Непрямое электрокаталитическое окисление глутатиона

УДК 541.138:547.466.58

НЕПРЯМОЕ ЭЛЕКТРОКАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ ГЛУТАТИОНА

, ,

Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины

Украина, г. Киев, *****@***net, *****@***ru

Электрохимическое исследование каталитических процессов электронного переноса с участием активных форм кислорода (АФК) позволяет составить определенное представление о механизмах redox-реакций в биосистемах1. Особый интерес представляет изучение in vitro каталитического окисления глутатиона, который входит в состав антиоксидантной системы защиты организма.

Поскольку стартовые реакции свободнорадикального окисления функциональных групп белковых макромолекул включают перенос электрона, наиболее полную информацию о них позволяют получить электрохимические методы. Однако проведенные методом классической полярографии исследования реакций катодного восстановления глутатиона и его прямого электрохимического окисления не позволяют достаточно четко судить о его участии в свободнорадикальных процессах в биосистемах, т. е. о его антиоксидантных свойствах2,3. В то же время более информативным, с нашей точки зрения, является исследование непрямого электрокаталитического окисления глутатиона активными формами кислорода, которые генерируются при электрохимическом восстановлении последнего4. Такой методический подход к изучению антиоксидантных свойств глутатиона позволяет сделать сравнительную оценку антирадикальной и антиокислительной активности глутатиона.

В работе использован разработанный нами и описанный ранее метод5, позволяющий с помощью импульсной вольтамперометрии одновременно генерировать такие АФК, как перекись водорода и гидроксильные радикалы, которые являются одними из главных агентов, повреждающих биомакромолекулы организма при так называемом “кислородном стрессе“ (дисбалансе окислителей и восстановителей в биосистеме), который приводит к гибели функциональных клеток организма. Поэтому в работе исследовано каталитическое окисление глутатиона перекисью водорода и гидроксильными радикалами, генерируемыми электрохимически на медном катоде.

Установлен анодный сдвиг потенциала восстановления молекулярного кислорода под влиянием глутатиона. На основании анализа изменения морфологии вольтамперных кривых высказано предположение о возможности комплексообразования глутатиона с молекулярным кислородом в физиологическом растворе на поверхности медного катода.

Исследована адсорбция глутатиона на поверхности медного электрода при потенциалах, соответствующих восстановлению молекулярного кислорода, гидроксильных радикалов и перекиси водорода.

Методом импедансометрии установлено, что глутатион адсорбируется на медном катоде при потенциале восстановления кислорода и АФК.

Построены изотермы адсорбции при потенциалах восстановления гидроксильных радикалов, перекиси водорода и молекулярного кислорода. Степень заполнения медного электрода глутатионом зависит от его концентрации в интервале от 0,1 до 1,4∙10-3 моль/л, далее выходя на насыщение.

Сделано заключение о том, что глутатион, подобно аминокислотам, содержащим сульфгидрильную группу, ориентирован этой группой к поверхности электрода6. В исследуемом интервале концентраций молекулы глутатиона образуют на поверхности электрода достаточно стабильный монослой.

На основании данных об изменении предельного тока восстановления на медном электроде гидроксильных радикалов и перекиси водорода в присутствии глутатиона сделаны заключения о взаимодействии последнего с этими АФК. В результате показано, что глутатион проявляет как антирадикальную, так и антиокислительную активность. Причем его антиокислительная активность значительно выше, чем антирадикальная. Это согласуется с данными медико-биологических испытаний.

_________________________________________________

1 , // Укр. биохим. ж. 2003. Т. 75. № 2. С. 5.

2 Jin W., Zhao X., Xiao L. // Electroanalysis. 2000. V. 12. P. 858.

3 Fong C., Zhou H. // Electroanalysis. 2003. Vol. 15. P. 1632.

4 , , // Доп. НАН України. 1995. № 3. С. 92.

5 Громовая В. Ф., , // ЖОХ. 2002. Т. 72. С. 828.

6 , , // Катализ и нефтехимия. 2008. № 16. С.22.