVIII веке начала формироваться так называемая минеральная химия. Сейчас этот раздел химии мы называем...
-
Общие сведения о хлорорганических пестицидах - Метод определения хлорсодержащих пестицидов
Хлорорганические пестициды (ХОП) широко применяют в качестве инсектицидов, акарицидов и фунгицидов для борьбы с вредителями зерновых, зернобобовых,...
-
Углерод (лат. Carboneum), С - химический элемент IV группы периодической системы Менделеева. Известны два стабильных изотопа 12С (98,892 %) и 13С (1,108...
-
Витамины и их значение - Классификация и номенклатура витаминов. Роль витаминов в обмене веществ
Витамины - это низкомолекулярные природные органические биологически активные вещества, абсолютно необходимые для нормальной жизнедеятельности любого...
-
Комплексные соединения, их номенклатура, типы, строение, свойства - Основы химии
Соединения, в состав которых входят сложные ионы, существующие как в кристалле, так и в растворе, называются комплексными, или координационными. Согласно...
-
Введение, История открытия азота - Азот, его соединение и свойства. Азот в природе
Целью данной работы является изучение и анализ химического элемента - азота. Азот - это бесцветный газ, без вкуса и запаха. Один из самых...
-
История открытия тиосульфата натрия, Строение молекулы и ее влияние на свойства - Тиосульфат натрия
Имя и время открытия тиосульфата натрия нам не известны. Во всяком случае в истории химии об этом не упоминается. Но в конце XVII и в начале XVIII века,...
-
Аммиакаты на примере хлорида гексаамминкобальта (III) 1) Разлагаются при нагревании: 2) Разлагаются с горячей водой: 3) Реагируют с разбавленными...
-
Оксид кадмия CdO можно получить сжиганием металла на воздухе или в кислороде, обжигом его сульфида или термическим разложением некоторых соединений. Это...
-
Свойства и важнейшие характеристики. - Полимерные соединения
Линейные полимеры обладают специфическим комплексом физико-химических и механических свойств. Важнейшие из этих свойств: способность образовывать...
-
Соединения мышьяка со степенью окисления -3 Мышьяковистый водород (арсин) AsH 3 . Бесцветный, очень ядовитый газ с чесночным запахом. tПл=-113ОС [1],...
-
Области применения германия и его соединений - Свойства германия
Германий высоко ценится в производстве, благодаря своим физическим свойствам. Благодаря прозрачности в инфракрасной области спектра металлический...
-
Общая характеристика комплексов кобальта - Свойства кобальта и его комплексных соединений
Для кобальта характерно образование комплексных соединений. Так, в качестве лигандов при образовании комплексов с кобальтом часто выступают молекулы...
-
Химическая связь - это взаимное сцепление атомов в молекуле и кристаллической решетке в результате действия между атомами электрических сил притяжения....
Антиоксидантные и радиопротекторные свойства азотсодержащих соединений - Влияние структуры циклических аминов на их способность ингибировать радиационно-химическое окисление этанола