Очень плодотворны для целей создания биологически активных соединений те научные концепции, в основе которых лежат ясные представления о механизмах химических реакций и превращений. Рассмотрим в качестве примера влияние одного из крупнейших открытий химии XX в.— явления цепных реакций — на создание новых биологически активных веществ. В конце 20-х годов Н. Н. Семенов, изучая реакцию окисления паров фосфора, и независимо С. Н. Хиншелвуд в Англии, исследуя горение водорода в кислороде, пришли к представлению о том, что эти процессы имеют характер цепных реакций.
При этом было сформулировано важнейшее для последующего развития химии, биологии и сопредельных наук представление о возникающих в ходе реакции активных центрах коротко живущих свободных атомах и свободных радикалах. Эти идеи оказались крайне плодотворными как для технологии, так и для биологии, фармакологии, материаловедения.
Ученики Хиншелвуда и особенно научная школа академика Н. Н. Семенова установили цепной характер химических реакций во взрывных процессах, при явлениях полимеризации, а также ведущую роль свободных радикалов в превращениях энергии в клетке, в том числе при фотосинтезе, значение свободных радикалов в разрушении биомембран и гибели клетки при действии на нее радиации, химических токсинов, возникновение свободных радикалов во многих патологических процессах, в частности при малигнизации и т. д.
Эти открытия, опирающиеся на фундаментальные знания природы цепных реакций, и явились мощным толчком для создания принципиально новых биологически активных веществ или для совершенно нового применения старых, хорошо известных веществ. Перечислим несколько наиболее интересных и перспективных идей в этой области.
При действии радиации на живые клетки возникают высоко реактивные свободные радикалы, влияние которых на макромолекулы и мембраны определяет в значительной степени повреждающий эффект излучения. Идея состоит в том, чтобы найти вещества — «тушители радикалов» или вещества, стимулирующие образование подобных эндогенных тушителей. И такие вещества действительно были найдены.
Аналогичная ситуация возникает при действии многих токсинов — они инициируют образование свободных радикалов, в том числе перекисей жирных кислот, которые буквально «сжигают» биологические мембраны.
Повышение устойчивости живых организмов к такого рода воздействию может быть обеспечено инактивацией этих центров горения (перекисей и других свободных радикалов). При действии токсинов результирующий эффект такого воздействия еще более значителен, чем в случае радиационного поражения, когда часть поражения обусловлена прямым попаданием частицы в соответствующую мишень (хромосомы в первую очередь).
«Биологически активные вещества»,
Г.М.Баренбойм, А.Г.Маленков