Лаборатория физико-химических методов исследования

Лаборатория образована в 1981 году.

Основные направления научных исследований

  • Изучение энергетического метаболизма клеток сердечной мышцы в условиях гипоксии/реоксигенации и окислительного стресса.
  • Выяснение роли активных форм кислорода, оксида азота и  физиологически значимых комплексов оксида азота в  прооксидантных и антиоксидантных процессах в клетках миокарда.
  • Поиск путей защиты сердечной мышцы с помощью коэнзима Q (убихинона) и митохондриально-направленных антиоксидантов.
  • Исследование структурных характеристик и физико-химических свойств фармакологически активных соединений,  модельных и биологических мембран.

Наиболее значимые результаты исследований последних лет

  • Проведено исследование взаимосвязей  между действием на клетки сердечной мышцы различных биохимических и физико-химических факторов и функциональными характеристиками митохондрий в норме и в условиях пониженного парциального давления кислорода.  Полученные результаты указывают на существование регуляторных процессов,  способных в условиях гипоксии и последующей реоксигенации предотвратить в клетках миокарда избыточное образование активных форм кислорода и  токсичных метаболитов оксида азота.
  • Изучены закономерности образования активных форм кислорода в митохондриях сердца в условиях разного парциального давления кислорода.  С помощью метода спиновых ловушек установлено, что супероксидные радикалы генерируются электронными переносчиками комплекса III митохондриальной дыхательной цепи даже при очень малых значениях концентрации кислорода.
  • Проведено (совместно с кафедрами фармакологии и  фармацевтической химии факультета фундаментальной медицины МГУ) изучение роли коэнзима Q в обеспечении защиты сократительной функции и энергетического метаболизма сердечной мышцы нормотензивных и спонтанно гипертензивных крыс. Показано, что устойчивость клеток сердечной мышцы к гипоксии тесно связана с содержанием коэнзимов Q, однако не ɑ-токоферола. Предварительное введение препарата коэнзима Q сопровождается быстрым повышением его уровня в клетках сердечной мышцы и  уменьшением ишемического и  реперфузионного повреждения миокарда.
  • Проведено сравнительное исследование спектральных и кинетических характеристик свободнорадикальных форм коэнзимов Q и митохондриально-направленных антиоксидантов mitoQ и SkQ - производных убихинона и пластохинона.  Установлено, что свободные радикалы указанных соединений существуют преимущественно в форме анион-радикалов, которые могут быть стабилизированы благодаря образованию водородных связей.  Показано, что mitoQ и SkQ характеризуются как антиоксидантными, так и прооксидантными свойствами и способны образовать супероксидные радикалы в результате прямого взаимодействия с молекулярным кислородом.
  • Проведено исследование взаимосвязи между образованием в условиях окислительного стресса активных форм кислорода, оксида азота и токсичных метаболитов оксида азота. Установлено, что деструкция динитрозильных комплексов железа, происходящая в организме при генерации супероксида ферментативными системами клетки, может служить механизмом регуляции концентрации NО и, соответственно, влиять на его биологические функции.  Показано, что образование как низкомолекулярных, так и связанных с белками динитрозильных комплексов железа может защитить митохондрии сердца от необратимой окислительной модификации.
  • Проведен цикл исследований молекулярных механизмов гипотензивного и кардиопротекторного действия динитрозильных комплексов железа с различными низкомолекулярными тиол-содержащими лигандами.  Показано, что данные соединения обладают избирательным действием в организме как источники разных форм оксида азота и антиоксиданты. Изучено действие динитрозильных комплексов железа при различных способах введения их в организм.
  • С помощью спектроскопии ЯМР ведется структурное исследование пептидов, белков, нуклеиновых кислот и других соединений, обладающих разнообразными биологическими функциями. В последнее время наибольшее внимание уделяется изучению путей и скоростей ферментативного расщепления в плазме крови ряда пептидных ингибиторов киназы легких цепей миозина, аппелина 12 и пептидных фрагментов моноцитарного  хемитаксического белка МСР-1 на возможность создания на их основе лекарственных препаратов.
  • На моделях биологических мембран, везикулах саркоплазматического ретикулума и изолированных миокардиальных мышцах показано, что активные формы кислорода и окислительно-восстановительные системы клетки принимают участие в регуляции переноса кальция через ионные каналы мембран.  Впервые получены полимерные меланино-подобные наноструктуры, существование которых может быть основой молекулярных механизмов депонирования-высвобождения кальция в клетке и связи регуляторных и сигнальных функций кальция, катехоламинов и супероксида.

Руководитель – профессор Э.К.РУУГЕ