Свободные радикалы кислорода и антиоксиданты в митохондриях сердца и модельных системах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Свиряева, Ирина Владимировна

• Свиряева, Ирина Владимировна
• кандидат физико-математических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Свиряева, Ирина Владимировна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Активные формы кислорода и метаболиты оксида азота в прооксидантных и антиоксидантных процессах в клетках миокарда.

1.1.1. Активные формы кислорода и некоторые их свойства.

1.1.2. Образование активных форм кислорода митохондриями сердца.

1.1.3. Нарушения метаболизма кардиомиоцитов, вызванные ишемией.

1.1.4. Нарушения метаболизма кардиомиоцитов, вызванные адриамицином

1.1.5. Активные формы азота и их свойства.

1.1.6. Активные формы азота в митохондриях.

1.1.7. Динитрозильные комплексы железа с тшоловыми лигандсши.

1.2. Антиоксиданты.

1.2.1. Коэнзим Q — переносчик электронов митохондриальной дыхательной цепи и антиоксидант.

1.2.2. Митохондриально-направленные антиоксиданты.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Получение изолированных митохондрий.

2.2. Определение функциональной активности митохондрий.

2.3. Регистрация спектров ЭПР.

2.4. Определение абсолютных значений скоростей генерации супероксидных радикалов.

2.5. Получение динитрозильных комплексов железа и запись спектров ЭПР.;.

2.6. Исследование свободнорадикальных форм производных убихинона и пластохинона.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Функциональная активность митохондрий сердца.

3.2. генерация супероксидных радикалов в митохондриях сердца в комплексе iii дыхательной цепи.

3.3. генерация супероксидных радикалов в изолированных митохондриях сердца: эффект гипоксии-реоксигенации.

3.4. Образование супероксидных радикалов в изолированных митохондриях сердца: эффект адриамицина (доксорубицина).

3.5. Взаимодействие N0 и ДНКЖ с митохондриями, генерирующими супероксид.

3.6. Свободнорадикальные интермедиа ты (семихиноны) митохондриально-направленныхантиоксидантов и их аналогов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Свободные радикалы кислорода и антиоксиданты в митохондриях сердца и модельных системах»

В настоящее время можно считать доказанным, что вклад митохондрий в функции клеток сердечной мышцы значительно шире, чем только роль в энергетическом метаболизме кардиомиоцитов в качестве основного поставщика АТР. Митохондрии сердца имеют ключевое значение в регуляторных и сигнальных процессах, являющихся ответом на физиологические стрессы, такие как гипоксия и реоксигенация, нарушение баланса между прооксидантными и антиоксидантпыми процессами в клетках, действие различных гормонов и фармакологических препаратов. В связи с крайне важной ролью митохондрий в жизнедеятельности клеток, в последнее десятилетие огромное внимание уделяется исследованию т.н. митохондриальных болезней, которые включают нарушения, тем или иным образом влияющие на митохондриальные функции и/или вызваны повреждениями митохондриальной ДНК. В случае митохондриальиых болезней, клетки подвержены окислительному дисбалансу. Основное воздействие при этом испытывают органы с интенсивным окислительным метаболизмом и высокой энергетической потребностью: сердце, скелетные мышцы, почки и печень.

Необратимые повреждения компонентов клеток миокарда, являющиеся, в конечном счете, причиной их гибели в результате апоптоза и/или некроза, в первую очередь, обусловлены избыточным образованием активных форм кислорода и токсичных метаболитов оксида азота в условиях окислительного стресса. Образование свободных радикалов кислорода в биологических системах происходит постоянно и является как прямым результатом функционирования специальных ферментативных систем, так и следствием побочного процесса множества окислительно-восстановительных реакций. Значительный интерес в отношении короткоживущих свободных радикалов кислорода (время жизни супероксида ~10'6 с, гидроксильного радикала ~10~9 с) обусловлен, прежде всего, их высокой химической активностью. Наличие неспаренного электрона на л*2р-орбитали кислорода приводит к тому, что окисление практически любого клеточного компонента (мембранных липидов, белков и нуклеиновых кислот) становится термодинамически выгодным процессом. В обычных условиях, когда скорость образования активных форм кислорода и азота относительно невысока, антиоксидантные системы клетки в состоянии не допускать возникновения окислительного стресса. Однако, в условиях пониженного энергетического метаболизма клеток миокарда, при существенном увеличении внутриклеточной концентрации кислорода, могут происходить значительные сдвиги в редокс-потенциалах переносчиков дыхательной цепи, способствующие резкому возрастанию скорости генерации митохондриями свободных радикалов кислорода. Применение ингибиторов электронного транспорта, обладающих специфичностью по отношению к различным участкам дыхательной цепи, позволяет установить расположение центров, наиболее активно генерирующих супероксидные радикалы, а также оценить относительный вклад каждого из этих центров в суммарную величину скорости образования активных форм кислорода в митохондриях.

Хорошо известно, что активные формы кислорода и азота участвуют в развитии патологических состояний сердечной мышцы, возникающих после длительной ишемии. Ишемия характеризуется недостаточным снабжением ткани кислородом и необходимыми метаболитами и обусловлена нарушениями в системе кровообращения. Вследствие энергетической недостаточности во время ишемии происходит активация анаэробного гликолиза, направленного на синтез АТР, тем не менее, гликолиза оказывается недостаточно для обеспечения потребностей клеток миокарда. Как результат, в клетках возникают множественные нарушения ионного гомеостаза, следствием которых является невозможность нормального функционирования сердечной мышцы. Следующая за длительной ишемией реоксигенация миокарда сопровождается значительными тканевыми повреждениями и нарушениями сократительной функции - появлением аритмий и временной механической дисфункции. Это явление, получившее название "кислородный парадокс", обусловлено резким увеличением образования активных форм кислорода при восстановлении нормального уровня внутриклеточного кислорода.

Адриамицин (доксорубицин) - антибиотик, являющийся одним из наиболее часто применяемых лекарственных препаратов при химиотерапии злокачественных опухолей человека. В то же время хорошо известно, что адриамицин характеризуется рядом нежелательных побочных эффектов, в первую очередь, значительной кардиотоксичностью. Опубликовано множество работ, авторами которых были предложены разнообразные молекулярные механизмы, объясняющие вызываемую адриамицином кардиотоксичность. В настоящее время считается, что терапевтическое и кардиотоксическое действия адриамицина представляют собою единый мультифакторный процесс, инициированный окислительным стрессом и приводящий, в конечном счете, к апоптозу — процессу запрограммированной гибели клеток. Важным фактором, который может опосредовать токсическое действие адриамицина на клетки сердечной мышцы, является высокое сродство адриамицина к кардиолипину — анионному фосфолипиду, специфичному для внутренней мембраны митохондрий. Кардиолипин важен не только для структуры и функций митохондрий, по также для общего энергетического метаболизма и выживания клетки. Связывание адриамицина с митохондриальной мембраной ведет к изменению ее свойств, при этом изменяется функционирование электронных переносчиков в мембране. Таким образом, накопление редокс активного адриамицина в митохондриях сердца должно усиливать генерацию активных форм кислорода и азота этими органеллами.

В связи с тем, что митохондрии являются главным источником активных форм кислорода в клетке, эти оргапеллы нуждаются в постоянной защите от повреждений, вызываемых окислительным стрессом. Такая защита обеспечивается ферментативными системами, а также различными низкомолекулярными антиоксидантами. Наиболее важными среди антиоксидантов оказались коэнзим Q и витамин Е. Однако, их использование недостаточно эффективно. Одной из причин этого, возможно, является то, что только очень малые количества таких антиоксидантов могут проникнуть сквозь клеточные мембраны и достигнуть митохондрий. Поэтому решением этой проблемы было изобретение антиоксидантов, избирательно накапливающихся в митохондриях.

Такие митохондриально-направленные антиоксиданты получили, присоединив трифенилфосфоний - липофильиый катион к убихинону (mitoQ) или «-токоферолу (mitoVitE). Полученные антиоксиданты легко проходят через биологические мембраны и в несколько сот раз лучше накапливаются внутри митохондрий, обеспечивая эффективную защиту от окислительного стресса. Оказалось, что при незначительном увеличении дозы mitoQ он может вести себя как прооксидант, что ограничивает его применение в медицине. Поэтому были предприняты попытки создать другой возобновляющийся ангиоксидант, не обладающий подобным побочным действием. Этого удалось добиться, заменив убихиноп на пластохинон (SkQl). В одинаковых условиях для miloQ концентрации, вызывающие анги- и прооксидапгное действие, различались меньше, чем в два раза, а для SkQl это различие возросло до тридцати раз.

Диссертация посвящена исследованию механизмов образования и превращения свободных радикалов кислорода и метаболитов оксида азота в организме и изучению характеристик свободнорадикальных интермедиатов митохондриально направленных антиоксидантов — производных убихинона и пластохинона.

Цель работы

Целью работы являлось выяснение закономерностей регуляции процессов образования и гибели активных форм кислорода и азота в клетках сердечной мышцы и модельных системах в условиях, моделирующих окислительный стресс и защитное действие антиокеидантных систем клетки.

Задачи работы

Исходя из поставленной цели, в диссертации решались следующие задачи: 1. Изучение влияния длительности гипоксии и реоксигенации на генерацию активных форм кислорода митохондриями сердца и функциональные характеристики дыхательной цепи митохондрий.

2. Изучение воздействия адриамицина — противоопухолевого препарата широкого спектра действия — на генерацию супсроксидных радикалов митохондриями сердца.

3. Выяснение взаимосвязи между генерацией активных форм кислорода митохондриями сердца и образованием и деструкцией динитрозильных комплексов железа.

4. Определение спектральных и кинетических характеристик ссмихинопов митохондриально-направленных антиоксидантов - производных убихинопа и пластохинона - и их аналогов.

Научная новизна

Основными новыми результатами и положениями, которые составляют предмет диссертации, являются:

1. С помощью спектроскопии ЭПР спиновых ловушек впервые изучена кинетика образования и гибели активных форм кислорода в изолированных митохондриях сердца в условиях небольшого парциального давления кислорода в среде инкубации.

2. Впервые показано, что гипоксия и последующая реоксигенация изолированных митохондрий сердца приводят к увеличению скорости генерации супероксидных радикалов, однако, в отличие от митохондрий, выделенных после ишемии-реперфузии миокарда, эффект не зависит от длительности периода гипоксии.

3. Впервые продемонстрировано, что адриамицин - противоопухолевый препарат широкого спектра действия — вызывает изменения в митохондриях сердца, приводящие к значительному увеличению скорости генерации супероксидпых радикалов, обусловленному взаимодействием с молекулярным кислородом электронных переносчиков комплекса III и свободнорадикальпых интермедиатов редокс-цикла адриамицина.

4. Впервые обнаружено, что дипитрозильные комплексы железа могут являться перехватчиками активных форм кислорода в системах, моделирующих окислительный стресс в клетках сердечной мышцы.

5. Проведено исследование спектральных и кинетических характеристик семихинонных свободных радикалов митохондриально-направленных антиоксидантов - производных убихинона и пластохинона — и их аналогов. Впервые показано, что анион-радикалы mitoQ, SkQl, SkQ3 и их коротко-цепочечные аналоги отличаются существенным образом распределением плотности неспаренного электрона по атомам хиноидиого кольца.

6. Впервые установлено, что митохондриально-направленные антиоксиданты mitoQ и SkQl могут действовать также как прооксидаиты и образовывать в модельных системах супероксидные радикалы в процессе одноэлектронного окисления молекулярным кислородом.

Научно-практическая ценность диссертации

Представленные в диссертации экспериментальные данные могут быть использованы для выяснения молекулярных механизмов процессов, влияющих на энергетический метаболизм сердечной мышцы в условиях ишемии миокарда, а также для разработки методов лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы с помощью митохондриально-направленных антиоксидантов.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Свиряева, Ирина Владимировна

выводы

1. Гипоксия и последующая реоксигенация приводит к увеличению скорости генерации супероксидных радикалов изолированными митохондриями сердца. В отличие от митохондрий, выделенных после ишемии-реперфузии миокарда, эффект не зависит от длительности гипоксии.

2. Адриамицин (доксорубицин) - противоопухолевый препарат широкого спектра действия — вызывает изменения в митохондриях сердца, приводящие к значительному увеличению скорости генерации супероксидных радикалов, что частично может быть связано с образованием свободных радикалов (семихинонов) адриамицина и их взаимодействием с молекулярным кислородом.

3. Нитрозильные комплексы железа являются перехватчиками активных форм кислорода в системах, моделирующих окислительный стресс в клетках сердечной мышцы.

4. Свободные анион-радикалы mitoQ, SkQl и их аналогов, являющиеся промежуточными продуктами в окислительно-восстановительных реакциях хиноидных соединений, существенным образом отличаются по распределению плотности неспаренного электрона по углеродным атомам хиноидного кольца.

5. Митохондриально направленные антиоксиданты mitoQ и SkQl могут действовать как прооксиданты — образовывать супероксидные радикалы при одноэлектронном окислении молекулярным кислородом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При патологических процессах скорость образования свободных радикалов кислорода, а также токсичных метаболитов оксида азота может возрастать настолько, что антиоксидантные системы клеток миокарда не смогут их нейтрализовать и возникает окислительный стресс. В наиболее острой форме он возникает в начальной стадии реперфузии и является одной из основных причин повреждения ткани сердечной мышцы. В нашей работе изучены некоторые аспекты возможных последствий окислительного стресса, приводящего к нарушениям функций и структуры митохондрий сердца. Проведен анализ возможных путей защиты митохондриальных мембран от воздействия активных форм кислорода и азота.

Проведенное нами исследование продемонстрировало возможности спектроскопии ЭПР как удобного и чувствительного метода для изучения закономерностей образования активных форм кислорода и метаболитов оксида азота в митохондриях клеток сердечной мышцы и модельных системах. В качестве спиновой ловушки использовался TIRON -проникающий в клетки эффективный антиоксидант. Нами показано, что скорость генерации супероксидных радикалов на границе внутренней мембраны митохондрий с межмембранным пространством определяется функциональным состоянием дыхательной цепи и проявляет отчетливо выраженную субстратную зависимость. На основании ингибиторного анализа можно выделить два участка дыхательной цепи, принимающие активное участие в образовании супероксидных радикалов: NADH-CoQ редуктазное звено (комплекс I) и Ьсх сегмент (комплекс III).

Ранее нами было показано, что скорость образования супероксидных радикалов в митохондриях, выделенных из сердечной мышцы после длительной ишемии, была значительно выше, чем в митохондриях из сердец контрольной группы. В данной работе нами продемонстрировано, что в случае изолированных митохондрий сердца, чередование циклов гипоксияреоксигенация также сопровождается увеличением скорости генерации супероксидных радикалов. Однако, в отличие от митохондрий, выделенных после ишемии миокарда, скорость генерации супероксида изолированными митохондриями практически не зависела от длительности периода гипоксии.

Адриамицин (доксорубицин) - антибиотик тетрациклинового ряда -является в настоящее время одним из наиболее используемых в клинической практике противоопухолевых лекарственных препаратов. Как лекарственный препарат, адриамицин весьма эффективен, однако, характеризуется значительной кардиотоксичностью. Известно, что кардиотоксичность адриамицина обусловлена в значительной степени его воздействием на митохондрии. Нами показано, что увеличение скорости генерации активных форм кислорода митохондриями при воздействии адриамицина, может происходить как вследствие модификации липидного окружения электронных переносчиков, так и вследствие прямого взаимодействия свободнорадикальных интермедиатов адриамицина с молекулярным кислородом.

Необходимо отметить, что наиболее благоприятные условия для образования гидроксильного радикала имеются в митохондриях. Возможно, что образование ДНКЖ может быть способом спасения от окислительного дисбаланса митохондрий, так как позволяет связать в этих комплексах одновременно NO и ионы «свободного» железа. В связи с этим, мы исследовали взаимодействие цистеиновых ДНКЖ с супероксидными радикалами, генерируемыми изолированными митохондриями сердца. Оказалось, что появление супероксидных радикалов в среде инкубации ускоряет распад ДНКЖ. Следовательно, ДНКЖ являются достаточно эффективными протекторами, способными защищать клетки миокарда от активных форм кислорода.

В настоящее время во многих лабораториях мира ведутся интенсивные исследования митохондриально-направленных антиоксидангов. Нами проведено исследование кинетических характеристик и спектральных параметров свободнорадикальных интермедиатов ряда производных убихинона и пластохинона и их короткоцепочечных аналогов. Показано, что кинетика образования и гибели свободных радикалов mitoQ, SkQl и их аналогов, а также параметры сверхтонкой структуры их спектров ЭПР существенным образом зависят как от структуры хиноидного кольца, так и от боковых групп.

Полученные данные показывают, что равновесие между прооксидантными и антиоксидантными процессами в клетках сердечной мышцы может зависеть от соотношения между супероксидными радикалами, оксидом азота и динитрозильными комплексами железа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Свиряева, Ирина Владимировна, 2008 год

1. Владимиров Ю.А., Азизова О.А. Свободные радикалы в живых системах // Итоги науки и техники. Биофизика. 1991. Т. 29. С. 252.

2. Kellogg E.W., Fridovich I. Superoxide, hydrogen peroxide, and singlet oxygen in lipid peroxidation by a xanthine oxidase system. // J. Biol. Chem. 1975. V. 250 (22). P. 8812-8817.

3. Chance В., Sies H., Boveris A., Hydroperoxide metabolism in mammalian organs. // Physiological Reviews. 1979. V. 59 (3). P. 527-605.

4. Fridovich 1. Biological Effect of the Superoxide Radical. // Arch. Biochem. Biophys. 1986. V.247 (1). P. 1-11.

5. Hayakawa M., Ogava Т., Sigiyama S., Ozava T. Hydroxyl Radical and Leucotoxin biosinthesis in neutrophyl plasma membrane. // Biochem. Biophys. Res. Comraun. 1989. V. 161 (3).P. 1077-1085.

6. Schubert J. Wilmer J.W. Does Hydrogen peroxide exist "Free" in biological systems?//Free Rad. Biol. Med. 1991. V. 11 (6). P. 545-555.

7. Pryor W.A. Oxy-Radicals and Related Species: Their Formation, Lifetimes and Reactions. // Ann. Rev. Physiol. 1986. V. 48. P. 657-667.

8. Кулинский В.И. Лекционные таблицы по биохимии. 1994.

9. Farre A.L., Casado S. Heart Failure, Redox Alterations, and Endothelial Dysfunction. //Hypertension. 2001. V. 38 (6). P. 1400-1405.

10. Lenaz G. Role of mitochondria in oxidative stress and ageing. // Biochim. Biophys. Acta. 1998. V. 1366. P. 53-67.

11. Benzie I.F. Evolution of antioxidant defence mechanisms. // Eur. J. Nutr. 2000. V. 39 (2). P. 53-61.

12. Lankin V. The enzymatic systems in the regulation of free radical lipid peroxidation. // Free Radicals, Nitric Oxide, and Inflammation: Molecular, Biochemical, and Clinical Aspects. Amsterdam etc.: IOS Press. NATO Science Series. 2003. V. 344. P.8-23.

13. Зенков Н.К., Кандалинцева Н.В., Ланкин В.З., Меньшикова Е.Б., Просенко А.Е. Фенольные антиоксиданты. // Новосибирск.: Изд-во СО РАМН. 2003. С. 328.

14. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. // Москва. МАИК «Наука/Интерпериодика». 2001. С. 343.

15. Duranteau J., Chandel N.S., Kulisz A., Shao Z., Schumacker T. Intracellular Signaling by Reactive Oxygen Species during Hypoxia in Cardiomyocytes. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273 (19). P. 11619-11624.

16. Cadenas E., Davies K.J.A. Mitochondrial free radical generation, oxidative stress, and aging. // Free Rad. Biol. Med. 2000. V. 29 (3/4). P. 222-230.

17. Liu S. Generation, Partitioning, Targetion and Functioning of Superoxide in Mitochondria. //Bioscience Reports. 1997. V. 17 (3). P. 259-271.

18. DhallaN.S., Temsah R.M., Netticadan T. Role of oxidative stress in cardiovascular diseases. // J. Hypertens. 2000. V. 18 (6). P. 655-673.

19. Singh N., Dhalla A.K., Seneviratne C., Signal P.K. Oxidative stress and heart failure. // Mol. Cell Biochem. 1995. V. 147 (1-2). P. 77-81.

20. Korshunov S.S., Skulachev V.P., Starkov A.A. High protonic potential actuates a mechanism of production of rcactive oxygen species in mitochondria. // FEBS Lett. 1997. V. 416 (1).P. 15-18.

21. McLennan H.R., Esposti M.D. The Contribution of Mitochondrial Respiratory Complexes to the Production of Reactive Oxygen Species. // J. Bioenerg. Biomembr. 2000. V. 32 (2). P. 153-162.

22. St-Pierre J., Buckingham J.A., Roebuck S.J., Brand M.D. Topology of superoxide production from different sites in the mitochondrial electron transport chain. // J. Biol. Chem. 2002. V. 277 (47). P. 44784-44790.

23. Trumpower B.L. The protonmotive Q cycle. Energy transduction by coupling of proton translocation to electron transfer by the cytochrome bcl complex. // J. Biol. Chem. 1990. V. 265 (20). P. 11409-11412.

24. Demin O.V., Kholodenko B.N., Skulachev V.P. A model of 0'{ generation in the complex III of the electron transport chain. // Mol. Cell. Biochem. 1998. V. 184 (1-4). P. 21-33.

25. Chen Q., Vazquez E.J., Moghaddas S., Hoppel C.L. Production of Reactive Oxygen Species by Mitochondria. Central role of complex III. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278 (38). P. 36027-36031.

26. Gille L., Nohl H. The ubiquinol/bcl redox couple regulates mitochondrial oxygen radical formation. // Arch. Biochem. Biophys. 2001. V. 388 (1). P. 34-38.

27. Han D., Antunes F., Canali R., Rettori D., Cadenas E. Voltage-dependent Anion Channels Control the Release of the Superoxide Anion from Mitochondria to Cytosol. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278 (8). P. 5557-5563.

28. Das D.K., George A. Liu X.K., Rao P.S. Detection of hydroxyl radical in the mitochondria of ischemic-reperfused myocardium by trapping with salicylate. // Biochem. Biophys. Res. Comm. 1989. V. 165 (3). P. 1004-1009.

29. Леденев A.H., Рууге Э.К. Генерация супероксидных радикалов митохондриями сердца в условиях ишемии. // Бюлл. экспер. биол. мед. 1985. Т. 100 (9). С. 303-305.

30. McRae D.G, Baker J.E., Thompson J.E. // Plant Cell Physiol. 1982. V. 23. P. 375.

31. Григолава И.В., Ксензенко М.Ю. Тайрон как спиновая ловушка для супероксидных радикалов, образуемых дыхательной цепью субмитохондриальных частиц. // Биохимия. 1980. Т. 45 (1). С. 75-82.

32. Леденев А.Н., Попова Е.Ю., Константинов А.А., Рууге Э.К. Регистрация образования супероксидных радикалов интактными митохондриями сердца с помощью спиновой ловушки. // Биофизика. 1985. Т. 30 (4). С. 708-709.

33. Леденев А.Н., Пучпина Е.А., Музыкантов В.Р., Рууге Э.К. Метод измерения скорости образования супероксидных радикалов нейтрофилами человека спомощью спиновой ловушки тайрона. // Журнал физической химии. 1990. Т. 64 (11). С. 3087-3093.

34. Chandra J., Samali A., Orrenius S. Triggering and modulation of apoptosis by oxidative stress. // Free Rad. Biol. Med. 2000. V. 29 (3-4). P. 323-333.

35. Skulachev V.P. Mitochondria in the programmed death phenomena; a principle of biology: "it is better to die than to be wrong" // IUBMB Life. 2000. V. 49 (5). P. 365373.

36. Liu Z., Li Z., Liu X. Effect of ginsenoside Re on cardiomyocyte apoptosis and expression of BCL-2/Bax gene after ischemia and reperfusion in rats. // J. Huazhong. Univ. Sci Technolog. Med. Sci. 2002. V. 22 (4). P. 305-309.

37. Eefting F., Rensing В., Wigman J., Pannekoek W.J., Liu W.M., Cramer M.J., Lips D.J., Doevendans P.A. Role of apoptosis in reperfusion injury. // Cardiovasc. Res. 2004. V. 61 (3), P. 414-426.

38. Cook S.A., Poole-Wilson P.A. Cardiac myocyte apoptosis. // Eur. Heart J. 1999. V. 20 (22). P. 1619-1629.

39. Green P.S., Leeuwenburgh C. Mitochondrial dysfunction is an early indicator of doxorubicin-induced apoptosis. // Biochim. Biophys. Acta. 2002. V. .1588 (1). P. 94101.

40. Ambrosio G., Zweier J.L., Becker L.C. Apoptosis is prevented by administration of superoxide dismutase in dogs with reperfused myocardial infarction. // Basic Res. Cardiol. 1998. V. 93 (2). P. 94-96.

41. Piot C.A., Padmanaban D., Ursell P.C., Sievers R.E., Wolfe C.L. Ischemic preconditioning decreases apoptosis in rat hearts in vivo. // Circulation. 1997. V. 96 (5). P. 1598-1604.

42. Hearse D.J. Reperfusion of the ischemic myocardium. // J. Moll. Cell. Cardiol. 1977. V. 9(8). P. 605-616.

43. Minotti G., Menna P., Salvatorelli E., Cairo G., Gianni L. Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity. // Pharmacol Rev. 2004. V. 56. P. 185-229.

44. Majno G., Joris I. Apoptosis, oncosis, and necrosis. An overview of cell death. // Am. J. Pathol. 1995. V. 146. P. 3-15.

45. Schlame M., Rua D., Greenberg M.L. The biosynthesis and functional role of cardiolipin. // Prog Lipid Res. 2000. V. 39. P. 257-288.

46. Das Т.К., Mazumdar S. Effect of adriamycin on the boundary lipid structure of cytochrom с oxidase: pico-second time-resolved fluorescence depolarization studies. // Biophys. Chem. 2000. V. 86 P. 15-28.

47. Cheneval D., Muller M., Carafoli E. The mitochondrial phosphate carrier reconstituted in liposomes is inhibited by doxorubicin. // FEBS Lett. 1983. V. 159. P. 123-126.

48. Minotti G., Menna P., Salvatorelli E., Cairo G., Gianni L. Anthracyclines: molecular advances and pharmacologic developments in antitumor activity and cardiotoxicity. // Pharmacol. Rev. 2004. V. 56. P. 185-229.

49. Gewirtz D.A. A critical evaluation of the mechanisms of action proposed for the antitumor effects of the anthracycline antibiotics adriamycin and daunorubicin. // Biochem. Pharmacol. 1999. V. 57. P. 727-741.

50. Fogli S., Nieri P., Breschi M.C. The role of nitric oxide in anthracycline toxicity and prospects for pharmacologic prevention of cardiac damage. // Faseb. J. 2004. V. 18. P. 664-675.

51. Minotti G., Recalcati S., Menna P., Salvatorelli E., Corna G., Cairo G. Doxorubicin cardiotoxicity and the control of iron metabolism: quinonedependent and independent mechanisms. // Methods Enzymol. 2004. V. 378. P. 340-361.

52. Wallace K.B. Doxorubicin-induced cardiac mitochondrionopathy. // Pharmacol. Toxicol. 2003. V. 93. P. 105-115.

53. Pacher P., Schulz R., Liaudet L., Szabo C. Nitrosative stress and pharmacological modulation of heart failure. // Trends Pharmacol. Sci. 2005. V. 26. P. 302-310.

54. Wallace K.B. Adriamycin-induced interference with cardiac mitochondrial calcium homeostasis. // Cardiovasc. Toxicol. 2007. V. 7. P. 101-107.

55. Feng W., Liu G., Xia R., Abramson J.J., Pessah I.N. Site-selective modification of hyperreactive cysteines of ryanodine receptor complex by quinones. // Mol. Pharmacol. 1999. V. 55. P. 821-831.

56. Papadopoulou L.C., Tsiftsoglou A.S. Mitochondrial cytochrome с oxidase as a target site for daunomycin in K-562 cells and heart tissue. // Cancer Res. 1993. V. 53. P. 1072-1078.

57. Jain D. Cardiotoxicity of doxorubicin and other anthracycline derivatives. // J. Nucl. Cardiol. 2000. V. 7. P. 53-62.

58. Abe K., Hayashi N., Terada H. Effect of endogenous nitric oxide on energy metabolism of rat heart mitochondria during ischemia and reperfiision. // Free Rad. Biol. Med. 1999. V. 26 (3/4). P. 379-387.

59. Stuehr D.J., Marietta M.A. Induction of nitrite/nitrate synthesis in murine macrophages by BCG infection, lymphokines, or interferon-gamma. // J. Immunol. 1987. V. 139(2). P. 518-525.

60. Bredt D.S., Snyder S.H. Isolation of nitric oxide synthase, a calmodulin-requiring enzyme. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1990. V. 87 (2). P. 682-685.

61. Moncada S., Higgs A. L-Arginine-nitric oxide pathway. // N. Engl. J. Med. 1993. V. 329(27). P. 2002-2012.

62. Реутов В.П., Сорокина Е.Г., Охотин В.Е., Косицын Н.С. Циклические превращения оксида азота в организме млекопитающих. Москва. Наука. 1998. С. 37-41.

63. Ignarro L.J., Kadowitz P.J. The pharmacological and physiological role of cyclic GMP in vascular smooth muscle relaxation. // Ann. Pharmacol. Toxicol. 1985. V. 25. P. 171-191.

64. Radomski M.W., Palmer R.M.J., Moncada S. The anti-aggregating properties of vascular endothelium: interactions between prostacyclin and nitric oxide. // Br. J. Pharmacol. 1987. V. 92 (3). P. 639-646.

65. HoogN. //Free Rad. Biol. Med. 2000. V. 28. P. 1478-1486.

66. Patel R.P., McAndrew J., Sellak H„ White C.R., Jo II., Freeman B.A., Darley-Usmar V.M. Biological aspects of reactive nitrogen species. // Biochim. Biophys. Acta. 1999. V. 1411 (2-3). P. 385-400.

67. Butler A.R., Rhodes P. Chemistry, analysis and biological roles of S-nitrosothiols. //Anal. Biochem. 1997. V. 249 (1). P. 1-9.

68. Vanin A.F., Stukan R.A., Manukhina E.B. Physical properties of dinitrosyl-iron complexes with thiol-containing ligands in relation with their vasodilator activity. // Biochim. Biophys. Acta. 1996. V. 1295 (1). P. 5-12.

69. Albina J.E., Reichner J.S. Role of nitric oxide in mediation of macrophage cytotoxity and apoptosis. // Cancer Metastasis Rev 1998. V. 17 (1). P. 39-53.

70. Borutaite V., Brown G.C. Nitric oxide induced apoptosis via hydrogen peroxide, but necrosis via energy and thiol depletion. // Free Rad. Biol. Med. 2003. V. 35 (11). P. 1457-1468.

71. Ushmorov A., Ratter F., Lehmann V., Droge W., Schirrmaher V., Umansky V. Nitric oxide-induced apoptosis in human leukemic lines requires mitochondrial lipid degradation and cytochrome с release. // Blood. 1999. V. 93 (7). P. 2342-2352.

72. Li J., Billiar T.R., Talanian R.V., Kim Y.M. Nitric oxide reversibility inhibits seven members of the caspase family via S-nitrosylation. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997. V. 240 (2). P. 419-424.

73. Umansky V., Rocha M., Breitkreutz R., Hehner S., Bucur M., Erbe N., Droge W., Ushmorov A. Glutathione is a factor of resistance of Jurkat leukemia cells to nitric oxide-mediated apoptosis. // J. Cell Biochem. 2000. V. 78 (4). P. 578-587.

74. Kanai A., Peterson J. Function and regulation of mitochondrially produced nitric oxide in cardiomyocytes. // Am. J. Physiol. 2004. V. 286 (1). P. HI 1-PI12.

75. Giulivi C. Characterization and function of mitochondrial nitric-oxide synthase. // Free Rad. Biol. Med. 2003. V. 34 (4). P. 397-408.

76. Brudvig G.W., Stevens Т.Н., Chan S.I. Reactions of nitric oxide with cytochrome с oxidase. // Biochemistry. 1980. V. 19 (23). P. 5275-5285.

77. Cooper C.E. Nitric oxide and cytochrome oxidase: substrate, inhibitor or effector? // TRENDS in Biochem. Sci. 2002. V. 27 (1). P. 33-39.

78. Cooper C.E., Davies N.A. Effects of nitric oxide and peroxinitrite on the cytochrome oxidase Km for oxygen: implications for mitochondrial pathology. // Biochem. Biophys. Acta. 2000. V. 1459 (2-3). P. 390-396.

79. Murray J., Taylor S.W., Zhang В., Ghosh S.S., Capaldi R.A. Oxidative Damage to Mitochondrial Complex I Due to Peroxynitrite. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278 (39). P. 37223-37230.

80. Valdez L.B., Alvarez S., Arnaiz S.L., Schopfer F., Carreras M.C., Poderoso J.J., Boveris A. Reactions of peroxynitrite in the mitochondrial matrix. // Free Rad. Biol Med. 2000. V. 29 (3/4). P. 349-356.

81. Bringold U., Ghafourifar P., Richter C. Peroxynitrite formed by mitochondrial NO synthase promotes mitochondrial Ca2+ release. // Free Rad. Biol. Med. 2000. V. 29 (34). P. 343-348.

82. Poderoso J.J., Lisdero C., Schopfer F., Riobo N., Carreras M.C., Cadenas E., Boveris A. The Regulation of Mitochondrial Oxygen Uptake by Redox Reactions Involving Nitric Oxide and Ubiquinol. // J. Biol. Chem. 1999. V. 274 (53). P. 3770937716.

83. Ma X.L., Gao F„ Liu G.-L., Lopez B.L., Christopher T.A., Fukuto J.M., Wink D.A., Feelisch M. Opposite effects of nitric oxide and nitroxyl on postischemic myocardial injury. // PNAS. 1999. V. 96 (25). P. 14617-14622.

84. Radi R., Beckman J.S., Bush K.M., Freeman B.A. Peroxinitrite induced membrane lipid peroxidation: the cytotoxic potential of superoxide and nitric oxide. // Arch. Biochem. Biophys. 1991. V. 288 (2). P. 481-487.

85. Ischiropoulos H., al-Mehdi A.B. Peroxynitrite-mediated oxidative protein modifications. //FEBS Lett. 1995. V. 364 (3). P. 279-282.

86. Brookes P.S., Levonen A.-L., Shiva S., Sarti P., Darley-Usmar V.M. Mitochondria: regulators of signal transduction by reactive oxygen and nitrogen species. // Free Rad. Biol. Med. 2002. V. 33 (6). P. 755-764.

87. Borutaite V., Budriunaite A., Brown G.C. Reversal of nitric oxide-, peroxinitrite-and S-nitrosothyol-induced inhibition of mitochondrial respiration or complex I activity by light and thiols. // Biochem. Biophys. Acta. 2000. V. 1459 (2-3). P. 405412.

88. Chamulitrat W. Nitric oxide inhibited peroxyl and alkoxyl radical formation with concomitant protection against oxidant injury in intestinal epithelial cells. // Arch. Biochem. Biophys. 1998. V. 355 (2). P. 206-214.

89. Joshi M.S., Ponthier J.L., Lancaster J.R. Cellular antioxidant and pro-oxidant actions of nitric oxide. // Free Rad. Biol. Med. 1999. V. 27 (11-12). P. 1357-1366.

90. Shafer F.Q., Wang P.H., Kelley, Cueno K.L., Martin S.M., Buetter G.R. Comparing beta carotene, vitamin E and nitric oxide as membrane antioxidants. // J. Biol. Chem. 2002. V. 383 (3-4). P. 671-681.

91. Padmaja S., Huie R.E. The reaction of nitric oxide with organic peroxyl radicals. //Biochem. Biophys. Res. Commun. 1993. V. 195 (2). P. 539-544.

92. Kanner J., Harel S., Granit R. Nitric oxide as an antioxidant. // Arch. Biochem. Biophys. 1991. V. 289 (1). P. 130-136.

93. Oberle S., Schroder H. Ferritin May Mediate SIN-1-Induced Protection against Oxidative Stress. //Nitric Oxide. 1997. V. 1 (4). P. 308-314.

94. Juckett M.B., Weber M., Balla J., Jacob H.S., Vercellotti G.M. Nitric oxide donors modulate ferritin and protect endothelium from oxidative injury. // Free Rad. Biol. Med. 1996. V. 20 (1). P. 63-73.

95. Puntarulo S., Cederbaum A.I. Inhibition of ferritin stimulated microsomal production of reactive oxygen intermediates by nitric oxide. // Arch. Biochem. Biophys. 1997. V. 340 (1). P. 19-26.

96. Picard V., Epsztejn S., Santambrogio P., Cabantchik Z.I., Beaumont C. Role of ferritin in the control of the labile iron pool in murine erythroleukemia cells. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273 (25). P. 15382-15386.

97. Gutteridge J.M.C., Halliwell B. Free radicals and antioxidants in the year 2000. A historical look to the future. // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2000. V. 899. P. 136-147.

98. Stadtman E.R., Levine R.L. Protein oxidation. // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2000. V. 899. P. 191-208.

99. ReifD.W., Samokyszyn V.M., Miller D.M., Aust S.D. Alloxan- and glutathione-dependent ferritin iron release and lipid peroxidation. // Arch. Biochem. Biophys. 1989. V. 269 (2). P. 407-414.

100. Boyer R.F., Grabill T.W., Petrovich R.M. Reductive release of ferritin iron: a kinetic assay. //Anal. Biochem. 1988. V. 174 (1). P. 17-22.

101. Herold S., Rehmann F.-J. K. Kinetics of the reactions of nitrogen monoxide and nitrite with ferryl hemoglobin. // Free Rad. Biol. Med. 2003. V. 34 (5). P. 531-545.

102. McLeod L.L., Alayach A.I. Detection of a ferrylhemoglobin intermediate in an endothelial cell model after hypoxia-rcoxygenation. // Am. J. Physiol. 1999. V. 277 (1 Pt. 2). P. H92-H99.

103. Ванин А.Ф., Блюменфельд J1.A., Четвериков А.Г. Исследование комплексов негемового железа в клетках и тканях методом ЭПР. // Биофизика. 1967. Т. 12. С. 829-841.

104. Woolum J.C., Tiezzi Е., Commoner В. Electron spin resonance study of iron-nitric oxide complexes with amino acids, peptides and proteins. // Biochim. Biophys. Acta. 1968. V. 160. P. 311-320.

105. Woolum J.C., Commoner B. Isolation and identification of a paramagnetic complex from livers of carcinogen-treated rats. // Biochim. Biophys. Acta. 1970. V. 201. P. 131140.

106. Vanin A.F., Malenkova I.V., Serezhcnkov V.A. Iron catalyzes both decomposition and synthesis of S-nitrosothiols: optical and electron paramagnetic studies. //NitricOxide: Biol. Chem. 1997. V. 1. P. 191-203.

107. Vedernikov Yu.P., Mordvintcev P.I., Vanin A.F. Similarity between the vasorelaxing activity of dinitrosyl iron cysteine complexes and endothelium-delivered relaxing factor. //Eur. J. Pharmacol. 1992. V. 211. P. 313-317.

108. McDonald C.C., Philips W.D., Mower H.F. An electron spin resonance study of some complexes of iron, nitric oxide and anionic ligands. // J. Am. Chem. Soc. 1965. V. 87. P. 33193326.

109. Vanin A.F., Sanina N.A., Serezhenkov V.A., Burbaev D.Sh., Losinsky V.I., Aldoshin S.M. Dinitrosyl-iron complexes with thiol-containing ligands: Spatial and electronic structures. //Nitric Oxide: Biol. Chem. 2007. V. 16. P. 82-93.

110. Bonner F.T., Stedman G. The chemistry of nitric oxide and redox-relatcd species. In Methods of Nitric Oxide Research (Feelisch M and Stamler J.S., eds.) // John Wiley & Sons Ltd. New-York, 1996. P.3-18.

111. Reddy D., Lancaster J.R., Conworth D.P. Nitrite inhibition of Clostridium botulinum: Electron spin resonance detection of iron-nitric oxide complexes. // Science (Washington). 1983. V. 21. P. 769-770.

112. Aleryani S., Milo E., Rose Y., Kostka P. Superoxide-mediatcd decomposition of biological S-nitrosothiols. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273. P. 6041-6045.

113. Шумаев К.Б., Рууге Э.К., Панкин B.3., Вапин А.Ф., Гомбоева С.Б. Беленков Ю.Н. Механизм ингибирования свободнорадикального окисления (3-каротина S-нитрозоглутатионом и динитрозильными комплексами железа. // Докл. РАН. 2001. Т. 379 (6). С. 702-704.

114. Smeitink J., van den Heuvel L., DiMauro S. The genetics and pathology of oxidative phosphorylation. //Nat. Rev. Genet. 2001. V. 2. P. 342-352.

115. Taylor R.W., Turnbull D.M. Mitochondrial DNA mutations in human disease. // Nat. Rev. Genet. 2005. V. 6. P. 389^02.

116. Finkel T. Radical medicine: treating ageing to cure disease. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2005. V. 6. P. 971-976.

117. Murphy M.P., Smith R.A.J. Drug delivery to mitochondria: the key to mitochondrial medicine. // Adv. Drug Deliv. Rev. 2000. V. 41. P. 235-250.

118. Ланкин B.3., Тихазе A.K., Беленков Ю.Н. // Кардиология. 2000. Т. 40 (7). С. 48-61.

119. Зенков Н.К., Панкин В.З., Мепыцикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. // Москва. МАИК «Наука/Интерпериодика». 2001. С. 343.

120. Landi L., Cabrini L., Sechi A.M., Pasquali P. Antioxidative effect of ubiquinones on mitochondrial membranes. // Biochem J. 1984. V. 222 (2). P. 463-466.

121. Sugiyama S., Takasawa M., Hayakawa M., Ozawa T. Changes in skeletal muscle, heart and liver mitochondria electron transport activities in rats and dogs of various ages. // Biochem. Mol. Biol. Int. 1993. V. 30 (5). P. 937-944.

122. Langsjoen P.H., Langsjoen A.M. Overview of the use of CoQIO in cardiovascular disease. // Biofactors. 1999. V. 9 (2-4). P. 273-284.

123. Tran M.T., Mitchell T.M., Kennedy D.T., Giles J.T. Role of CoQIO in chronic heart failure, angina, and hypertension. // Pharmacotherapy. 2001. V. 21 (7). P. 797806.

124. Schriner S.E., Linford N.J., Martin G.M., Treuting P., Ogburn C.E., et al. Extension of murine life span by overexpression of catalase targeted to mitochondria. // Science 2005. V. 308. P. 1909-1911.

125. Murphy M.P. Development of lipophilic cations as therapies for disorders due to mitochondrial dysfunction. // Exp. Opin. Biol. Therapy. 2001. V. 1. P. 753-764.

126. Andersson C.M., Hallberg A., Hogbberg T. Advances in the development of pharmaceutical antioxidants. // Adv. Drug Res. 1996. V. 28. P. 65-180.

127. Smith- R.A.J., Kelso G.F., James A.M., Murphy M.P. Targeting coenzyme Q derivatives to mitochondria. // Meth. Enzymol. 2004. V. 382. P. 45-67.

128. Ross M.F., Kelso G.F., Blaikie F.FI., James A.M., Cocheme H.M., et al. Lipophilic triphenylphosphonium cations as tools in mitochondrial bioenergctics and free radical biology. // Biochemistry. 2005. V. 70. P. 222-230.

129. Liberman E.A., Topali V.P., Tsofina L.M., Jasaitis A.A., Skulachev V.P. Mechanism of coupling of oxidative phosphorylation and the membrane potential of mitochondria. //Nature 1969. V. 222. P. 1076-1078.

130. Flewelling R.F., Hubbell W.L. Hydrophobic ion interactions with membranes. // Biophys. J. 1986. V. 49. P. 531-540.

131. Honig B.H., Hubbell W.L., Flewelling R.F. Electrostatic interactions in membranes and proteins. // Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1986. V. 15. P. 163— 193.

132. Ono A., Miyauchi S., Demura M., Asakura Т., Kamo N. Activation energy for permeation of phosphonium cations through phospholipid bilayer membrane. // Biochemistry. 1994. V. 33. P. 4312^1318.

133. Azzone G.F., Pietrobon D., Zoratti M. Determination of the proton electrochemical gradient across biological membranes. // Curr.Topics Bioenerg. 1984. V. 13. P. 1-77.

134. Liberman E.A., Skulachev V.P. Conversion of biomembrane-produced energy into electric form. IV. General discussion. // Biochim. Biophys. Acta. 1970. V. 216. P. 30—42.

135. Flewelling R.F., Hubbell W.L. The membrane dipole potential in a total membrane potential model. Applications to hydrophobic ion interactions with membranes. // Biophys. J. 1986. V. 49. P. 541-552.

136. Smith R.A.J., Porteous C.M., Coulter C.V., Murphy M.P. Targeting an antioxidant to mitochondria. // Eur. J. Biochem. 1999. V. 263. P. 709-716.

137. Kelso G.F., Porteous C.M., Coulter C.V., Hughes G., Porteous W.K., et al. Selective targeting of a redox-active ubiquinone to mitochondria within cells. // J.

138. Biol. Chem. 2001. V. 276. P. 4588^596.

139. Murphy M.P., Smith R.A.J. Targeting antioxidants to mitochondria by conjugation to lipophilic cations. // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2007. V. 47. P. 629-656.

140. Muratovska A., Lightowlers R.N., Taylor R.W., Wilce J.A., Murphy M.P. Targeting large molecules to mitochondria. // Adv. Drug Delivery Rev. 2001. V. 49. P. 189- 198.