Porfirinas de manganeso como inactivadores de peroxinitrito: evaluación cinética y efectos sobre blancos moleculares

Abstract

Hemos caracterizado la cinética de reacción de un conjunto de porfirinas de manganeso (MnPorfirinas) solubles en agua frente a peroxinitrito (ONOO–) y radical carbonato (CO3·–). La reacción, entre ONOO– y el complejo de MnIII, tiene constantes de velocidad entre 105 y 107 M-1 s-1 a 37 ºC con un comportamiento sigmoide en función del pH, pKa aparentes cercanos al del par ONOOH/ONOO– y máximos a pH alcalino. La reacción produce el complejo O=MnIV y ·NO2. Los valores de estas constantes de velocidad tienen una relación lineal de energía libre con parámetros fisicoquímicos de la porfirina tales como el potencial redox del par MnIII/MnII o la acidez de Brønsted de los nitrógenos pirrólicos o de las moléculas de agua axiales. La reacción, entre ONOO– y el complejo de MnII, tiene constantes de velocidad <106 M-1 s-1 a pH 7.4 y 37 ºC y produce estequiométricamente O=MnIV y NO2–. La reacción, entre CO3·– y el complejo de MnIII tiene constantes de velocidad extrapoladas a pH neutro entre 2 y 12 x 108 M-1 s-1 con un comportamiento ácido base congruente con la ionización de las moléculas axiales de agua presentes en el complejo. La reacción entre CO3·– y el complejo de MnII tiene constantes de velocidad a pH = 10.4 entre 1 y 5 x 109 M-1 s-1. En ambos casos el CO3·– produce oxidaciones por un electrón.Los complejos de O=MnIV se reducen en forma rápida con ascorbato o urato hasta MnIII en presencia de oxígeno y, con bajas concentraciones de O2, la reducción puede llegar hasta MnII si los reductores son flavoenzimas reducidas, entre ellas succinato deshidrogenasa y NADH deshidrogenasa de la cadena mitocondrial de transporte de electrones. Estas reacciones de reducción completan dos posibles ciclos para catalizar la reducción de ONOO– o CO3·– con una eficiencia suficiente para proteger blancos biológicos en concentraciones micromolares de MnPorfirinas.Se presentan resultados de uso del ciclo catalítico MnIII/MnIV con urato como reductor en la protección de LDL in vitro y del ciclo catalítico MnII/MnIV con succinato/succinato deshidrogenasa como reductor para proteger actividades enzimáticas de partículas submitocondriales in vitro.Los resultados obtenidos indican que la interacción de MnPorfirinas con reductores biológicos y en particular con flavoenzimas mitocondriales podría explicar en parte la actividad protectora de estos compuestos en diversos modelos de patología vinculada con estrés oxidativo y disfunción mitocondria