Bioinorganic Chemistry and Applications, 2006; 2006: (más artículos en esta revista)

Efecto protector de la Meso-Tetrakis-(3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) en la porfirina En Vivo Impacto de Trimethyltin cloruro en el sistema de defensa antioxidante

Hindawi Publishing Corporation
Elena R. Milaeva [1], Vladimir Yu. Tyurin [1], Yulia A. Gracheva [1], Margarita A. Dodochova [2], Lydia M. Pustovalova [2], Victor N. Chernyshev [2]

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Resumen

El efecto in vivo de trimethyltin de vinilo (Me 3 SnCl), base libre meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina (R »4 PH 2) y su mezcla equimolar, en la actividad enzimática de catalasa (CAT), superóxido dismutasa (SOD), y en el contenido total de libre sulfhydryl grupos se ha estudiado en ratas el hígado y el riñón. Se demostró que el tratamiento simultáneo de los animales a prueba con la combinación de Me 3 SnCl y R »4 PH 2 redujo el impacto de tóxicos Me 3 SnCl.

INTRODUCCIÓN

Compuestos orgánicos de encontrar una considerable aplicación en la industria y la agricultura y el posterior vertido de tóxicos organoestánnicos en el medio ambiente es un tema de gran preocupación [1, 2]. Entre los organoestánnicos R n SnX 4-n trimethyltin especies Me n SnX 4-n son de particular importancia ya que estos compuestos se forman en el medio ambiente en los procesos de biomethylation [3].

La toxicidad de organoestánnicos se asocia con su capacidad de reaccionar con el libre SH-grupos en proteínas y glutatión y para inhibir la actividad de algunas enzimas.

Por otra parte, es bien sabido que organoestánnicos inducir estrés oxidativo en el organismo vivo a través de múltiples mecanismos, entre ellos el aumento de la generación intracelular de especies reactivas del oxígeno (ROS), H 2 O 2 , O - • 2 , HO [4]. La participación de R n SnX 4-n radical en redox y los procesos bioquímicos se manifiesta en C-Sn Ruptura homolítica vínculo que conduce a la generación de reactiva C-orgánico centrado en los radicales R [5]. Por lo tanto, una reacción muy radical metilo 3 CH pudieran formarse cuando metil derivados de estaño, Me n SnX 4-n , Participar en reacciones bioquímicas radical. Las consecuencias de este impacto son la perturbación del sistema de defensa antioxidante y la promoción de una cascada de procesos radicales. Por otra parte, los iones metálicos formado en la biodegradación de organoestánnicos son promotores de procesos radicales.

Por lo tanto, un aspecto interesante del comportamiento de organoestánnicos R n SnX 4-n es su capacidad de manifestar la actividad de metal que contiene prooxidants y la cadena de reacciones de radicales así como promotores.

La interrupción del estado oxidativo en el organismo vivo puede prevenirse o inhibido por antioxidantes celulares. Dosis tóxicas de los compuestos organoestánnicos son capaces de alterar el natural de oxidación / reducción de equilibrio en las células a través de diversos mecanismos procedentes de su propio complejo oxidativo / reacciones con radicales oxidantes endógenos. Las consecuencias de estas reacciones producen algunos efectos sobre los sistemas antioxidantes celulares, membranas celulares, membrana y que dependen de redox sensibles sistemas enzimáticos. Esto, a su vez, pueden producir una variedad de efectos tóxicos, incluidos los procesos patológicos, que conducen a las células de muerte.

Por lo tanto, existe una urgente necesidad de encontrar nuevos agentes de desintoxicación para prevenir o impedir la interrupción del sistema antioxidante celular organoestánnicos cuando están involucrados.

Los procesos causados por las especies activas son radicales impedido o inhibido por el tratamiento con el organismo natural o sintético antioxidantes. La aplicación de agentes quelantes como el metal parece ser importante a fin de excluir el impacto de los iones metálicos.

Últimamente, un nuevo enfoque se ha propuesto [6] para impedir la actividad de prooxidative organoestánnicos mediante la aplicación de un compuesto específico politópica capaz de actuar como un antioxidante y un ion metálico scavenger base sin meso-tetrakis (3,5-di-terc -- butil-4-hidroxifenil) porfirina, R "4 PH 2 . Este compuesto exógeno actúa como un inhibidor ya que sus moléculas contienen los antioxidantes fenólicos fracciones, los análogos de vitaminas E grupo. La otra vía de R "4 PH 2 se asocia con la capacidad de las porfirinas base libre para incorporar los iones metálicos en su núcleo y estable para formar complejos metálicos.

La influencia de Me 2 SnCl 2 , Et 2 SnCl 2 , Y SnCl 2 radical a la cadena de oxidación de Z-9-octadecenoic (oleico) ácido como modelo de sustrato para la peroxidación lipídica en la presencia simultánea de R "4 PH 2 se ha estudiado [6]. La base libre porfirina R "4 PH 2 , El antioxidante que contiene fracciones de fenol (2,6-di-tert-butylphenol), demuestra una grave efecto inhibitorio sobre el ácido oleico de la peroxidación en presencia de organoestánnicos.

Por lo tanto, supongo que meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina puede actuar como un antioxidante y un scavenger de metal y se puede utilizar como un nuevo antioxidante scavenger prevenir el efecto tóxico de los compuestos organoestánnicos.

El objetivo del presente estudio es evaluar in vivo el efecto protector de la meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina contra el impacto de Me 3 SnCl a los componentes del sistema de defensa antioxidante (catalasa y superóxido dismutasa), utilizando ratas como prueba organismos. El nivel total de los grupos SH-como un marcador de Me 3 SnCl impacto en las proteínas que contienen grupos tiol y glutatión en ratas "órganos se ha estudiado también.

EXPERIMENTAL
Materiales e instrumentos

Los siguientes materiales fueron obtenidas comercialmente y como es suministrada: Me 3 SnCl (Strem), (NH 4) 6 MO 7 O 24 , 5,5 '-dithio-bis (2-nitrobenzoic) ácido (DTNB), nitroblue tetrazolio (NBT), EDTA (Sigma). Libre base meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina fue sintetizado como anteriormente se ha descrito por el conocido procedimiento [7], purificado por gel de sílice utilizando cromatografía en columna CHCl 3 , El 80% CHCl 3 y el 20% de hexano como la elución disolventes e identificado por UV-Vis y espectroscopía infrarroja. Purificada el agua desionizada con sencillez sistema Proto (Millipore) se utilizó. Las soluciones de Me 3 SnCl fueron preparadas por la disolución de la cantidad exacta de los compuestos en Tween-80. Las soluciones de Me 3 SnCl Se prepararon directamente ante el análisis. Espectrofotométrico estudio se realizó mediante espectrofotómetro SF-46 (Lomo, Rusia) y espectrofotómetro Varian 100S. Infrarrojos (IR) espectros se registraron en un Perkin Elmer "Un espectro" espectrofotómetro.

Animales de experimentación

De mujeres adultas ratas Wistar (200-220 g de peso corporal) se utiliza en todo experimentos. Los animales fueron divididos en 4 grupos (un grupo control de animales que no recibieron ningún tratamiento, tres grupos experimentales de los animales que recibieron Me 3 SnCl o meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina o su combinación, respectivamente; cada grupo de animales que figura 5). Los animales recibieron un aditivo oral única de dosis de 5 mg kg peso corporal. Se trata de una menor cantidad de Me 3 SnCl que el oral LD 50 de dosis de alrededor de 9 mg kg [8]. El tratamiento oral simultánea de los animales con Me 3 SnCl y meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina se realizó de forma similar, utilizando la misma dosis. Las ratas fueron claramente afectado por el tratamiento (disminución de la movilidad, ansiedad, agresión). Sin embargo, ninguno de los animales de prueba murieron durante el experimento. Los animales fueron asesinados después de 24 h, el hígado y los riñones fueron inmediatamente retirados, enjuagarse con helado de solución salina, homogeneizada a 0,05 M en tampón fosfato (pH 7,4) y 0,1 mM EDTA utilizando un motor de teflón de vidrio homogeneizadora seguido por ultrasonification como descrito anteriormente [9]. Después de centrifugación a 2000 × g durante 10 min, el sobrenadante se utilizó para el análisis.

Medición de la catalasa y la superóxido dismutasa actividades y el contenido de glutatión

El hígado y el riñón de los tejidos se utilizaron para la medición de catalasa (CAT) (EC 1.11.1.6) y superóxido dismutasa (SOD) (EC 1.15.1.1), así como para medir el contenido de la libre sulfhydryl grupos.

El ensayo para la determinación de la actividad de catalasa se llevó a cabo tal y como se describe anteriormente [10, 11] por un método basado en la desaparición de H 2 O 2 en la reacción del peróxido de hidrógeno con (NH 4) 6 MO 7 O 24 supervisado por espectrofotometría a 410 nm.

El ensayo para la determinación de SOD actividad se llevó a cabo tal y como se describe anteriormente [12] de un método utilizando nitroblue tetrazolio (NBT) como el indicador de reactivos por espectrofotometría a 560 nm [11].

El contenido de grupos SH-se mide por la reacción de grupos de libre sulfhydryl con 5,5 '-dithio-bis (2-nitrobenzoic) ácido (DTNB) espectrofotómetro a 412 nm, tal como se describe anteriormente [13]. En todos los experimentos, Tween-80 impacto sobre la actividad de CAT, SOD, y el contenido de grupos SH-preliminar ha sido estudiado. No hay cambios significativos en las actividades de las enzimas y del contenido de grupos SH-se han observado.

El análisis estadístico

Todos los datos mostrados en la Tabla 1 y Figuras 1, 2 y 3 se presentan como medio de varios experimentos ± error estándar (SE) y representan el tratamiento de los cambios inducidos. Las pruebas de enzimas y actividades de libre sulfhydryl de los grupos de contenido se llevaron a cabo en 8 o 12 experimentos paralelos. La importancia de las diferencias entre las condiciones experimentales, se puso a prueba al 5% (P <.05). La prueba de Kolmogorov-Smirnov se utilizó para evaluar la normalidad de la distribución de cada tratamiento [14].

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Derivados orgánicos de estaño (R n SnX m) Se supone que inducen estrés oxidativo en el organismo vivo a través de múltiples mecanismos, entre ellos la generación intracelular de especies reactivas del oxígeno (ROS) [1, 3, 4, 15 - 17], el agotamiento de los grupos-SH en las proteínas y glutatión, la promoción de la peroxidación lipídica , Y la perturbación del sistema de defensa antioxidante [4]. Para comprender el modo biomolecular de los compuestos organoestánnicos acción, la participación de diversos R n SnX m en los principales procesos bioquímicos responsables de los daños del sistema de defensa antioxidante deben estudiarse con mayor profundidad.

La participación de R n SnX m en oxidativo y radicales libres reacciones pueden incluir las reacciones de estos compuestos con muy radical especies reactivas. Estos procesos conducen a la Ruptura homolítica de C-Sn de bonos y en consecuencia la formación de radicales reactivos orgánicos R responsable de la mayor perturbación del sistema de defensa antioxidante y la muerte celular [5]. Por lo tanto, hay una necesidad de elaborar un nuevo enfoque a fin de prevenir o inhibir los efectos de R n SnX 4-n al complejo sistema de defensa antioxidante.

Derivado de metilo Sn (IV) en posesión de tres grupos de metilo (Me 3 SnCl) fue seleccionado para la investigación, puesto que había fuertes indicios de que este compuesto es la especie dominante presentado en la biota [1, 3].

Una nueva ruta eficiente para prevenir la prooxidative actividad de los compuestos organoestánnicos se propuso y sobre la base de porfirina base libre que contiene antioxidantes fenólicos grupos (meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina) [6] ( véase Esquema 1).

Se estableció que este compuesto actúa como un eficaz antioxidante que inhibe la peroxidación de ácido oleico en la presencia de organoestánnicos [18]. Por otra parte, las porfirinas base libre son capaces de incorporar los iones metálicos en su núcleo [19] cuando macrociclos estos compuestos están involucrados en oxidativo y radicales procesos.

Efecto de trimethyltin cloruro y meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina a la actividad de catalasa

Ambos orgánicos e inorgánicos latas se han encontrado para disminuir la actividad de catalasa, una H 2 O 2 scavenger [20, 21]. El mecanismo de inhibición de la enzima está asociada con la interacción de Sn centro con libre SH-grupos en la proteína. Trimethyltin cloruro es capaz de interactuar con SH-grupos de acuerdo con la sustitución nucleófila reacción del átomo de cloro en el centro de metal. Por otro lado, el estaño inorgánico formado por la dealkylation de Me 3 SnCl en sustitución radical reacciones también pueden interactuar fácilmente con los grupos-SH. Por lo tanto, el efecto protector de R "4 PH 2 podría ser de importancia ya que ambos centros en su molécula es simultáneamente responsable de los radicales y los procesos de inhibición de la basura de iones metálicos.

La influencia de estas sustancias sobre la actividad de la enzima en el hígado de la rata y el riñón se estudió. Los datos de actividad de las enzimas y libre sulfhydryl contenido grupos se presentan en la Tabla 1 y dada en la figura 1 como porcentaje de control (± SE).

Se demostró que la actividad catalítica de CAT disminuyó significativamente cuando los animales fueron tratados oralmente con la dosis de Me 3 SnCl 5 mg kg -1 peso. Al mismo tiempo se observó que la misma cantidad de R "4 PH 2 había casi ningún efecto sobre la actividad CAT, mientras que Me 3 SnCl en la misma concentración inhibe la enzima suficientemente. El tratamiento de los animales a prueba con la combinación de ambos aditivos se manifiesta en la disminución significativa en Me 3 SnCl impacto sobre la enzima.

Efecto de trimethyltin cloruro y meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina a la actividad de superóxido dismutasa

Superóxido dismutasa (SOD) está involucrado en el funcionamiento del sistema antioxidante celular y es responsable de la dismutation de altamente tóxico radical anión superóxido O2 -- en las células. La inhibición de esta actividad de la enzima antioxidante de los metales es un hecho bien conocido [22]. La inhibición de la SOD se analiza como uno de los mecanismos de citotoxicidad organoestánnicos así como [2, 4, 5].

Los datos se presentan en la Tabla 1 y Figura 2 para ambas aisladas del hígado y el riñón de los tejidos cuando las ratas fueron tratados con la dosis de Me 3 SnCl 5 mg kg -1 peso. Los resultados son análogos a los anteriores presentando el efecto de los aditivos en la actividad CAT. La igualdad de dosis de R "4 PH 2 no muestra ningún efecto significativo sobre la actividad de SOD, mientras que el tratamiento de ratas con la mezcla de ambos compuestos se manifiesta en la importante modulación de Me 3 SnCl impacto sobre la actividad enzimática.

Efecto de trimethyltin cloruro y meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina sobre el contenido de la libre sulfhydryl grupos

En el presente estudio el contenido de la libre SH-grupos ha sido examinado como un biomarcador del efecto protector de R "4 PH 2 contra los efectos tóxicos de Me 3 SnCl . Los resultados se recogen en la Tabla 1 y Figura 3. El efecto protector de la porfirina R "4 PH 2 para ambos experimental tejidos de hígado y riñón-aislados tras el tratamiento de las ratas es muy importante. Estos resultados experimentales sugieren que la interacción de Me 3 SnCl (o de estaño inorgánico como el producto de Me 3 SnCl descomposición) puede ser impedido por la aplicación de R "4 PH 2 .

De este modo, se demostró que trimethyltin cloruro causa la inhibición de SOD y CAT actividades catalizadoras que puede explicarse en términos de posible acoplamiento con los grupos-SH de las enzimas. La disminución en el contenido de la libre sulfhydryl grupos de ratas en los tejidos se observó también.

Recientemente, hemos estudiado la influencia de methyltins ( MeSnCl 3 , Me 2 SnCl 2 , Y Me 3 SnCl ), E inorgánicos latas ( SnCl 2 , SnCl 4 ) En las actividades enzimáticas de NAD-dependientes caballo hígado de alcohol deshidrogenasa (ADH) en la reacción de oxidación de etanol [23] y NAD-dependiente de lactato deshidrogenasa aisladas de hígado de pescado [24]. Los resultados muestran que las latas inorgánicos y organoestánnicos inducir la inhibición de la actividad catalítica de caballo hígado alcohol deshidrogenasa. También resultó que el mecanismo de acción methyltins es más compleja que la propuesta de interacción con Sn SH-grupos de la proteína enzimática. Se demostró claramente que los compuestos de estaño actuar como agentes oxidantes hacia la coenzima NADH también.

Por lo tanto, los resultados permiten sugerir que ambos mecanismos (el acoplamiento con los grupos-SH en las proteínas y la participación en oxidativo y radicales procesos) pueden ser responsables de los efectos de Me 3 SnCl a los celulares sistema enzimático antioxidante. La disminución de Me 3 SnCl efecto en la presencia simultánea de R "4 PH 2 confirma la hipótesis de que este politópica compuestos podrían actuar como un cambio radical scavenger y metal.

CONCLUSIÓN

En resumen, los resultados experimentales presentados de este estudio in vivo indican que el cloruro de trimethyltin induce la inhibición de las actividades catalizadoras de SOD y CAT en ratas el hígado y el riñón y disminuye el nivel de libre SH-grupos. Se demostró que el tratamiento simultáneo a prueba de ratas con base libre meso-tetrakis (3,5-di-terc-butil-4-hidroxifenil) porfirina atenúa significativamente Me 3 SnCl efectos tóxicos. Tomados en conjunto, nuestros resultados sugieren que la porfirina que contiene antioxidantes fenólicos fragmentos podrían actuar como un cambio radical scavenger y metal.

Esta labor fue apoyada por la Fundación Rusa para Investigación Básica (subvenciones no. 05-03-32864, 06-03-32773, 06-03-32731) y por el Programa "Biomoléculas y Medicamentos de Química" de la Academia Rusa de Ciencias.