Витамин К 3 -индуцированное образование активных форм кислорода в клетках глиомы Крылова Н.Г. Научный руководитель Кулагова Т.А. Белорусский государственный университет, физический факультет, кафедра биофизики, г. Минск

Активные формы кислорода (АФК) образуются в различных типах клеток и вовлечены во множество физиологических процессов, а также в инициацию и развитие ряда заболеваний. АФК образуются в небольшом количестве при нормальном функционировании клеток, что связано с утечкой электронов из электронтранспортной цепи митохондрий. АФК продуцируются в результате функционирования внутриклеточных ферментных систем, таких как NADPH- оксидазы, миелопероксидаза, ксантиноксидаза и цитохром- Р 450 -оксидаза. Существует ряд веществ, способных взаимодействовать с внутриклеточными ферментными системами, индуцируя образование АФК. Одними из представителей таких соединений являются хиноны. Многие противоопухолевые препараты по своему действию направлены на образование АФК, увеличение продукции которых активирует редокс-чувствительные белки, инициируя апоптоз.

Механизмы действия витамина К. Индуцирование окислительного стресса. Арилирование клеточных тиолов, что приводит к уменьшению концентрации глутатиона и ингибированию белков, содержащих SH-группы. Модификация активности тирозинкиназ и фосфотаз, что приводит к модуляции различных факторов транскрипции. В результате этого индуцируется апоптоз. Причем при действии витаминов К 1 и К 2 эффект проявляется в гораздо меньшей степени, чем при применении менадиона. Менадион используют в химиотерапии онкологических заболеваний, комбинируя его применение с витамином С. К витаминам группы К относят филлохинон (витамин К 1 ), менахинон (витамин К 2 ) и менадион (витамин К 3 ).

Рис.1. Схема образования АФК при действии витамина К 3

Цель работы: Выявление механизмов образования АФК при действии витамина К 3 на клетки глиомы человека линии U251 и клетки глиомы крысы линии С6.

Рис.2. Изменение интенсивности флуоресценции 2,7-дихлорофлуоресцеина от времени при действии менадиона в различных концентрациях на клетки линии U251

Рис.3. Зависимость интегральной интенсивности флуоресценции дихлорофлуоресцеина в клетках глиомы линии U 251 от концентрации менадиона

Рис.4. Изменение интенсивности флуоресценции 2,7-дихлорофлуоресцеина от времени при действии викасола в различных концентрациях на клетки линии U 251

Рис.5. Зависимость интегральной интенсивности флуоресценции дихлорофлуоресцеина в клетках глиомы линии U251 от концентрации викасола

Рис.6. Зависимость концентрации образующегося пероксида водорода от концентрации добавленного менадиона в клетках линии U251 при инкубировании клеток с дикумаролом (1), контроль (2)

Теоретическая модель образования пероксида водорода при действии витамина К 3 с учетом только одноэлектронного восстановления хинона

Рис.7. Экспериментальная и теоретическая зависимости концентрации пероксида водорода в клетках линии U251 от концентрации добавленного менадиона при ингибировании двухэлектронного восстановления хинона α=(7,7±0,1)10 -4 моль/л, k E1 =(5,30±0.05)10 -5 моль/л, k=(2,0±0,3)10 3 (моль/л) -1

Выводы: 1. Менадион – жирорастворимый аналог витамина К 3, и викасол – водорастворимый аналог витамина К 3, индуцируют дозозависимое образование пероксида водорода в клетках глиомы человека линии U 251 и клетках глиомы крысы линии С6. Максимальный выход пероксида водорода в клетках регистрируется при концентрации менадиона - 1·10 -4 моль/л и при концентрации викасола - 3·10 -4 моль/л. 2. Менадиониндуцированное образование АФК осуществляется ферментативными системами, связанными с мембранами.

Выводы: 3. Менадиониндуцированное образование АФК осуществляется при участии ферментов, катализирующих одно- и двухэлектронное восстановление хинона. 4. Предложена теоретическая модель генерации пероксида водорода в клетках глиомы, включающая два конкурирующих процесса: одно- и двухэлектронное восстановление менадиона. Полученные теоретические зависимости хорошо согласуются с экспериментальными данными. Полученные константы химических реакций для одноэлектронного восстановления менадиона равны: α=(7,7±0,1)·10 -4 моль/л, k E1 =(5,30±0.05)·10 -5 моль/л, k=(2,0±0,3)·10 3 (моль/л) -1.

Спасибо за внимание !