Irina G. Antropova

† Departamentul de chimie și radioecologie a energiei înalte, Universitatea de tehnologie chimică Dmitry Mendeleev din Rusia, Piața Miusskaya, 9, 125047 Moscova, Federația Rusă

Alexander A. Revin

† Departamentul de chimie și radioecologie a energiei înalte, Universitatea de tehnologie chimică Dmitry Mendeleev din Rusia, Piața Miusskaya, 9, 125047 Moscova, Federația Rusă

‡ A.N. Institutul Frumkin de chimie fizică și electrochimie, Academia Rusă de Științe, 31/4 Leninsky Prospect, 119071 Moscova, Federația Rusă

Elena S. Kurakina

† Departamentul de chimie și radioecologie a energiei înalte, Universitatea de tehnologie chimică Dmitry Mendeleev din Rusia, Piața Miusskaya, 9, 125047 Moscova, Federația Rusă

§ Laboratorul Dzhelepov pentru Probleme Nucleare, Institutul Comun de Cercetări Nucleare, Joliot-Curie 6, 141980 Dubna, Federația Rusă

Eldar P. Magomedbekov

† Departamentul de chimie și radioecologie a energiei înalte, Universitatea de tehnologie chimică Dmitry Mendeleev din Rusia, Piața Miusskaya, 9, 125047 Moscova, Federația Rusă

Abstract

chimică

Modelarea chimică prin radiație a reacțiilor redox ale compușilor biologic activi din materialele vegetale a arătat că cumarinele posedă proprietăți antiradicale puternice. S-au obținut date care confirmă proprietățile radioprotectoare ale acestor compuși. Activitatea antioxidantă a fost demonstrată pentru extractele specifice de plante medicinale - Melilotus officinalis și Ledum palustre cormus. Transformările chimice radiaționale ale cumarinei au arătat că o cumarină nesubstituită are o activitate radioprotectoare mai mare.

1. Introducere

Poluarea mediului cauzată de emisiile periculoase din producția industrială și energia energetică a materialelor radioactive determină expunerea constantă a corpului nostru la factori negativi, dintre care unul este radiația ionizantă. Se știe că expunerea poate provoca formarea speciilor reactive de oxigen. 1−4 Corpul uman posedă o varietate de sisteme de protecție, inclusiv radioprotectori și antioxidanți (AO). 5 Introducerea de alimente sau băuturi cu proprietăți radioprotectoare reduce efectul expunerii la radiații. 6 Se știe că sunt folosiți diferiți radioprotectori în protecția organismelor vii, de exemplu, amine biogene fără gruparea sulfhidril, aminotioli (propamină, aminoetilizotiouroniu etc.), acid ascorbic, 7 vitamina E, 8 caroten, polisulfuri de acid galic, 9 cisteină, clorhidrat de cisteeamină, coenzima Q9, 10,11 vitulină, 12 dimetil sulfoxid, 13 unii carbohidrați, plante biologice active și preparate medicinale, 14-18 ulei de fag Fagus orientalis, 19 compuși fenolici, 20−23 și alții.

Principalele mecanisme ale efectului protector exercitat de radioprotectori în timpul expunerii la radiații 20,24 sunt după cum urmează: concurența pentru agenții oxidanți puternici și radicalii liberi formați la radioliza apei, a solvenților și a altor medii; protecția enzimelor radiosensibile, a hormonilor și a moleculelor de proteine; complexarea ionilor de metale grele 25 și a cationilor cu mai multe stări de oxidare comune; și inhibarea reacțiilor de oxidare a lanțului. 26 Rolul reacțiilor secundare în efectul radioprotector și elucidarea proprietăților toxice ale radioprotectorilor chimici și a produselor lor de reacție este complex și contradictoriu. De multe ori poate preveni cu totul fenomenul unui efect radioprotector. În acest moment, căutarea compușilor biologic activi (BAC) din materiale vegetale care prezintă radiorezistență ridicată și care produc produse de reacție secundară cu proprietăți netoxice este de mare interes.

Investigația asupra transformărilor compușilor naturali expuși la radiații ionizante, determinarea stabilității lor la radiații și mecanismul reacțiilor lor redox este de o mare importanță. 27,28

Una dintre familiile importante și promițătoare ale acestor compuși este cumarina (Coum). 29 Coums sunt compușii organici care constau dintr-un inel de benzen legat de un inel de pironă. Coums se găsesc pe scară largă în regatul plantelor. În funcție de structură, Coum are proprietăți diferite și o serie de activități biologice, cum ar fi activități antiinflamatorii, anticoagulante, anticancerigene, antialergice și fotodinamice. Utilizarea Coum ca AO și radioprotectoare este de mare interes. 30-32 Wang și colab. 33 au investigat activitatea anticancerigenă a unui derivat cumarinic - esculetin - extras din planta Cortex Fraxini. S-a stabilit că conținutul exact de Coum dintr-un material de plante medicinale este legat de expunerea activităților sale anticancerigene și antiradicale. S-a demonstrat că esculetina are un efect inhibitor asupra celulelor HT-29 ale carcinomului colonului uman.

Un număr mare de plante cuprind BAC organice - Coums, flavonoide, 34−36 carotenoide, porfirine, clorofile și așa mai departe și complexele lor metalice. 37−40 Din literatura de specialitate, 41,42 se știe că diferite Coums se găsesc la un nivel înalt; plantele medicinale constau din Coum în sine și dihidrocumarină în Melilotus officinalis, 43 și esculină, esculetină, scopoletină și umbeliferonă în Ledum palustre cormus. 44 În plus, este important de observat că materialul vegetal include multe microelemente (de exemplu, mangan, cupru, fer, seleniu, magneziu, aluminiu și argint). Se știe că habitatul, clima, compoziția solului și alți factori influențează compoziția minerală a plantelor. Majoritatea plantelor care conțin microelemente minerale importante joacă un rol semnificativ în expunerea activității biologice pentru organismele vii. 45

Aplicarea unei radiații de modelare chimică a reacțiilor redox în sisteme a devenit foarte eficientă în investigarea și predicția AO și a proprietăților radioprotectoare ale compușilor polifenolici. 46,47 Metodele pentru determinarea reactivității compușilor de natură polifenolică pot fi împărțite în directe și indirecte. 30 Metodele directe se bazează pe detectarea particulelor intermediare de scurtă durată și formarea radicalilor liberi de e ̅ solv, O2 •, HO2 •, HO •, H2O2, R •, RO •, RO2 • în sistemele lichide și solide și studiul asupra proprietăților sale folosind metode moderne de chimie fizică, cum ar fi radioliza pulsului, analiza chemoluminiscentă, rezonanța paramagnetică a electronilor (EPR) și polarografia. Metodele indirecte se bazează pe o modificare a concentrației compușilor fenolici atunci când sunt expuși la radiații ionizante folosind diferite metode, cum ar fi spectrofotometria, EPR, voltametria, cromatografia și altele.

Utilizarea unui radical liber stabil în 2,2-difenil-1-picrililhidrazil (DPPH) în condiții normale este destul de obișnuită pentru metodele indirecte. Soluția DPPH schimbă culoarea și proprietățile paramagnetice după reducere. Astfel, acest lucru îl face util pentru investigarea reactivității compusului polifenolic folosind spectrofotometria vizibilă ultravioletă și EPR. Rezultatele lucrării 48.49 au arătat că rata de reducere a DPPH este direct dependentă de reactivitatea AOs.

În lucrarea de față, Coum și extractele sale etanolice din apă din materialul vegetal sunt cercetate pentru a căuta și a crea noi BAC cu proprietăți puternice de AO și radioprotectoare. Reacțiile cu particule active de radioliză sunt considerate ca bază a interacțiunilor. Celulele de drojdie „Feodosiya-7” au fost aplicate pentru a determina efectul radioprotector Coum.

2. Rezultate și discuții

2.1. Compoziția micro și macro-elementară a M. officinalis și L. palustre Cormus prin metoda ICP - MS

Se știe 50 că activitatea funcțională a plantelor studiate este asociată cu conținutul anumitor elemente din materialele vegetale. Folosind metoda de analiză cu spectrometrie de masă cuplată inductiv (ICP - MS), s-a stabilit (Tabelul 1) că magneziul este mai abundent în L. palustre cormus, în timp ce același lucru este valabil și pentru fier, cupru și zinc - în M. officinalis . Microcantitățile de seleniu, despre care se crede că este responsabilă pentru unele proprietăți AO, au fost, de asemenea, înregistrate în plantele studiate.

tabelul 1

elementM. officinalis (mg/g) L. cormus palustru (mg/g) elementM. officinalis (mg/g) L. făină de porumb (mg/g)
Mg8,39 × 10 –1 2.65 × 10 0 GE2,97 × 10 –5 3,09 × 10 –5
Mn2,61 × 10 –2 1,09 × 10 0 La fel de1,13 × 10 –4 7,68 × 10 –5
Sr.6,84 × 10 –2 1,58 × 10 –2 Vedea2,88 × 10 –4 1,58 × 10 –4
Ba3,11 × 10 –2 1,26 × 10 –1 Mo.5,05 × 10 –4 2,75 × 10 –4
Fe8.09 × 10 –1 2,92 × 10 –1 Ag5,44 × 10 –5 1,56 × 10 –4
Ni4,73 × 10 –3 1,53 × 10 –3 Cs3,86 × 10 –5 1,58 × 10 –4
Cu6.41 × 10 –3 4,93 × 10 –3 Tl3,64 × 10 –6 9,21 × 10 –5
Zn2.71 × 10 –2 1,73 × 10 –2 Pb1,73 × 10 –3 2,29 × 10 –3

2.2. Activitatea antiradicală a extractelor de Coum și plante (pe baza DPPH)

S-a stabilit că unul dintre mecanismele acțiunii AO este capacitatea unui AO de natură polifenolică de a dona cu ușurință hidrogen, formând un radical fenoxil (PhO •), care este mult mai puțin activ (reacția 2). DPPH 51 cu radicali liberi a fost utilizat pentru a detecta proprietățile AO ale plantelor studiate (Figura Figura 1.1). Compusul PhO • cu un electron nepereche, care a apărut ca urmare a detașării hidrogenului, este implicat în formarea produselor de reacție inactive 48 (reacțiile 3 sau 4)