Влияние экзогенного и эндогенного оксида азота на организм человека и животных
https://doi.org/10.18093/0869-0189-2024-34-3-311-325
Аннотация
Показано, что ингаляция газообразного NO (экзогенного оксида азота) в ходе окисления NO приводит к появлению в циркулирующей крови человека и животных катионов нитрозония (NO+), способных оказывать губительное действие на патогенные вирусы и бактерии. При одновременном с ингаляцией NO введении в кровь тиолов последние, образуя с NO+ соответствующие S-нитрозотиолы, вызывают у животных эффект гипотензии. Биологическое действие на животных и человека эндогенного NO, продуцируемого в клетках и тканях при участии NO-синтаз, определяется образующимися при участии этого агента динитрозильными комплексами железа (ДНКЖ) с тиол-содержащими лигандами. Эти комплексы как доноры NO и NO+ оказывают на организм животных и человека разнообразное регуляторное и цитотоксическое действие соответственно, в частности, показано, что высвобождающиеся из ДНКЖ NO+ подавляют инфекцию, вызванную SARS-CoV-2, у сирийских хомячков.
Об авторе
А. Ф. Ванин
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр химической физики имени Н.Н.Семенова» Российской академии наук
Россия
Конфликт интересов:
Россия
Ванин Анатолий Федорович – д. б. н., профессор, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией физической химии биополимеров
119991, Россия, Москва, ул. Косыгина, 4
тел.: (495) 939-75-35
Конфликт интересов:
Конфликт интересов автором не заявлен
Список литературы
1. Ванин А.Ф. Динитрозильные комплексы железа с тиолсодержащими лигандами: Физикохимия, биология, медицина. Москва, Ижевск: Институт компьютерных исследований; 2015.
2. Vanin A.F. Dinitrosyl iron complexes as a “working form” of nitric oxide in living organisms. Cambridge: Cambridge Scholar Publishing; 2019.
3. Ванин А.Ф. Позитивное (регуляторное) и негативное (цитотоксическое) действие динитрозильных комплексов железа в живых организмах. Биохимия. 2022; 87 (11): 1739–1760. DOI: 10.31857/S0320972522110173.
4. Chazov E.I., Rodnenkov O.V., Zorin A.V. et al. Hypotensive effect of Oxacom® containing a dinitrosyl iron complex with glutathione: animal studies and clinical trials on healthy volunteers. Nitric Oxide. 2012; 26 (3): 147–157. DOI: 10.1016/j.niox.2012.01.008.
5. Галаган М.Е., Орановская Е.В., Мордвинцев П.И. и др. Гипотензивный эффект динитрозильных комплексов железа в опытах на бодрствующих животных. Бюллетень Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР. 1988; 11 (2): 73–79.
6. Мордвинцев П.И., Руднева В.Г., Ванин А.Ф. и др. Ингибирующее действие динитрозильных комплексов железа с низкомолекулярными лигандами на агрегацию тромбоцитов. Биохимия. 1986; 51 (11): 1861–1857. Доступно на: https://biochemistrymoscow.com/ru/archive/1986/51-11-1851/
7. Andreev-Andriyevsky A.A., Mikoyan V.D., Serezhenkov V.A., Vanin A.F. Penile-erectile activity of dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands. Nitric Oxide. 2011; 24 (4): 217–223. DOI: 10.1016/j.niox.2011.04.008.
8. Wiegant F.A.C., Malyshev I.Y., Kleschyov A.L. et al. Dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands as inductor of heat shock protein synthesis in H35 hepatoma cells. FEBS Lett. 1999; 455 (1-2): 179–182. DOI: 10.1016/s0014-5793(99)00806-6.
9. Lee T.Y., Lu H.H., Cheng H.T. et al. Delivery of nitric oxide with pH-responsive nanоcarrier for the treatment of renal fibrosis. J. Control. Release. 2023; 354: 417–429. DOI: 10.1016/j.jconrel.2022.12.059.
10. Igrunkova A., Fayzullin A., Serejenkova N. et al. Beneficial effect of dinitrosyl iron complexes on wound healing compared to commercial nitric oxide plasma generator. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (5): 4439. DOI: 10.3390/ijms24054439.
11. Wu C.R., Huang Y.D., Hong Y.H. et al. Endogenous conjugation of biomimetic dinitrosyl iron complex with protein vehicles for oral delivery of nitric oxide to brain and activation of hippocampal neurogenesis. JACS Au. 2021; 1 (7): 998–1013. DOI: 10.1021/jacsau.1c00160.
12. Kim Y.M., Chung H.T., Symmons R.L., Billiar T.R. Cellular nonheme iron content is a determinant of nitric oxide-mediated apoptosis, necrosis, and caspase inhibition. J. Biol. Chem. 2000; 275 (15): 10954–10961. DOI: 10.1074/jbc.275.15.10954.
13. Vanin A.F., Mokh V.P., Serezhenkov V.A., Chazov E.I. Vasorelaxing activity of stable powder preparations of dinitrosyl iron complexes with cysteine or glutathione. Nitric Oxide. 2007; 16 (3): 322–330. DOI: 10.1016/j.niox.2006.12.003.
14. Fratacci M.D., Frostell C.G., Chen T.Y. et al. Inhaled nitric oxide. Anesthesiology. 1991; 75 (6): 990–999. DOI: 10.1097/00000542-199112000-00011.
15. Semigran M.J., Cockrill B.A., Kacmarek R. et al. Hemodinamic effect of inhaled nitric oxide in heart failure. J. Am. Coll. Cardiol. 1994; 24 (4): 982–988. DOI: 10.1016/0735-1097(94)90859-1.
16. Ванин А.Ф., Пекшев А.В., Вагапов А.Б. и др. Газообразный оксид азота и динитрозильные комплексы железа с тиолсодержащими лигандами как предполагаемые лекарственные средства, способные купировать COVID-19. Биофизика. 2021; 66: 183–194. DOI: 10.31857/S0006302921010208.
17. Melia T.P. Decomposition of nitric oxide at elevated pressure. J. Inorg. Nucl. Chem. 1965; 27 (1): 95–98.
18. Shekhter A.B., Pekshev A.V., Vagapov A.B. et al. Dose-dependent effect of plasma-chemical NO-containing gas flow on wound healing: an experimental study. Clinical Plasma Med. 2020; 19-20 (12): 100101. DOI: 10.1016/j.cpme.2020.100101.
19. Буранов С.Н., Буянов А.Б., Воеводин С.В. и др. Аппарат для ингаляционной NO терапии. Биорадикалы и антиоксиданты. 2016; 3 (3): 225–226.
20. Vedernikov Y.P., Mordvintcev P.I., Malenkova I.V., Vanin A.F. Similarity between the vasorelaxing activity of dinitrosyl iron cysteine complexes and endothelium-derived relaxing factor. Eur. J. Pharmacol. 1992; 211 (3): 313–317. DOI: 10.1016/0014-2999(92)90386-i.
21. Buchachenko A. L., Berdinsky V. L. Spin catalysis of chemical reactions. J. Phys. Chem. 1996; 100 (47): 18292–18303. DOI: 10.1021/jp961008r.
22. Vitturi D.A., Minarietta L., Salvatore S.R. et al. Convergence of biological nitration and nitrosation via symmertrical nitrous anhydride. Nat. Chem. Biol. 2015; 11 (7): 504–512. DOI: 10.1038/nchembio.1814.
23. Wink D.A., Darbyshire J.F., Nims R.W. et al. Reaction of the bioregulatory agent nitric oxide in oxygenated aqueous media: Determination of the kinetics for oxidation and nitrosation by intermediates generated in the NO/O2 reaction. Chem. Res. Toxicol. 1993; 6 (1): 23–27. DOI: 10.1021/tx00031a003.
24. Titov V.Yu. The enzymatic technologies open new possibilities for studying nitric oxide metabolism in living systems. Current Enzyme Inhibition. 2011; 7 (1): 56–70. DOI: 10.2174/157340811795713774.
25. Ванин А.Ф., Абрамов А.А., Вагапов А.Б. и др. Почему дыхание газообразного оксида азоота не влияет на системное артериальное давление у человека и животных? Биофизика. 2023; 68 (6): 1259–1264. DOI: 10.31857/S0006302923060170.
26. Vanin A.F., Tronov V.A., Borodulin R.R. Nitrosonium cation as a cytrotoxic component of dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands (based on the experimental work on MCF-7 hyman breast cancer cell culture). Cell Biochem. Biophys. 2021; 79 (1): 93–102. DOI: 10.1007/s12013-020-00962-x.
27. Шиповалов А.В., Ванин А.Ф., Пьянков О.В. и др. Противовирусная активность катионов нитрозония в отношении SARS-CoV-2 на модели сирийского хомячка. Биофизика. 2022; 67 (5): 969–981. DOI: 10.31857/S0006302922050167.
28. Печенкин Е.В., Коврижкин А.В., Пекшев А.В. и др. Высокодозовая ингаляция газообразного оксида азота в лечении COVID-19. Биофизика. 2022; 67 (6): 1251–1261. DOI: 10.31857/S0006302922060230.
29. Ванин А.Ф., Пекшев А.В., Печенкин Е.В. и др. Терапевтическое действие высокодозовой ингаляции газообразного оксида азота на пост-ковидный синдром, диабет и ВИЧ инфекцию. Биофизика. 2023; 68 (1): 142–149. DOI: 10.31857/S0006302923010167.
30. Vanin A.F., Sanina N.A., Serezhenkov V.A. et al. Dinitrosyl-iron complexes with thiol-containing ligands: spatial and electronic structures. Nitric Oxide. 2007; 16 (1): 82–93. DOI: 10.1016/j.niox.2006.07.005.
31. Vanin A.F., Burbaev D.Sh. Electronic and spatial structures of water-soluble dinitrosyl iron complexes with thiol-containing ligands underlying their activity to act as nitric oxide and nitrosonium ion donors. J. Biophys. 2011; 2011: 878236. DOI: 10.1155/2011/878236.
32. Lu T.T., Wang Y.M., Hung C.H. et al. Bioinorganic chemistry of the natural [Fe (NO)2] motif: evolution of a functional model for NO-related biomedical application and revolutionary development of a translational model. Inorg. Chem. 2018; 57 (20): 12425–12443. DOI: 10.1021/acs.inorgchem.8b01818.
33. Lehnert N., Kim E., Dong H.T. et al. The biologically relevant coordination of iron and nitric oxide: electronic structure and reactivity. Chem. Rev. 2021; 121 (24): 14682–14905. DOI: 10.1021/acs.chemrev.1c00253.
34. Ascenzi P., di Mesi A., Sciore A.C., Clementi E. Peroxynintrite – an ugly biofactor? Biofactors. 2010; 36 (4): 264–273. DOI: 10.1002/biof.103.
35. Radi R. Oxygen radicals, nitric oxide, and peroxynitrite: redox pathways in molecular medicine. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018; 115 (23): 5839–5848. DOI: 10.1073/pnas.1804932115.
36. Kleschyov A.L., Strand S., Schmitt S. et al. Dinitrosyl-iron triggers apoptosis in Jurkat cells despite overexpression of Bcl-2. Free Rad. Biol. Med. 2006; 40 (8): 1340–1348. DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2005.12.001.
37. Ванин А.Ф., Телегина Д.И., Микоян В.Д. и др. Цитостатическое действие динитрозильных комплексов железа с глутатионом на клетки Escherichia coli определяется катионами нитрозония, высвобождающимися из этих комплексов. Биофизика. 2022; 67 (5): 938–946. DOI: 10.31857/S0006302922050106.
38. Шамова Е.Б., Бичан О.Д, Дрозд Е.С. и др. Регуляция функциональных и механических свойств тромбоцитов и эритроцитов донорами оксида азота. Биофизика. 2011; 56 (2): 265–271. DOI: 10.1134/S0006350911020278.
39. Ding H., Demple B. Direct nitric oxide signal transduction via nitrosylation of iron-sulfur centers in the SoxR transcription activation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000; 97 (10): 5146–5150. DOI: 10.1073/pnas.97.10.5146.
40. Васильева С.В., Ступакова М.В., Лобышева И.И. и др. Активация SoxRS-регулона в Escherichia coli оксидом азота и его физиологическими донорами. Биохимия. 2011; 66 (9): 1209–1214. DOI: 10.1023/a:1012317508971.
41. Crack J.C., Smith J., Stapleton M.R. et al. Mechanistic insight into the nitrosylation of the [4Fe-4S] cluster in WhiB-like proteins. J. Am. Chem. Soc. 2011; 133 (4): 1112–1121. DOI: 10.1021/ja109581t.
42. Lo F.C., Lee J.F., Liaw W.F. et al. The metal core in the recombinant Escherichia coli transcriptional factor SoxR. Chemisry. 2012; 18 (9): 2565–2577. DOI: 10.1002/chem.201100838.
43. Lepka K., Volbracht K., Bill E. et al. Iron-sulfur glutaredoxin 2 protects oligodendrocytes against damage induced by nitric oxide release from activated microglia. Glia. 2017; 65 (9): 1521–1534. DOI: 10.1002/glia.23178.
44. Remizova M.I., Kochetygov N.I., Kerbut K.A. et al. Effect of dinitrosyl iron complexes with glutathione on hemorrhagic shock followed by saline treatment. Eur. J. Pharmacol. 2011; 662 (1-3): 40–46. DOI: 10.1016/j.ejphar.2011.04.046.
45. Shumaev K.B., Gubkin A.A., Serezhenkov V.A. et al. Interaction of reactive oxygen and nitrogen species with albumin- and methemoglobin-bound dinitrosyl-iron complexes. Nitric Oxide Biol. Chem. 2008; 18 (1): 37–46. DOI: 10.1016/j.niox.2007.09.085.
46. Voevodskaya N.V., Serezhenkov V.A., Cooper C.E. et al. Exogenous ferrous iron is required for the nitric oxide-catalyzed destruction of the iron-sulphur centre in adrenodoxin. Biochem. J. 2002; 368 (Pt 2): 633–639. DOI: 10.1042/bj20020788
47. Graziano M., Lamattina L. Nitric oxide and iron in plants: an emerging and converging story. Trends Plant Sci. 2005; 10 (1): 4–8. DOI: 10.1016/j.tplants.2004.12.004.
48. Richardson D.R., Lok H.C. The nitric oxide-iron interplay in mammalian cells: transport and storage of dinitrosyl iron complexes. Biochim. Biopys. Acta. 2008; 1780 (4): 638–651. DOI: 10.1016/j.bbagen.2007.12.009.
49. Chang S.H., Hsiao H.J., Chen Y.H. et al. Conjugation of bone grafts with NO-delivery dinitrosyl iron complexes promotes synergistic osteogenesis and angiogenesis in rat calvaria bone defects. J. Material. Chem. 2003; 11 (33): 8007–8019. DOI: 10.1039/d3tb00587a.
50. Chuang W.H., Chou Y.T., Chen Y.T. et al. Neuroprotective effect of NO-delivery dinitrosyl iron complexes (DNICs) on pathology in the Alzheimer`s disease cell model. ACS Chem. Neurosci. 2023; 14 (16): 2922–2934. DOI: 10/1021/acschemneuro.3c00348.
51. Писаренко О.И., Серебрякова Л.И., Цкитишвили О.В. и др. Кардиопротекторная эффективность динитрозильного комплекса железа с L-цистеином у крыс in vivo. Известия РАН. Серия Биологическая. 2008; (1): 110–114. Доступно на: https://elibrary.ru/item.asp?id=9594248
52. Keese M.A., Böse M., Mülsch A. et al. Dinitrosyl-dithiol-iron complexes, nitric oxide (NO) carriera in vivo, as potent inhibitors of human glutathione reductase and glutathione-S-transferase. Biochem. Pharmacol. 1997; 54 (12): 1307–1313. DOI: 10.1016/s0006-2952(97)00348-1.
53. Mingos D.M.P. Historical introduction to nitrosyl complexes. Struct. Bonding. 2014; 153: 1–44. DOI: 10.1007/430_2013_116.
Рецензия
Для цитирования:
Ванин А.Ф. Влияние экзогенного и эндогенного оксида азота на организм человека и животных. Пульмонология. 2024;34(3):311-325. https://doi.org/10.18093/0869-0189-2024-34-3-311-325
For citation:
Vanin A.F. The influence of exogenous and endogenous nitric oxide on the human and animal body. PULMONOLOGIYA. 2024;34(3):311-325. (In Russ.) https://doi.org/10.18093/0869-0189-2024-34-3-311-325
Просмотров:
428
Послать статью по эл. почте 