Libmonster ID: UA-2446

Заглавие статьи БИОФОТОНИКА И СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ
Автор(ы) Юрий ВЛАДИМИРОВ
Источник Наука в России,  № 4, 2011, C. 4-11

Академик РАМН Юрий ВЛАДИМИРОВ, заведующий кафедрой медицинской биофизики факультета фундаментальной медицины Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова

Явление нетеплового свечения вещества - люминесценция - известно с XVIII в. Однако лишь в XX в. с развитием физики элементарных частиц оно получило стройное научное объяснение. Ныне его широко используют не только в практических целях (осветительные лампы, электронно-лучевые трубки и т.д.), но и в качестве инструмента познания материи. В последние годы удалось выяснить, что поглощение фотонов (квантов электромагнитного излучения) в живых системах нередко приводит к образованию химически агрессивных частиц - свободных радикалов, а реакции с участием последних часто сопровождаются выделением энергии в виде фотонов. В науку о взаимодействии света с живыми организмами - биофотонику - и в изучение свободных радикалов большой вклад внесли отечественные ученые.

стр. 4

Электронные переходы при поглощении и люминесценции (вверху), при окислительно-восстановительных реакциях (в середине), при фотохимических реакциях хемилюминесценции (внизу). Синие кружки - верхние заполненные электронные орбитали, красные - нижние свободные орбитали окисленных форм молекул (A). AH2 - восстановленные формы молекул, A* - молекулы в электронно-возбужденном состоянии. Точки слева от букв - непарные электроны в радикалах, цифры - номера реакций.

БИОФОТОНИКА

Термин "фотоника" предложил в 1961 г. физикохимик, основатель советской школы фотохимии академик (с 1939 г.) Александр Теренин. Под ней он понимал "область науки, изучающую совокупность взаимосвязанных фотофизических и фотохимических процессов, происходящих при поглощении света веществом". Соответственно, биофотоника (раньше ее называли квантовой биофизикой) - наука об излучении, поглощении, рассеянии и действии фотонов в биологических системах. Она включает в себя изучение явлений хемилюминесценции (свечение, использующее энергию химических реакций), биолюминесценции (поглощения и рассеяния света тканями, клетками и биомолекулами), а также ряда других фотобиологических процессов, в том числе фотосинтеза и зрения.

Познание основных законов люминесценции органических молекул было предметом исследований наших выдающихся соотечественников: физика, основателя советской школы физической оптики академика (с 1932 г.) Сергея Вавилова, упомянутого Александра Теренина, биохимика и биофизика академика (с 1976 г.) Александра Красновского, специалиста в области фотобиологии академика АН БССР Сергея Конева, доктора физико-математических наук Вадима Левшина (Физический институт им. П. Н. Лебедева АН СССР) и др. Из четырех ныне известных законов люминесценции (закон Стокса, правило Каши, закон Вавилова и правило Левшина) два последних - независимость квантового выхода люминесценции от длины волны и закон зеркальной симметрии спектров поглощения и флуоресценции - сформулированы отечественными учеными. Сергею Вавилову вместе с немецким физикохимиком Теодором Фёрстером принадлежит также доказательство и объяснение эффекта переноса энергии электронного возбуждения* между молекулами (1946 г.). Александр Теренин в 1943 г. одновременно с американским физикохимиком Гильбертом Льюисом (иностранный почетный член АН СССР с 1942 г.) объяснил фосфоресценцию** как результат перехода молекулы в основное состояние из триплетного (в котором имеется два электрона с параллельными спинами***, в отличие от обычных молекул, где спины всех пар электронов антипараллельны, т.е. направлены в противоположные стороны).

Возвращаясь к биофотонике отметим: взаимодействие фотонов с молекулами, входящими в состав нашего организма, приводит либо к изменению направления движения первых (рассеянию света), либо к их поглощению; тогда вторые переходят в электронно-возбужденное состояние. Основной метод изучения таких молекул - измерение характеристик люминесценции, т.е. испускания фотона при возвращении их в исходное состояние. В свою очередь, спектр возбуждения и эмиссии, квантовый выход, время затухания свечения и другие параметры флуоресценции дают разнообразную информацию о механизме, энергетике и кинетике внутри- и межмолекулярного перераспределения энергии в системе после поглощения фотона.


* Согласно принципам квантовой механики, атомы и молекулы устойчивы лишь в некоторых стационарных состояниях, которым отвечают определенные значения энергии. Состояние с наинизшей энергией называется основным, остальные - возбужденными. При переходе атома из одного стационарного состояния в другое меняется строение его электронной оболочки (прим. ред.).

** Фотолюминесценция различается по длительности и подразделяется на флуоресценцию (время жизни 10 - 9-10 - 6 с) и фосфоресценцию (10 - 3-10 с) (прим. ред.).

*** Спин - собственный момент количества движения микрочастицы, имеющий квантовую природу и не связанный с движением частицы как целого (прим. ред.).

стр. 5

На основании измерений кривых хемилюминесценции (1 - 2) составляется гипотетическая схема реакций, ведущих к свечению (3), и с помощью компьютерной программы (4) ведутся расчеты кинетики реакций.

ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ БЕЛКОВ И МИГРАЦИЯ ЭНЕРГИИ

Сегодня флуоресценция - рутинный метод изучения молекул в живой клетке и свойств окружающих их структур. Одним из пионеров в этой области был Александр Красновский: во второй половине 1940-х годов, до появления фотоумножителей, в Институте биохимии им. А. Н. Баха АН СССР он получил уникальные данные о состоянии хлорофилла в листьях растений, используя визуальный флуориметр. Под его руководством в МГУ им. М. В. Ломоносова мы в середине 1950-х годов начали изучение люминесценции белков. Впрочем, попытки обнаружить ее предпринимали еще в середине XIX в., но те, кто тогда описал это явление, в действительности наблюдали лишь свечение примесей в видимой области спектра. Доказательство же того, что в ультрафиолетовой области флуоресцируют сами белки, получили Вирджи Шор и Артур Парди (США) в 1956 г. (правда, они не измеряли спектры свечения). Годом позже Ф. Тил и Г. Вебер в Великобритании измерили спектры свечения ароматических аминокислот, одновременно Сергей Конев и автор данной статьи в группе Александра Красновского в СССР измерили первые спектры флуоресценции белков. А в 1959 г. мы показали: свечение тирозина* в белках ограничено выходом малого числа квантов из-за образования водородных связей с близлежащими аминокислотами, а также из-за миграции (переноса) энергии электронного возбуждения с тирозина на триптофан**, который, напротив, характеризуется обычно выходом большого числа квантов. Результаты этих ранних работ были обобщены в нашей монографии (1965 г.), сам же указанный метод в настоящее время широко используется для изучения структурных перестроек в белковых молекулах.

Не менее важно оказалось понять механизм переноса энергии электронного возбуждения. Интерес к нему побудили статьи венгерского биохимика Альберта Сент-Дьердьи (нобелевский лауреат 1937 г., иностранный член-корреспондент АН СССР с 1947 г.) в журналах "Nature" и "Science" в 1941 г. Он предположил, что белки обладают свойствами полупроводников; следовательно, в их молекулах возможен перенос электронов вместе с соответствующей энергией возбуждения. Эти представления были подвергнуты критике в двух наших с Сергеем Коневым статьях (1957, 1959 гг.), где указывалось на возможность иного, индуктивно-резонансного механизма переноса энергии в белках. К настоящему времени метод регистрации переноса энергии электронного возбуждения получил широкое распространение для оценки расстояний между молекулами или частями больших белковых молекул.

Находясь в электронно-возбужденном состоянии молекула может вступить в химическую реакцию. Первичные ее продукты - как правило, весьма реактивные химические соединения, довольно часто - свободные радикалы (агрессивные молекулярные частицы, имеющие на внешней электронной оболочке


* Триптофан - незаменимая аминокислота; входит в состав гамма-глобулина, казеина и других белков (прим. ред.).

** Тирозин - аминокислота, входит в состав многих белков и пептидов (казеин, инсулин и др.); в организме животных и человека - исходное вещество для синтеза гормонов щитовидной железы, адреналина и др. (прим. ред.).

стр. 6

Лазерная терапия широко применяется в медицинской практике для снятия боли и лечения ран, а также для улучшения состояния больных при сердечно-сосудистых и воспалительных заболеваниях.

один или два неспаренных электрона). В этой связи упомянем открытую в 1954 г. Александром Красновским реакцию фотовосстановления хлорофилла, с которой начинается фотосинтез (она названа в его честь). Первичным ее продуктом оказались свободные радикалы хлорофилла и молекулы-донора электрона.

С образования радикалов начинаются также фотохимические реакции, идущие при УФ-облучении белков. Механизм этих процессов изучен нами в 1961 - 1965 гг. на ароматических аминокислотах и белках, облученных при температуре жидкого азота (-196°C). В затвердевшем их растворе обычные химические реакции невозможны, но происходят переносы электрона между энергетическими уровнями, связанные с поглощением фотона или его испусканием. Измеряя спектры поглощения, флуоресценции и фосфоресценции, можно рассчитать энергию молекулы в возбужденном состоянии. При этом один из ее электронов способен вылететь в окружающую среду, где его будут держать в плену молекулы замороженного растворителя. Однако при нагревании УФ-облученного объекта становится возможным возвращение электрона с образованием электронно-возбужденной молекулы, и тогда наблюдается свечение (термолюминесценция) в результате электронного перехода на уровень основного состояния.

Хотя конечным итогом сложной схемы реакций, сопровождающих поглощение кванта УФ-излучения, оказывается инактивация белка, первыми их продуктами становятся свободные радикалы аминокислот тирозина, триптофана и цистеина (что показано в 1963 - 1969 гг. Офелией Азизовой (Институт биофизики АН СССР) и Дмитрием Рощупкиным (биолого-почвенный факультет МГУ); позднее оба стали докторами биологических наук.

Несмотря на то, что рассматриваемая система проста (объект - молекула аминокислоты, воздействие - ультрафиолетовое облучение), мы встречаем здесь все основные явления, которые изучаются в биофотонике и науке о радикалах в гораздо более сложных ситуациях. Это фотофизические процессы (поглощение света молекулой → флуоресценция → переход в триплетное состояние (обращение спина электрона) → фосфоресценция), а также фотохимические (фотоионизация → хемилюминесценция).

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ

Как упоминалось, химически радикалы очень агрессивны, так как стремятся вернуть себе недостающий электрон, отняв его у какой-нибудь молекулы, или, наоборот, избавиться от "лишнего электрона", или соединиться с другим свободным радикалом, образовав молекулу. Здесь позволим себе небольшой экскурс в историю.

Впервые образование свободных радикалов при химической реакции показал немецкий ученый Мозес Гомберг в 1897 г. Позднее было обнаружено, что радикалы служат промежуточными продуктами цепных реакций в биологических системах при действии ионизирующей радиации. Сопоставляя сходство проявлений ее действия и старения у животных, американский исследователь Денхем Харман предположил участие свободных радикалов в старении организма (1956 г.) и в развитии болезней пожилого возраста, включая атеросклероз (1957 г.). Некоторое время спустя академик Николай Эмануэль (Институт химической физики АН СССР, ныне - Институт химической физики им. Н. Н Семенова РАН) в своих классических работах выявил роль свободных радикалов в цепных реакциях окисления органических соединений (включая липиды). А в 1968 г. американские ученые Джо Мак Корд и Ирвин Фридович обнаружили, что ранее известный белок плазмы, эритрокупреин, обладает способностью удалять супероксидные радикалы, т.е. молекулы кислорода с одним неспаренным электроном.

стр. 7

Схема действия света гелий-неонового лазера на живую клетку в результате фотодинамического эффекта эндогенного сенсибилизатора (порфирина); 1 - 4- последовательные стадии процесса.

В настоящее время совершенно очевидно, что свободные радикалы играют большую роль в нашем организме. Начнем с того, что молекула обычного кислорода содержит два неспаренных электрона и является, так сказать, двойным радикалом; именно поэтому кислород очень активен химически. Ее структурную формулу можно написать так: •OO•, обозначив непарный электрон точкой напротив атома, которому тот принадлежит. Присоединив один электрон, молекула кислорода превращается в супероксид присоединив два электрона в водном растворе - в пероксид водорода (H2O2), а три - в гидроксильный радикал (•OH). Все эти продукты называются активными формами кислорода (АФК). В одних условиях они играют роль регуляторов клеточных процессов, в других - наносят клеткам тяжелые повреждения, ведущие к их гибели.

К числу природных радикалов относится также монооксид азота (NO). В нашем организме он образуется ферментами NO-синтазами, регулирует многие внутриклеточные процессы, служит важнейшим медиатором расслабления сосудистой стенки. Его недостаток ведет к нарушению местного кровотока и гипертензии (повышению артериального давления). Избыток также нежелателен, поскольку метаболиты NO - активные формы азота - весьма токсичны.

Самопроизвольное окисление органических молекул кислородом происходит обычно по механизму цепной реакции, в которой участвуют свободные радикалы. По такому же принципу идет окисление липидов (в частности, полиненасыщенных жирных кислот) биологических мембран в живых клетках. Продукт цепной реакции - перекиси липидов, сам процесс обычно называют липопероксидацией или перекисным окислением липидов.

В большой серии работ, проведенных нами и сотрудниками на кафедре биофизики медико-биологического факультета 2-го Московского медицинского института им. Н. И. Пирогова (ныне Российский государственный медицинский университет (РГМУ) им. Н. И. Пирогова) в 1972 - 1983 гг., показано: перекисное окисление приводит к распаду бимолекулярного липидного слоя мембран, увеличению их проницаемости для ионов, снижению электрической прочности, в результате чего мембраны разрушаются под действием электрического поля, создаваемого ими самими. В конечном счете это чревато гибелью клеток (некрозом) или включением механизма их самоубийства (апоптозом); последнее было доказано главным образом работами японского специалиста Казухиро Номуры в 1999 - 2000 гг. и американского профессора Валериана Кагана в 2002 - 2004 гг.

В настоящее время имеется обширная литература о роли перекисного окисления липидов в развитии основных болезней людей пожилого возраста: сердечнососудистых, связанных с развитием атеросклероза, нервно-дегенеративных (болезнь Альцгеймера, Паркинсона и др.), хронических воспалительных типа ревматоидного артрита, глазных болезней (катаракты и дегенерации сетчатки), диабета и ряда других.

КОГДА РАДИКАЛЫ ПОРОЖДАЮТ ФОТОНЫ

Хемилюминесценцию можно рассматривать как процесс, обратный фотохимическому. При втором из них свет поглощается и запускает химические реакции, а при первом химические реакции ведут к обра-

стр. 8

При добавлении к растворам или к живым клеткам, в которых происходит реакция цепного окисления липидов, флуоресцентного красителя С-525, квантовый выход излучения (φ) и, соответственно, интенсивность хемилюминесценции возрастают более чем в полторы тысячи раз!

зованию продуктов в электронно-возбужденном состоянии и испусканию света.

Первым, кто еще в 1920-е годы обнаружил в опытах свечение живых объектов в УФ-области спектра, был наш соотечественник цитолог Александр Гурвич. Излучение этих объектов регистрировалось благодаря стимуляции им деления других клеток, по этой причине оно было названо митогенетическим. Позднее наличие УФ-излучения живых клеток подтвердили другие специалисты, в том числе в 1934 г. Сергей Родионов и Глеб Франк (академик с 1966 г.) путем регистрации отдельных УФ-фотонов с помощью кварцевой газоразрядной трубки с металлическим фотокатодом.

Появление фотоэлектронных умножителей резко повысило качество измерения излучения растительных и животных клеток и тканей. С их помощью изучен большой круг биологических объектов, испускающих свечение, названное сверхслабым (автор данной статьи и Федор Литвин, 1959 г., позднее доктор биологических наук). Природа сверхслабого свечения была раскрыта благодаря работам основателя кафедры биофизики в МГУ доктора биологических наук Бориса Тарусова и сотрудников (1961 г.), а также нашим исследованиям (1964 - 65 гг.). Было показано: основным источником свечения в живых клетках служит реакция взаимодействия свободных радикалов полиненасыщенных жирных кислот, входящих в состав клеточных мембран, и липопротеинов.

Известно, что окисление органических соединений кислородом воздуха протекает по схеме цепной реакции, в которой участвуют свободные радикалы. В лаборатории доктора химических наук Виктора Шляпинтоха (Институт химической физики им. Н. Н. Семенова РАН) было показано: такие реакции сопровождаются слабой люминесценцией, механизм которой, как выяснилось, очень близок к тому, что и у обнаруженного нами сверхслабого свечения живых клеток и тканей. Детальное изучение механизма хемилюминесценции при окислении органических веществ молекулярным кислородом провели доктор химических наук Ростислав Васильев с сотрудниками в Институте химической физики АН СССР в 1963 - 1965 гг. Они показали: свечение обусловлено реакцией взаимодействия двух пероксильных радикалов, участвующих в цепной реакции. А в 1971 г. нами было установлено, что сверхслабое свечение клеток и тканей, сопровождающее реакцию цепного окисления липидов, тоже обусловлено взаимодействием таких радикалов.

Если иметь в виду, что определить концентрацию свободных радикалов прямыми химическими методами невозможно из-за их крайне высокой реакционной способности, а уловить методом электронного парамагнитного резонанса*, особенно в биологических объектах, необычайно трудно из-за низкой концентрации, то не приходится удивляться тому, что метод хемилюминесценции очень скоро стал основным в изучении радикалов, ответственных за перекисное окисление липидов.

Открытие сверхслабого свечения клеток и тканей человека (включая свечение плазмы и клеток крови) дало толчок многочисленным исследованиям. Это явление было использовано в качестве нового метода лабораторного клинического анализа, помогающего врачам ставить правильный диагноз и оценивать состояние пациента в ходе лечения. Во 2-м Московском государственном медицинском институте им. Н. И. Пирогова в 1974 - 1990 гг. было показано: свечение плазмы и клеток крови человека и животных усиливается при воспалительных заболеваниях и резко снижается при недостатке кислорода в тканях (гипоксии), что служит грозным предупреждением.


* См.: В. Попов. Первооткрыватель парамагнитного резонанса. Наука в России, 2008, N 6 (прим. ред.).

стр. 9

Превращение переносчика электронов - цитохрома с (CytC) в фермент пероксидазу происходит в митохондриях клеток в том случае, если белок соединится с кардиолипином (1 - 3). В присутствии пероксида водорода образуется так называемое соединение I (4), а при его взаимодействии с липидами (LH) - их радикалы (5), начинается цепная реакция окисления пипидов, приводящая к запуску апоптоза. В эксперименте вместо липидов используют люминол, образование его радикалов сопровождается яркой хемилюминесценцией. В этой реакции участвуют радикалы супероксида (6).

К сожалению, указанный метод имеет два недостатка. Во-первых, во многих случаях свечение вызвано не одной реакцией (взаимодействием перок-сильных радикалов), но и другими, плохо изученными. Во-вторых, его интенсивность очень низкая и потому требуется довольно много материала (например, для анализа плазмы нужно брать кровь из вены, что мало приятно). Выход был найден благодаря специальным соединениям, названным активаторами хемилюминесценции. Их предложено делить на химические и физические (последние не вступают в химическую реакцию, их действие основано на увеличении квантового выхода хемилюминесценции). В течение почти тридцати лет сотрудник кафедры биофизики РГМУ кандидат биологических наук Виктор Шаров занимался поиском эффективного физического активатора. В итоге были найдены вещества - хинолизиновые кумарины, многократно увеличивающие интенсивность хемилюминесценции. Наилучшим оказался кумарин C-525. Он увеличивает интенсивность свечения при цепном окислении липидов более чем в 1500 раз (!), никак не влияя при этом на химические реакции в изучаемой системе и сам не вступая в реакции. Очевидно, при использовании таких активаторов можно обойтись небольшими количествами биологического материала (несколько микролитров крови или несколько миллиграммов ткани).

Как только выяснилось, что сверхслабое свечение животных клеток обусловлено реакциями перекисного окисления липидов, протекающими в биомембранах, измерение такой хемилюминесценции было применено для изучения механизма этих реакций. Главный метод измерений, использованный нами совместно с Петром Гутеневым в 1973 г. (в то время дипломником 2-го Московского государственного медицинского института им. Н. И. Пирогова, ныне кандидатом физико-математических наук), заключался в регистрации развития свечения во времени (кинетики), математическом ее моделировании и сравнении расчетных данных с экспериментально полученными кривыми. Однако в полной мере данный подход был реализован лишь в 2002 г., когда совместно с кандидатом биологических наук Дмитрием Измайловым (МГУ им. М. В. Ломоносова) нами была разработана удобная компьютерная программа для тех же целей. В итоге вся совокупность экспериментальных данных описывается пятью химическими реакциями, к тому же подобраны константы их скоростей. В нашей лаборатории этот метод широко используется для изучения многих других процессов, сопровождающихся хемилюминесценцией.

КОГДА ФОТОНЫ ПОРОЖДАЮТ РАДИКАЛЫ

В последние годы было показано: биологическое действие интенсивного света (лазерного или светодиодов) связано с образованием или высвобождением свободных радикалов. В 1994 г. на основании накопленных к тому времени данных нами была сформулирована гипотеза, согласно которой в основе стимулирующего действия низкоинтенсивного лазерного излучения лежат три фотохимические реакции. Первая - фотодинамическое действие на клеточные мембраны, связанное с образованием липидных радикалов при освещении клеток в присутствии эндогенных усилителей чувствительности - порфиринов (пигментов, широко распространенных в живой природе); вторая - фотохимическая активация антиоксидантного фермента - супероксиддисмутазы и третья - фотохимическое расщепление нитрозиль-

стр. 10

ных комплексов белков гема* с выделением NO, являющегося радикалом.

Возможно, механизм второй из этих реакций сложнее, чем мы предполагали, и включает в себя активацию биосинтеза указанного фермента при первичном образовании радикалов по механизмам первой или третьей реакции. Но роль этих двух реакций в биостимулирующем действии низкоинтенсивного лазерного излучения и высокоинтенсивных светодиодов доказана многочисленными работами сотрудников кафедры медицинской биофизики РГМУ - доктора медицинских наук Геннадия Клебанова, доктора биологических наук Анатолия Осипова и их коллег.

Однако радикалы, как уже говорилось, могут выступать и в роли разрушителей. Правда, долгое время исследователи были уверены в том, что радикалы лишь неспецифически повреждают клеточные структуры, клетки болеют, а иногда погибают от этого. В последние годы стало ясно, что основной механизм действия радикалов более специфичен - это запуск апоптоза, т.е. программируемой смерти клеток. Последовательность приводящих к нему событий хорошо изучена и сводится к шести стадиям: первая - действие на клетку факторов, вызывающих апоптоз; вторая - образование комплекса фосфолипида кардиолипина с цитохромом с (белок, являющийся компонентом дыхательной цепи) в митохондриях; третья - перекисное окисление липидов во внутренней мембране последних, катализируемое указанным комплексом; четвертая - образование больших пор (или трещин) в наружной мембране тех же органелл и выход наружу цитохрома с; пятая - запуск комплексом цитохрома с с другими белками каскада реакций с участием каспаз**; и наконец, шестая - разрушение структур клетки и поглощение ее фагоцитами. Решающее звено при этом - перекисное окисление липидов во внутренней мембране митохондрий, катализируемое комплексом цитохрома с с кардиолипином.

Изучение структуры и свойств данного комплекса проводилось в последнее время в лаборатории биохимика Валериана Кагана в Питтсбурге (США) и нами в МГУ, РГМУ и в Институте кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН. Выяснилось, что это сферическая наночастица диаметром 11 нм, состоящая из молекулы цитохрома с, окруженной плотным монослоем молекул кардиолипина. Частица гидрофобна и встраивается в липидный слой мембран митохондрий. Доступ к гему облегчен, и молекула цитохрома с приобрела новое свойство - способность катализировать процесс образования радикалов органических молекул, включая липиды. Механизм реакций, активизируемых этим комплексом, изучен методом кинетической хемилюминесценции, т.е. сочетанием записи кинетики свечения, сопровождающего реакции радикалов, и математического моделирования кинетики предполагаемых реакций.

АПОПТОЗ, АНТИОКСИДАНТЫ И ЛАЗЕРНОЕ ОБЛУЧЕНИЕ

По определению антиоксиданты - это соединения, препятствующие образованию радикалов и, соответственно, развитию реакций цепного окисления. Но в ходе каталитической реакции пероксидаз*** тоже образуются радикалы, способные запустить те же цепные процессы. Спрашивается, как в последнем случае будут действовать антиоксиданты? Недавно аспирантом кафедры медицинской биофизики МГУ Евгением Деевым было проведено систематическое исследование многих антиоксидантов, включая токоферол, флавоноиды и другие соединения, на образование радикалов люминола (химического индикатора, способного к хемилюминесценции) и липидов при реакциях, катализируемых комплексом цитохром с - кардиолипин. Как оказалось, все эти вещества подавляют образование радикалов при таких реакциях примерно при таких же концентрациях, какие используются для подавления реакций цепного окисления липидов.

В плане теории - это революционное событие. Раньше биофизики (включая автора данной статьи) считали: антиоксиданты действуют, потому что обрывают цепи окисления липидов, а оказалось, они к тому же могут ингибировать работу пероксидаз, включая связку цитохром c - кардиолипин, и тем самым предотвращать развитие апоптоза.

В плане практики - это многообещающее наблюдение, поскольку апоптоз во многих случаях - явление нежелательное (оно приводит к усложнению ситуации после инфарктов и инсультов), а иногда, напротив, необходимое (раковые клетки выживают в нашем организме, ибо не вступают в апоптоз, несмотря на сигналы организма). Может быть, использование антиоксидантов - одно из средств регулировки апоптоза?

И еще одно важное наблюдение. Монооксид азота (NO) охотно образует комплексы с геминовыми соединениями, в частности с гемоглобином и с цитохромом с. Кандидат биологических наук Григорий Борисенко и доктор биологических наук Анатолий Осипов на кафедре биофизики РГМУ показали: эти комплексы светочувствительны и распадаются при действии лазерного излучения с образованием свободного NO. Аспирант РГМУ Герман Степанов и Анатолий Осипов обнаружили, что пероксидазная активность комплекса цитохрома c с кардиолипином подавляется NO, но она восстанавливается под действием лазерного облучения. Это дает надежду, что и апоптоз можно будет подавлять или активировать с помощью NO или облучения лазером. Регулировать апоптоз означает иметь в руках оружие против злокачественных опухолей и осложнений при сердечнососудистых заболеваниях. Но это - заявка на будущие исследования.


* Гем - небелковая часть (простетическая группа) гемоглобина и цитохромов (прим. ред.).

** Каспазы - внутриклеточные протеолитические ферменты; они расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках (прим. ред.).

*** Пероксидазы - ферменты, катализирующие в живых клетках реакции окисления различных веществ с помощью перекиси водорода (прим. ред.).


© elibrary.com.ua

Permanent link to this publication:

https://elibrary.com.ua/m/articles/view/БИОФОТОНИКА-И-СВОБОДНЫЕ-РАДИКАЛЫ

Similar publications: LRussia LWorld Y G


Publisher:

Валентин ПротопоповContacts and other materials (articles, photo, files etc)

Author's official page at Libmonster: https://elibrary.com.ua/CashBack

Find other author's materials at: Libmonster (all the World)GoogleYandex

Permanent link for scientific papers (for citations):

БИОФОТОНИКА И СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ // Kiev: Library of Ukraine (ELIBRARY.COM.UA). Updated: 12.08.2014. URL: https://elibrary.com.ua/m/articles/view/БИОФОТОНИКА-И-СВОБОДНЫЕ-РАДИКАЛЫ (date of access: 29.11.2021).


Comments:



Reviews of professional authors
Order by: 
Per page: 
 
  • There are no comments yet
Related topics
Publisher
2206 views rating
12.08.2014 (2666 days ago)
0 subscribers
Rating
0 votes
Related Articles
Запрещает ли PayPal азартные игры?
Catalog: Экономика 
19 hours ago · From Україна Онлайн
IN THE INTERESTS OF ENERGY STABILITY
5 days ago · From Україна Онлайн
Аварии на топливе Westinghouse случались и ранее, начиная с 1979 года, когда произошла крупнейшая в истории США авария на АЭС Три-Майл-Айленд, в результате которой зафиксировано расплавление 50% активной зоны реактора. Далее Westinghouse делала попытки торговать с Чехией, однако опасные эксперименты по замене оригинального топлива окончились досрочной его выгрузкой из 1-го энергоблока АЭС Темелин в январе 2007 года, по причине его сильной деформации. Вышедшие из строя вэстингхаусовские тепловыводящие сборки на 3-м энергоблоке Южно-Украинской АЭС были в экстренном порядке заменены на стандартные ТВЭЛовские.
Catalog: Экология 
6 days ago · From Naina Kravetz
HISTORY OF ROADS AND GROUND TRANSPORT ACCORDING TO ARCHEOLOGICAL DATA
Catalog: История 
8 days ago · From Україна Онлайн
BASIC UNIT FOR THE AMERICAN ACCELERATOR
9 days ago · From Україна Онлайн
TRANSITION TO CONTROLLED EVOLUTION OF THE BIOSPHERE
Catalog: Биология 
9 days ago · From Україна Онлайн
DEVONIAN PALEOSOILS OF THE ANDOMA MOUNTAIN
9 days ago · From Україна Онлайн
Безопасно ли брать кредит в Интернете?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн
Знакомьтесь! Google: Платформа для маркетинга
10 days ago · From Україна Онлайн
Как узнать актуальный курс валют на сегодня?
Catalog: Экономика 
10 days ago · From Україна Онлайн

Actual publications:

Latest ARTICLES:

ELIBRARY.COM.UA is an Ukrainian library, repository of author's heritage and archive

Register & start to create your original collection of articles, books, research, biographies, photographs, files. It's convenient and free. Click here to register as an author. Share with the world your works!
БИОФОТОНИКА И СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ
 

Contacts
Watch out for new publications: News only: Chat for Authors:

About · News · For Advertisers · Donate to Libmonster

Ukraine Library ® All rights reserved.
2009-2021, ELIBRARY.COM.UA is a part of Libmonster, international library network (open map)
Keeping the heritage of Ukraine


LIBMONSTER NETWORK ONE WORLD - ONE LIBRARY

US-Great Britain Sweden Serbia
Russia Belarus Ukraine Kazakhstan Moldova Tajikistan Estonia Russia-2 Belarus-2

Create and store your author's collection at Libmonster: articles, books, studies. Libmonster will spread your heritage all over the world (through a network of branches, partner libraries, search engines, social networks). You will be able to share a link to your profile with colleagues, students, readers and other interested parties, in order to acquaint them with your copyright heritage. After registration at your disposal - more than 100 tools for creating your own author's collection. It is free: it was, it is and always will be.

Download app for smartphones