| Περίληψη |
Το βανάδιο είναι παρών σε όλους τους οργανισμούς σε μικρές συγκεντρώσεις. Το βανάδιο έχει βρεθεί στο ενεργό κέντρο πολλών μεταλλοενζύμων, όπως οι αλογονοϋπεροξειδάσες και η βανάδιο-νιτρογενάση, μια εναλλακτική νιτρογενάση. Στα ένζυμα αυτά, το βανάδιο προσδίδει ειδικές καταλυτικές ιδιότητες. Επίσης, το βανάδιο επηρεάζει την πορεία πολλών βιοχημικών λειτουργιών. Συγκεκριμένα, το βανάδιο έχει βρεθεί ότι μπορεί να δράσει ως αυξητικός παράγοντας, να διεγείρει τη μίτωση, και τη σύνθεση του DNA, να αναπτύσσει αντικαρκινική δράση, να αναστείλει διάφορα ένζυμα του μεταβολισμού όπως η φωσφογλυκομουτάση. Η κυριότερη όμως επίδραση του βαναδίου, φαίνεται να είναι η δράση του ως μιμητικό της ινσουλίνης.
Η βιολογική δραστικότητα του βαναδίου αναμφίβολα είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του βαναδίου, στις επικρατέστερες οξειδωτικές καταστάσεις 4+ και 5+, με πλήθος από μεγάλου μοριακού βάρους και μικρού μοριακού βάρους μόρια. Για το λόγο αυτό, έχουμε στρέψει το ενδιαφέρον της ερευνητικής μας δράσης στην μελέτη τέτοιου είδους αλληλεπιδράσεων. Από του μικρού μοριακού βάρους βιολογικά μόρια με τα οποία μπορεί να αλληλεπιδράσει το βανάδιο είναι τα καρβοξυλικά οξέα. Αντιπροσωπεύτηκα μόρια της παραπάνω κατηγορίας είναι το κιτρικό και το μηλικό οξύ. Συγκεκριμένα το κιτρικό οξύ είναι παρών στο πλάσμα του αίματος σε υψηλές συγκεντρώσεις (0.1 mM). Επίσης ένας άλλος σημαντικός φυσιολογικός υποκατάστατης που συναντάται στα βιολογικά συστήματα είναι το υπεροξείδιο του υδρογόνου.
Ο τρόπος που επιλέχτηκε να πραγματοποιηθεί η μελέτης της αλληλεπίδρασης του βαναδίου με τα μόρια αυτά είναι η συνθετική προσέγγιση. Σκοπός της προσέγγισης αυτής είναι ο προσδιορισμός διαλυτών και βιοδιαθέσιμων ειδών βαναδίου, ο πλήρης δομικός, φασματοσκοπικός και ηλεκτροχημικός χαρακτηρισμός τους, και η συσχέτιση των δομικών, φασματοσκοπικών και ηλεκτροχημικών ιδιοτήτων των ειδών αυτών με την πιθανή βιολογική τους δράση.
Οπότε για την κατανόηση της βιολογικής δράσης του βαναδίου μελετήθηκαν τα α) διμερή συστήματα: ν(ΐν)-κιτρικό οξύ, ν(ν)-κιτρικό οξύ, και β) τα τριμερή συστήματα: ν(ν)-κιτρικό οξύ-υπεροξείδιο του υδρογόνου και ν(ν)-μηλικό οξύ¬υπεροξείδιο του υδρογόνου. Από τις παραπάνω μελέτες προέκυψαν είδη του βαναδίου, τα οποία χαρακτηρίστηκαν δομικά, φασματοσκοπικά και ηλεκτροχημικά. Επιπλέον για τα συστήματα βανάδιο ν(ΐν, ν)-κιτρικό οξύ και βανάδιο ν(ΐν, V)-κιτρικό οξύ πραγματοποιήθηκε μελέτη της χημικής δραστικότητας των ειδών του βαναδίου ως προς α) το pH, b) την επίδραση οξειδωτικού αντιδραστηρίου και γ) την επίδραση της θερμοκρασίας. Τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής ήταν α) η σύνδεση των ειδών βαναδίου ενός συστήματος μεταξύ τους και β) η σύνδεση των ειδών βαναδίου διαφορετικών οξειδωτικών καταστάσεων. Έτσι προέκυψε μια εικόνα ειδογένεσης που δείχνει πως τα είδη του βαναδίου μετασχηματίζονται καθώς αλλάζει το pH και καθώς αλλάζει η οξειδωτική κατάσταση του βαναδίου. Παρόμοια χημεία είναι πολύ πιθανώς να πραγματοποιείται και στα βιολογικά συστήματα.
|
Συνθετικές, φασματοσκοπικές και δομικές μελέτες ειδογένεσης του ινσουλιμιμητικού βαναδίου παρουσία φυσιολογικών υποκαταστατών σε υδατικά διαλύματα
