<<
>>

ВОССТАНОВЛЕНИЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ

Ароматические нитросоединения превращаются в различных органах и тканях экспериментальных животных в соответствующие амины. Ферментная активность нитроредуктаз отмечена в микросомной и растворимой фракциях клеток и зависит от наличия в среде НАДН и НАДФН.

Ферментная система малоспецифична по отношению к субстрату, ингибируется кислородом и активируется флавиновыми ферментами.

Следовательно, в клетке имеются нитроредуктазы цитозольные и мембранносвязанные, т. е. локализованные в эндоплазматическом ретикулуме. К цитозольным, как уже указывалось ранее, относятся ксантиноксидаза и альдегидоксидаза.

Ксантиноксидаза катализирует восстановление нитрогруппы производных нитрофурана, 5-нитротиадизола, 2,4-динитрофенола, 2,4,6-тринитрофенола, но не восстанавливает п-нитрофе- нол, n-нитробензоат и хлорамфеникол. При восстановлении большинства соединений образуются соответствующие гидро- ксиламины, однако при восстановлении 2,4-динитрофенола —

2,4- диаминофенол.

Нитровосстановление ксантиноксидазой проходит в анаэробных условиях, является СО-нечувствительным, зависит от гипоксантина, НАДН, НАДФН, ингибируется аллопуринолом,

аденином, азогуанидином и азоксантином [250]. Оптимальным значением pH для НАДФН-зависимой ксантиноксидазы является 8,1, а для НАДН-зависимой — 7,0.

Восстановление ароматических нитросоединений этим ферментом зависит от электронных свойств и положения заместителя, при этом наблюдается корреляция ст-констант Гаммета «-заместителя. В связи с чем скорости нитровосстановления субстратов были выше для электроноакцепторных заместителей. Следует также отметить, что о-, ж-, «-изомеры нитросоединений восстанавливаются со скоростями, большими для «-изомеров в случае электроноакцепторных заместителей и ж-изомеров для электронодонорных. Во всех случаях о-заме- щенные нитробензолы восстанавливаются с меньшими скоростями, вероятно из-за стерических факторов.

Выбор ксантиноксидазы участвовать в дегидрогеназном или редуктазном катализе может быть определен соотношением окислительно-восстановительных потенциалов субстрата и фермента. Например, для нитрофурановых производных потенциал одноэлектронного восстановления при pH 7,0 составляет от 220 до 270 мв. У ксантиноксидазы максимальным сродством к электрону обладает ФАДН, для соотношения ФАДН/ФАДН2 окислительно-восстановительный потенциал ксантиноксидазы печени цыпленка равен 377 мв. Отсюда возможность нитрофурановых соединений служить акцептором при окислении ксантина, но не восстанавливать 5-нитроимидазолы (соответствующие потенциалы: 486 и 610 мв).

Альдегидоксидаза катализирует восстановление нитрофу- разона, 1,3-димитил-5-нитроурацила, 2-амино- и 2-бром-5-нитро- анизолов до соответствующих гидроксиламинов. Фермент в тоже время не восстанавливает «-нитробензойную кислоту, «-нитрофенол, «-нитроанизол и 1-нитронафталин [251]. Нитровосстановление ферментом проходит в анаэробных условиях, но он менее чувствителен к кислороду по сравнению с ксан- тиноксидазой и не требует НАДН и НАДФН. Ингибируют реакции нитровосстановления цианид, менадион, хлорпромазин, п-хлормеркурибензоат, а аллопуринол и дикумарол не проявляют такой активности.

ДТ-диафораза (НАДН или НАДФН дегидрогеназа, использующая в качестве акцептора электронов хинон) локализуется в цитозоле клеток и катализирует реакции восстановления п-нитробензойной кислоты, 2-нитронафталина и его аналогов, но не 4-нитрохинолина [252]. Активность фермента ингибируется дикумаролом и кислородом, но в меньшей степени, чем ксантиноксидаза. Фермент является гомодимерным белком, субъединица которого составляет 27 кД.

К мембраносвязанным ферментам, участвующими в процессах восстановления нитросоединений относятся НАДФН-цы- тохром с редуктаза и/или CYP450. Имеющиеся в литературе данные позволяют отметить ряд особенностей микросомального нитровосстановления. Во-первых, для этой системы характерна широкая субстратная специфичность (нитробензойная кислота, хлорамфеникол, параоксон, паратион и нитразепам, образующие в качестве продуктов реакции первичные амины).

Предполагается, что участвует в этом процессе CYP450 [84]. Если в качестве субстрата используется пиридазол, то он в нитроре- дуктазном катализе образует производное гидроксиламина [20]. По-видимому, эту реакцию катализирует НАДФН-г^ыто- хром с редуктаза. Во-вторых, при восстановлении динитропроизводных удалось обнаружить в молекулах, предпочтительно восстанавливаемые участки. Так в случае 5,7-динитроиндазола (XVIII) наблюдается специфическое восстановление нитро- группы только в положении 7 [253]:

R = H (XVIII), СН3 (XIX)

Если в качестве субстрата используется XIX, то избирательного действия нитроредуктаз не наблюдается. Очевидно, структурная избирательность проявляется в том случае, когда одна из нитрогрупп способна образовывать внутримолекулярную водородную связь. Причина такого явления не ясна. Предполагается, что реализация наблюдаемой избирательности осуществляется не прямым способом, а косвенным, например, посредством стабилизации водородной связью промежуточных соединений, образующихся в процессе восстановления [254].

В целом для микросомального нитровосстановления существуют на первый взгляд некоторые противоречия. С одной стороны, для проявления ферментативной активности нитроредуктазы используется цитохром Р450, а с другой — ингибируется кислородом. Для объяснения кажущихся противоречий приведем некоторые точки зрения на механизм восстановления нитросоединений.

Начальная стадия восстановления субстратов, по-видимому, связана с транспортом двух электронов от флавопротеида, в результате чего образуются в качестве промежуточных соединений нитрозопроизводные и гидроксиламин [255]:

С6Н5 — N02 — С6Н5 — N = О — С6Н5 — NHOH — C6H5NH2.

Однако предпочтение отдается радикальному механизму. В частности, Мейсон и Хольтцман [256] наблюдали характерный спектр нитробензольного анионного радикала при инкубации субстрата в анаэробной среде, содержащей электронодонорные кофакторы и микросомы печени или флавиновую модельную систему. В этом случае окись углерода ингибирует восстановление субстрата, но не влияет на процесс образования дианионных радикалов. По мнению авторов, цитохром Р450 обязательно участвует в нитроредуктазных реакциях, но вступает в процесс на более поздних этапах, т. е. передает электроны промежуточным соединениям, которые образуются вслед за анионными радикалами. Не исключено, что нитроредуктаза имет много общего с альдегидоксидазой, ксантиноксидазой

и НАДФН-цитохром с редуктазой, которые восстанавливают субстраты через свободные радикалы до гидроксиламинов.

До сих пор не ясно, почему кислород ингибирует восстановление нитросоединений. Одни авторы [257] предполагают, что кислород в нитроредуктазных реакциях конкурирует с нитрозо- соединениями за восстанавливающие эквиваленты. Вероятно, фермент восстанавливает нитросоединения до гидроксиламина. Последний может вновь окисляться до нитрозосоединений с последующим образованием исходного вещества. Обе точки зрения высказаны на основании исследования механизмов восстановления нитротиазола и пиридазола. В частности обнаружено, что добавление субстратов к НАДФН-цмтсифсш с редуктазе приводит к заметному усилению окисления НАДФН, однако нитрогруппа субстратов не восстанавливается.

Другие авторы [256] считают, что ингибирование возникает в результате взаимодействия кислорода с нитроароматически- ми радикалами с возникновением пергидроксильных анионных радикалов и ароматических нитросоединений. Следовательно, ингибирование нитроредуктаз кислородом может быть результатом быстрого переокисления нитроароматического анионного радикала в следующей последовательности:

RN02-^RN02,

RN02 “h 02 —* RN02 -Н 02,

Предложена [256] схема восстановления нитросоединений в аэробных условиях с одновременным образованием пергидро- ксильного анионного радикала:

Из схемы видно, что образование пергидроксильного радикала включает одноэлектронное восстановление нитросоединения восстановленными флавопротеидами.

Представленный механизм подтвердился в опытах с использованием методов ЭПР и полярографии [258]. В спектрах ЭПР нитрофурантоина и n-нитробензоата не зарегистрировано.

Таким образом, имеющиеся представления о механизме восстановления нитросоединений можно представить на рис. 8.5.

rnh2

пароматический первичный амин

Рис. 8.5. Основные ферментные системы, участвующие в ароматическом нитровосстановлении печенью (квадратные скобки у нитроксида указывают на меньшую вероятность существования такого интермедиата)

Следует отметить, что эта схема не отражает всех реальных возможностей при восстановлении различных нитросоединений. Например, нифедипин при инкубации с микросомами печени крыс и НАДФН в анаэробных условиях не образуют нитроанион-радикалов.

Ароматические нитросоединения могут восстанавливаться также ферментами слизистой оболочки кишечника и микрофлорой [84, 259]. Нитроредуктазы микроорганизмов, в частности Escherichia coli, отличаются от тканевых тем, что ингибируются не кислородом, а хлортетрациклином. Индуцируют их цистеин и ион Мп2+. Что касается конечного превращения гидроксиламина восстановительным путем до соответствующих аминов (рис. 8.5), то по некоторым соображениям оно может катализироваться N-гидроксиламинредуктазой. В качестве кофактора в ферментативной реакции используется НАДН и НАДФН. Предполагается, что для проявления N-гидроксила- минредуктазной активности обязательными компонентами должны быть цитохром Ьь и НАДФН-цитохром Ь5 редуктаза. Возможно наличие и третьего компонента, а отсутствие полос его поглощения в видимой области спектра указывает на то, что он не содержит иона металла.

8.2.2.

<< | >>
Источник: Головенко М. Я.. Фізико-хімічна фармакологія: Монографія. — Одеса: Астропринт,2004. —720 с.. 2004

Еще по теме ВОССТАНОВЛЕНИЕ НИТРОСОЕДИНЕНИЙ:

  1. ВОССТАНОВЛЕНИЕ
  2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АЗОСОЕДИНЕНИЙ
  3. ВОССТАНОВЛЕНИЕ АРОМАТИЧЕСКИХ ЭПОКСИДОВ
  4. Педагогические средства восстановления
  5. Восстановление синусового ритма
  6. ВОССТАНОВЛЕНИЕ КЕТОНОВ
  7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПИРИМИДИНОВ
  8. Психологические средства оптимизации процессов восстановления
  9. Восстановление синусового ритма
  10. Стадия полиурии (восстановления диуреза)
  11. Средства восстановления спортивной работоспособности
  12. ВНЕЗАПНАЯ УНИЛАТЕРАЛЬНАЯ ПОТЕРЯ ЗРЕНИЯ БЕЗ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
  13. Восстановление синусового ритма.
  14. РЕФЕРАТ. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ2018, 2018
  15. Лечение. Восстановление синусового ритма. Общая тактика
  16. Глава 15. Оптимизация процессов восстановления и повышения физической работоспособностиспортсменов
  17. Продолжительность постнагрузочного восстановления биохимических и отдельных физиологических показателей (Ю.Ф. Удалов, 1989) (в табл. 3.5
  18. ПОДДЕРЖКА ДЫХАНИЯ У БОЛЬНЫХ С ВОССТАНОВЛЕННОЙ ПРОХОДИМОСТЬЮ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ