НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ МЕХАНИЗМА ВЛИЯНИЯ СУКЦИНАМИДОВ НА МЕТАБОЛИЧЕСКИЙ ГОМЕОСТАЗ ОРГАНИЗМА

Аннотация:

Сукцинат-содержащие соединения обладают многими видами биологической активности и используются для разработки лекарственных средств направленного и комплексного действия. Работа посвящена некоторым аспектам механизма действия сукцинамидов в дозе 100 мг/кг. В подостром эксперименте на крысах изучали влияние бета-фенилэтиламида 2-оксисукцинаниловой кислоты (бета-ФЭА-ОСАК), имеющего антидиабетическую активность, и его метаболитов: 2-гидроксифенилсукцинамида (2-ГФСА) и бета-фенилэтилсукцинамида (бета-ФЭСА), на маркерные показатели энергетического обмена (ЭО), антиоксидантной системы (АОС) и метаболизма оксида азота (NO). Исследования показали, что действие бета-ФЭА-ОСАК на метаболический гомеостаз реализуется через стимуляцию ЭО, снижение интенсивности NO-синтазного метаболизма NO и ослабление АОС. Характер действия бета-ФЭСА и 2-ГФСА с учетом показателей состояния гомеостаза во многом совпадает с бета-ФЭА-ОСАК. Установлено, что ключевыми звеньями в механизме токсического действия сукцинамидов являются влияние на антиоксидантный потенциал, метаболизм NO и энергетические процессы. Ключевые слова: сукцинамиды, механизм биологического действия, метаболический гомеостаз. Введение. Производные янтарной кислоты (ЯК) обладают широким спектром биологической активности и служат основой при разработке лекарственных препаратов плейотропного механизма действия: мембраностабилизирующего, антиоксидантного, детоксикационного, энерго- и иммуностимулирующего. Сукцинатсодержащие препараты (Лимонтар, Реамберин, Мексидол, Мексикор, Яктон и другие) являются донорами ЯК - метаболита цикла трикарбоновых кислот, что в известной степени определяет их разнообразные фармакологические эффекты, направленные на восстановление нарушенных биохимических процессов и стимуляцию механизмов метаболической адаптации. Оригинальное антидиабетическое средство, основным ингредиентом которого является бета-фенилэтиламид 2-оксисукцинаниловой кислоты (бета-ФЭА-ОСАК), разработано в ГУ «Институт проблем эндокринной патологии им. В.Я. Данилевского НАМИ Украины» (ГУ ИПЭП). Его антидиабетическое действие реализуется посредством улучшения биоэнергетических процессов, угнетения оксидативного стресса в митохондриях и снижения неферментативного гликозилирования. Метаболиты I фазы биотрансформации бета-ФЭА-ОСАК: 2-гидроксифенилсукцинамид (2-ГФСА) и бета-фенилэтилсукцинамид (бета-ФЭСА), также относятся к производным ЯК и могут оказывать влияние на специфические и токсические эффекты исходного соединения. При оценке токсического потенциала лекарственных средств и установлении возможных механизмов их повреждающего действия важным является исследование наиболее чувствительных к их воздействию звеньев метаболизма, состояние которых отражает уровень адаптивных резервов организма. Одними из универсальных механизмов токсического действия ксенобиотиков являются прооксидантно-антиоксидантный дисбаланс с активацией свободнорадикального окисления, нарушение обмена оксида азота (NO), изменение структуры и повышение гидрофильности мембран клеток. Эти процессы приводят к набуханию митохондрий, снижению активности ферментных систем дыхательной цепи, разобщению клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования, последующей дезорганизации многих метаболических процессов. Исследование влияния производных ЯК на состояние окислительно-антиоксидантного гомеостаза, метаболизма NO, энергетических процессов остается актуальным в аспекте изучения механизма функционально-метаболических изменений в организме при различной экспозиции этих соединений. Цель работы - выяснить отдельные звенья механизма биологического действия бета-ФЭА-ОСАК, 2-ГФСА и бета-ФЭСА при их введении крысам. Материалы и методы исследования. Эксперимент выполнен на белых беспородных крысах-самцах массой 190-210 г. разведения ГУ ИПЭП. Животных содержали в стандартных условиях вивария, соответствующих нормам GLP. Бета-ФЭА-ОСАК вводили перорально, 30-кратно в дозе 100 мг/кг (1/100 DL50), 2-ГФСА и бета-ФЭСА - 68 мг/кг и 72 мг/кг соответственно, которые рассчитывались как эквимолярные испытуемой дозе бета-ФЭА-ОСАК. Животных умерщвляли декапитацией под легким эфирным наркозом. Каждая контрольная и опытная группа насчитывала по 8 особей. Манипуляции с животными, их эвтаназию проводили в соответствии с «Европейской конвенцией о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» (Страсбург, 1986). Исследовали показатели антиоксидантной системы (АОС): содержание восстановленного глутатиона (GSH) в крови; активность глутатионредуктазы (ГР) (КФ 1.6.4.2) в гемолизате эритроцитов; глутатионпероксидазы (ГП) (КФ 1.11.1.9) в гемолизате эритроцитов и 10%-м гомогенате печени; глутатион-S-трансферазы (rST) (КФ 2.5.1.18) и супероксиддисмутазы (КФ 1.15.1.1) в 10%-м гомогенате печени; каталазы (КФ 1.11.1.6) в сыворотке крови и 10%-м гомогенате печени. О метаболизме NO судили по содержанию нитрит- (NO2-) и нитрат-анионов (N03-) в плазме крови и 5%-м гомогенате печени, активности NO-синтазы (NOS) (КФ 1.14.13.39) в 10%- м гомогенате печени. Состояние энергетического обмена оценивали по активности сукцинат-дегидрогеназы (СДГ) (КФ 1.3.99.1) и цитохром-с-оксидазы (ЦХО) (КФ 1.9.3.1) во фракции митохондрий печени, полученной методом дифференциального центрифугирования в градиенте плотности 0,3 М сахарозы (рН = 7,4). Исследовали также некоторые показатели углеводного обмена: активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ) (КФ 1.1.1.27) в сыворотке крови с помощью наборов фирмы «Филисит-Диагностика» (Украина), содержание глюкозы в крови на анализаторе "Эксан-Г, пировиноградной (ПВ) и молочной кислоты в сыворотке крови. Определяли содержание белка в гомогенате и фракции митохондрий печени. Статистическая обработка результатов выполнена с помощью пакета программ Anova. Нормальность распределения в рядах определяли по критерию Шапиро-Уилка (W). Для сравнения групп опыта с контролем использовали t-критерий Стъюдента. Результаты представлены как среднее значение и его ошибка (X ± Sx). Различия считали достоверными при Р<0,05 и близкими к статистически значимым при 0,05<Р<0,1. Результаты и обсуждение. Исследования состояния АОС показали, что при подостром введении сукцинамидов достоверно изменяется активность исследуемых ферментов в организме крыс, однако эти изменения несколько отличаются для отдельных соединений. Бета-ФЭА-ОСАК вызывает снижение в гомогенате печени активности ГП и каталазы, которые способны обезвреживать перекисные радикалы, будучи функционально близкими. В гомогенате печени также выявлено снижение активности фермента TST, участвующего во второй фазе инактивации токсичных метаболитов, в том числе продуктов перекисного окисления, путем их конъюгации с глутатионом. Под влиянием бета-ФЭСА снижается активность ГП в печени, 2-ГФСА - в эритроцитах, что сопровождается компенсаторным повышением активности каталазы в сыворотке крови, в случае Р-ФЭСА - также и в печени. Кроме того, при введении бета-ФЭСА зарегистрировано двукратное повышение активности ГР в эритроцитах и увеличение содержания GSH в крови (табл.). Антиоксидантные ферменты являются адаптивными, их активность существенно зависит от состояния системы NO, также как и от концентрации в клетках продуктов липо-, протеинпероксидации и активных форм кислорода (АФК). Установлено, что молекула NO обладает самостоятельными антиоксидантными свойствами, а также способна влиять на продукцию глутатиона, активность ферментов АОС, координировать их взаимодействие, тем самым регулируя интенсивность свободнорадикального окисления в организме. NO выполняет роль высокореактивного мессенджера, свободно проникающего через биологические мембраны, который легко вступает в реакции с другими соединениями и способен воздействовать на клеточный метаболизм. Реактивные формы азота (NO- - нитроксид азота, ONOO- - пероксинитрит) вызывают окислительную модификацию биополимеров, что приводит к нарушению тканевого дыхания во внутренней мембране митохондрий и гидроксилирования в микросомах. Ингибирование воздействием Р-ФЭА-ОСАКта Р-ФЭСА антиперекисных ферментов: ГП и каталазы, возможно, реализуется посредством уменьшения скорости реакций NO-синтазного пути метаболизма N0. Последнее характеризуется снижением в гомогенате печени активности NOS, содержания N02- и N03-, соответственно, на 43%, 34% и 29% для первого соединения, на 33%, 18% и 17% - для другого. Однако содержание метаболитов NO в печени снижается несколько в меньшей степени, чем активность NOS, что, очевидно, связано с возможностью их частичного восстановления в нитрит-/нитрат-редуктазных реакциях замкнутого цикла метаболизма NO или обеспечивается другими компенсаторными механизмами. При введении крысам бета-ФЭА-ОСАК, бета-ФЭСА и 2-ГФСА также зарегистрировано снижение содержания N02- и NO3- в плазме крови: на 41% и 34%; 30% и 20%; 50% и 35%. В случае бета-ФЭА-ОСАК и бета-ФЭСА эти изменения, в определенной мере, обусловлены ингибированием конститутивной NOS печени. Изученные сукцинамиды, вероятно, являются ингибиторами NOS эндотелия сосудов и тромбоцитов, от чего также зависит снижение интенсивности образования NO и высокотоксичного пероксинитрита. Уровень N02 и NO, в плазме крови определяется и способностью NO взаимодействовать с тиол- и гемсодержащими соединениями с образованием более стабильных транспортных форм и дальнейшим его депонированием в тканях. При воздействии производных ЯК, наряду с нарушениями состояния АОС и метаболизма NO, отмечаются также изменения некоторых показателей энергетического обмена. На фоне введения бета-ФЭА-ОСАК снижение активности антиоксидантных ферментов, активности NOS, уровня NO2- и N03- в биосубстратах сопровождается повышением на 43% активности ЦХО (терминальный комплекс IV дыхательной цепи переноса электронов) в митохондриях печени. Изменение активности этого фермента является индикатором усиления аэробного энергетического метаболизма, сопровождающего генерацией в дыхательной цепи митохондрий АФК, которые способны подавлять активность АОС и системы NO-NOS. Зарегистрировано увеличение на 47% активности ЛДГ в сыворотке крови, что вместе с ростом активности печеночной AЛT (24,7±2,1 мкмоль/мин • г ткани в опыте vs 14,2+1,5 мкмоль/мин • г ткани в контроле) может быть связано с необходимостью утилизации в печени лактата, уровень которого был повышен в сыворотке крови. Потребности в NAD+ для окисления излишнего лактата обеспечиваются в результате активации дыхательной цепи митохондрий. Действие 2-ГФСА, в отличие от бета-ФЭА-ОСАК, реализуется за счет субстратной активности - сукцината, что характеризуется ингибированием СДГ, которая доставляет FADH2 в дыхательную цепь митохондрий, передавая атомы водорода через коэнзим Q. Указанный сдвиг свидетельствует о замедлении скорости окисления сукцината в цикле Кребса, возможно, вследствие нарушения функционирования фермента. Таким образом, изученные сукцинамиды в дозе 100 мг/кг оказывают ингибирующее влияние на некоторые ферменты АОС, снижают активность системы NO-NOS и изменяют активность маркерных ферментов энергетического обмена в митохондриях, что можно рассматривать как отдельные звенья в механизме биологического действия этих соединений. Заключение. В результате экспериментальных исследований установлены основные звенья механизма биологического действия бета-ФЭА-ОСАК, 2-ГФСА и бета-ФЭСА в дозе 100 мг/кг: нарушение баланса антиоксидантной системы, в основном, за счет изменения активности глутатионпероксидазы; снижение активности NO-синтазы и уменьшение содержания N02 и N03 в организме; влияние на активность ключевых ферментов энергетического обмена, тесно связанных с функционированием дыхательной цепи митохондрий печени. Механизм влияния изученных сукцинамидов на метаболический гомеостаз организма, выявленный в условиях подострого эксперимента, можно использовать при определении лимитирующих критериев их действия и подобных им соединений с целью биологического мониторинга и обоснования гигиенических нормативов.

Авторы:

Издание: Токсикологический вестник
Год издания: 2018
Объем: 5с.
Дополнительная информация: 2018.-N 3.-С.27-31. Библ. 19 назв.
Просмотров: 51