МОДЕЛЬНЫЕ БИОМЕМБРАНЫ КАК ТЕСТ-ОБЪЕКТЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИОННОГО ДИАПАЗОНА ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, НЕ ВЫЗЫВАЮЩЕГО ДЕСТРУКЦИЮ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

В работе представлены данные по изменениям модельных биомембран (липосомы, тени эритроцитов, эритроциты), используемых, как тест-объекты, для определения тех обла- стей концентраций биологически активных веществ, в которых не происходит нарушения структуры или функции экспериментальных объектов. В качестве биологически активных веществ отобрали синтетические: регулятор роста растений - мелафен, применяемый в малых дозах в предпосевной обработке семян и производные антиоксиданта – фенозана, феноксан и ИХФАНы. Показали методом ДСК, что производные фенозана в концентрациях равных 10-5 М и более, разрушают микродоменную организацию в бислоях фосфолипидных мультиламеллярных липосом и переформировывают белковые микродомены в тенях эритроцитов. Мелафен в малых и больших концентрациях полимодально изменяет микродоменную организацию в бислоях фосфолипидных мультиламеллярных липосом, не разрушая структуру, и не влияет на белковые микродомены в тенях. Спектральным анализом выявили увеличение проницаемости мембран в изолированных целых эритроцитах при действии мелафена в больших и малых концентрациях. Методом малоуглового дифракционного рассеяния показали отсутствие влияния мелафена в широком диапазоне концентраций на толщину фосфолипидных бислоев и порядок их упаковки в мультиламеллярных липосомах.

фосфолипиды, мультиламеллярные липосомы, биологически активные вещества, тени эритроцитов, эритроциты, ДСК, малоугловое дифракционное рассеяние

1. Фаттахов С-Г.Г., Резник В.С., Коновалов А.И. Меламиновая соль бис гидроксиметил) фосфиновой кислоты (Мелафен), как новый сильный регулятор роста растений. В кн. Материалы 13 интернациональной конференции химии фосфорных соединений. С-Пб. 2002. S. 80.2.

2. Ершов В.В., Никифоров Г.А., Володькин A.A. Пространственно-затруднённые фенолы. М. Химия. 1972.

3. Никифоров, Г.А. Белостоцкая И.С., Вольева В.Б., Комиссарова Н.Л., Горбунов Д.Б. Биоантиоксиданты "поплавкового" типа на основе производных 2,6 дитретбутил-фенола. В сб.: Биоантиоксидант. Научный вестник мед акад.2003; 50–51.

4. Тараховский Ю.С., Кузнецова С.М., Васильева Н.А., Егорочкин М.А., Ким.Ю.А. Взаимодействие таксифолина (дигидрокверцитина) с мультиламеллярными липосомами из димиристоилфосфатидилхолина. Биофизика. 2008; 53:78-84.

5. Антонов В.Ф., Смирнова Е.Ю., Шевченко Е.В. Липидные мембраны при фазовых превращениях. М: Наука. 1992.

6. Тараховский Ю.С. Интеллектуальные липидные наноконтейнеры в адресной доставке лекарственных веществ. М.: Издательство ЛКИ. 2011.

7. Харакоз Д.П. О возможной физиологической роли фазового перехода «жидкое-твердое» в биологических мембранах. Успехи Биологических Наук. 2001. 41. 264-333.

8. Филиппов А.В., Рудакова М.А., Гиматдинов Р.С., Семина И.Г. Диффузия липидов в биологических мембранах. Учебное пособие для студентов третьего и четвертого курсов специализации. Медицинская физика физического факультета. Казань 2006.

9. Lindblom G., Oradd G., Filippov A. Lipid lateral diffusion in bilayers with phosphatidylcholine, sphingomyelin and cholesterol. An NMR study of dynamics and lateral phase separation. Chem Phys Lipids. 2006; 141: 179-184.

10. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М. Изд. Наука. 1986.

11. Dodge J.T., Mitchell C., Hanahan D.J. The preparation and chemical characteristics of hemoglobin-free ghost of human erythrocytes. Arch. Biochem. Biophys. 1963; 100: 199-130.

12. Sato Y., Yamakose H. Suzuki Ya. Mechanism of hypotonic hemolysis of human erythrocytes. Biol. Pharm. Bull. 1993; 16: 506-512.

13. Акоев В.Р., Щербинина, С.П. Матвеев А.В., Тараховский Ю.С., Деев А.А., Шныров В.Л. Исследование стpуктуpных переходов в мембранах эритроцитов при наследственном гемохроматозе. Бюллетень Экспериментальной Биологии и Медицины. 1997; 123: 279-284.

14. Akoev V.R., Matveev A.V., Belyaeva T.V., Kim Y.A. The effect of oxidative stress on structural transitions of human erythrocyte ghost membranes. Biochim Biophys Acta. 1998; 1371: 284-294.

15. Гендель Л.Я., Ким Л.В., Лунёва О.Г., Федин В.А., Круглякова К.Е. Изменения поверхностной архитектоники эритроцитов под влиянием синтетического антиоксиданта фенозана-1. Известия РАН. Серия Биология. 1996; 4: 508-512.

16. Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н., Трещенкова Ю.А. Действие малых доз фенозана на биохимические свойства лактатдегидрогеназы и микровязкость

17. мембран микросом мозга мышей. Радиационная биология. Радиоэкология. 2003; 3: 320-323.

18. Ким Ю.А., Елемесов Р.Е., Акоев В.Р. Гиперосмотический гемолиз эритроцитов и антигемолитическая активность фракции сапонинов и тритерпеновых гликозидов из Panax Ginseng C.A.Meyer. Биологические мембраны. 2000; 17: 15-26.

19. Прокопов А.А., Шукиль Л.В., Берлянд А.С. Изучение метаболизма фенозан-кислоты в организме кроликов. Химико-фармацевтический журнал. 2006; 40: 3-4.

20. Бурлакова Е.Б. Эффект сверхмалых доз. Вестник российской Академии наук. 1994; 64: 425 – 431.

21. McMullen T.P.W., Lewis R.N.A.H., Mc Elhaney R.N. Differential scanning calorimetry study.of the effect of cholesterol on the thermo tropic phase behavior of a homologous series of linear saturated phosphatidylcholines. Biochemistry. 1993; 32: 516-552.

22. Jager F.C. Determination of vitamin E requirement in rats by means of spontaneous haemolysis in vitro. Nutr. et Diets. 1968; 10: 215−223.

23. Privalov P.L., Plotnikov V.V. Three generations of scanning microcalorimeters for liquids. Therm. Acta. 1989; 139: 257-277.

24. Архипова Г.В., Бурлакова Е.Б., Кривандин А.В., Погорецкая И.Л. Влияние фенозана на структуру фосфолипидных мембран. Нейрохимия. 1996; 13:128-132.

25. Фаттахов С.Г. Мелафен – перспективный препарат для сельского хозяйства, биотехнологий и экобиотехнологии. В кн.: Мелафен: механизм действия и области применения. ред. Фаттахова С.Г., Кузнецова В.В., Загоскиной Н.В. Казань: Печать – Сервис XXI век; 2014: 9-14.

26. Кривандин А.В., Фаткуллина Л.Д., Шаталова О.В., Голощапов А.Н., Бурлакова Е.Б. Исследование встраивания антиоксиданта ИХФАН в липосомы методом малоуглового рентгеновского рассеяния. Химическая физика. 2013; 32: 91-96.

27. Fatkullina L.D., Vekshina O.M. (Alekseeva O.M.), Burlakova E.B., Goloshchapov A.N., Kim Yu.A. Stabilization of cell membranes by hybrid antioxidants in therapy of neurodegenerative diseases. In book “In Biotechnology: State of the Art and Prospects for Development” Ed. by P.E. Stott and G.E. Zaikov. New York. Nova Science Publishers; 2008: Chapter 13. 115-123.

28. Ким Ю.А., Елемесов Р.Е., Акоев В.Р. Гиперосмотический гемолиз эритроцитов и антигемолитическая активность фракции сапонинов и тритерпеновых гликозидов из Panax Ginseng C.A.Meyer Биологические мембраны. 2000; 17: 15-26.

29. Фаттахов С.Г. Мелафен – перспективный препарат для сельского хозяйства, биотехнологий и экобиотехнологии. Мелафен: механизм действия и области применения. 2014; Печать – Сервис XXI век Казань (под редакцией Фаттахова С.Г., Кузнецова В.В., Загоскиной Н.В. 408 с. 9-14.

30. Алексеева О.М., Ерохин В.Н., Кременцова А.В., Миль Е.М., Бинюков В.И., Фаттахов С.Г., Ким Ю.А., Семёнов В.А., Голощапов А.Н., Бурлакова Е.Б., Коновалов А.И. Изучение влияния малых доз мелафена на клетки злокачественных новообразований животных in vivo и in vitro. Доклады Академии наук. 2010; 431: (3). 408-410.

31. Alekseeva O.M. Chapter 9: «The Influence of Melafen-Plant Growth Regulator to some Metabolic pathways of animal cells». Book «Nanopolymers and Modern Materials Processing, Production and Applications» Editors: O.V. Stoyanov, A. K. Haghi, G. E. Zaikov Apple Academic Press, Toronto New Jersey 2013; 147-161.

32. Ерохин В.Н., Кременцова А.В., Семенов В.А., Бурлакова Е.Б. Влияние антиоксиданта - (гидрокси-3,5-дитретбутилфенил) пропионовой кислоты (фенозана) на развитие злокачественных новообразований. Известия РАН. Сер. биол. 2007; 5: 583-590.

33. Миль Е.М., Албантова А.А., Бурлакова Е.Б. Влияние антиоксиданта фенозана и облучения в малой дозе на содержание белков Р53 и BCL-2 у мышей разных линий. Радиационная биология. Радиоэкология. 2010; 50: (1). 58-64.

34. Миль Е.М., Мышлякова О.В., Бурлакова Е.Б. р53 при низкоинтенсивных воздействиях физической и химической природы (ионизирующее излучение и антиоксидант). Биофизика. 2005; 50: (1). 75-79.

35. Жижина Г.П., Заварыкина Т.М., Миль Е.М., Бурлакова Е.Б. Изменение структурных характеристик ДНК селезенки у мышей после введения фенозана и общего воздействия у-радиации в малой дозе с малой мощностью. Радиационная биология. Радиоэкология. 2007; 47: (4). 414-422.

36. Трещенкова Ю. А., Голощапов А.Н., Шишкина Л.Н., Бурлакова Е. Б. Действие малых доз антиоксиданта фенозана и облучения на гликолитические ферменты субклеточных структур клеток мозга. Радиационная биология. Радиоэкология. 2003; 43: (3). 320-323.

37. Жигачева И.В., Фаткуллина Л.Д., Русина И.Ф., Шугаев А.Г., Генерозова И.П., Фаттахов С.Г., Коновалов А.И. Антистрессовые свойства препарата мелафен. Доклады Академии Наук. 2007; 414: (2). 263-265.

38. Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б., Генерозова И.П., Шугаев А.Г. Роль адаптогенов в регуляции биоэнергетических функций митохондрий в условиях стресса. Биологические мембраны: Журнал мембранной и клеточной биологии. 2013; 30: (4). 313-321.

39. Жигачева И.В., Фаткуллина Л.Д., Шугаев А.Г. Сверхмалые концентрации препарата «Мелафен» изменяют структурно-функциональные характеристики биологических мембран растительного и животного происхождения. «Мелафен: механизм действия и области применения». Под ред. С.Г. Фаттахова, В.В. Кузнецова, Н.В. Загоскиной. — Казань: «Печать-Сервис XXI век».2014;136–147.

40. Горбатова Е.Н., Духович Ф.С., Курочкин В.К. Изучение эффектов сверхмалых доз фенозана. , Российский Химический журнал 1999; 43: (5). 80-81.

41. Молочкина Е.М., Озерова И.Б., Бурлакова Е.Б. Действие фенозана и экзогенного ацетилхолина на ацетилхолинэстеразу и систему липидной пероксидации в мембранах клеток головного мозга, Российский Химический журнал 1999; 43: 63-71.

42. Пальмина Н.П., Мальцева Е.Л., Пынзарь Е.И., Бурлакова Е.Б. Модификация активности протеинкиназы С лигандами в сверхмалых концентрациях. Роль протеинкиназы С и ее эффекторов в процессах пероксидного окисления. Российский Химический журнал 1999; 43: 55-63.

43. Пальмина Н.П., Кледова Л.В., Панкова Т.В. Гаинцева В.Д. К вопросу о "рецепторном" механизме действия биологически активных веществ в сверхнизких концентрациях. Радиационная биология. Радиоэкология. 2003; 43: (3). 310-314.

44. Часовская Т.Е., Мальцева Е.Л., Пальмина Н.П. Действие фенозана калия на структуру плазматических мембран клеток печени мышей in vitro. Биофизика. 2013; 58: (1). 97-105.

45. Пальмина Н.П., Часовская Т.Е., Бинюков В.И., Плащина И.Г. Механизм действия синтетического антиоксиданта фенозана калия в сверхнизких концентрациях на поверхностные области липидов плазматических мембран. Труды VI международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». 2012; 84-97.

46. Паршина Е.Ю., Гендель Л.Я., Рубин А.Б. Влияние новых гибридных антиоксидантов - ихфанов - на морфологию эритроцитов. Биофизика. 2004; 49. (6): 1094-1098.

47. Паршина Е.Ю., Гендель Л.Я., Рубин А.Б. Влияние новых гибридных антиоксидантов - ихфанов - на кинетику аскорбат-индуцированного восстановления радикальных центров спиновых зондов в липосомах. Биофизика. 2005; 50. (4): 676-679.

48. Коновалов А.И., Рыжкина И.С, Муртазина Л.И., Тимошева А.П., Шагидуллин Р.Р., Чернова А.И., Аввакумова Л.В., Фаттахов С.Г. Супрамолекулярные системы на основе дигидрата меламиновой соли бис(оксиметил)фосфиновой кислоты (мелафена) и поверхностно-активных веществ. Сообщение 1. Строение и самоассоциация мелафена в воде и хлороформе. Известия Академии наук. Серия химическая. 2008; 6: 1207-1214.

49. Рыжкина И.С., Муртазина Л.И., Киселева Ю.В., Манжукова Д.Н, Тимошева А.П., Пальмина Н.П., Коновалов А.И. Свойства супрамолекулярных наноассоциатов, образующихся в водных растворах низких и сверхнизких концентраций биологически активных веществ. Доклады Академии наук. 2009; 428: (4). 487–491.

50. Пальмина Н.П., Часовская Т.Е., Рыжкина И.С., Муртазина Л.И., Коновалов А.И. Водные растворы фенозана калия: влияние на структуру биологических мембран и электропроводность. Доклады Академии наук. 2009; 429: (1).128-131.

51. Сиротюк М.Г. Влияние температуры и газосодержания на кавитационный процессы. Акустич. Журнал. 1966; 12: (1). 87-92.

52. Гаврилов Л.Р. «Физические основы процессов ультразвуковой технологии» под ред. Л.Д. Розенберга. М. Наука. 1970; 395-426.