Ионы Скулачева

Накопление клетками свободных радикалов кислорода считается одной из причин старения организма. Радикалы (ионы молекулы кислорода с неспаренным электроном) образуются в митохондриях клетки, где есть и свои механизмы их нейтрализации, но они несовершенны, считает академик РАН Владимир Скулачёв. Большая группа российских ученых под руководством академика Скулачёва синтезировала антиоксиданты, названные SkQ. Исследователи надеются, что SkQ послужат эффективными средствами для лечения старческих болезней и продления здоровой жизни. Журнал "Биохимия" посвятил этим исследованиям целый номер. "Я никогда не обещал бессмертия, но кое-каких успехов мы добились", — заявил академик Скулачёв, выступая с открытой лекцией в Институте молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта (ИМБ РАН). Исследовательским группам Скулачёва удалось создать молекулу, которая блокирует ядовитые формы кислорода, накапливающиеся в организме и, возможно, приводящие к старению. Опыты на мышах и крысах подтвердили, что антиоксидант SkQ, вводимый в организм в нужной концентрации, тормозит до 20 признаков старения организма: уменьшает скорость апоптоза (программируемой клеточной гибели), ослабляет последствия инсульта, улучшает зрение; животные дольше сохраняли молодость, здоровье и репродуктивные функции.

Антиоксиданты SkQ представляют собой различные производные пластохинона (природного антиоксиданта хлоропластов), соединенные с несколькими катионами, позволяющими молекулам проникать в митохондрии и избирательно там накапливаться (Sk обозначает проникающий катион, "Скулачев-ион", а Q — хинон). В митохондриях антиоксиданты нейтрализуют активные формы кислорода (АФК), то есть борются с окислительным стрессом. В процессе "работы" молекулы окисляются, но дыхательные цепи митохондрий снова их восстанавливают, поэтому SkQ — возобновляемые антиоксиданты.

Ученые попытались использовать проникающие катионы как средства лечения наиболее распространенных возрастных заболеваний, прямо или косвенно вызванных активными формами кислорода: сердечной аритмии, инфаркта миокарда, ишемии почки, а также инсульта головного мозга. Эти эксперименты проводили на крысах, которым препараты серии SkQ добавляли в пищу или вводили внутрибрюшинно или внутривенно. Антиоксиданты в очень низкой концентрации предотвращали стойкую аритмию, уменьшали зону инфаркта миокарда и область повреждения головного мозга после ишемии. Они нормализовали функции почки после ишемии.

Активные формы кислорода играют важную роль в развитии злокачественных опухолей. Ученые установили, что одно из соединений, SkQ1, предотвращает возникновение некоторых опухолей у лабораторной линии мышей, склонных к частому спонтанному заболеванию раком. Мыши, которые пили воду с добавленным в нее препаратом, заболевали значительно реже. Когда животным перевивали раковые клетки человека, SkQ1 замедлял развитие опухолей. Ученые выяснили, что SkQ1 тормозит деление раковых клеток, вызывает у них процессы дифференцировки и препятствует росту кровеносных сосудов опухоли.

Чаще других тканей от окислительного стресса страдает сетчатка глаза. Избыток активных форм кислорода (а их количество растет с возрастом), вызывает такие серьезные болезни, как глаукома (высокое внутриглазное давление), ретинопатия (невоспалительное поражение сетчатки), катаракта и увеит (воспаление сосудистой оболочки глаза). Эти недуги могут закончиться слепотой. Способность излечивать глазные болезни ученые проверяли на линии быстро стареющих крыс и на кроликах. Глазные капли, содержащие SkQ1 в низкой концентрации помогали при развившихся катаракте и ретинопатии, особенно если крысы были не слишком старые. Предотвращали капли и развитие глаукомы.

При увеите, который приводит к слепоте, препарат в течение 5 недель возвращал животным зрение. Эксперименты проводили на кроликах, им вводили капли только в один глаз, используя другой глаз в качестве контроля. Кролики наблюдали за входящими в комнату людьми, прижимаясь к внешней решетке клетки здоровым глазом. Лекарственную форму капель, "Ветомитин", испытали в отделении офтальмологии Российской ветеринарной академии им. К.И.Скрябина. Курс лечения прошли около 300 собак, кошек и лошадей, страдавших глазными заболеваниями. Более чем в 200 случаях специалисты добились значительного улучшения; в 67 из 89 случаев они вернули зрение ослепшим пациентам.

И, наконец, ученые исследовали действие SkQ1 на продолжительность жизни. Такие эксперименты проводят на короткоживущих существах, продолжительность жизни которых легко учитывать. Поэтому исследователи работали с грибами, крошечными ракообразными, дрозофилой и мышами. Получая SkQ1, они жили дольше, причем необходимая концентрация соединения была много ниже, чем у всех известных геропротекторов. Например, к 300-му дню эксперимента более половины контрольных мышей умерли, в то время как почти все мыши, регулярно получавшие геропротектор, были еще живы. При этом животные выглядели молодо: не лысели, не теряли вибрисы, не страдали искривлением позвоночника. Исследования показали, что SkQ1 продлевает мышиную жизнь в основном благодаря снижению уровня смертности от инфекционных болезней, включая пневмонию, гепатит, нефрит, колит и другие недуги — неизбежное следствие жизни в нестерильных условиях.

Ученые предполагают, что SkQ1 замедляет или даже вовсе отключает программу старения, ответственную за согласованное возрастное снижение основных физиологический функций.

Полученные результаты обнадеживают, и ученые надеются, что на основе SkQ1 смогут создать лекарства, продлевающие молодость.

Заключение.

Список используемой литературы:

1. Alexeyev M.F., LeDoux S.P., Wilson G.L. Mitochondrial DNA and aging. Clin Sci (Lond). 2004;107:355–364.

2. Aliev G., Liu J., Shenk JC et al. Neuronal mitochondrial amelioration by feeding acetyl-L carnitine and lipoic acid to aged rats. J Cell Mol Med 2008 Mar 28.

3. Attardi G. Role of mitochondrial DNA in human aging. Mitochodria 2001; 1: Suppl.1:S1.

4. Baati T., Bourasset F., Gharb N., et al. (2012) The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of 60fullerene. Biomaterials 33, 4936–4946.

5. Bagetta V, Barone I, Ghiglieri V, Acetyl-l-Carnitine selectively prevents post-ischemic LTP via a possible action on mitochondrial energy metabolism. Neuropharmacology. 2008 Aug;55(2):223-9.

6. Beckman K.B., Ames B.N. The free radical theory of aging matures. Physiol Res. 1998;78:547–581.

7. Beckman, K.B., Ames, B.N. (1998)Physiol. Rev., 78, 547–581.332. Droge, W. (2002) Physiol. Rev., 82,47–95.

8. B.N. Endogenous oxidative DNA damage, aging, and cancer. Free Radic Res Commun. 1989;7:121–12.

9. Bremer J. Carnitine-metabolism and functions. Physiol. Rev. 1983;63:1420-80.

10. Bukhman, V.L., Ninkina, N.N., Chumakov,P.M., Khilenkova, M.A.,Samarina, O.P. (1987) Genetika,23, 1547–1554.

11. Butler R.N., Fossel M., Harman S.M. et al. Is there an anti-aging medicine? J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2002;57A:B333–B338.

12. Buseck P.R., Tsipursky S.J., Hettich R. (1992). Fullerenes from the Geological Environment. Science 257, 215–217;

13. Campisi, J. (2003) Nat Rev Cancer,3, 339–349.

14. Capri, M., Salvioli, S., Sevini, F.,Valensin, S., Celani, L., Monti,D., Pawelec, G., De Benedictis,G., Gonos, E.S., Franceschi, C.2006) Ann. N.Y. Acad. Sci., 1067,252–263.

15. Carmeli E., Coleman R., Reznick A.Z. The biochemistry of aging muscle. Exp Gerontol. 2002;37:477–489.

16. Crighton, D., Wilkinson, S., Ryan,K.M. (2007) Autophagy, 3, 72–74.

17. De La Fuente M. Effects of antioxidants on immune system ageing. Eur J Clin Nutr. 2002;56:S5–S8..

18. Depp, C.A., Glatt,S.J., Jeste, D.V.2007) Curr. Psychiatry Rep., 9,7–13.

19. Disord 2007; 24: 1 -19.

20. Donehower, L.A., Harvey, M., Slagle,B.L., McArthur, M.J., Montgomery,C.A., Jr., Butel, J.S., Bradley, A.(1992) Nature, 356, 215–221.

21. Droge, W. (2002) Physiol. Rev., 82,47–95.

22. Drugs (2008) 17(6):827-843.

23. Finkel T., Holbrook N.J. Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing. Nature. 2000;408:239–247.

24. Garcia-Cao, I., Garcia-Cao, M.,Martin-Caballero, J., Criado, L.M.,Klatt, P., Flores, J.M., Weill, J.C.,Blasco, M.A., Serrano, M. (2002)Embo J., 21, 6225–6235.

25. Guarente, L. (2005) Mech. AgeingDev., 126, 923–928.

26. Joanna K Soczynska, Sidney H Kennedy, Cindy SM Chow, Expert Opin. Investig.

27. Larsen P.L. Aging and resistance to oxidative damage in Caenorhabditis elegans. Proc Natl Acad Sci. 1993;90: 8905–8909.

28. Larsen PL. Asking the age-old questions. Nat Genet. 2001;28:102–104.

29. Mandavilli B.S., Santos J.H., Van Houten B. Mitochondrial DNA repair and aging. Mutat Res. 2002;509:127–151.

30. Manibusan M.K., Odin M., Eastmond D.A. (2007). Postulated carbon tetrachloride mode of action: a review. J. Environ. Sci. Health C Environ. Carcinog. Ecotoxicol. Rev. 25, 185–209.

31. Miquel J., Economos A.C., Fleming J. et al. Mitochondrial role in cell aging. Exp Gerontol. 1980;15:575–591.

32. Moreira PI, Santos MS, Seica R, et al. Brain mitochondrial dysfunction as a link between Alzheimer's disease and and diabetes.J Neurol Sci. 2007 Jun 15;257(1-2):206-14.

33. Harman D. The biologic clock: the mitochondria? J Am Geriatr Soc. 1972;20:145–147.

34. Harman D. (1956). Aging: A theory based on free radical and radiation chemistry. J. Gerontol. 11, 289–300.

35. Poli, G., Parola, M. (1997) Free Radic. Biol. Med., 22, 287–305.

36. Pletjushkina, O.Y., Fetisova, E.K.,Lyamzaev, K.G., Ivanova, O.Y.,Domnina, L.V., Vyssokikh, M.Y.,Pustovidko, A.V., Vasiliev, J.M.,Murphy, M.P., Chernyak, B.V.,Skulachev, V.P. (2005) Cell Death.Differ., 12, 1442–1444.

37. Richter C., Park J.W., Ames B.N. Normal oxidative damage to mitochondrial and nuclear DNA is extensive. Proc Natl Acad Sci. 1988;85:6465–6467

38. Romano AD, Serviddio G, de Matthaeis A, Bellanti F, Vendemiale G. Oxidative stress and aging. J Nephrol. 2010 Sep–Oct;23(suppl 15):S29–S36.

39. Ross O.A., McCormack R., Curran M.D. et al. Mitochondrial DNA polymorphism: its role in longevity of the Irish population. Exp Gerontol. 2001;36:1161–1178.

40. Saretzki, G., Von Zglinicki, T. (2002)Ann. N.Y. Acad. Sci., 959, 24–29.

41. Sastre J., Pallardo F.V., Garcia de la Asuncion J. et al. Mitocondria, oxidative stress and aging. Free Rad Res. 2000;32:189–198.

42. Shringarpure R., Davies K.J. Protein turnover by the proteasome in aging and disease. Free Radic Biol Med. 2002;32:1084–1089.

43. Shringarpure R., Davies K.J. Protein turnover by the proteasome in aging and disease. Free Radic Biol Med.2002;32:1084–1089.

44. Severin F.F., et al. (2010). Penetrating cation/fatty acid anion pair as a mitochondria-targeted protonophore. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 663–668.

45. Shi Y., Buffenstein R., Pulliam D.A., Van Remmen H. Comparative studies of oxidative stress and mitochondrial function in aging. Integr Comp Biol. 2010; 50(5):869–879.

46. Skulachev V.P. (2005). How to clean the dirtiest place in the cell: Cationic antioxidants as intramitochondrial ROS scavengers. IUBMB Life 57, 305–310.

47. Tanaka M., Gong J.S., Zhang J. et al. Mitochondrial genotype associated with longevity. Lancet. 1998;351:185–186.

48. Terman, A., Gustafsson, B., Brunk,U.T. (2007) J. Pathol., 211, 134–143.

49. Tyner, S.D., Venkatachalam,S.,Choi, J., Jones, S., Ghebranious,N., Igelmann, H., Lu, X., SoronG., Cooper, B., Brayton, C., HeePark, S., Thompson, T., Karsenty,G., Bradley, A., Donehower, L.A.2002) Nature, 415, 45–53.

50. Weinert B.T., Timiras P.S. Theories of aging. J Appl Physiol. 2003;95:1706–1716.

51. Антоненко Ю.Н. и др. (2011). Производные родамина 19 как мягкие митохондриально ориентированные катионные разобщители. Оригинал: J. Biol. Chem. 286,17831–17840;

52. Андриевский Г.В., Клочков В.К., Деревянченко Л.И. Токсична ли молекула фуллерена С₆₀ Или к вопросу: «Какой свет будет дан фуллереновым нанотехнологиям — Красный или все-таки зеленый?». Электронный журнал «Вся медицина»

53. Сухоруков В.С. Рациональная фармакотерапия.- 2007.-№2. –Март.

54. Сухоруков В.С. Рациональная фармакотерапия.- 2007.-№2. –Март.
4.

55. Северин Ф.Ф., Скулачёв В.П. (2009). Запрограммированная клеточная смерть как мишень борьбы со старением организма. Успехи геронтол. 22, 37–48.

56. Скулачев В.П. Рассказы о биоэнергетике, 2-е издание. — М: Молодая гвардия, 1982.

57. Ширинкин С.В., Чурносов М.И., Андриевский Г.В., Васильченко Л.В. (2009). Перспективы использования фуллеренов в качестве антиоксидантов в патогенетической терапии бронхиальной астмы. Клиническая медицина № 5 (2009), 56–58.

Дата добавления: 2015-09-05