Альфа-липоевая кислота (стр. 3 из 7)
α - липоевая кислота является природной простатической группой в α-кетокислотном дегидгогеназном комплексе митохондрий и играет одну из основных ролей в метаболизме. Хотя это было известно уже десятки лет, только недавно показали, что α - липоевая кислота влияет на клеточные метаболические процессы in vitro, может влиять на редокс статус клеток и взаимодействовать с тиолами и другими антиоксидантами. Следовательно, этот препарат обладает важным терапевтическим потенциалом в состояниях, сопровождающихся оксидативным стрессом. Ранние исследования клинических случаев с α - липоевой кислотой проводились на фоне малой информированности о действии α - липоевой кислоты на клеточном уровне, но они имели логическое обоснование, так как природное белковое соединение α - липоевой кислоты играет основную роль в метаболизме и что заместительная терапия этим соединением может иметь позитивный эффект. В таких исследованиях оценивалось влияние α - липоевой кислоты, назначаемой в малых дозах, на липидный и углеводный обмены. Общей особенностью этих исследований было увеличение транспорта глюкозы, также отмечалось увеличение уровней пирувата и лактата, что предполагает ингибирование пируват-дегидрогеназного комплекса. Одновременно α - липоевая кислота применялась в качестве терапевтического препарата при ряде состояний, связанных с заболеваниями печени, включая алкогольное повреждение печени, интоксикации грибами и тяжелыми металлами и отравления ССl4. Терапия α - липоевой кислотой успешно применялась во многих случаях при лечении данных состояний. По данным экспериментальных исследований и клинических испытаний, проведенных в последние 5 лет с использованием больших доз α - липоевой кислоты (600 мг у людей), были получены новые и последовательные данные о роли антиоксиданта α - липоевой кислоты в лечении инсулинорезистентности и диабетической полинейропатии. Все это должно способствовать тому, чтобы клиницисты использовали α - липоевую кислоту для терапии заболеваний печени, при которых оксидативный стресс является основным патогенетическим фактором.
Ключевые слова: α - липоевая кислота, тиоктовая кислота, оксидативный стресс, свободные радикалы, печень, первичный билиарный цирроз.
α - липоевая кислота является дисульфидным производным октановой кислоты и в течение десятилетий считалась основной простетической группой ряда клеточных ферментативных комплексов. До недавнего времени α - липоевая кислота считалась эффективным антиоксидантом. Предполагалось, что она может быть эффективным средством терапии или профилактики различных заболеваний, при которых отмечается дисбаланс окислительно-восстановительного клеточного статуса. Это может отмечаться при нейродегенерации, ишемии-реперфузии, полинейропатии, сахарном диабете, ВИЧ и нарушениях функции печени.
На основании данных большого числа экспериментальных и клинических исследований высказывались предположения о возможном положительном влиянии α - липоевой кислоты при лечении нейродегенеративных заболеваний, ВИЧ и сахарном диабете.
Для оценки эффективности α - липоевой кислоты при заболеваниях печени и желчевыводящих путей, будет проведено обсуждение экспериментальных моделей in vitro о влиянии эндогенной или экзогенно назначаемой α - липоевой кислоты на физиологию клеток. Также будет проведен анализ эффективности терапевтических препаратов по данным клинических исследований.
Транспорт, метаболизм и расщепление альфа - липоевой кислоты
Различные исследования по радиоактивному распределению dl-[14 C]- или [35 S]- липоевой кислоты в тканях крыс после интраперитонеального или перорального назначения показали, что α - липоевая кислота быстро всасывается в желудке, проникает в различные ткани, где частично метаболизируется с последующей экскрецией. После назначения α - липоевой кислоты в течение 5 недель, свободная α - липоевая кислота была обнаружена и различных тканях с наибольшей концентрацией в сердце [2]. При непосредственном поступлении в клетки in vitro, α - липоевая кислота быстро захватывалась клетками. Детальный анализ влияния α - липоевой кислоты в гепатоцитах был проведен Peinado et al. [3]. Билиарная экскреция [35 S]- компонентов после назначения [35 S]- α - липоевой кислоты показала, что липоат транспортировался в гепатоциты и не напрямую связывался с мембраной гепатоцита. Тонкослойный хроматографический анализ показал, что эти компоненты состоят в основном из продуктов метаболизма, не идентичных липоату. Было показано, что поступление в печень α - липоевой кислоты с экскрецией [35 S]-компонентов в желчный пузырь, одновременно подавлялось в присутствии жирных кислот (октаноатов), что предполагает, что липоат и эти жирные кислоты транспортируются с помощью одного переносчика [3]. После поступления липоат проходит кинетические изменения с насыщенными и ненасыщенными компонентами. Насыщенный компонент показал Km (константа Михоэлиса) 28 mM и обнаруживается при концентрации ниже 75 mM. Авторы предположили, что поступление липоата в печень с помощью переносчика осуществляется при его низких концентрациях, в то время как при высоких концентрациях диффузия становится основным способом его поступления. Физиологическая концентрация α – липоата в крови ниже уровня Km (80±17nM) [4]: следовательно, нормальное поступление происходит посредством транспортного механизма. Экскреция с мочой достигает максимальных величин через 3-6 часов после назначения α - липоевой кислоты [5-7].
В любом случае, ряд метаболических исследований у людей и крыс показали, что только малые из назначенных количеств α - липоевой кислоты экскретируются в неизменном виде [5-8]. Полученные данные показали, что печень обладает большей способностью к захвату и накоплению этих компонентов, что согласуется с данными исследований in vivo. Было показано, что пути, связанные с метаболизмом липоата, проходят в основном через b-окисление боковой цепи валериановой кислоты, а углеродный скелет дитиолового кольца значительно более устойчив к изменениям [7]. Низкие уровни метаболитов предполагают, что в основном назначаемая α - липоевая кислота находится в неизменной форме.
Роль альфа - липоевой кислоты в физиологических процессах клеток эукариотов
Уникальные физико-химические свойства α - липоевой кислоты делают ее сильной и реактивной биологической молекулой, которая была эволюционно выбрана для ряда биохимических реакций, необходимых для окислительного метаболизма и модуляции функций клеток (рис. 1).
Ферменты клеточного метаболизма, восстанавливающие липоевую кислоту
Рис. 1.
Внутриклеточный механизм экзогенно назначаемой α - липоевой кислоты, связанный с протеином. Описана природная α - липоевая кислота, представленная в пяти митохондриальных протеинах, взаимозаменяемая с восстановленной формой ДЛК с помощью энзима Е3, требующего НАДН/НАД+. Назначаемая α - липоевая кислота проникает в клетку и восстанавливается с помощью ферментов цитоплазмы глутатион редуктазы и тиоредоксин редуктазы при участии НАДН и митохондриального фермента Е3. Активность каждого фермента зависит от вида липоевой кислоты и ткани.
α - липоевая и дигидролипоевая кислоты обладают высокой гидрофобностью, что позволяет им с высокой скоростью проникать через биологические мембраны.
Ниже описываются биологические свойства α - липоевой кислоты, в виде простетической группы связанной с белками и в качестве свободной молекулы взаимодействующей в клеточных системах и в условиях in vitro и in vivo.
α - липоевая кислота связанная с белками
α - липоевая кислота является кофактором дегидрогеназ α – кетокислот и системы расщепления глицина. Эти ферментативные комплексы участвуют в метаболических реакциях окисления пирувата, цикле лимонной кислоты, деградации аминокислот и их биосинтезе.
Комплексы дегидрогеназ с α – кетокислотами. Комплексы дегидрогеназ с α – кетокислотами, в частности пируват-дегидрогеназный комплекс (ПДК), α – кетоглутарат-дегидрогеназный комплекс (α-КГДК), и дегидрогеназный комплекс α – кетокислоты с разветвленной боковой цепью (ДККРБЦ) составляют практически универсальное объединение ферментов. Они располагаются в митохондриальном матриксе, связаны с внутренней мембраной и катализируют окислительное декарбоксилирование различных α – кетокислотных субъектов (пирувата, α – кетоглутарата и укороченных α – кетокислот, образующихся при трансаминировании лейцина, изолейцина и валина) в соответствующие формы ацил-КоА (ацетил-КоА, сукцинил-КоА и изовалерил-КоА), соответственно, с образованием НАДН.
Система расщепления глицина (СРГ). Система расщепления глицина представляет собой мультиферментативный комплекс, располагающийся только в печеночном митохондриальном матриксе и катализирующим окисление глицина СО2 и аммиак с образованием НАДН и (N5N10)-метилентетрагидрофолата.
Свободная α - липоевая кислота
Были получены данные, подтверждающие, что свободная α - липоевая кислота может влиять на различные уровни биохимических процессов. Анализировалось взаимодействие α - липоевой кислоты с различными белковыми системами и было показано, что α - липоевая кислота может быть субстратом, ингибитором или эффектором.
Также сообщалось о влиянии свободной α - липоевой кислоты на ферментативную активность системы расщепления глицина [15]. α - липоевая кислота является субстратом для дегидрогеназы липоамида, обнаруженного в сыворотке у людей.
Также изучалось способность α – липоевого / дегидролипоевого комплекса быть донором водорода в реакции, катализируемой селенопероксидазой [18]. Было также показано, что глутатион-редуктаза также использует α - липоевую кислоту в качестве субстрата [19], что приводит к НАДФ-Н-зависимому образованию дигидролипоевой кислоты.