Роль связывания с липидной мембраной в фотодинамическом воздействии металлофталоцианинов на ионные каналы грамицидина A

• Автор: Пашковская, Алина Андреевна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

1.1.1 Введение

1.2 Фотосснсибилизированныс реакции в биологических системах

1.3 Фотосенсибнлизаторы

1.3.1 Порфирины

1.3.2 Фталоцианины

1.3.2.1 Металлосодержащие фталоцианины

1.3.2.2 Анионные металлосодержащие фталоцианины

1.3.2.3 Катионные металлосодержащие фталоцианины

1.3.2.4 Эффекты координации фталоцианинов и порфиринов

1.3.2.5 Стерические эффекты координации фталоцианинов

1.4 Взаимодействие фотосенсибилизаторов с мембранами

1.4.1 Локализация фотосенсибилизаторов но отношению к мембране
1.5 Состав биологических мембран
1.5.1 Липидные компоненты мембран
1.5.1.1 Фосфатидил глицерины
1.5.1.2 Глицеролмоноолеат
1.6 Фотодипамическое воздействие фотосенсибилизаторов па липидные
компоненты мембран
1.7 Фотодипамическое воздействие фотосенсибилизаторов на белковые
компоненты мембран
1.8 Фотодинамическая инактивация микроорганизмов
1.9 Фотодинамическая инактивация митохондрий
2 Фотодинамическая терапия
2.0.1 Направленное фотодинамичсское действие
3.0 Фотодинамическая инактивация грамицидиновых каналов в
искусственной липидной мембране
3.0.1 Структура грамицидина
3.0.2 Механизм фотосеисибшшзированной инактивации грамицидиновых каналов
3.0.3 Кинетика фотоинактивации грамицидиновых каналов
3.0.4 Значение связывания с мембраной для фотодинамической активности металлофталоцианинов на примере фотодинамической инактивации грамицидиновых каналов
4 Материалы и методы
4.1 Используемые материалы
4.1.1 Липиды
4.1.2 Фотосенсибилизаторы
4.1.3 Каналоформер
4.1.4 Поверхностно активные вещества 5
4.1.5 Буферные растворы
4.2 Ячейки и электроды
4.3 Формирование мембран
4.4 Источники света
4.5 Измерение проводимости мембраны при постоянном потенциале
4.6.1 Метод сенсибилизированной фотоинактивации
4.6.2 Метод измерения электрофоретической подвижности
4.6.3 Метод определения квантового выхода
4.6.4 Метод флуоресцентной конфокальной спекгроскопии
5 Результаты
5.1 Значение координационного взаимодействия между центральным атомом металла в мсталлокомплексах фталоцианинов и фосфатной группой фосфолипидов мембраны для фотосенсибилизированной инактивации грамицидиновых каналов
5.1.1 Наличие фосфатной группы в молекуле липида необходимое
условие для фотодинамической активности металлофталоцианинов в липидных мембранах. Ослабление фотодинамического воздействия металлофталоцианинов на грамицидиновые каналы при добавлении фосфата в омывающий мембрану раствор
5.1.2 Зависимость эффективности фотодинамического подавления
работы грамицидиновых каналов в присутствии металлофталоцианинов от природы центрального атома металла
5.1.3 Сравнение эффекта фторид иона на связывание с мембраной
положительно и отрицательно заряженных металлофталоцианинов, измеренное методом флуоресцентной корреляционной спектроскопии, и его влияния на фотодинамическое воздействие этих фотосснсибилизаторов на грамицидиновые каналы
5.1.4 Действие анионов фторида и фосфата на спектры флуоресценции
металлофталоцианинов
5.2 Значение электростатического взаимодействия с липидной мембраной для фотодинамической активности металлофталоцианинов
5.2.1 Влияние заряда мембраны на связывание катионных и анионных
металлофталоцианинов, измеренное методом флуоресцентной корреляционной спектроскопии
5.2.2 Сравнение фотодинамической инактивации грамицидиновых
каналов, сенсибилизированной катионными и анионными металлофталоцианинами, в мембранах, имеющих различный поверхностный заряд
5.2.3 Влияние ионной силы раствора на фотодинамическую активность
катионных фталоцианииов в отрицательно заряженной мембране
6 Заключение
7 Выводы
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Исходя из ограниченности сферы действия синглетного кислорода в биологических средах расстояниями порядка толщины мембраны , можно заключить, что для эффективного фотодинамичсского воздействия на компоненты мембраны необходимо связывание фотосснсибилизаторов с мембраной. В работе Рокицкой и соавторов проблема взаимосвязи фотодинамической активности сенсибилизаторов с их связыванием с мембраной была изучена в модельной системе на примере фотодинамической инактивации грамицидшювых каналов в присутствии ряда сульфированных фталоцианинов алюминия. Нам представлялось чрезвычайно актуальным детально изучить процесс связывания с липидными мембранами и его значение для фотодинамической активности фталоцианинов, в частности, для фотосенсибилизированпого повреждения мембранных белков. Фотосенсииилизированные реакции в биологических системах. Впервые фотосенсибилизированное воздействие на биологические молекулы было описано в работах О. Раба и Г. Таппайнера в голу. Они установили, что клетки парамеции, окрашенные эозином, акридином и другими красителями, гибнут при освещении. В настоящее время фотосенсибилизированные реакции в биологических системах принято относить к двумосновным типам . К реакциям I типа относят радикальные процессы взаимодействия фотовозбужденных молекул фотосенсибилнзатора с биосубстратами, приводящие к переносу электрона или атома водорода, в результате чего первичным продуктом являются свободные радикалы фогоссисибплизатора или биомолекул. В кислородсодержащей среде первичные радикалы фотосенсибилизатора и биомолекул вступают в реакцию с молекулярным кислородом с образованием супероксидного и или гидроксильного радикалов. На первом этапе а молекула сенсибилизатора С под действием света переходит в возбужденную форму С. Последняя реагирует с субстратом, давая два радикала б. Гидрированная форма сенсибилизатора в окисляется кислородом воздуха в исходнуюструктуру. Радикал субстрата Я может окислять либо другие субстраты, либо присоединять кислород, образуя псрекисиые радикалы Я г. В фотодинамических реакциях, II типа, происходит триплсттриплетный перенос энергии от возбужденного фотосенсибилизатора на молекулярный кислород, находящийся в основном триплстном состоянии, с образованием его синглетного, возбужденного состояния 1 АцОг Ог Рис. Рис 1. Общая схема электронных переходов возбужденных сенсибилизаторов и образования синглетного кислорода. Поглощение 2 флуоресценция 3 внутрисистемная конверсия 4 фосфоресценция 5 переход из триплетного в синглетное состояние кислорода. Уровни энергии сенсибилизатора а и кислорода в. Молекула сенсибилизатора С Рис. I типа. Для протекания фотосснсибилизированных реакций II типа необходимо, чтобы энергия триплетного возбужденного состояния фотосенсибилизатора была не меньше, чем энергия образования первого синглетного состояния кислорода ,7 кДжмоль, а время жизни тт 0 не. Второе синглетное состояние кислорода ЕОч с энергией возбуждения 0см1 также может образовываться путем миграции энергии с соответствующих триплетных уровней фотосенсибилизаторов, однако оно имеет короткое время жизни пс и быстро переходит в первое синглетное состояние . Метод фотодинамической терапии базируется на применении специфических фотосенсибилизаторов молекул красителей, способных избирательно накапливаться в опухолевых тканях в силу своих физических и химических свойств, активно способствовать разрушению опухолевых клеток под действием видимого света. Порфирины и их гидрированные аналоги хлорины и бактериохлорины играют важную роль в природе Они входят в состав таких важных белков как гемоглобин, миоглобин, ферментов. Цитохромы порфирииовые комплексы железа, которые в составе белкового комплекса образуют окислительные ферменты, участвующие в окислительных процессах на уровне клетки. Металлопорфирины относят к фотосенсибилизаторам первого поколения. Они представляют сопряженное макроциклическое кольцо, состоящее из 4х пиррольиых остатков, соединенных между собой метановыми мостиками. Центральный атом металла, вытесняя из порфиршювого лиганда два иона водорода, оказывается практически в симметричном электростатическом поле четырех атомов азота, с которыми он может образовывать четыре эквивалентных координационных связи донорноакцепторного типа.