Исследование ученых Пермского Политеха поможет в создании лекарственных препаратов

Статья опубликована в журнале «Indian Journal of Microbiology» № 64, 2024 г. Исследования проводятся в научно-образовательном центре прикладных химических и биологических исследований ПНИПУ.

Для аэробных организмов дыхание с использованием кислорода — ключевой элемент их существования. В результате этого процесса образуются активные формы кислорода (АФК), азота (АФА) и серы. Большинство из них содержат неспаренные электроны, т.е. являются радикалами.

Эти соединения имеют большое значение для различных физиологических процессов в организме. Например, они играют важную роль в передаче сигналов внутри клетки, участвуют в регуляции противовоспалительного ответа и используются клетками иммунной системы для борьбы с патогенами.

Но если АФК или АФА образуются в слишком большом количестве или в не предусмотренном нормальной физиологией месте, то они вызывают ряд негативных процессов. Чрезмерное накопление свободных радикалов может привести к окислительному стрессу и повреждению клеток. Это сопровождает развитие различных патологий, таких как рак, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания, диабет и прочие.

Ученые Пермского Политеха повели исследование по выявлению антиоксидантных свойств органических веществ в экспериментах in vitro, то есть «в пробирке».

— В наших экспериментах использовались так называемые «химические» и биологические тестовые системы на основе эритроцитов. Мы изучали, как различные органические вещества снижают уровень радикалов в растворе или насколько помогают сохранить целостность стенок эритроцитов и прекратить перекисное окисление липидов. На практике показали, что разные тесты могут отражать разные механизмы действия, и чтобы делать достоверные выводы о наличии или отсутствии у вещества некой активности, в том числе антиоксидантной, необходимо проводить несколько in vitro тестов обоих типов. Мы протестировали более 200 веществ, синтезированных в ПНИПУ и в лабораториях наших партнеров, и нашли антиоксиданты, о которых до этого не было известно, — поделилась старший преподаватель кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Галина Триандафилова.

При исследовании антиоксидантных свойств политехники столкнулись с проблемой плохой растворимости органических соединений в воде. Это может привести к неточным результатам тестирования in vitro — ложноположительным или ложноотрицательным. Ученые попытались найти решение.

— Эксперименты в формате in vitro широко используются для тестирования веществ на биологическую активность при разработке полезных продуктов — лекарственных препаратов, косметики и других. А в целом методы in vitro применяют в решении более широкого спектра задач, включая фундаментальные, поэтому минимизация погрешностей, в том числе связанных с плохой растворимостью органических веществ в воде, чрезвычайно важна. Мы провели ряд экспериментов по оптимизации методики определения антиоксидантной активности путем добавления солюбилизаторов в различных концентрациях и комбинациях с растворителями, — рассказала кандидат химических наук, доцент кафедры «Химические технологии» ПНИПУ Ольга Красных.

— В результате исследования мы обнаружили такие комбинации, которые не стоит использовать в тестах с эритроцитами, потому что они разрушают мембраны клеток, что приводит к некорректным результатам. При этом проблемными могут быть не только ионогенные ПАВы — как додецилсульфат, но и неионогенные — как ТритонХ. Наиболее подходящим для использования показал себя хорошо доступный полиэтиленгликоль, — поделилась студентка кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Валерия Максимова.

Ученые Пермского Политеха синтезировали и изучили вещества, которые работают по разным механизмам антиоксидантного действия. Обнаружили новые соединения в рядах оксопроизводных ациклических и гетероциклических соединений.

Исследование расширяет спектр биологически активных веществ с защитными свойствами. Это важно для создания лекарственных препаратов широкого спектра применений, а также поможет в фундаментальных химических и биологических исследованиях и разработке косметических средств.