Исследование ученых Пермского политеха поможет в создании лекарственных препаратов

Благодаря антиоксидантам предотвращается или замедляется нежелательный окислительный процесс в организме человека. Окисление может повреждать клетки, ДНК и белки. Это связано со многими заболеваниями, например, сердечно-сосудистыми, раком, а также с процессом старения. Изучение биологически активных веществ с такими свойствами крайне важно: они помогают защитить клетки от окислительного стресса и разрушения. При этом необходимо расширять спектр таких соединений, потому что для разных ситуаций нужны разные антиоксиданты (аналогично лекарственным препаратам). Ученые ПНИПУ провели исследование «в пробирке» по поиску биологически активных веществ, которые обладают такими свойствами. Исследование поможет при разработке отечественных лекарственных средств и косметики. 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.