Исследование антиоксидантной активности и квантово-химические расчеты 2-аминопирролов

Введение. Современная терапия констатирует окислительный стресс как одно из ключевых звеньев патогенеза целого ряда заболеваний, что делает поиск новых низкомолекулярных антиоксидантов актуальным [1]. Распространенные методики несовершенны, поскольку отражают реакционную способность пробы в искусственных условиях [2–4]. Предлагаемая методика применения биосенсора «Эколюм» позволяет сохранить преимущества in vitro методик и повысить точность определения путем использования биологических реакций клеток [5, 6].

Цель. Исследование антирадикальной и антиоксидантной активности 2-аминопирролов с применением методик in vitro, квантово-химических расчетов.

Материалы и методы. Ранее получены производные 2-аминопирролов. Исследование антирадикальной активности соединений осуществлялось с помощью теста ДФПГ (2,2-дифенил-1-пикрилгидразил). Антиоксидантная активность оценивалась на модели окислительного стресса с использованием биосенсора «Эколюм». Квантово-химические расчеты для оценки электронных параметров молекул проводились в газовой фазе.

Результаты и обсуждение. Данные теста антиоксидантной активности свидетельствуют о более выраженном антиокислительном потенциале вещества 2a, поскольку его применение вызвало значительное снижение уровня стресса клеточной культуры по сравнению с веществом 2b. Тестирование антирадикальной активности соединений выявило больший антирадикальный потенциал вещества 2b, что раскрывает тезис авторов об ограниченности распространенных методик исследования антиоксидантов. Квантово-химические расчеты показали, что соединение 2b характеризуется более высоким значением потенциала ионизации, что может свидетельствовать о его большей стойкости к окислению, по сравнению с 2а.

Заключение. Исследование антирадикальной и антиоксидантной активности 2-аминопирролов показало актуальность разработки методики для поиска новых антиоксидантов, поскольку тест антирадикальной активности не отразил воздействие 2-аминопирролов на культуру биосенсора. Применение квантово-химических расчетов позволило оценить реакционную способность исследуемых соединений.

1. Forman H. J., Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery. 2021;20(9):689–709. DOI: 10.1038/s41573-021-00233-1.

2. Munteanu I. G., Apetrei C. Analytical Methods Used in Determining Antioxidant Activity: A Review. International Journal of Molecular Sciences. 2021;22(7):3380. DOI: 10.3390/ijms22073380.

3. Nwachukwu I. D., Sarteshnizi R. A., Udenigwe C. C., Aluko R. E. A Concise Review of Current In Vitro Chemical and Cell-Based Antioxidant Assay Methods. Molecules. 2021;26(16):4865. DOI: 10.3390/molecules26164865.

4. Gulcin İ. Antioxidants and antioxidant methods: an updated overview. Archives of Toxicology. 2020;94(3):651-715. DOI: 10.1007/s00204-020-02689-3.

5. Cruz R. G., Beney L., Gervais P., Lira S. P., Vieira T. M. F. S., Dupont S. Comparison of the antioxidant property of acerola extracts with synthetic antioxidants using an in vivo method with yeasts. Food Chemistr. 2019;277:698–705. DOI: 10.1016/j.foodchem.2018.10.099.

6. Tzankova D., Vladimirova S., Aluani D., Yordanov Y., Peikova L., Georgieva M. Synthesis, in vitro safety and antioxidant activity of new pyrrole hydrazones. Acta Pharmaceutica. 2020;70(3):303–324. DOI: 10.2478/acph-2020-0026.

7. Boichuk S., Bikinieva F., Mustafin I., Galembikova A., Ryzkin S., Zykova S. 2-Amino-Pyrrole-Carboxylate Attenuates Homology-Mediated DNA Repair and Sensitizes Cancer Cells to Doxorubicin. Biochemistry. 2022;87(5):391–399. DOI: 10.1134/S0006297922050017.

8. Boichuk S., Galembikova A., Syuzov K., Dunaev P., Bikinieva F., Aukhadieva A., Zykova S., Igidov N., Gankova K., Novikova M., Kopnin P. The Design, Synthesis, and Biological Activities of Pyrrole-Based Carboxamides: The Novel Tubulin Inhibitors Targeting the Colchicine-Binding Site. Molecules. 2021;26(19):5780. DOI: 10.3390/molecules26195780.

9. Moloney J. N., Cotter T. G. ROS signalling in the biology of cancer. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2018;80:50–64. DOI: 10.1016/j.semcdb.2017.05.023

10. Harris I. S., DeNicola G. M. The Complex Interplay between Antioxidants and ROS in Cancer. Trends in Cell Biology. 2020;30(6):440–451. DOI: 10.1016/j.tcb.2020.03.002.

11. Zhao Y., Truhlar D. G. The M06 suite of density functionals for main group thermochemistry, thermochemical kinetics, noncovalent interactions, excited states, and transition elements: two new functionals and systematic testing of four M06-class functionals and 12 other functionals. Theoretical Chemistry Accounts. 2008;120(1–3):215–241. DOI: 10.1007/s00214-007-0310-x.

12. Dunning T. H. Gaussian basis sets for use in correlated molecular calculations. I. The atoms boron through neon and hydrogen. The Journal of Chemical Physics. 1989;90(2):1007–1023. DOI: 10.1063/1.456153.

13. Tomasi J., Mennucci B., Cammi R. MEP: a tool for interpretation and prediction. From molecular structure to solvation effects. Journal of Theoretical and Computational Chemistry. 1996;3:1–103. DOI: 10.1016/S1380-7323(96)80041-0.