Размещено на http://allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ФАРМАЦЕВТИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 577.352.38: [547.82 + 547.853] :543.4

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фармацевтичних наук

АНТИОКСИДАНТНІ ВЛАСТИВОСТІ ТА МОЛЕКУЛЯРНА БУДОВА ПРИРОДНИХ І СИНТЕТИЧНИХ ФЕНОЛІВ ТА N-ВМІСНИХ ГЕТЕРОЦИКЛІВ

14.03.05 - фармакологія

Афанасенко Ольга Вікторівна

Київ - 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії Національного медичного університету імені О.О.Богомольця Міністерства охорони здоров'я України та у відділі біохімічної фармакології Інституту фармакології та токсикології АМН України

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор, член-кореспондент АМН України, ГУБСЬКИЙ Юрій Іванович, Національний медичний університет імені О.О.Богомольця, завідувач кафедри біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор ДРОГОВОЗ Світлана Мефодіївна Національний фармацевтичний університет завідувачка кафедри фармакології

доктор медичних наук, професор Кульчицький Олег Костянтинович Інститут геронтології АМН України завідувач лабораторії регуляції метаболізму

Захист відбудеться 16.11.2007 р. о 13-30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.64.605.01 при Національному фармацевтичному університеті за адресою: 61002, м. Харків, вул.. Пушкінська, 53

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного фармацевтичного університету за адресою: 61168, м. Харків, вул.. Блюхера, 4.

Автореферат розісланий 14.10. 2007 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д.64.605.01,

доктор біологічних наук, професор _____________ Л.М.Малоштан

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Згідно з даними сучасної біомедицини та фармакології, процеси вільно-радикального окислення біомолекул, що призводять до ушкодження мембранних структур і ядерного хроматинового апарату клітин, відіграють значну роль в патогенезі багатьох хвороб та патологічних станів, які визначають структуру смертності та інвалідизації населення, а саме серцево-судинних (атеросклероз, артеріальна гіпертензія, ішемічні ураження мозку) та онкологічних захворювань, інтоксикацій чужорідними хімічними сполуками і променевих уражень (М.В.Биленко, 1989; Е.Б Бурлакова. и др., 1975; В.А.Барабой, Д.А. Сутковой, 1997; Ю.І.Губський та спів., 1996-2005).

Особливого значення проблема накопичення та усунення надлишкової кількості хімічно активних радикалів набула в фармакології та токсикології, де ініціювання гомолітичної трансформації ксенобіотиків, а потому і хімічної модифікації молекулярних компонентів біоструктур, зокрема мембранних фосфоліпідів, амінокислотних радикалів білків і пептидів та азотистих основ нуклеїнових кислот, розглядається як одна з ключових подій в механізмах токсичного пошкодження клітини при дії фізіологічно активних сполук (ФАС) різної хімічної природи (Ю.І.Губський, Є.Л.Левицький 1993; О.Ю.Дубініна 2001; А.Л.Базилевич, 1996; P.A.J.Henricks et al., 1998; R. Davenport et al., 2000)3.

Лікарські засоби та харчові домішки (вітаміни, рослинні комплекси), що за механізмом основної фармакологічної дії є антиоксидантами, тобто інгібіторами процесів вільнорадикального окислення біомолекул, насамперед, ліпідів, посіли в наш час важливе місце в експериментальній та клінічній медицині. Найпоширеніше фармакологічне застосування знайшли речовини антиоксидантної дії, що за хімічною природою є фенольними сполуками природного (б-токоферол) та синтетичного (іонол) походження (М.В.Биленко, 1989; Т.В.Моругова, Д.Н.Лазарева, 2000; L.Spaggiari et al., 1999). Антирадикальні (АР) та антиоксидантні (АО) властивості виявлені також у багатьох лікарських засобів інших класів та у чисельнихФАС, переважно N- та S-вмісних природних і синтетичних речовин - емоксипіну, фенозану, мексидолу, тіотріазоліну, цистеїну, унітіолу тощо (В.В.Дунаєв та ін. 2003; І.Ф. Бєленічев 2003, І.В. Бухтіярова 2003; О.В.Стопінчук т.і., 2006; І.С.Чекман т.і. 2006; І.В.Ніженковська та спів. 1998).

Разом з тим, слід визнати, що для клінічного застосування до сьогодняшнього часу запропоновано вкрай недостатню кількість лікарських засобів з антиоксидантним механізмом дії. Крім того, добре відомо, що класичні антиоксиданти фенольного типу, а саме природна сполука б-токоферол (вітамін Е) та синтетичний іонол (дибунол) мають цілий ряд негативних властивостей - це жиророзчинні речовини, що обмежує шляхи їх терапевтичного використання та створення певних фармацевтичних форм, до того ж, ці сполуки характеризуються відстроченим розвитком основного фармакологічного ефекту та є достатньо токсичними для вищих організмів (дибунол), особливо за умов їх тривалого застосування. До того ж, цілеспрямований пошук нових високоефективних антиоксидантів, особливо N-вмісних гетероциклів, значно стримується відсутністю загальної теорії, що пов`язує специфичну фармакологічну активність таких речовин з особливостями їх хімічної будови, тобто субмолекулярними механізмами їх здатності до взаємодії з вільними радикалами та/або органічними пероксидами у складних біологічних системах. У зв'язку із зазначеним, багато сполук, фармакологічні властивості яких як АО були постульовані на підставі модельних дослідів in vitro, не здійснюють бажаних антиоксидантних та цитопротекторних ефектів при їх введенні у вищій організм, що ускладнює етапи первинного скринінгу ФАС з антиоксидантною дією.

Виходячи з цього, науковий пошук нових сполук АР- та АО-дії та фармакологічний скринінг антиоксидантів проводяться зазвичай без необхідного теоретичного обґрунтування. Більш того, висловлюються припущення про те, що в основі багатьох біологічних ефектів природних антиоксидантів, зокрема б-токоферолу, лежать принципово інші, відмінні від зв'язування вільних радикалів, біохімічні та клітинні механізми (V.K. Koltover 1999).

Викладене робить актуальним та необхідним подальше, більш грунтовне вивчення молекулярної структури та властивостей сполук, що проявляють властивості антиоксидантів, з метою виявлення та наукового обґрунтування зв'язків між їх анти радикальними та антиоксидантними ефектами і хімічною будовою речовин.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом наукових досліджень Національного медичного університету імені О.О.Богомольця, є фрагментом наукової теми кафедри біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії НМУ “Біохімічні механізми токсичного ураження клітин печінки та головного мозку за умов інтоксикації хлоралканами та іонами Cd²⁺ та їх фармакологічна корекція” (№ державної реєстрації 01050003273); є фрагментом наукової теми відділу біохімічної фармакології Інституту фармакології та токсикології АМН України “Синтез, вивчення квантово-хімічних характеристик, фізико-хімічних, антирадикальних та антиоксидантних властивостей нових похідних піримідохінізолінів на основі хімічної модифікації структури 2-(2-карбоксифеніламіно)-6Н-піримідо[2,1-В]-хінолін-6-ону (серії ІТА), похідних 6-нітро-3,4-дигідрохіназолон-4-іл-3-алкілкарбонових кислот та хіназолін-4-аміноалкілкарбонових кислот” (№ державної реєстрації 0104U003227), а також виконана в рамках наукової тематики Державного фармакологічного центру МОЗ України “Вивчення параметрів молекулярної будови та взаємодії з біоструктурами в рядах фенолів та N-вмісних гетероциклів з метою розробки та прогнозування критеріїв антиоксидантної активності фізіологічно активних сполук” (№ державної реєстрації 0106U004558).

Метою дисертаційної роботи є вивчити за допомогою сучасних біохімічних, фізико-хімічних та квантово-хімічних методів молекулярних механізмів АР- та АО-дії природних і синтетичних фенольних сполук та N-вмісних гетероциклів з метою розробки принципових методичних підходів до прогнозування активностей ФАС на етапі первинного скринінгу та доклінічного дослідження потенційних лікарських засобів з антиоксидантними властивостями.

Відповідно до мети роботи були поставлені такі задачі:

1. Вивчити на модельних хімічних та біохімічних системах фармакологічного скринінгу in vitro антирадикальні та антиоксидантні властивості природних і синтетических сполук з класів фенолів та N-вмісних гетероциклів.

2. Провести розрахунки квантово-хімічних - енергетичних та структурних -індексів молекулярної будови досліджуваних фенолів та N-вмісних гетероциклів.

3. Провести розрахунки кінетичних та енергетичних параметрів утворення вільно-радикальних форм досліджуваних фенолів та N-вмісних гетероциклів з АР- та АО-властивостями.

4. Дослідити корелятивні зв'язки між АР-, АО-активностями та квантово-хімічними індексами досліджуваних фенолів та N-вмісних гетероциклів з метою розробки методів прогнозування АО-властивостей ФАС.

5. Вивчити цитопротекторні активності антиоксидантів з класів фенолів та S-похідних хіназоліну на експериментальній моделі хімічного ураження клітин печінки.

Об'єкт дослідження - одноядерні та двоядерні феноли та N - вмісні гетероцикли з класів піридинкарбонових кислот, 1,4-дигідропіридину та S-похідних хіназоліну природного та синтетичного походження.

Предмет дослідження - антиоксидантні властивості та молекулярна будова фізіологічно активних сполук з класів фенолів та N - вмісних гетероциклів.

Методи дослідження - фармакологічні, біохімічні, квантово-хімічні, фізіко-хімічні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в порівняльному аспекті на різних фармакологічних моделях in vitro визначені антиоксидантні, антирадикальні активності природних та синтетичних сполук з класів фенолів та N-вмісних гетероциклів, за допомогою напівемпіричних методів квантової хімії розраховані енергетичні та структурні індекси молекулярної та електронної будови (енергії вищої заповненої та нижчої ненаповненої молекулярних орбіталей (МО) - ВЗМО та ННЗМО, одноелектронних орбіталей молекулярних та вільнорадикальних форм, іонізаційний потенціал (ІР), енергії резонансу (Е_r), розподіл електричних зарядів, дипольні моменти) досліджуваних ФАС. На підставі вищезазначених квантово-хімічних характеристик відібрані речовини з більш високими значеннями енергії ВЗМО, більш низькими значеннями енергетичної щілини та потенціалу іонізації. Визначено, що серед досліджених алкілфенолів значення енергії ВЗМО, термодинамічна вірогідність реакції утворення вільного радикалу (ВР) і константа її відносної швидкості та енергія резонансу є найвищими у найпотужнішого антиоксиданту цього класу - іонолу. Вперше встановлені корелятивні зв'язки між значеннями антиоксидантних активностей (АОА) та енергіями активації, константами швидкостей утворення та енергіями резонансу вільнорадикальних форм досліджуваних фенолів. Подібні ж закономірності виявлені в класі похідних піридин-3-карбонової (нікотинової) кислоти та відповідних карбоксамідів.

Вперше за допомогою методів квантової хімії та фізико-хімічних методів проведені розрахунки енергетичних та структурних параметрів досліджуваних гетероциклів. Вперше досліджені цитопротекторні властивості S-вмісних хіназолінів; на моделі хімічного ураження клітин печінки in vivo виявлені висока антиоксидантна активність, мембраностабілізуючі та геномопротекторні ефекти сполуки NC-109. Введення тваринам сполуки NC-109 та дибунолу при інтоксикації тетрахлорметаном супроводжується корекцією заряду поверхні мембран та конформаційних властивостей мембранних білків.

Практичне значення отриманих результатів. Робота належить до фундаментальных досліджень. Результати дисертаційної роботи мають практичне значення для фармакології, токсикології та медичної біохімії. Отримані експериментальні дані розширюють та поглиблюють існуючі уявлення про механізми дії фенольних антиоксидантів, дають змогу використовувати квантово-хімічні розрахунки на етапах первинного скринінгу та доклінічного дослідження потенційних лікарських засобів антиоксидантної дії.

Результати експериментальних досліджень впроваджені в практику науково-експертної діяльності Державного фармакологічного центру МОЗ України у вигляді Методичних рекомендацій оцінки антиоксидантних властивостей ФАС (Київ, 2002) та в навчальний процес та науково-дослідну роботу кафедри біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії Національного медичного університету імені О.О.Богомольця.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведено патентно-інформаційний пошук, визначена мета, задачі дослідження, відпрацьовані моделі та виконана експериментальна частина роботи, а також статистична обробка отриманих результатів, оформлення їх у вигляді таблиць та діаграм, сформульовані основні положення та висновки, опубліковані основні результати досліджень.

Апробація. Основні положення дисертаційної роботи були оприлюднені на VIII Українському біохімічному з'їзді (м. Чернівці - 2002), Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасний стан і проблеми експериментальної та клінічної медицини” (Тернопіль-2004), Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю “Сучасні досягнення фармацевтичної науки і практики” (Запоріжжя - 2006). Наукові результати впроваджені в навчальний процес кафедри біоорганічної, біологічної та фармацевтичної хімії Національного медичного університету імені О.О.Богомольця.

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 8 наукових роботах, із них - 5 статтях у фахових наукових журналах, затверджених ВАК України, включені в Методичні рекомендації “Методи оцінки антиоксидантної активності фізіологічно активних сполук при ініціюванні вільнорадикальних процесів у дослідах in vitro”, затверджені Державним фармакологічним центром МОЗ України .

Структура і обсяг. Дисертаційна робота викладена на 174 сторінках машинописного тексту й складається із вступу, огляду літератури, розділу “Матеріали та методи дослідження”, 4 розділів власних досліджень, аналізу й узагальнення результатів дослідження, висновків, списку використаних джерел літератури. Робота ілюстрована таблицями та G рисунками. Бібліографія включає X джерел, з них W вітчизняних авторів та R іноземних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. В роботі досліджувалися одно- та двоядерні фенольні сполуки природного та синтетичного походження, синтетичні похідні піридинкарбонових кислот, похідні 1,4-дигідропіридину (1,4-ДГП) та похідні S-заміщених хіназолінів. S-похідні хінізолінів, що вивчались в нашій роботі, були синтезовані в Запоріжському державному медичному університеті (проф. Бєленічев І.Ф., проф. Коваленко С.В.).

Антирадикальні активності досліджуваних фенолів та N-гетероциклів визначали спектрофотометричним методом за взаємодією досліджуваних сполук із стабільним радикалом 2,2-дифеніл-1-пікрилгідразином (ДФПГ). (Ю.І.Губський та ін., 2002).

Визначення антиоксидантної активності ФАС in vitro проводили шляхом оцінки впливу досліджуваних сполук на активність ліпопереокислення в мікросомах печінки та біохемілюмінесценцію (БХЛ) в модельній системі з ліпопротеїнів яєчного жовтка (ЛПЖ). Ступінь інгібірування аскорбат- та NADPH-залежного ліпопереокислення (АЗП та НЗП) в мікросомах печінки щурів визначали за впливом сполук на накопичення малонового діальдегіду (МДА) (Ю.А.Владимиров, А.И.Арчаков, 1972). Fe²⁺ -ініційовану БХЛ в системі ЛПЖ вивчали використовуючи біохемілюмінометр БХЛ_06 з фотопідси-люючою установкою ФЕУ_79, при контрольованій температурі інкубації 37 ⁰С (Р.В.Бакалова, 1991).

Значення квантово-хімічних і фізико-хімічних параметрів молекулярних та радикальних структур ФАС розраховували за допомогою компьютерних програм MOPAC 2000, Version 1.11. та Hyperchem Pro 7.1. із використанням гамільтоніанів PM3 і АМ1 та, в деяких випадках, - розширеного методу Хюккеля.

Оцінку антиоксидантних та цитопротекторних властивостей ФАС in vivo здійснювали на моделі гострого тетрахлорметанового гепатиту. Експерименти проводилися згідно з методичних рекомендацій по доклінічному дослідженню лікарських засобів (під ред. О.В.Стефанова). Експерименти проводили на білих щурах-самцях лінії Вістар 3-місячного віку, з розплідників віварію ІФТ АМН України з масою тіла 150 г - 200 г. Робота із щурами проводилася згідно з міжнародними вимогами про гуманне ставлення до тварин, які протягом експерименту знаходилися у віварії при температурі 19-24⁰С, вологості не більше 50 % , природному світловому режимі „день-нічь”, у пластикових клітках та утримувалися в стандартних умовах харчового та водного режимів. Тетрахлорметан (ТХМ) у формі 50% олійного розчину вводили одноразово внутрішньоочеревинно у дозі 1 LD₅₀ (1,75 мл/кг маси тіла). Дослідження проводили за 24 год після введення отрути, тобто в період, за який мембранотоксичні та генотоксичні порушення достигають свого максимуму (Е.Л.Левицький). Тварин декапітували під легким ефірним наркозом. Всі маніпуляції по обробці біологічного матеріалу проводили з дотриманням холодового режиму (2-4⁰ С). Всі тварини були поділені на чотири групи по 10 щурів в кожній групі: 1 група - інтактний контроль, 2 група - контрольна патологія, 3 і 4 група - тварини, яких лікували сполукою NC-109 та іонолом відповідно.

Сполуку NC-109 вводили внутрішньошлунково в дозі 160 мг/кг маси тіла, що становило 1/10 LD₅₀, для щурів-самців лінії Вістар відповідного віку двічі: за 1 год до отруєння та через 2 год після отруєння. Фенольний антиоксидант іонол вводили тваринам двічі по 89 мг/кг внутрішньошлунково за тією ж схемою. Доза препарату NC-109 встановлена із доклінічних досліджень як найбільш ефективна за антиоксидантною дією, а іонолу - за даними літератури (Е.Н.Горбань).

Біохімічні дослідження тканини печінки проводили через 24 год після введення тетрахлорметану. Всі операції по обробці біологічного матеріалу проводили з дотриманням холодового режиму (2-4⁰С). Мембрани ендоплазматичного ретикулуму (мікросомальну фракцію) печінки та фракції ядерного хроматину (ЯХ) виділяли методом диференційного центрифугування (И.И.Карузина, А.И.Арчаков, 1977).

Вивчення впливу досліджуваних ФАС на біофізичні параметри мембран ЕР щурів отруєних тетрахлорметаном, здійснювали за допомогою флуоресцентного аналізу мембранних структур. Спектри флуоресценції реєстрували на спектрофлуориметрі Hitachi MPF_4. Оцінювали гасіння власної флуоресценції мембранних білків дифузійним гасником акриламідом та властивості поверхні та глибинних ділянок мембран із застосуванням флуоресцентних зондів анілінонафталіносульфонату (АНС), пірену та флуорескаміну. В середовищі буфера Tris-HCl 0.01M і 0,1 мМ ЕДТА (pH 7.5) вимірювали інтенсивність флуоресценції АНС, вбудованого в мембрани ендоплазматичного ретикулуму ЕР. Спектри флуоресценції пірену (с = 10^-5М) реєстрували при розмірі вихідної щілини монохроматора 0,75 нм, яка дозволяє реєструвати тонку структуру спектру мономера пірена, але виключає реєстрацію флуоресценції ФАС, які добавляли в розчин. Спектри флуоресценції 0,1% розчину барвника флуорескаміну реєстрували через 1,5 год. після змішення_вбудування його в мембранах ЕР (Ю.А. Владимиров, Г.Е.Добрецов, 1980,1989).

Статистичний аналіз одержаних експериментальних результатів проводили з використанням стандартного критерію ШtШ Ст”юдента для незв'язаних виборок (И.П.Ашмарин и соав., 1975). Кореляційний аналіз здійснювали за допомогою програми BIOSTAT (версія 3.03) з розрахунком коефіцієнтів кореляції (r), їх статистичної вірогідності (р), нахилом лінії регресії (b), та її зсувом згідно осі Х (а).

РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

ЗВ'ЯЗОК „будова-дія” для антиоксидантних сполук з класу природних та синтетичних фенОЛІВ

Енергії граничних молекулярних орбіталей та АОА фенольних сполук. З метою з`ясування енергетичних та структурних властивостей фенольних сполук, що є визначальними для проявів їх АР- та АО-активностей було проведено вивчення взаємовідносин між енергіями граничних МО і зарядами на окремих функціональних групах в одно- та двоядерних фенолах та їх властивостями як антиоксидантів.

Таблиця 1.

АР-, АО-активності та енергії граничних МО фенольних антиоксидантівб-токоферолу та іонолу.

Параметри	б-токоферол	іонол
АРDFPG (у.о.)	480 •103	278
АОА* АЗП	0,030	0,100
АОА* НЗП	0,016	0,250
ВЗМО, eV	- 8,374	- 8,700
ННЗМО, eV	0,262	0,391
ДЕ, eV	+8,636	+9,091

^* - рІ₅₀, М •10^-4

Як слідує з наведених даних (табл..1) , у використаних модельних системах in vitro, зокрема, в тесті із стабільним радикалом ДФПГ, АР-активність б-токоферолу перевищувала таку іонолу в 1,7 • 10³ разів, тобто більше, ніж на три порядки. Подібні ж взаємовідносини спостерігалися в дослідах з визначенням АО-властивостей б-токоферолу та іонолу за ступенем гальмування аскорбат- та NADPH-індукованого ліпопереокислення в мікросомах печінки. При цьому значно більш високим АР- та АО-активностям б-токоферолу порівняно з іонолом відповідали більш високе значення енергії ВЗМО та, відповідно, нижче - величини іонізаційного потенціалу, що свідчить про більш високу електронодонорну активність цієї сполуки.

При порівнянні ізомерних гідроксинафталінів -в та б-нафтолу, що розрізняються лише положенням ОН-групи в ароматичному кільці, у останньої сполуки спостерігаються як значно більша АОА, так і вища енергія ВЗМО. Більш того, спостерігається закономірне зростання величини енергії ВЗМО при переході від майже неактивного в тесті АОА в-нафтолу до високоактивних б-нафтолу та 1,5-дигідроксинафталіну.Ці ж закономірності були виявлені в об'єднаній групі одно- та двоядерних заміщених фенолів. Кореляційний аналіз взаємовідношень між АОА та енергією ВЗМО встановив наявність високої позитивної кореляції між величинами АОА та енергією ВЗМО (r = 0,9513; p = 0,003).

Серед активних форм кисню (АФК), що можуть стимулювати реакції вільнорадикального окислення біомолекул, значне місце посідає синглетний кисень ¹О_2, утворення якого в біологічних системах може бути результатом неферментивної дисмутації супероксидного аніон-радикалу кисню О₂^??, що генерується при реакціях одноелектронного відновлення кисню в біомембранах (М.Н.Мерзляк, А.С.Соболев., 1975).

Існують відомості. що взаємодія біологічно активних форм вітаміну Е із синглентним киснем може здійснюватися двома шляхами, а саме хімічним акцептуванням ¹О₂ та його фізичним гасінням (Yamauchi Ryo, Matsushita Setsuro, 1977). Разом з тим, зв`язок енергетичних та структурних параметрів різних форм токоферолу із їх здатністю взаємодііяти із синглетним киснем, як основи антиоксидантних ефектів вітаміну Е, раніше не вивчалися, що і стало за мету нашого дослідження.

Отримані нами результати свідчать, що найвище значення енергії ВЗМО (за негативною шкалою енергетичних рівней МО) має найбільш активний АО - б-токоферол, який, до того ж, характеризується найвищими величинами констант швидкостей сумарного фізичного і хімічного гасіння ¹О₂ ? k_i¹ (М^?1* cек^?1)*10⁸ та хімічної взаємодії токоферолів з синглетним киснем ? k_i² (М^?1* cек^?1)*10⁶.

Отримані нами результати підтверджують припущення про те, що захист вітаміном Е біологічних мембран від активації ліпопероксидації може бути зумовленим, принаймні частково, саме дезактивацією б-токоферолом синглетного кисню, що протидіє ушкодженню цією АФК поліненасичених ацилів мембранних фосфоліпідів.

Таким чином, у групах фенольних сполук, що досліджувалися, речовини з більш високими АР- та АО-активностями характеризуються і більш високими значеннями енергії ВЗМО та, відповідно, більш низькими значеннями ДЕ та потенціалу іонізації. Найбільш виражені електронодонорні властивості притаманні природному антиоксиданту б-токоферолу.

Енергетичні та кінетичні характеристики утворення вільних радикалів молекулами фенольних сполук. Відомо, що активність фенолів як антиоксидантів суттєвою мірою залежить від енергетичних та кінетичних характеристик утворення цими хімічними сполуками власних вільнорадикальних форм (Н.М. Эмануэль, Д.Г Кнорре, 1969):

В нашій роботі було проведено вивчення кінетичних та термодинамічних параметрів утворення вільних радикалів молекулами фенольних ФАС (зокрема, ентальпії та енергії активації утворення вільнорадикальних форм і відповідні константи швидкостей реакції) та енергії резонансу молекулярних часточок, що утворюються.

Було встановлено, що енергія активації утворення вільно-радикальної форми природного АО б-токоферолу є нижчою, ніж така для синтетичного фенольного АО іонолу (331,0 та 351,0 кДж/моль. відповідно), що не містить гідрофобного бічного ланцюгу та є менш активним антиоксидантом в біологічних системах. До того ж, відносна константа швидкості утворення ВР-форми б-токоферолу, розрахована за рівнянням Ареніуса (3,32 • 10³), перевищує таку для іонолу більше, ніж у 3 • 10³ рази, що узгоджується з результатами наших експериментальних досліджень співвідношень між АРА та АОА цих заміщених фенолів.

Подібні ж співвідношення між АР- і АО-активностями, енергіями активації утворення ВР-форм та константами швидкостей відповідних реакцій отримано і для двоядерних фенолів з класу гідроксинафталінів, активності яких зменшуються в ряду -Нафтол > -Нафтол > 1,5-дигідроксинафталін. До того ж, виявлено наявність негативної кореляція (r = -0,997) між значеннями антиоксидантних активностей та ентальпією реакцій утворення ВР-форм гідроксинафталінів.

Енергії резонансу молекулярних та вільнорадикальних форм фенольних сполук. Важливим кількісним параметром термодинамічної стабільності часточок молекулярної, іонної або вільнорадикальної природи є енергія резонансу (E_R), що залежить від делокалізації рухомих р-електронів в спряженій або замкненій ароматичній системі. Встановлено, що розраховані енергії резонансу збільшуються в ряду сполук: фенол < 2,4-дитретбутилфенол < іонол <-токоферол, що позитивно корелює із змінами їх антиоксидантних активностей.

В нашій роботі розрахунки значень енергії резонансу були застосовані також для характеристики реакцій утворення та стабільності вільних радикалів фенолів та N-вмісних гетероциклів, що мають АР-та АО властивості, порівняно з молекулою та вільним радикалом бензолу. Встановлено, що утворення ВР всіх досліджених сполук, що досягається відщепленням атому водню від атому вуглецю ароматичного циклу (в бензолі), або водню, сполученого з киснем гідроксильної групи у молекулах фенолів, супроводжується закономірним зниженням енергії резонансу часточки. тобто зменшенням її термодинамічної стабільності.

Разом з тим, із усіх ароматичних сполук, що досліджені, найбільш високу енергію резонансу, тобто найбільшу термодинамічну стабільність як в молекулярній формі, так і у формі ВР, має -токоферол, що сприяє утворенню його ВР форми, яка може бути пасткою інших, хімічно активних радикалів, тобто відповідає найбільш високим АР та АО властивостям цього природного антиоксиданту.

Зв?язок „будова-дія” для антиоксидантних сполук з класу природних та синтетичних N-вмісних гетероциклів

АО властивості, енергетичні та структурні індекси піридинів та піридинкарбонових кислот. В цій частині роботи вивчались ФАС, що були похідні піридин-3-карбонової (нікотинової) кислоти, піридин-4-карбонової (ізонікотинової) кислоти та відповідні карбоксаміди, що мали протизапальні, імуномодулюючі та антиоксидантні властивості.

Було показано, що похідні піридинкарбонових кислот, які виявили в досліджуваних системах виражені АР та АО властивості (сполуки серії PV, синтезовані в Інституті фармакології та токсикології АМН України). мають суттєво більш високі (за шкалою електронегативності) значення енергій вищих заповнених МО та, відповідно, більш високі потенціали іонізації, ніж сполуки піридинового ряду, що практично не виявляють антиоксидантних активностей.

При цьому більш високі значення АРА та АОА мають похідні піридин-4-карбонової (ізонікотинової) кислоти та її карбоксаміду. N-метилування піридину зменшує значення енергії ВЗМО, тобто збільшує електронодонорні та антиоксидантні властивості піридинових похідних, що особливо простежується при порівнянні сполук PV-3 та PV-1 (Амізону).

Встановлено, що найбільш високе значення енергії ВЗМО та, відповідно, найбільш високі електродонорну, АР та АО активності має Амізон - сполука, що має виражені цитопротекторні властивості на моделі хімічного ураження гепатоцитів і застосовується в клініці при хронічних ураженнях печінки.

Були проведені також розрахунки ентальпії (ДH_f) та відносних констант швидкостей гомолітичних реакцій утворення (k_відн.) вільно-радикальних форм фізіологічно активних похідних піридин-4-карбоксаміду з антиоксидантними властивостями - сполук PV-3 та PV-1 (Амізону) при С-2(6) та С-3(5). Показано, що як термодинамічна вірогідність реакції утворення ВР шляхом гомолітичного відщеплення протону в положеннях С-2(С-6) та С-3(С-5) ароматичного циклу піридину, так і константа її відносної швидкості є найвищими у найбільш потужного АО із серії PV - сполуки PV-1 (Амізону).

АО властивості, енергетичні та структурні індекси 1,4-дигідропіридинів та природних N-вмісних гетеро циклів. З метою аналізу властивостей похідних 1,4-ДГП, як потенційних донорів електронів у реакціях взаємодії з вільними радикалами, були проведені квантово-хімічні розрахунки енергій граничних МО молекул та ВР форм 1,4-дигідропіридинів, що знайшли застосування в клінічній практиці в якості анатогоністів кальцієвих каналів - діетону, ніфедипіну та форидону.

Таблиця 2. Антирадикальні активності (ДФПГ), енергія ВЗМП та ІП похідних 1,4-ДГП - антагоністів Са²⁺

ФАС	АРАДФПГ k1 (М-1 • хв-1)	Енергія, eV (AM1)
		HOMO	IP
Діетон 1,84 • 10-2 -8,463 8,463 Ніфедипін 5,00 • 10-3 -8,494 8,494 Форидон 3,00 • 10-4 -8,751 8,751

Як слідує з отриманих даних (таблиця 2), досліджувані антагоністи кальцію з класу 1,4-ДГП можна розмістити в такі ряди, що відповідають зменшенню їх АР-активностей:

АРА: Діетон > Ніфедипін > Форидон

та збільшенню - значень іонізаційного потенціалу:

ІП: Діетон < Ніфедипін < Форидон

Були розраховані також значення енергій граничних МО вільнорадикальних форм та енергій резонансу молекул і вільних радикалів досліджуваних похідних 1,4-дигідропіридинів, які утворюються шляхом гомолітичного розщеплення С-Н зв`язку в 4-му положенні піридинового циклу, тобто за такою схемою: Було показано, що заміщені похідні 1,4-ДГП, які мають фармакологічні властивості антагоністів кальцію та антиоксидантів, мають суттєво менші значення енергій вищих граничних орбіталей порівняно з незаміщеним 1,4-дигідропіридином; до того ж, ця властивість стосується як молекул 1,4-ДГП, так і їх ВР форм.

Разом з тим, утворення похідних 1,4-ДГП, що розглядаються, призводить до різкого збільшення енергій резонансу цих структур як в молекулярній, так і у ВР формах, що може бути в даному випадку вирішальним термодинамічним фактором, який і забезпечує відповідні АО властивості вільних радикалів 1,4-дигідропіридинів (таблиця 3).

Таблиця 3. Енергії резонансу(E_R) молекулярних та вільнорадикальних форм 1,4-дигідропіридинів (гамільтоніан АМ1)

ФАС	ER mol, ev	ER rad, ev	E, ev
1,4-ДГП Діетон Ніфедипін Форидон Нітрепін	- 178,26 - 501,06 - 651,92 - 665,58 - 685,06	- 173,89 - 499,87 - 647,44 - 667,99 - 676,05	+4,37 +1,19 +4,48 - 0,59 + 9,01

АР активності, енергетичні та структурні індекси S-похідних хіназолінів. Хіназоліни (5,6-бензопіримідини) - сполуки, що належать до класу бензодіазинів, в молекулах яких атоми азоту азинного ядра знаходяться в m-положенні відносно один одного. Хіназоліни є структурними фрагментами широко розповсюджених в природі хіназолінових алкалоїдів. На цей час в рослинах та мікроорганізмах знайдено більше 50 представників хіназолінових алкалоїдів з різними видами фізіологічної активності. Найбільш поширеними є похідні хіназолону та піридо- або піролідинохіназоліну. Різні представники хіназолінів мають антибактеріальну, антихолінестеразну, бронхолітичну, антималярійну активності. В останні роки дослідженнями співробітників Запорізького державного медичного університету виявлено протиішемічну, ноотропну та антиоксидантну дію різних класів похідних хіназоліну (І.Ф.Беленичев, Н.В.Бухтиарова, 2004).

В нашій роботі було досліджено антиоксидантні, енергетичні, структурні та гепатопротекторні властивості молекул похідних S-заміщених хіназолінів, що були синтезовані на кафедрі фармацевтичної хімії Запорізького державного медичного університету. Для даних сполук було визначено антирадикальниі активності, енергії граничних МО та іонізаційний потенціал порівняно з стандартним антиоксидантом іонолом.

Як слідує з даних, наведених в таблиці 4, за значенням АРА (в тесті з ДФПГ) найбільш активною сполукою (з АРА на рівні антиоксидантного стандарту іонолу) є речовина NC-109 (4-фенацетилтіохіназолін), АРА якої дещо перевищує відповідне значення іонолу, а найменш активною - незаміщений хіназоліло-тіол (речовина 4-SH-Quin). В цілому досліджені хіназоліни розміщуються за величинами АРА в такий ряд:

NC-109 > NKC-112 > NKC-150 > NKC-187 > NKC-153 > NKC-135 > 4-SH-Q

Таблиця 4

АР-активності в тесті з DPhPG та енергії граничних МОS-похідних хіназолінів (гамільтоніан АМ1)

ФАС	АРАDPPG	Енергії граничних МО, eV
		HOMO	LUMO	ДEHOMO-SOMO	IP
4-SH-Q 15,9 8,999 1,001 3,896 8,999 NKC-135 15,7 -8,932 -0,980 3,829 8,932 NKC-153 21,2 -8,909 -0,908 3,806 8,909 NKC-187 22,2 -8,903 -0,817 3,800 8,903 NKC-150 26,8 -8,969 -0,945 3,866 8,969 NKC-112 33,3 -8,880 -0,902 3,777 8,880 NC-109 90,1 -8,735 -0,842 3,632 8,735 Іонол 81,9 -8,622 0,505 3,513 8,622 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - r (АРА-HOMO) = 0,918; p < 0,01

Також розраховано, що сполука, яка має найнижчу АРА на моделі взаємодії із стабільним радикалом ДФПГ (15,9 у.о.), 4-SH-Quin (4-тіохіназолін), характеризується найнижчим (за негативною енергетичною шкалою) значенням енергії ВЗМО молекули (-8,999 eV), і, навпаки, - речовина NC-109 (4-фенацилтіохіназолін) з найвищим значенням АРА (90,1 у.о.), має найнижче з дослідженого ряду значення ВЗМО (- 8,735 eV). Було встановлено наявність високої позитивної кореляції (r = 0,918) між величинами АР-активностей та значеннями енергій вищих заповнених МО S-похідних хіназолінів. З метою розрахунку енергій резонансу ВР форм досліджуваних хіназолінів методом комп`ютерного моделювання було генеровано їх ВР шляхом відщепленням атому водню від атому вуглецю азагетероциклу в положенні С-2. Було встановлено, що з усіх S-похідних хіназолінів, які досліджені, найбільш високу енергію резонансу, тобто найбільшу термодинамічну стабільність як в молекулярній формі (-504,95 eV), так і у формі ВР (-494,48 eV), має речовина NC-109, що відповідає її найвищій АРА в тесті з відновленням ДФПГ. До того ж, абсолютні величини значень E_R як молекулярної, так і ВР форми сполуки NC-109 є близькими до таких у потужного фенольного АО іонолу ( eV та - 481,29 eV відповідно), що відповідає високій АРА цього похідного хіназоліну.

Мембранотропні та цитопротекторні властивості 4-фенацилтіо-хіназоліну та іонолу. Було проведено експериментальне дослідження впливу похідного хіназоліну - сполуки NC-109 (4-фенацилтіохіназоліну), що мала найвищу з досліджених S-хіназолінів АРА, на процеси вільно-радикального ліпопереокислення та біофізичні властивості субклітинних структур печінки за умов in vivo на моделі хімічного ураження печінки тетрахлорметаном, порівняно з фенольним АО іонолом.

Встановлено, що при отруєнні ТХМ в суспензії мікросом клітин печінки щурів відбувається накопичення продуктів ліпопереокислення. При введенні отруєним ТХМ щурам сполуки NC-109 спостерігається вірогідне зниження до рівня інтактних щурів інтенсивності швидкого спалаху (I₁, ум.од.) і площі світлосуми реакції (S, імп) БХЛ, тобто сполука NC_109 виявляє виражені антиоксидантні властивості in vivo. Подібним чином, введення отруєним ТХМ тваринам іонолу призводить до значного зменшення вмісту в мікросомних мембранах гепатоцитів продуктів ПОЛ.

Застосування сполуки NC-109 та іонолу in vivo за умов отруєння щурів ТХМ призводило також до зниження інтенсивності процесів ПОЛ як у фракції РХ, так і у фракції ТАХ ядерного хроматину печінки, що може вказувати на геномозахисті властивості S-похідних хіназолінів при хімічному ураженні клітини (Ю.І.Губський, Є.Л.Левицький, 2005).

Були проведені також дослідження впливу сполуки NC-109 та іонолу на фізико-хімічні та структурно-динамічні параметри мембран ЕР (мікросом) та фракцій ЯХ печінки щурів уражених тетрахлорметаном. З метою вивчення зазначених характеристик субклітинних фракцій печінки були застосовані методи флуоресцентного зондування біоструктур за допомогою зондів АНС, пірену та акриламіду.

Як видно з представлених даних (Таблиця 6), при отруєнні щурів ТХМ зміни в значеннях показників, що характеризують структурний стан загальних білків (флуоресценція триптофанилів, F₃₃₀, константи гасіння Штерна-Фольмера, K_SV), гістонів (флуоресценція флуорескаміну, F_ФК ), а також стан білково-ліпідного контакту (вірогідність індуктивно-резонансного переносу енергії (ІРЖЕ), W) і структури ДНК в хроматині (флу-оресценція інтеркалятора етидій броміду, F_ЕБ) свідчать про суттєві структурні пертурбації в білкових молекулах та гістонах, порушення стану подвійного ланцюга ДНК.

Таблиця 6

Фізико-хімічні показники фракції репресованого (РХ) та транскриційно активного (ТАХ) хроматину клітин печінки за умов отруєння ТХМ та введення іонолу і сполуки NC-109

	Група тварин	F330, у.о.	KSV, M-1	FФК, у.о.	W, у.о.	FЕБ, ум.од
РХ	Інтактні	1,00	6,27±0,54	1,0	0,303±0,039	1,0
	ТХМ	1,38*	9,07±0,39*	1,43*	0,388±0,007*	0,96
	ТХМ+іонол	1,39	7,63±0,60**	1,46	0,367±0,010**	1,08
	ТХМ+NC-109	1,25**	8,42±0,33	1,10**	0,410±0,018	1,04
ТАХ	Інтактні	1,00	8.0±0.60	1,10	0,561±0,003	1,0
	ТХМ	0,77**	9,35±0.30*	0,72	0,519±0,015*	1,14
	ТХМ+іонол	1,01**	10,40±0.30	0,69	0,552±0,031**	1,13
	ТХМ+NC-109	0,96**	10,37±0.60	0,97	0,378±0,053	1,09

Примітки: * Р?0,05 (вірогідно по відношенню до контролю).

** Р?0,05 (вірогідно по відношенню до ТХМ)

біомолекула токсикологія онкологічний фармакологія

При лікувально-профілактичному введенні отруєним тваринам S-похідного хіназолону сполуки NC-109 та іонолу має місце певна нормалізація фізико-хімічних показників фракцій РХ і ТАХ, які були змінені при інтоксикації ТХМ. Таким чином, наведені дані свідчать про доцільність подальших досліджень можливості застосування S-похідних хіназоліну в якості перспективних ФАС з цитопротекторними властивостями в умовах хімічного ураження клітини.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі за допомогою фармакологічних, біохімічних, фізико-хімічних методів дослідження та квантово-хімічних методів розрахунку енергетичних та структурних параметрів будови молекул з використанням комп'ютерної програми MOPAC проведено експериментальне вивчення та теоретичне узагальнення взаємозв'язків між будовою похідних алкілфенолів та заміщених азагетероциклів, їх антирадикальними, антиоксидантними та цитопротекторними властивостями на моделі хімічного ураження печінки.

В групах фенольних сполук, що досліджувалися, речовини з більш високими АР- та АО-активностями характеризуються і більш високими значеннями енергії ВЗМО та, відповідно, більш низькими значеннями потенціалу іонізації молекул. Найбільш виражені електронодонорні властивості притаманні природному антиоксиданту б-токоферолу.

Були проведені квантово-хімічні розрахунки енергій вищої заповненої та нижчої незаповненої молекулярних орбіталей, а також енергії резонансу (E_R) різних форм токоферолу (б-, в- та г-) порівняно з константами швидкості сумарного фізичного та хімічного гасіння синглетного кисню ¹О₂ ? k_i¹ та хімічної взаємодії токоферолів з синглетним киснем ? k_i². Показано, що найвище значення енергії ВЗМО має найбільш активний антиоксидант - б-токоферол, який, до того ж, характеризується найвищими величинами констант гасіння синглетного кисню. Найменш активний антиоксидант - г-токоферол має найнижчі значення енергії ВЗМО та констант хімічної та фізичної взаємодії із ¹О₂.

Встановлено наявність позитивних корелятивних взаємозв`язків між значеннями антиоксидантних активностей досліджуваних природних та синтетичних фенольних сполук та енергіями активації, константами швидкості утворення та енергіями резонансу їх вільнорадикальних форм.

Показано, що в класах похідних піридин-3-карбонової (нікотинової) кислоти, піридин-4-карбонової (ізонікотинової) кислоти та відповідних карбоксамідів спостерігаються закономірності, подібні для фенолів. Виявлено, що найбільш низьке значення енергії ВЗМО, термодинамічна вірогідність реакції утворення вільнорадикальної форми, константа її відносної швидкості та енергія резонансу є найвищими у найпотужнішого антиоксиданту цього класу - Амізону.

За допомогою напівемпіричних методів квантової хімії (AM1, РМ3, MNDO т.і.) та методів Molecular Mechanics MM+ було проведено розрахунки енергетичних (енергії граничних МО, енергії електростатичних взаємодій) та структурних параметрів молекул досліджуваних N-гетероциклів (хіназолінів - сполук серій NKC, NC, та похідних піридинкарбонових кислот - сполук PV).

Був проведений кореляційний аналіз, що дозволив виявити наявність корелятивних залежностей між такими параметрами досліджених хіназолінів, як енергія ВЗМО, енергія електростатичних взаємодій, дипольні моменти сполук, та показниками АР- та АО-актив-ностей похідних хіназолілоцтових кислот.

Вивчення антиоксидантних властивостей похідного хіназолінів - сполуки NC-109 на мембранах ендоплазматичного ретикулуму гепатоцитів та ізольованих фракціях (ТАХ та РХ) ядерного хроматину печінки щурів, отруєних тетрахлорметаном, за допомогою Fe²⁺-ініційованої біохемілюмінісценції порівняно із іонолом виявило наявність високої АОА, що відповідає її антирадикальним властивостям при дослідженні на хімічних моделях інгібування вільних радикалів in vitro.

Лікувально-профілактичне введення тваринам, отруєним тетрахлорметаном, речовини NC_109 та фенольного антиоксиданту іонолу призводить до достовірної корекції порушених при інтоксикації заряду поверхні мембран ендоплазамтичного ретикулуму гепатоцитів, показників конформації мембранних білків, константи Штерна-Фольмера (K_SV) та стану білково-ліпідного взаємодій у мембрані.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. О.В.Задоріна, Ю.І.Губський., Л.В.Яницька, Т.П.Прадій, О.В.Афанасенко. Оксигеназні реакції за хімічного ураження і антиоксидантної недостатності - Український біохімічний журнал - № 4а - 2002 ст. 133 (особистий внесок здобувача: проведені експериментальні дослідження, участь в аналізі та узагальненні даних).

2. Методи оцінки антиоксидантних властивостей фізіологічно активних сполук при ініціюванні вільнорадикальних процесів у дослідах in vitro. - Методичні рекомендації Державного фармакологічного центру МОЗ України - Ю.І.Губський, В.В.Дунаєв, І.Ф.Бєленічев, , Е.Л. Левицький, Н.В.Литвинова, С.І. Коваленко, Н.В. Бухтіярова, О.В.Афанасенко (особистий внесок здобувача: проведено огляд літератури, підготовано до друку).

3. Ю.І.Губський, Г.Г.Горюшко, Л.С.Бобкова, Е.Л. Левицький, В.П.Даниленко, О.В.Афанасенко Вивчення взаємозв'язків між антиоксидантними та квантово-хімічними характеристиками похідних піридин карбонових кислот. - Вісник фармації - 1(33) - 2003 - ст. 11-15 (особистий внесок здобувача: проведено визначення антиоксидантних властивостей піридинкарбонових кислот, статистична обробка даних, підготовка до друку).

4. Ю.І.Губський, О.В.Афанасенко Антиоксидантні та мембранотропні властивості N-вмісних гетероциклів у реакціях перекисної модифікації ліпідів і білків - Медична хімія - №3 том 6 - 2004 - ст. 169-172 (особистий внесок здобувача: проведено огляд літератури, визначення антиоксидантних властивостей N-вмісних гетероциклів, статистична обробка даних, підготовка до друку)

5. Ю.І.Губський, О.В.Афанасенко, Н.В.Литвинова, Т.М.Курапова Антирадикальні та антиоксидантні властивості N-вмісних гетероциклів природного походження - Клінічна фармація - №3 том 8 - 2004 - ст. 56-74 (особистий внесок здобувача: проведено огляд літератури, визначення антирадикальних властивостей природних сполук, статистична обробка даних, підготовка до друку)

6. О.В.Афанасенко, О.О.Глушаченко, Ю.І.Губський Вивчення квантово-хімічних та термодинамічних параметрів антиоксидантних сполук з класу фенолів та N-вмісних гетеро циклів. - Тези Всеукраїнської науково-практичної конференції “Сучасні досягнення фармацевтичної науки та практики”, Запоріжжя, 2006

7. Ю.І.Губський, О.В.Афанасенко Вивчення субмолекулярних та квантово-хімічних механізмів антиоксидантної дії природних та синтетичних фенолів. І. Енергії граничних молекулярних орбіталей та потенціали іонізації - Медична хімія том 8 №2, 2006 ст. 57-60 (особистий внесок здобувача: проведено огляд літератури, розрахунки квантово-хімічних параметрів, статистична обробка даних, підготовка до друку)

8. Ю.І.Губський, Г.Г.Горюшко, Е.Л.Левицький, О.В.Афанасенко та ін. Геномозахисні властивості S-вмісних похідних хіназолонів - сполук NKC-153, NC-109 за умов отруєння тетрахлоретаном. Дослідження in vivo - Медична хімія том 8 №1, 2007 ст. 57-60 (особистий внесок здобувача: проведено огляд літератури, виконані експериментальні дослідження, статистична обробка даних, підготовка до друку)

АНОТАЦІЯ

Афанасенко О.В. Антиоксидантні властивості та молекулярна будова природних і синтетичних фенолів та N-вмісних гетероциклів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю - 14.03.05 - фармакологія - Національний фармацевтичний університет МОЗ України, Харків, 2007.

Дисертація присвячена вивченню антирадикальних та антиоксидантих властивостей природних та синтетичних фенолів та N-вмісних гетероциклів та їх взаємозв'язку із структурними та енергетичними параметрами цих молекул.

Були проведені дослідження антирадикальних та антиоксидантих активностей групи одно- та двоядерних фенолів, а також N-вмісних гетероциклів із класів піридинкарбонових кислот, 1,4-дигідропіридинів, природних N-вмісних гетероциклів, а також S-похідних хіназолінів.

Встановлено наявність позитивних корелятивних взаємозв`язків між значеннями антиоксидантних активностей досліджуваних сполук та енергіями активації, константами швидкості утворення та енергіями резонансу вільнорадикальних форм відповідних сполук.

Серед нових сполук - S-похідних хіназолінів за результатами використання комплексу фармакологічних, біохімічних та квантово-хімічних методів відібраний найбільш потужний антиоксидант - сполука NC-109, для якої були проведені дослідження цитопротекторної дії in vivo на моделі хімічного ураження клітин печінки тетрахлорметаном.

Була показана висока АОА сполуки NC-109, її мембраностабілізуючі та геномопротекторні ефекти.

Введення сполуки NC-109 щурам, отруєним ТХМ, призводило до корекції заряду поверхні мембран ЕР, структури білків, при цьому досліджені гепатопротекторні ефекти сполуки NC-109 не поступається стандартному фенольному АО іонолу.

Ключові слова: феноли, іонол, антиоксидантні властивості, N-вмісні гетероцикли, енергії молекулярних орбіталей, зв'язок “будова-дія”, геномозахисна дія, мембраностабілізуючі властивості

AННОТАЦИЯ

Афанасенко О.В. “Антиоксидантные свойства и молекулярное строение природных и синтетических фенолов и N-содержащих гетероциклов”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 14.03.05. - фармакология. - Национальный фармацевтический університет, Харьков, 2007.

В диссертации преведены изучение антиоксидантних и антирадикальных свойств соединений из группы природних и синтетических фенолов и и N-содержащих гетероциклов.

В работе впервые расчитаны квантово-химические параметры молекулярной структуры соединений и установлена их взаимосвязь с фармакологическим действием антиоксидантов.

Были проведены исследования антирадикальных и антиоксидантних свойств в группе одно- и двухядерных фенолов и расчитаны квантово-химические параметры молекулярного строения. Было показано, что увеличение антиоксидантной активности сопрoвождается увеличением энергии ВЗМО и уменьшением потенциала ионизации.

Для вещества с наименьшей АО-активностью - б -нафтола (K_i=4,4•10⁵ л/моль•с) наблюдается наибольшее значение энергии ВЗМО (- 8,530 eV), а наименее активного антиоксиданта - м-нитрофенола (- 8,530 eV) соответственно и низшие значение энергии ВЗМО (- 9,989 eV), что подтвержается проведенним корелляционным анализом с высоким коэффициентом корреляции (r = 0,9513; p = 0,003).

Также була установлена корреляция между величинами антиоксидантной активности и энергиями активации, энтальпиями образования и относительными скоростями образования свободнорадикальных форм.

...