Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
Окислительные повреждения субстрата в реакциях фо-тодинамического
действия осуществляются высокореак-
Обычное состояние кислорода триплетное. Синглетный кисло род обладает
повышенной реакционной способностью.
342
Глава XXII. Фотодинамическое действие
ционным синглетным кислородом, или супероксидным радикалом 07- Синглетный
кислород способен существовать в двух возбужденных состояниях, одно из
которых обладает продолжительным временем жизни и возникает при переносе
энергии с триплетного возбужденного состояния на кислород: 3S + 302 S0 +
Ю2. Затем уже синглетный кислород окисляет субстрат: Р + Ю2 Рокисл.
Признаками участия синглетного кислорода являются усиление фотоокисления
веществ после замены Н20 (тю, = = 20 мкс) на D20 (tio2 = 2 мкс) и
замедление реакции после добавления азида натрия.
Супероксидный радикал кислорода возникает в реакциях анионрадикала
красителя и его триплетного состояния с кислородом: 'S~ + 02 S0 + '07 или
3S + 302 '5+ 07. Он обладает способностью эффективно окис-
лять субстрат: Р + '07 Р0кисл-
Следует отметить, что p-каротин, являющийся дезактиватором триплетных
состояний и синглетного кислорода, резко тормозит фотодинамическое
действие света.
Приведенные схемы могут быть дополнены еще одной, описывающей
фотосенсибилизированные реакции в анаэробных условиях:
/
VI. P+-Q-+R QH2+X-*P;
/
\ /
\ /
xqh/
So
S0 Sj ->¦ Тг -*¦ X -(- R 2S0,
Ti 4 L S0
где X - семиокисленный эозин; R - семихинон эозина; L - лейкооснование
эозина; QH - субстрат; QH2 и Q - восстановленная и окисленная формы
субстрата соответственно. И в этом случае фотодинамическое действие
реализуется через триплетное состояние красителя.
1. Общая характеристика
343
Приведенные схемы предусматривают также, что первичная фотохимическая
реакция при фотодинамиче-ском действии сводится к окислительно-
восстановительным превращениям. Можно думать, что в большинстве случаев
реакции идут через свободнорадикальные промежуточные состояния
субстратов, как это установлено, например, для фенола, тирозина и
триптофана.
В качестве партнеров по окислительно-восстановительным превращениям в
парах краситель - субстрат (схемы I-V) могут выступать самые
разнообразные биологически важные вещества. При этом наиболее эффективно
будут разрушаться те вещества, с которыми краситель из-за повышенного
сродства либо образует комплекс, либо находится в непосредственной
близости. В многочисленных опытах in vitro удалось показать, что
фотодинамическим путем окисляются практически все биологически важные
вещества: органические кислоты, спирты, альдегиды, кетоны, амины, эфиры,
фенолы, пи-роллы, индолы, азотистые гетероциклические соединения,
стероиды, аминокислоты (цистеин, триптофан, тирозин и др.), пурины,
нуклеиновые кислоты и белки.
В заключение коротко остановимся на фотосенсиби-лизированных
фурокумаринами реакциях, протекающих без участия кислорода. К
фурокумаринам относятся вещества из группы псоралена. Наибольшей
фотобиологи-ческой активностью обладают псорален, 8-метилпсорален, 8-
метоксипсорален:
Псорален 8- Меюилпсорален 8-Метоксипсорален
оказывающие фотосенсибилизирующий эффект при введении в самые различные
биологические системы. Например, в их присутствии облучение ближним УФ-
светом (Я>310 нм) вызывает эритему кожи, инактивацию вирусов,
бактериальных и животных клеток. Установлено, что эти эффекты не
фотореактивируются.
Как показали исследования Мусайо и Г. Б. Завиль-
344
Глава XXII. Фотодинамическое действие
гельского, при взаимодействии фурокумаринов с ДНК образуются структуры
циклобутанового типа: моноад-дукты и диаддукты. При этом в стабильный
комплекс с участием реактивных 4-5 и 3-4 С = С-связей фурокумаринов
вступают исключительно пиримидиновые основания ДНК и в первую очередь
тимин:
Н
О
Из работ Г. Б. Завильгельского также следует, что биологически эффективны
не моноаддукты, а диаддукты 8-метоксипсоралена, сшивающие нити ДНК между
собой. Вероятность инактивации ДНК при возникновении подобных сшийок
очень велика. У двойных мутантов штамма Е. coli К-12 шп~, гес А- примерно
одна сшивка соответствует одному летальному удару.
2. ЛИПИДЫ
Свет, поглощаемый красителями (протопорфирином IX и др.), вызывает
сенсибилизированное окисление жирных кислот, причем эффективность их
фотоокисления возрастает по мере увеличения ненасыщенное(tm) жирных кислот.
В ряде работ показана роль синглетного кислорода в этом процессе. Как в
модельных липидных системах, так и в биологических мембранах возможно
фотодинамическое перекисное окисление липидов, протекающее по типу цепной
реакции с образованием свободных радикалов. Сенсибилизированное
перекисное окисление липидов зарегистрировано в наружных сегментах
палочек сетчатки (сенсибилизатор - родопсин) и в мембранах эритроцитов
(сенсибилизатор - протопорфирин).
3. Белки
345
3. БЕЛКИ
К настоящему времени опубликовано огромное количество работ, в которых
исследовано фотодинамическое действие различных сенсибилизаторов на
