Фуллерены: биомедицинский аспект

Обзор посвящен краткому анализу биологической активности фуллерена С и его производных с акцентом на антиоксидантные и иммунологические эффекты его водорастворимых форм. Молекула фуллерена характеризуется высокой липофильностью, сильным сродством к электрону, большой сфероидной поверхностью и способностью к самоассоциации с образованием кластеров, что обусловливает его многие биологические эффекты. Анализ литературы последнего десятилетия свидетельствует о существенном расширении сферы практического применения фуллеренов. О воздействии фуллерена на иммунную систему пока немного информации, а немногочисленные сообщения на эту тему противоречивы. В то же время имеются неоспоримые свидетельства, указывающие на большой потенциал фуллереновых препаратов как противовоспалительных и противоаллергических средств. Одним из важных аспектов применения фуллерена в медицине является разработка эффективных способов его количественного анализа в биологических тканях, чему уделяется особое внимание.

Kroto H.W., Heath J.R., O’Beien S.C., Curl R.F., Smalley R.E. C60: Buckminsterfullerene. Nature. 1985; 318: 162-3.

Kratschmer W., Lamb L.D., Fostiropoulos K., Huffman D.R., Solid C60: a new form of carbon. Nature. 1990; 347: 354-356.

Yang X.L., Fan C.H., Zhu H.S. Photo-induced cytotoxicity of malonic acid C fullerene derivatives and its mechanism. Toxicology in vitro. 2002; 16: 41-6.

Меджидова М.Г., Абдуллаева М.В., Федорова Н.Е., Романова В.С., Куш А.А. Противовирусная активность аминокислотных производных фуллерена при цитомегаловирусной инфекции in vitro. Антибиотики и химиотерапия. 2004; 49(8-9): 13-20.

Lin Y.L., Luh T., Chou C.K., Liu H.S. Light-independent inactivation of dengue-2 virus by carboxyfullerene C, isomer. Virology. 2000; 275: 258-62.

Tsao N., Luh T., Chou C., Wu J., Lin Y. and Lei H. Inhibitionof group A streptococcus infection by carboxyfullerene. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2001; 45(6): 1788-93.

Wang I.C. et al. C60 and water-soluble fullerene derivatives as antioxidants against radicalinitiated lipid peroxidation. J. Med. Chem. 1999; 42: 4614-20.

Dugan L.L. et al. Carboxyfullerenes as neuroprotective agents. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997; 94: 9434-9.

Dugan L.L. et al. Fullerene-based antioxidants and neurodegenerative disorders Parkinsonism Relat. Disord. 2001; 7: 243-6.

Kasermann F., Kempf С. Buckminsterfullerene and photodynamic inactivation of viruses. Rev. Med. Virol. 1998; 8: 143-51.

Vileno B. In vitro assa of singlet oxygen generation in the presence of water-soluble derivatives of C60. Carbon. 2004; 42: 1195-98.

Андреев И.М., Романова В.С., Петрухина А.О., Андреев С.М. Аминокислотные производные фуллерена СС@60 ведут себя как липофильные ионы, проникакюие через биологические мембраны. Физика твердого тела. 2002; 44: 658-660.

Kotelnikova R.A. et al. Features of the effect C60 amino acid derivatives on the structure and functions of biomembranes. Mol. Mat. 1998; 11: 111-6.

Пиотровский Л.Б., Киселев О.И. Фуллерены в биологии. ООО «Издательство ‘Росток’». СПб.; 2006.

Krustic P.J., Wasserman E., Keizer P.N. et al. Radical reactions of C60. Science. 1991; 254: 1183-5.

Bakry R., Vallant R.M., Najam-ul-Hag M., Rainer M., Szabo Z., Huck C.W., Bonn G.K. Medicinal applications of fullerenes. Int. J. Nanomedicine. 2007; 2(4): 639-49.

Wolf D., Papoiu A., Mialkowski K., Richardson C., Schuster D. , Wilson S. Inhibition of nitric oxide synthase isoform by trismalonil-C60-fullerene adducts. Arch. Biochem. Biophys. 2000; 378: 216-23.

Hu Z., Guan W., Wang W., Huang L., Xing H., Zhu Z. Protective effect of a novel cystine C(60) derivative on hydrogen peroxideinduced apoptosis in rat pheochromocytoma PC12 cells. Chem. Biol. Interact. 2007; 167(2): 135-44.

Gharbi N., Pressac M., Hadchouel M. et al. Fullerene is a powerful antioxidant in vivo with no acute or subacute toxicity. Nano Lett. 2005; 5: 2578-85.

Slatet T.F., Cheeseman K.H., Ingold K.U. Carbon tetrachloride toxicity as a model for studying free-radical mediated liver injury. Philos. Trans. R. Soc. Lond B Biol. Sci. 1985; 311: 633-45.

Foley S., Growley C., Smaihi M. et al. Cellular localisation of a water-soluble fullerene derivative. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002; 294: 116-19.

Youle R.J., Karbowski M. Opinion: mitochondrial fission in apoptosis. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 2005; 6: 657-63.

Tsai M.C., Chen Y.H., Chiang L.Y. Polyhydroxylated C60, fullerenol, a novel free-radical trapper, prevented hydrogen peroxide- and cumene hydroperoxide-elicited changes in rat hippocampus in vitro. J. Pharm. Pharmacol. 1997; 49: 438-45.

Lotharius J., Dugan L.L., O’Malley K.L. Distinct mechanisms underlie neurotoxin-mediated cell death in cultured dopaminergic neurons. J. Neurosci. 1999; 19: 1284-93.

Bisaglia M., Natalini B., Pellicciari R. et al. C3-fullero-trismethanodicarboxylic acid protects cerebellar granule cells from apoptosis. J. Neurochem. 2000; 74: 1197-204.

Xiao L., Takada H., Maeda K. et al. Antioxidant effects of watersoluble fullerene derivatives against ultraviolet ray or peroxylipid through their action of scavenging the reactive oxygen species in human skin keratinocytes. Biomed. Pharmacotherapy. 2005; 59: 351-8.

Lin A.M., Chyi B.Y., Wang S.D. et al. Carboxyfullerene prevents iron-induced oxidative stress in rat brain. J. Neurochem. 1999; 72: 1634-40.

Chen Y.W., Hwang K.C., Yen C., Lai Y. Fullerene derivatives protect against oxidative stress in RAW 264.7 cells and ischemiareperfused lungs. The American Journal of Physiology: Regulatory Integrative and Comparative Physiology. 2004; 287(1): R21-R26.

Huang Y.L., Shen C.K., Luh T.Y. et al. Blockage of apoptotic signaling of transforming growth factor-beta in human hepatoma cells by carboxyfullerene. Eur. J. Biochem. 1998; 254: 38-43.