α - липоевая кислота как ингибитор фермента. Также был отмечен ингибиторный эффект α - липоевой кислоты на активность различных ферментов.
Проводился анализ влияния свободной α - липоевой кислоты на каталазную активность.
Было высказано предположение о том, что в развитии осложнений сахарного диабета участвует альдоз-редуктазный механизм вследствие повышения активности альдоз-редуктазы при гипергликемии [28]. Более того, было показано, что ингибиторы альдоз-редуктазы обладают благоприятным действием на развитие катаракты, нефропатии и нейропатии у экспериментальных грызунов с сахарным диабетом. α - липоевая кислота в дозе 0,5 мМ ингибировала активность альдоз-редуктазы, которая активировалась гипергликемией, в хрусталике крыс, который инкубировался 20 часов в присутствии 100 мМ глюкозы [29]. Строение α - липоевой кислоты в виде хелатного кольца с металлом в середине может обеспечивать подобную защиту; однако, нельзя исключить влияния восстановительного потенциала α - липоевой кислоты на альдоз-редуктазные сульфгидридные группы [30].
Дозы α - липоевой кислоты от 500 до 1000 мг считаются хорошо-переносимыми дозами препарата без развития каких-либо побочных эффектов в плацебо-контролируемых исследованиях [31-33].
α - липоевая кислота как белковый модификатор.
Было показано, что дигидролипоевая кислота и структурные аналоги бис- и тетранорлипоат, а также амид из липоамида, восстанавливают дисульфидные группы очищенного тиоредоксина Escherischia coli [14, 35]. Это приводит к усилению активности дисульфид-редуктазы этого малого белка, который является определяющим фактором активности ферментов в клеточных системах. Регуляция активности ферментов осуществляется при тиоловом контроле окисления-восстановления [36].
Было показано в исследованиях in vitro, что дигидролипоевая кислота осуществляет восстановление как метгемоглобина в оксигемоглобин, так и феррил-миоглобина а оксигемоглобин [41]. В аналогичном исследовании было показано, что α - липоевая кислота эффективно взаимодействует с феррилгемоглобином. В зависимости от присутствия перекиси водорода, α - липоевая кислота может либо прямо восстанавливать железо гемма в форме метмиогемоглобина или вступать в реакцию с пирролоновыи кольцом, образуя сульфгидрилмиоглобин.
Также был отмечен in vitro эффект α - липоевой кислоты на структурные модификации бычьего сывороточного альбумина (БСА) и лизосом, индуцированные введением глюкозы [42].
Зависимое от α - липоевой кислоты снижение окислительного образования Nα-(карбоксиметил)-лизина (основного продукта окислительной модификации гликированных протеинов) было недавно показано на примере альбумина сыворотки человека [44]. Более того, α - липоевая кислота препятствовала снижению проницаемости мембран красных кровяных клеток и снижала реактивность протеин-SH-групп в состоянии гипергликемии [45].
Активность α-липоата в качестве очистителя от свободных радикалов (таблица 1)
Дитиоловая природа липоата делает этот компонент высоко активным против ряда реактивных свободных радикалов, но одновременно способствует регенерации окисленных антиоксидантов. Интерес к антиоксидантным свойствам липоата возник после исследований Rosenberg и Culik [46], которые отметили, что назначение α - липоевой кислоты предотвращало развитие симптоматики недостаточности витаминов В и С у морских свинок и витамина Е у крыс.
Различные виды реакций приводят к образованию свободных радикалов. В качестве ответной реакции на воспалительную стимуляцию высокореактивными кислородными ионами отмечалось резкое респираторное увеличение количества нейтрофилов. Образуется супероксид, который в присутствии супер-оксид-дисмутазы, образует Н2О2. Далее он конвертируется в НОСl под действием миелопероксидазы.
α - липоевая кислота и дигидроксилипоевая кислота могут способствовать очищению как от перекиси водорода и НОСl, в то время как дигидролипоевая кислота способствует очищению от Н2О2 [26, 49].
Перекись водорода может вступать в реакцию с переходными металлами с образованием высокоактивных гидроксильных радикалов. Было показано, что α - липоевая и дигидроксилипоевая кислоты способствуют очищению от гидроксильных радикалов в металлокатализирующих системах [23] и при металлосвободной реакции под действием ультрафиолета (УФЛ). При перекисном окислении липидов, образуются пероксильные радикалы с распространением реакции. Дигидролипоевая кислота способствует очищению от этих свободных радикалов, образованных от генераторов гидрофильных пероксильных радикалов [52]. Таким образом, комплекс липоатов представляет собой возможную систему очистки от потенциальных свободных радикалов.
При взаимодействии с активными кислородными ионами антиоксидант превращается в форму, которая более не в состоянии функционировать и разрушается. Таким образом, окисленный продукт должен возвратиться к своей нативной форме для последующего функционирования. Витамин Е, представляющий собой потенциальный очиститель от свободных радикалов, является основным антиоксидантом, разрушающим цепочку и защищающим биологические мембраны от перекисного окисления липидов [53]. Это достаточно трудная задача, так как на 1 молекулу витамина Е приходится примерно 1500 фосфолипидных молекул; однако, окисление мембран не является естественным процессом и витамин Е не является быстро истощающейся субстанцией. Этот явный парадокс может быть объяснен рециклом циркулирующих антиоксидантов. Ряд антиоксидантов могут осуществлять рецикл витамина Е, а также витамина С, убихинолов и глутатиона [54, 55]. Дигидролипоевая кислота имеет очень слабую взаимосвязь с радикалами токоферола, таким образом, большая часть рецикла витамина Е осуществляется посредством дигидролипоевой кислоты через промежуточный рецикл других антиоксидантов. Дигидролипоевая кислота также осуществляет рецикл витамина Е при снижении уровня окисления глутатиона [58], который впоследствии восстанавливает радикалы витамина Е. В настоящее время есть данные о том, что назначение липоата увеличивает уровень тканевого убихинола [59], который также может осуществлять рецикл витамина Е.
Таким образом, существует комплекс антиоксидантов, с которыми может взаимодействовать дигидролипоевая кислота и поддерживать как липидный, так и водный антиоксидантный статус.
Влияние α - липоевой кислоты в качестве металлической хелатной структуры (хелатное кольцо с металлом внутри) (таблица 1)
Таблица 1.
Резюме антиоксидантных и метаболических эффектов комплекса α – липоат/дегидролипоат in vitro
| Действие | Эффект | Литература |
| Участие липоата в очищении от активных кислородных радикалов Взаимодействие липоата с другими антиоксидантами Влияние назначаемого липоата на метаболические процессы | Очищение от ОН2, О2, 1О2, ROO, HOCl, Металл в хелатном кольце Восстановление GSSG Рецикл витамина С/Е Рецикл убихинона Восстановление тиреоредоксина НАДН/НАДФ Увеличение соотношения АД/НАДН Увеличение внутриклеточного GSN Стабилизация увеличения внутриклеточного Са2+, обусловленного окислением Ингибирование активации NF-kB | 50, 51, 52 26, 49 70 57 47, 48 61, 62 58 52, 56, 57 59 71 57 72 67 73 74 |
В дополнение к вышеописанным свойствам, α - липоевая кислота и дигидролипоевая кислоты могут включать в хелатное кольцо ряд ионов металлов, включая Cu2+, Fe3+[61], Mn2+, Zn2+ и Cd2+ [62]. Включение в хелатное кольцо Cu2+ α - липоевой кислотой приводит к 1) ингибированию Cu2+-катализируемого окисления in vitro; 2) способствует разделению Cu2+ в n-октанол, и 3) ингибируютпоступление H2O2, индуцируемое в пределах эритроцитов под воздействием аскорбиновой кислоты [63]. Было показано in vitro, что дигидролипоевая кислота, также как и дигидролипоамид, может перемещать железо, находящееся внутри ферритина, с образованием комплекса в виде ферритной формы. Скорость реакции увеличивается в зависимости от соотношения дигидролипоевая кислота/ферритин, на нее не влияет содержание железа в ферритине и реакция является рН зависимой [64].
Влияние α - липоевой кислоты на метаболизм глутатиона. Модификация клеточного глутатионового статуса в течение длительного времени была предметом потенциальной терапевтической оценки, так как считалось, что снижение глутатиона отмечается при ряде детоксических реакций против окисленных радикалов, образующихся при метаболизме ксенобиотиков. Влияние α - липоевой кислоты на клеточный статус глутатиона исследовалась в различных in vitro и in vivo системах (человеческие клеточные линии Т-лимфоцитов, глиальных С6, нейробластомных, Jurkat, Wurzburg клеток, эритроцитов человека и периферических лимфоцитов крови) назначение α – липоевой кислоты (10-100 mM) приводило к увеличению клеточного уровня глутатиона на 30-70 % [22, 67, 68]. Увеличение тканевого уровня глутатиона в легких, печени и почках с одновременным улучшением выживаемости после облучения всего тела отмечалось у крыс через 11 дней после интраперитонеального введения липоевой кислоты в дозах 4,8-16 мг/кг/д [68]. Увеличение уровня общего глутатиона в печени и крови, но не в почках, сердце и скелетной мускулатуре крыс, отмечалось после интрагасторального назначения липоата (150 мг/кг в течение 8 недель).
α - липоевая кислота как метаболический регулятор
Вскоре после того, как было показано, что α - липоевая кислота является ферментативным кофактором окислительного метаболизма, проводился ряд исследований по изучению ее влияния на углеводный и липидный обмены.