Окислительно-восстановительные реакции нитроксильных и нитронилнитроксильных радикалов с аскорбиновой кислотой и оксидом азота

• Автор: Бобко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 95 с. : ил.

® Введение
Глава 1. Литературный обзор. Окислительно-восстановительные свойства нитроксильных радикалов

§1.1. Типы нитроксильных радикалов §1.2. Спиновые зонды на NO

§1.3. Окислительно-восстановитсльные реакции нитроксильных Ф радикалов

§1.3.1. Электрохимическое окисление и восстановление нитроксильных радикалов

§1.3.2. Восстановление нитроксильных радикалов аскорбиновой кислотой §1.3.3. Окислительно-восстановительные превращения нитроксильных радикалов в биологических системах in vitro и in vivo §1.3.3.1. Окисление нитроксильных радикалов и их гндроксиламинов супероксидным радикалом in vitro ^ §1.3.3.2. Восстановление нитроксильных радикалов тиолсодсржащими

соединениями in vitro (на примере глутатиона)

§1.3.3.3. Применение нитроксильных радикалов in vivo как зондов на окислительно-восстановительный статус среды
§1.4. ЯМР спиновых ловушек как метод исследования диамагнитных продуктов метаболизма нитроксильных радикалов
Глава 2. Сравнительное исследование реакций восстановления нитроксильных радикалов пирролидинового, нмндазолннового и

имидазолндинового типов
§2.1. Исследование механизма реакции восстановления нитроксильных радикалов пирролидинового, нмндазолннового и имидазолндинового типов аскорбиновой кислотой
§2.1.1. Обратимость реакции восстановления нитроксильных радикалов аскорбиновой кислотой

§2.1.2. Окисление гидроксиламинов НР радикалом аскорбата
§2.1.3. Окисление гидроксиламинов НР дсгидроаскорбиновой кислотой
§2.1.4. Схема реакции и математическое моделирование
§2.1.5. Изучение влиянии глутатиона на восстановление нитрокенльных
радикалов аскорбиновой кислотой
§2.2. Сравнительное исследование стабильности к восстановлению радикалов нмидазолинового, имндазолидинового и пирролидинового типов
§2.3. Сравнительное исследование стабильности к восстановлению тетраметил- и тетраэтилзамещённых нитроксидов
Глава 3. Исследование механизма реакции между нитронилнитрокенльными радикалами и оксидом азота в восстановительной среде
§3.1. Использование липосом с целью увеличения стабильности нитроншшнтроксильных Ж)-зондов в восстановительной среде §3.2. Изучение реакции фторсодержащих нитроншшнтроксильных радикалов с N0 в восстановительной среде методом 19Р ЯМР и ЭПР спектроскопии
§3.2.1. Изучение магниторезонансных свойств фторсодержащих НИР §3.2.2. Исследование реакции фторзамещённых НИР с оксидом азота §3.2.3. Проверка возможности реакции гндроксиламина НИР с оксидом азота
§3.2.4. Изучение механизма реакции НИР с N0 в восстановительной среде §3.3. Использование |9Р ЯМР спектроскопии и фторсодержащих нитронилиитрокенльных радикалов для детектирования N0 ех т/то
Глава 4. Материалы и методы
Выводы
Благодарности
Список литературы
Нитроксильные радикалы (ИР) широко применяются во многих областях физико-химических и биологических исследований, в качестве контрастирующих добавок в процессах полимеризации и структурных единиц при конструировании органических ферромагнетиков. НР, будучи парамагнитными соединениями, используются в качестве спиновых зондов и меток для определения параметров микроокружения среды (полярность [1-3], вязкость [4-6], pH [7-9], концентрация кислорода [10-12]) с помощью спектроскопии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). НР позволяют получать уникальную информацию при исследовании структурных характеристик биологических макромолекул и бномембран, в первую очередь на основе метода спиновых зондов [13]. Биомедицинское применение НР включает в себя их использование в качестве контрастирующих соединений в томографии [14-16] и физиологически активных соединений [17, 18].
Актуальность проблемы. Несмотря на то, что исследование биологических систем с помощью НР проводится уже в течение 50 лет, до сих пор остаётся много нерешённых вопросов, что обусловленно как сложным характером биологических образцов, так и далеко не полным пониманием .механизмов реакций НР с различными биологическими молекулами. Наиболее важными являются реакции окисления и восстановления, поскольку они не только отображают важную характеристику среды, так называемый окислительно-восстановительный статус, но и оказывают непосредственное влияние на интенсивность и даже на саму возможность детектирования сигнала ЭПР нитроксильных радикалов. Среди физиологически активных низкомолекулярных восстановителей аскорбиновая кислота (АК) и глутатион (ГЛ, вБН) в первую очередь отвественны за восстановление НР в различных тканях. Механизмы реакций НР с данными соединениями, как оказалось, были изучены недостаточно, несмотря на многочисленные публикации.
Другой важной физиологически активной молекулой, вступающей в многочисленные окислительно-восстановительные реакции в биологических системах, является оксид азота (N0). Специфическая реакция восстановления нитронилнитроксильного радикала (ННР) оксидом азота в иминонитроксильный радикал (ИНР) используется для детектирования N0 в отсутствии других восстановителей. Более того, в биологических средах ННР успешно используются как
§2.2. Сравнительное исследование стабильности к восстановлению радикалов имидазолинового, имидазолидинового и пирролидинового типов.
Как было уже показано в литературном обзоре (Глава 1), нитроксильные радикалы разных типов характеризуются различной устойчивостью к восстановлению аскорбиновой кислотой. Скорость восстановления или бимолекулярная константа скорости восстановления НР зависит как от типа радикала, так и от наличия/отсутствия заместителей различной природы в гетероцикле молекулы. Ниже приводится сравнительное исследование стабильности НР различных типов (имидазолинового, имидазолидинового и пирролидинового) в присутствии аскорбиновой кислоты.
Длина волны, нм
Рис. 2.11 Спектр ННР 10 (1 мМ) в 0,1 М Ыа-фосфатином буфере, pH 7,5, ДТПА 0,1 мМ, ДМСО 0,5% (—); аскорбиновой кислоты (4 мМ) в 0,1 М 14а-фосфатином буфере, pH 7,5, ДТПА 0,1 мМ, ДМСО 0,5%
(..); ННР 10 (1 мМ) и аскорбиновой кислоты (4 мМ) в 0,1 М Иа-фосфатином буфере, pH 7,5, ДТПА 0,1
мМ, ДМСО 0,5% ( ).
Была исследована стабильность радикалов имидазолинового, имидазолидинового, 2-имидазолин-З-оксидного и пирролидинового рядов к восстановлению аскорбиновой кислотой (см. схему 2.1, структуры 10-12,17 и 19).