антиоксидант

Формула изобретения

Применение аллантоина в качестве антиоксиданта.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к препаратам, содержащим органическое активное соединение, которое может быть использовано в качестве лекарственного препарата, а также пищевой добавки, предупреждающих развитие свободнорадикальных процессов и нарушение антиоксидантной системы живых организмов при различных биологических процессах (старение, стресс) и заболеваниях, связанных с нарушениями свободнорадикальных процессов (воспаление, рак, ишемия).

Антиоксиданты - это вещества, обладающие способностью подавлять свободнорадикальное окисление. Их можно разделить на структурные, затрудняющие доступ компонентов окислительной реакции друг к другу или модифицирующие окисляемость субстрата (токоферол, холестерол, хелаторы металлов переменной валентности), и истинные антиоксиданты, способные, вступая в реакцию с активными формами кислорода, образовывать либо молекулярные продукты, либо радикалы с меньшей реакционной способностью (СОД, каталаза, глутатионпероксидаза).

В настоящее время известно большое число антиоксидантов, используемых в медицинской, фармацевтической, косметической и пищевой промышленности. При этом используются как природные, так и синтетические антиоксиданты, такие как супероксиддисмутаза (патент US 5498434, A 23 D 7/00) [1]. Глутатион проявляет антиоксидантные свойства при ишемии. Защитными агентами против окислительного стресса и хронических болезней являются некоторые витамины (витамин С - аскорбиновая кислота, каротиноиды, витамин E, витамин A) (VanPoppel G. , VandenBerg Н. Vitamins and cacer // Cancer Letters., 1997.- V.114.- N 1-2.-P. 195-202) [2].

К природным антиоксидантам также относят такие соединения, как парааминобензойная кислота (Акберова С.И., Мусаев П.И., Магомедов Н.М., Бабаев Х. Ф., Гахраманов Х.М., Строева О.Г. Парааминбензойная кислота как антиоксидант // Докл. Академии наук, 1998, Т.361 N 3, С.419- 421) [3], мочевина, мочевая кислота (Кения М.В., Шкурат Т.П., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. Изменение уровня мочевой кислоты в тканях крыс как системная реакция на гипероксию // Авиакосмическая и экологическая медицина.-1993.-Т.27,-N 3.-С.37-43) [4], глутатион (Loft S, Poulsen НЕ. Markers of oxidative damage to DNA: Antioxidants and molecular damage //Oxidants and antioxidants., 1999.- V.300.- P. 166-184) [5], лецитин (патент US 5498434, A 23 D 7/00, 1996-03-12) [6].

Недостатком используемых в качестве антиоксидантов веществ является их нестабильность: у ферментов - жирорастворимость, у токоферола и каротинов - высокомолекулярный вес, что затрудняет их проницаемость через клеточные мембраны.

Технический результат заявляемого изобретения состоит в расширении арсенала средств, обладающих антиоксидантной активностью. Это достигается использованием в качестве антиоксиданта аллантоина.

Известно использование аллантоина для регенерации клеток кожи (патент RU, 2137462, С1, 6 А 61 К 7/00, 7/48) [7], в фармацевтической промышленности для лечения и смягчения симптомов вульвита и вульвовагинита (патент RU, 02117479, C1, 6 А 61 К 31/195) [8], в медицине как ранозаживляющее и эпителиобразующее средство (патент RU, 2011376, С1, 5 А 61 К 7/16) [9].

Известно, что аллантоин принимает участие в метаболических процессах как промежуточный продукт обмена пуринов в живых клетках низших приматов и других млекопитающих. У этих животных катаболизм пуринов завершается образованием аллантоина в результате гидролиза мочевой кислоты ферментом уриказой. У человека в связи с отсутствием фермента уриказы конечным продуктом метаболизма пуринов является мочевая кислота, которая может накапливаться в организме в виде урата и его натриевой соли (Р. Марри и др. Биохимия человека. - М.: "Мир", 1993, т.2, с. 24-25) [10].

Новое обнаруженное нами свойство аллантоина состоит в его способности повышать устойчивость организма к окислительному стрессу, снижать интенсивность процессов перекисного окисления липидов в различных тканях и увеличивать дополнительный пул антиоксидантов в клетке и плазме крови за счет повышения концентрации аллантоина в организме при его экзогенном введении.

Эти положения доказаны нами экспериментально. Результаты приведены в табл. 1 и 2.

Табл. 1. Влияние аллантоина на содержание продуктов перекисного окисления липидов в различных тканях крыс, обработанных повышенным давлением кислорода.

Табл. 2. Влияние аллантоина на активность ферментов антиоксидантной защиты в различных тканях крыс, обработанных повышенным давлением кислорода.

Пример использования:

1 мл свежеприготовленного водного раствора аллантоина (Serva) в концентрации 2х10^-4 М/мл вводили внутрибрюшинно за 1 ч, 12 ч и 24 ч до обработки повышенным давлением кислорода (0.3 МПа -2 ч) из расчета 1 мл смеси на 200 г веса животного.

Испытания проводились на белых крысах-самцах весом 200 г. Антиоксидант вводили в концентрациях в пересчете на вес животного. Условия окислительного стресса моделировались повышенным давлением кислорода 0,4 МПа в течение 2 часов. Сразу после окончания действия повышенного давления кислорода животных декапитировали и готовили гомогенаты из тканей мозга, печени, легких и почек. Гепаринизированную кровь центрифугировали в течение 10 минут при 3000 об/мин. Интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали по уровню шиффовых оснований (ШО) и малонового диальдегида (МДА). Антиоксидантный статус тканей оценивали по активности ферментов супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы.

В условиях окислительного стресса, индуцированного гипербарической оксигенацией (ГБО), наблюдается повышение интенсивности ПОЛ во всех тканях: уровень МДА повышается на 43-90% (табл. 1, примеры А4, В4, Д4, Ж4, И4), содержание ШО возрастает на 50-103% (табл. 1, примеры В4, Г4, Е4, З4, К4).

При этом наблюдается нарушение скоординированности в работе сопряженных антиоксидантных ферментов - СОД и каталазы. В условиях ГБО наблюдается ингибирование активности СОД на 53-60% в различных тканях крыс (табл.4, примеры В4, Д4, Ж4, И4), тогда как активность каталазы возрастает на 24-77% в тканях (табл. 4, примеры Г4, Е4, 34, К4), а в эритроцитах снижается на 38% относительно интактного контроля (табл. 4, пример Б4).

Таким образом, ГБО-индуцированный окислительный стресс, использованный нами в качестве экспериментальной модели, сопровождается существенной интенсификацией ПОЛ, напряженностью и нарушением синергизма функционирования компонентов антиоксидантной ферментной системы в тканях крыс.

Проведенные исследования показывают, что предварительное введение аллантоина приводит к существенному снижению интенсивности ПОЛ в эритроцитах, мозге, легких, печени и почках крыс в условиях ГБО-индуцированного окислительного стресса. Применение аллантоина приводит к снижению уровня МДА при ГБО в тканях, что составляет 40-57% относительно интактного контроля и 60-72% относительно гипероксического контроля (табл. 1, примеры А5, В5, Д5, Ж5, И5), уровень ШО при введении аллантоина снижается в мозге на 31% (табл. 1, пример Г5), легких на 36% (табл. 1 Е5) по сравнению с интактным контролем. По сравнению с гипероксическим контролем наблюдается существенное снижение уровня ШО во всех тканях на 26-62% (табл. 1, примеры Б5, Г5, Е5, З5, К5). В целом, аллантоин приводит к нормализации уровня ШО в различных тканях при ГБО, а в мозгу и легких их содержание на 31- 36% ниже, чем в контроле. Следует подчеркнуть, что уровень ПОЛ при применении аллантоина не просто нормализуется, а опускается ниже нормы. Это свидетельствует о высокой антиоксидантной емкости и мощности аллантоина.

Предварительное введение аллантоина приводит к нормализации активности СОД в тканях при ГБО, по сравнению с ингибированием активности фермента антиоксидантной защиты у незащищенных животных (табл.2). Применение аллантоина нормализует активность и значительно активирует СОД на 77-165% в тканях относительно гипероксического контроля (табл.2, примеры А5, В5, Д5, Ж5, К5).

Таким образом, можно заключить, что применение аллантоина способствует нормализации функционирования важнейшего фермента антиоксидантной защиты - СОД - в тканях при ГБО-индуцированном окислительном стрессе.

Предварительное введение аллантоина приводит к нормализации активности каталазы в мозге, легких, печени и почках при ГБО (табл. 2, примеры Г5, Е5, З5, К5).

Преимущество аллантоина по сравнению с известными антиоксидантами заключается в том, что он хорошо растворим в воде по сравнению с витаминами А и Е, характеризуется стабильной молекулярной структурой и способностью предотвращать окислительное повреждение от всех известных типов активных метаболитов кислорода, в отличие от фермента антиоксидантной защиты СОД и каталазы.

Анализ проведенных исследований позволяет сделать вывод о том, что аллантоин обладает большой антиоксидантной емкостью и мощностью. Это подтверждается ингибирующим влиянием аллантоина на интенсивность ПОЛ в тканях интактных крыс, а также падением уровня продуктов ПОЛ - МДА и ШО - в условиях ГБО-индуцированного окислительного стресса ниже значений интактного контроля. Введение аллантоина оказывает нормализующее влияние на активность СОД и каталазы, восстанавливая оптимальное соотношение активности сопряженных антиоксидантных ферментов и согласованность их действия, снимает напряженность и дисбаланс ферментов антиоксидантной системы при окислительном стрессе.

Источники информации

1. Патент US 6015548, А 61 К 7/42. Roberts R.L. et al. High efficiency skin protection formulation with sunscreen agents and antioxidats.

2. VanPoppel G., VandenBerg H. Vitamins and cancer // Cancer Letters., 1997.- V.114.-N 1-2.- P.195-202.

3. Акберова С.И., Мусаев П.И., Магомедов Н.М., Бабаев Х.Ф., Гахраманов Х. М., Строева О.Г. Парааминбензойная кислота как антиоксидант // Докл. Академии наук, 1998, т.361 N 3, с.419-421.

4. Кения М. В., Шкурат Т.П., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. Изменение уровня мочевой кислоты в тканях крыс как системная реакция на гипероксию// Авиакосмическая и экологическая медицина.-1993.- Т.27,-N 3. -С. 37-43.

5. Loft S, Poulsen HE. Markers of oxidative damage to DNA: Antioxidants and molecular damage //Oxidants and antioxidants., 1999.- V.300.-P. 166-184.

6. Патент US 54998434, A 23 D 7/00. Jonston J. D. Synergistic compositions for extending animal feed shelf life.

7. Патент RU 2137462, С1, 6 A 61 K 7/00 "Косметический крем для лица" от 20.09.1999.

8. Патент RU 02117479, C1, 6 А 61 К 31/195 "Фармацевтическая композиция" от 20.08.1998.

9. Патент RU 2011376, C1, 5 A 61 K 7/16 "Зубной элексир" от 30.04.1994.

10. P. Марри и др. Биохимия человека. - М.: "Мир", 1993, т.2, с. 24- 25.