Регуляция уровня оксида азота в крови под действием альбумина и эмульсии перфторуглеводородов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Рафикова, Ольга Валериевна

• Рафикова, Ольга Валериевна
• кандидат биологических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Рафикова, Ольга Валериевна

1. Оглавление

2. Список сокращений

3. Введение

3.1. Актуальность исследования

3.2. Цель и задачи настоящего исследования

3.3. Научная новизна

3.4. Теоретическая и практическая значимость работы

4. Обзор литературы

4.1. Оксид азота

4.2. Основные этапы изучения оксида азота

4.3. Физико-химические характеристики оксида азота

4.4. Синтез N

4.4.1. NO - синтазный путь

4.4.2. Несинтазный путь синтеза N

4.5. Активные метаболиты N0 в крови

4.5.1. Нитрозотиолы

4.5.2. Нитрозильные комплексы железа

4.5.3. NO и гемоглобин

4.5.4. Пероксинитрит

4.5.5. NO модифицированные белки

4.6. Окисление N0 внутри гидрофобной фазы

4.7. Изменения метаболизма N0 в условиях ишемии/реперфузии

4.7.1. Ишемия/реперфузия

4.7.2. Продукция N0 во время ишемии/реперфузии

4.7.3. Значение активных форм кислорода и пероксинитрита в ишемии/реперфузии миокарда

4.7.4. Современные терапевтические подходы

Заключение диссертации по теме «Физиология», Рафикова, Ольга Валериевна

ВЫВОДЫ

1. Гидрофобная фаза в составе молекул BSA и мицелл «Перфторана» обладает способностью сорбировать N0 из окружающей водной среды. Концетрирование N0 и кислорода в малом объеме гидрофобной фазы значительно ускоряет реакцию окисления N0 в N203.

2. Насыщенная N203 гидрофобная фаза, обладает способностью вызывать образование экзогенных низкомолекулярных нитрозотиолов in vitro и in vivo.

3. Гидрофобные участки белков плазмы насыщены N0 и принимают участие в формировании эндогенного пула нитрозотиолов.

4. Введение в кровь BSA, ненасыщенного N0/N203 вызывает повышение среднего артериального давления. Насыщенный N0/N203 BSA не вызывает достоверного изменения в уровне САД в обычных условиях, но приводит к понижению артериального давления в условиях ингибирования эндогенного синтеза N0.

4. «Перфторан» в дозе 1% от ОЦК вызывает увеличение уровня низкомолекулярных тиолов плазмы и понижение САД. Доза «Перфторана» 1% от ОЦК не обеспечивает адекватной работы мицеллярного катализа окисления N0 и не вызывает образования нитрозотиолов. Поэтому, введение 7% от ОЦК приводит к повышению САД.

5. Использование тиолов или их комбинации с гидрофобными веществами вызывает достоверное дозозависимое снижение САД. Повторное введение цистеина на фоне действия «Перфторана» дополнительно пролонгирует данный эффект. Это делает комбинацию «Перфторана» и низкомолекулярных тиолов перспективной в качестве гипотензивного средства с возможностью строгого дозирования выраженности и длительности действия.

6. Показано существование оптимального уровня N0 в миокарде во время ишемии/реперфузии, при котором повреждение клеток минимально. Отклонения от оптимального значения в сторону увеличения или уменьшения концентрации N0 ведет к увеличению размеров некроза в зоне ишемии.

7. Введение «Перфторана» в объеме 7% от ОЦК в начальный момент реперфузии снижает повреждение миокарда на 75% от уровня повреждений у контрольных животных.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Рафикова, Ольга Валериевна, 2005 год

1. Ванин А.Ф. Динитрозильные комплексы железа и S-нитрозотиолы две возможные формы стабилизации и транспорта оксида азота в биологических системах // Биохимия. - 1998. - V.63. - N7. - Р.782-793

2. Ванин А.Ф. Окись азота в биологии: история, состояние и перспективы исследования // Биохимия. 1998. - Т.63. - N7. - С.867-869

3. Ванин А.Ф., Варич В.И. Образование нитрозильных комплексов негемового железа (комплексы 2.03) в такнях животных in vivo // Биофизика. 1979. - V.24. - N4. - Р.666-670

4. Ванин А.Ф., Стукан Р.А., Манухина Е.Б. Димерные и мономерные формы динитрозильных комплексов железа с тиол содержащими лигандами: физико-химические свойства и вазодилататорная активность // Биофизика.- 1997. V.42. - N1. - Р. 10-21

5. Волин М.С., Дэвидсон К.А., Камински П.М., Фейнгерш Р.П., Мохаззаб-Х К.М. Механизмы передачи сигнала оксидант оксид азота в сосудистой ткани//Биохимия. - 1998.-Т.63.-N7.-С. 958-965

6. Голубев A.M., Васильев А.Э. Медико-биологические аспекты применения эмульсий перфторуглеродов // Пущино. 1983. - С. 136-151

7. Горрен А.К.Ф., Майер Б. Универсальная и комплексная энзимология синтазы оксида азота // Биохимия. —1998. —63. —С. 870—880

8. Железкова Е.В., Ковеленов А.Ю., Шилов В.В. Иммуномодулирующее действие эмульсии перфторана при радиационной патологии // Физиологически активные вещества на основе перфторуглеродов в военной медицине. 1997. - С. 42-43

9. Иваницкий Г.Р., Воробьев С.И. Образование подвижных структур в кровотоке основа функционирования перфторуглеродной "искусственной крови" //Биофизика.- 1996.-Т.41.-N1.-С. 178-190

10. Клигупенко Е.Н., Бижно И.П., Слинченков В.В., Лещев Д.П. О некоторых механизмах действия перфторана в остром периоде термической травмы //

11. Перфторорганические соединения в биологии и медицине. 1997. -Пущино.-С. 187-196

12. Ладилов Ю.В.,Исламов Б.И., Воробьев С.И., Иваницкий Г.Р. Влияние различных доз эмульсии перфторуглеродов на гемодинамику и сократимость ишемического сердца. // Бюлл. эксперимент. Биол. и медицины. 1992. - Т.6. - С.593-595

13. Манухина Е.Б., Малышев И.Ю., Маленюк Е.Б., Зенина Т.А., Покидешев Е.А. Гипотензивное действие и тканевое распределение донора оксида азота динитрозильных комплексов железа (ДКЖ) // Бюл. эксперм. биол. и мед. - 1998. - V.125. -N1. -Р.30-33

14. Манухина Е.Б., Смирин Б.В., Малышев И.Ю., Стоклет Д.К., Мюддер Б., Солодков А.П., Щебеко В.И., Ванин А.Ф. Депо оксида азота в сердечнососудистой системе // Изв. Акад. Наук Сер. Биол. 2002. — V.9-10. N5. -Р.585-596

15. Мороз В.В., Крылов JI.H., Иваницкий Г.Р. и др. Применение перфторана в клинической медицине // Анестезиол. и реаниматол. 1995. - Т.6. - С.12-17

16. Недоспасов А.А. Биогенный NO в конкурентных отношениях // Биохимия. 1998. - V.63. - N7. - Р.881-904

17. Панченко С.М. Состояние системы гемокоагуляции после инфузии эмульсии перфторированных органических соединений // Автореф. дис. канд. мед. наук. НИИ гематологии и переливания крови. Ленинград. -1990-к

18. Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Косицын Н. С., Охотин В.Е. Проблема оксида азота в биологии и медицине и принцип цикличности // Москва. 2003

19. Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Охотин В.Е., Косицын Н. С. Циклические превращения оксида азота в организме млекопитающих // Москва. 1998

20. Стокле Ж.К., Мюлле Б., Андрианцитохайна Р., Клещев А. Гиперпродукция оксида азота в патофизиологии кровеносных сосудов // Биохимия. 1998. - Т.63. - N7. - С. 976-983

21. Ханевич М.Д., Софронов Г.А., Тиканадзе А.Д. и др. Применение перфторана в неотложной и плановой абдоминальной хирургии // Физиологически активные вещества на основе перфторуглеродов в военной медицине. 1997. - С. 112-113

22. Al-Sa'doni Н., Ferro A. S-Nitrosothiols: a class of nitric oxide-donor drugs // Clin. Sci. 2000. - V.98. - N.5. - P.507-520

23. Alvarez В., Radi R. Peroxynitrite reactivity with amino acids and proteins // Amino Acids. -2003. -N3-4. -P.295-311

24. Ambrosio G., Weisman H.F., Mannisi J.A., Becker L.C. Progressive impairment of regional myocardial perfusion after initial restoration of4s* postischemic blood flow // Circulation. 1989. - V.80. -N6. - P.l 846-1861

25. Ambrosio G., Zweier J.L., Flaherty J.T. The relationship between oxygen radical generation and impairment of myocardial energy metabolism following post-ischemic reperfusion // J. Mol. Cell Cardiol. 1991. - V.23. - N12. -P.1359-1374

26. Arstall M.A., Sawyer D.B., Fukazawa R., Kelly R.A. Cytokine-mediated apoptosis in cardiac myocytes: the role of inducible nitric oxide synthase induction and peroxynitrite generation // Circ. Res. 1999. - V.85. - N9.fT P.829-840

27. Asahi M., Fujii J., Такао Т., Kuzuya Т., Hori M., Shimonishi Y., Taniguchi N. The oxidation of selenocysteine is involved in the inactivation of glutathione peroxidase by nitric oxide donor // J. Biol. Chem. 1997. - V.272. - N31. -P.19152-19157

28. Ascenzi P., Colasanti M., Persichini Т., Muolo M., Polticelli F., Venturini G., Bordo D., Bolognesi M. Re-evaluation of amino acid sequence and structural consensus rules for cysteine-nitric oxide reactivity // Biol. Chem. 2000. -V.381. -N7. -P.623-627

29. Askew S.C., Barnett D.J., McAninly J., Williams D.L.H. Catalysis by Cu2+ of nitric oxide release from S-nitrosothiols (RSNO) // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1995. - V2. -P.741-745

30. Aversano Т., Zhou W., Nedelman M., Nakada M., Weisman H. A chimericM

31. I IgG4 monoclonal antibody directed against CD 18 reduces infarct size in aprimate model of myocardial ischemia and reperfusion // J. Am. Coll. Cardiol. -1995. V.25. -N3. -P.781-788

32. Becker L.B. New concepts in reactive oxygen species and cardiovascular reperfusion physiology // Cardiovasc. Res. 2004. - V.61. -N3. - P.461-470

33. Becker L.B., Vanden Hoek T.L., Shao Z.H., Li C.Q., Schumacker P.T. Generation of superoxide in cardiomyocytes during ischemia before reperfusion // Am. J. Physiol. 1999. - Y.277. - N6. - Pt2. - P.H2240-2246

34. Beda N.V., Suntsova T.P. Micellar catalysis for oxidation of nitric oxide (NO) in the multi-phase systems in vivo // FEBS Lett. 1999. - V.453. - N1-2. -P.229-235

35. Г 41. Bertuglia S., Giusti A. Microvascular oxygenation, oxidative stress, NO suppression and superoxide dismutase during postischemic reperfusion // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2003. - V.285. -N3. - P.H1064-H1071

36. Bloch W., Mehlhorn U., Krahwinkel A., Reiner M., Dittrich M., Schmidt A., Addicks K. Ischemia increases detectable endothelial nitric oxide synthase in rat and human myocardium // Nitric Oxide. 2001. - V.5. - N4. - P.317-33

37. Boyle M.P., Weisman H.F. Limitation of infarct expansion and ventricular remodeling by late reperfusion. Study of time course and mechanism in a ratл model // Circulation. 1993. - V.88. - N6. - P.2872-2883к

38. Bugge E., Ytrehus K. Bradykinin protects against infarction but does not mediate ischemic preconditioning in the isolated rat heart // J. Mol. Cell Cardiol. 1996. - V.28. -N12. -P.2333-2341

39. Burkart V., Koike Т., Brenner H.H., Imai Y., Kolb H. Dihydrolipoic acid protects pancreatic islet cells from inflammatory attack // Agents Actions. -1993. V.38. -Nl-2. -P.60-65

40. Butler A.R., Megson I.L., Wright P.G. Diffusion of nitric oxide and scavenging by blood in the vasculature // Biochim. Biophys. Acta. 1998. - V.1425. - N1. -P.168-176

41. Butler A.R., Megson I.L., Wright P.G. Diffusion of nitric oxide and scavenging by blood in the vasculature // Biochim. Biophys. Acta. 1998. - V.1425. - N1. -P.168-176

42. Calmels S., Hainaut P., Ohshima H. Nitric oxide induces conformational and functional modifications of wild-type p53 tumor suppressor protein // Cancer Res. 1997. - V.57. - N16. - P.3365-3369

43. Campbell D.L., Stamler J.S., Strauss H.C. Redox modulation of L-type calcium channels in ferret ventricular myocytes. Dual mechanism regulation by nitric oxide and S-nitrosothiols // J Gen Physiol. 1996. - V. 108. - N4. - P.277-293

44. Castro L.A., Robalinho R.L., Cayota A., Meneghini R., Radi R. Nitric oxide and peroxynitrite-dependent aconitase inactivation and iron-regulatory protein-1 activation in mammalian fibroblasts // Arch. Biochem. Biophys. 1998. -V.359. -N2. -P.215-224

45. Catani M.V., Bernassola F., Rossi A., Melino G. Inhibition of clotting factor XIII activity by nitric oxide // Biochem Biophys Res Commun. 1998. -V.249. -N.l. -P.275-278

46. Choi Y.B., Tenneti L., Le D.A., Ortiz J., Bai G., Chen H.S., Lipton S.A. Molecular basis of NMDA receptor-coupled ion channel modulation by S-nitrosylation //Nat. Neurosci. 2000. -Nl. - P. 15-21

47. Cooper C.E. Nitric oxide and iron proteins // Biochim. Biophy.s Acta. 1999. -V. 1411.- N2-3. -P.290-309

48. Cosby K., Partovi K.S., Crawford J.H., Patel R.P., et al. Nitrite reduction to nitric oxide by deoxyhemoglobin vasodilates the human circulation // Nat Med.- 2003. V. 9. -N12. - P.1498-1505

49. Crow J.P., Ischiropoulos H. Detection and quantitation of nitrotyrosine residues in proteins: in vivo marker of peroxynitrite // Methods Enzymol. 1996. -V.269. - P.185-194,

50. Daiber A., Herold S., Schoneich C., Namgaladze D., Peterson J.A., Ullrich V. Nitration and inactivation of cytochrome P450BM-3 by peroxynitrite. Stopped-flow measurements prove ferryl intermediates // Eur. J. Biochem. 2000. -V.267. - N23. - P.6729-6739

51. De Groote M.A., Testerman Т., Xu Y., Stauffer G., Fang F.C. Homocysteine antagonism of nitric oxide-related cytostasis in Salmonella typhimurium // Science. 1996. - V.272. - N5260. - P.414-417

52. Depre C., Fierain L., Hue L. Activation of nitric oxide synthase by ischaemia in the perfused heart // Cardiovasc. Res. -.1997. V.33. - N1. -P.82-87

53. Dohi K., Ohtaki H., Inn R., Ikeda Y., Shioda H.S., Aruga T. Peroxynitrite and caspase-3 expression after ischemia/reperfusion in mouse cardiac arrest model // Acta Neurochir. Suppl. 2003. - V.86. - P.87-91

54. Duilio С., Ambrosio G., Kuppusamy P., DiPaula A., Becker L.C., Zweier J.L. Neutrophils are primary source of O2 radicals during reperfusion after prolonged myocardial ischemia // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2001. -V.280. - N6. - P.H2649-2657

55. Eduardo da Silva-Santos J., Assreuy J. Long-lasting changes of rat blood pressure to vasoconstrictors and vasodilators induced by nitric oxide donor infusion: involvement of potassium channels // J. Pharmacol. Exp. Ther. -1999. V.290. - P.380-387

56. Ellman G.L. Tissue sulfhydryl groups // Arch. Biochem. Biophys. 1959. -V.82. -Nl. - P.70-77

57. Engelman D.T., Watanabe M., Maulik N., Engelman R.M., Rousou JA., Flack , J.E. 3rd., Deaton D.W., Das D.K. Critical timing of nitric oxide supplementationin cardioplegic arrest and reperfusion // Circulation. 1996. - V.94. - N9 Suppl. - P.II407-411

58. Estevez A.G., Spear N., Manuel S.M., Radi R., Henderson C.E., Barbeito L., Beckman J.S. Nitric oxide and superoxide contribute to motor neuron apoptosis induced by trophic factor deprivation // J. Neurosci. 1998. - V.18. - N3. -P.923-931

59. Feelisch M., Rassaf Т., Mnaimneh S., Singh N., Bryan N.S., Jourd'Heuil D., x Kelm M. Concomitant S-, N-, and heme-nitros(yl)ation in biological tissues andfluids: implications for the fate of NO in vivo // FASEB J. 2002. - V.16. -N13. -P.1775-1785

60. Ferdinandy P. Nitric oxide and peroxynitrite in cardioprotection: The effect of hyperlipidaemia // Cardiovasc. J. S. Afr. -2004. V.l5. -N4 Suppl 1. - P.S4

61. Foster M.W., McMahon T.J., Stamler J.S. S-nitrosylation in health and disease // Trends Mol. Med. 2003. - V.9. - N4. - P. 160-168

62. Frustaci A., Kajstura J., Chimenti C., Jakoniuk I., Leri A., Maseri A., Nadal-Ginard В., Anversa P. Myocardial cell death in human diabetes // Circ. Res. -2000. Y.87. - N12. - P.l 123-1132

63. Furukawa Т., Kohno H., Tokunaga R., Taketani S. Nitric oxide-mediated inactivation of mammalian ferrochelatase in vivo and in vitro: possible involvement of the iron-sulphur cluster of the enzyme // Biochem. J. 1995. -V.310. - Pt.2. - P.533-538

64. Galkina S.I., Dormeneva E.V., Bachschmid M., Pushkareva M.A., Sudina G.F., Ullrich V. Endothelium-leukocyte interactions under the influence of the superoxide-nitrogen monoxide system // Med. Sci. Monit. 2004. - V.10. -N9. - P.BR307-BR316

65. Garcia-Ruiz C., Fernandez-Checa J.C., Kaplowitz N. Bidirectional mechanism p of plasma membrane transport of reduced glutathione in intact rat hepatocytesand membrane vesicles // J. Biol. Chem. 1992. - V.267. - N31. - P.22256-22264

66. Gaston В., Sears S., Woods J., Hunt J., Ponaman M., McMahon Т., Stamler J.S. Bronchodilator S-nitrosothiol deficiency in asthmatic respiratory failure // Lancet.- 1998.-V.351.-N9112.-P.1317-1319

67. Gaston В., Sears S., Woods J., Hunt J., Ponaman M., McMahon Т., Stamler J.S. , j Bronchodilator S-nitrosothiol deficiency in asthmatic respiratory failure //1.ncet. 1998. - V.351. -N9112. -P.1317-1319

68. Gervits L.L. Perflurocarbon-based blood substitutes. Russian experience. In Fluorine in medicine in 21st century, eds. Banks, R.E., & Lowe, K.C. (Shrewsbury, Rapra)- 1994

69. Giraldez R.R., Panda A., Xia Y., Sanders S.P., Zweier J.L. Decreased nitric-oxide synthase activity causes impaired endothelium-dependent relaxation in the postischemic heart // J. Biol. Chem. 1997. - V.272. - N34. - P.21420-21426

70. Gladwin M.T., Lancaster J.R., Jr., Freeman B.A., Schechter A.N. Nitric oxide's reactions with hemoglobin: a view through the SNO-storm // Nat. Med. 2003. -N5. -P.496-500

71. Godber B.L., Doel J.J., Sapkota G.P., Blake D.R., Stevens C.R., Eisenthal R,. ^ Harrison R. Reduction of nitrite to nitric oxide catalyzed by xanthineWoxidoreductase I IJ Biol Chem. 2000. - V.275. -N11. - P.7757- 7763

72. Gordin V.A., Nedospasov A.A. NO catastrophes in vivo as a result of micellar catalysis // FEBS Lett. 1998. - V.424. - P.239-242

73. Goss S.P., Singh R.J., Hogg N., Kalyanaraman B. Reactions of *NO, *N02 and peroxynitrite in membranes: physiological implications // Free Radic. Res. -1999. V.31. - N6. - P.597-606

74. Gow A.J., Stamler J.S. Reactions between nitric oxide and haemoglobin under ^ physiological conditions //Nature. 1998. -V.391. -N6663. -P.169-173

75. Grasemann H., Gaston В., Fang K., Paul K., Ratjen F. Decreased levels of nitrosothiols in the lower airways of patients with cystic fibrosis and normal pulmonary function // J. Pediatr. 1999. - V. 135. - N6. - P.770-772

76. Heyndrickx G.R. Myocardial stunning: an experimental act with a large clinical audience // Arch. Mai. Coeur. Vaiss. 2003. - V.96. - N6. - P.665-670

77. Hobbs A.J. Soluble guanylate cyclase: the forgotten sibling // Trends Pharmacol. Sci. 1997.-N12.-P.484-491

78. Hobbs A.J., Gladwin M.T., Patel R.P., Williams D.L., Butler A.R. Haemoglobin: NO transporter, NO inactivator or NOne of the above? // Trends Pharmacol. Sci. 2002. -N9. - P.406-411