Поиск
Озвучить текст Озвучить книгу
Изменить режим чтения
Изменить размер шрифта
16px
Оглавление
Для озвучивания и цитирования книги перейдите в режим постраничного просмотра.

Глава 5. Микроэлементы на «маршрутах активного долголетия»

5.1. Введение

В составе живых организмов обнаружено свыше 60 химических элементов, роль в жизнедеятельности и содержание которых неодинаковы. Шесть из них — С, N, H, O, P, S — образуют основу живой материи. Еще десять элементов крайне важны для поддержания структуры и функциональной активности биополимерных соединений — это так называемые металлы жизни (биометаллы): Na, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, Co, Cr, многие функции которых пока еще окончательно не установлены. Эти микроэлементы представляют собой уникальную группу неорганических соединений, участвующих в поддержании внутриклеточного гомеостаза, которые могут значительно влиять на протекание биологических процессов клеточного деления, апоптоза, иммуногенеза, регуляции окислительно-восстановительных превращений.

В последние 10–15 лет интерес к изучению роли микроэлементов в биологии и медицине неуклонно возрастает (рис. 5.1), а последняя пятилетка характеризуется бурным ростом научных исследований в области эстетической медицины в разделе инъекционной косметологии (Хабаров и др., 2021). Связано это с тем фактом, что микроэлементы, особенно поливалентные металлы, образуют устойчивые координационные соединения с белками и полисахаридами, например с гиалуроновой кислотой (Хабаров, Иванов, 2020). Подобные белковые и полисахаридные комплексы с ионами металлов участвуют в жизненно важных процессах и поэтому вызывают повышенный интерес. Потенциальными донорными центрами в полисахаридных макромолекулах являются кислородсодержащие карбонильные и гидроксильные группы. Но поскольку углеводы, например гиалуроновая кислота, в основном находятся преимущественно в циклической форме, то определяющая роль в координационном взаимодействии отводится гидроксильным и аминогруппам. Известно (Хабаров, Иванов, 2020), что ионы поливалентных металлов могут образовывать физически сшитые структуры гиалуронансодержащих гелей за счет ионных взаимодействий между кислотными (карбоксильными) группами полисахарида и солями поливалентных металлов (рис. 5.2).

Рис. 5.1. Количество научных статей (по оси ординат) о роли магния, кальция, железа в организме (Workinger et al., 2018)

Рис. 5.2. Пример ионного взаимодействия гиалуроновой кислоты с трехвалентным железом

С другой стороны, гиалуроновая кислота может образовывать хелатные комплексы с двухвалентными катионами, в которых в среднем два дисахаридных звена цепи связывают один ион Me2+. Многие важные вопросы, касающиеся связывания ионов поливалентных металлов в живых клетках, во многом до сих пор остаются не до конца понятными. Например, какая доля ионов данного металла, присутствующего и в клетке, и в межклеточном матриксе, находится в свободном виде, а какая связана с органическими биомолекулами. Одним из основных факторов, определяющих сродство органических биомолекул к ионам металлов, является способность последних образовывать координационные соединения — так называемые хелатные комплексы. Для появления хелатного комплекса ион переходного металла предоставляет свои d-орбитали для образования координационных связей за счет акцептирования электронов атомов азота, кислорода или серы, входящих в состав биоорганических лигандов (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Структура связывания двухвалентного катиона Ме2+ с двумя дисахаридными звеньями гиалуроновой кислоты. Ион металла взаимодействует с шестью атомами кислорода, которые относятся к двум N-ацетильным группам и двум карбоксильным группам противоположных участков полисахаридной цепи гиалуронана

Константы образования хелатных комплексов зависят от заряда, радиуса, степени гидратации иона металла и формы электронных орбиталей, участвующих в образовании координационных связей. Многозарядные ионы образуют более прочные комплексы, чем однозарядные, обладающие меньшей плотностью заряда. Надо признать тот факт, что многозарядный атом кремния может образовывать соединения хелатного типа с кислород- и азотсодержащими органическими соединениями, в которых атом кремния координирован с пятью или шестью окружающими его полярными атомами. Вся структура целиком может быть заряжена как отрицательно, так и положительно или даже может быть нейтральной в зависимости от того, какая органическая молекула вовлекается в образование координационной хелатной связи. Подобные шестикоординированные соединения кремния (рис. 5.4) встречаются относительно редко из-за пространственных ограничений в расположении и ориентации координированных атомов.

Рис. 5.4. Строение полученных в работе (Николин и др., 2011) соединений установлено на основании спектральных методов (ИК, ЯМР 1Н, 13С, 29Si), элементного и рентгеноструктурного анализа

Хелаты были выделены в самостоятельный класс координационных соединений благодаря их уникальным физико-химическим и биологическим свойствам, обусловленным наличием хелатного цикла. В медицине такие комплексы с микроэлементами (Zn, Mg, Cu, Mn и т.п.) нашли широкое применение вследствие высокой усвояемости и биодоступности хелатов по сравнению со свободными ионами металлов. Важно отметить, что образование хелатных комплексов может приводить к некоторым конформационным изменениям в структуре макромолекулярных биосоединений, и как следствие — влиять на их биологическую активность.

Для продолжения работы требуется Регистрация
На предыдущую страницу

Предыдущая страница

Следующая страница

На следующую страницу
Глава 5. Микроэлементы на «маршрутах активного долголетия»
На предыдущую главу Предыдущая глава
оглавление
Следующая глава На следующую главу

Оглавление

Данный блок поддерживает скрол*