Vanád

Vanad

Vanád je kovový prvok, ktorý sa bežne nachádza v potravinách, vode, pôde, vzduchu a v ľudskom tele. Rovnako ako niektoré ďalšie toxické ťažké kovy, stopové množstvo vanádu sa považuje za nevyhnutné pre ľudské zdravie. Niektorí odborníci sa domnievajú, že tento minerál pomáha telu metabolizovať a zároveň podporuje silné kosti a zuby, plodnosť, správnu funkciu štítnej žľazy a produkciu určitých hormónov. V priemysle sa vanád používa ako prísada pri výrobe ocele, keramiky a skla.

Vanád si nájde cestu do tela hlavne prostredníctvom potravy a vody, ale aj dýchaním. Avšak iba asi 5 - 10% tohto minerálu sa v skutočnosti absorbuje v tele, kde sa hromadí prebytok vanádu a môže dosiahnuť toxickú hladinu. Vysoký obsah bielkovín, vitamínu C, železa, hliníka a chloridov v strave bráni absorpcii vanádu v tele. Neabsorbovaný vanád sa zvyčajne vylučuje výkalmi.

Vanád je 21. najpočetnejším prvkom v zemskej kôre a 2. najpočetnejším prechodným kovom v morskej vode. Prvok je všadeprítomný aj v sladkých vodách a živinách. Priemerné zaťaženie tela človeka predstavuje 1 mg. Všadeprítomnosť vanádu brzdí kontroly zamerané na jeho nevyhnutnosť. Pretože však vanadát možno považovať za dôkladný návrh fosfátu, pokiaľ ide o jeho nahromadenie, vanadát pravdepodobne preberá regulačnú funkciu v metabolických procesoch v závislosti od fosfátu. Pri bežných koncentráciách je vanád netoxický. Hlavným zdrojom potenciálne toxických účinkov spôsobených vanádom je vystavenie vysokému zaťaženiu oxidmi vanádu vo vzduchu priemyselných podnikov na spracovanie vanádu. Vanád môže vstúpiť do tela pľúcami alebo, obyčajne, žalúdkom. Väčšina diétneho vanádu sa vylučuje. Množstvo vanádu resorbovaného v gastrointestinálnom trakte je funkciou jeho oxidačného stavu (VV alebo VIV) a koordinačného prostredia. Zlúčeniny vanádu, ktoré vstupujú do krvného obehu, podliehajú špeciácii. Dominantnými druhmi vanádu v krvi sú vanadát a vanadyl viazané na transferín. Z krvi sa vanád distribuuje do telesných tkanív a kostí. Kosti fungujú ako zásobná plocha pre vanadát. Vo vodnej chémii vanádu (V) pri koncentrácii <10 μM dominuje vanadát. Pri vyšších koncentráciách prichádzajú oligovanadáty, najmä dekavanadát, ktorý je termodynamicky stabilný v rozmedzí pH 2,3–6,3 a pri vyššom pH sa môže ďalej stabilizovať interakciou s proteínmi.

Podobnosť medzi vanadátom a fosforečnanmi predstavuje vzájomné pôsobenie medzi enzýmami závislými od vanadátu a fosfátov: môžu byť inhibované fosfatázy, aktivované kinázy. Pokiaľ ide o liečivé aplikácie zlúčenín vanádu, zdá sa, že spôsob účinku vanádu súvisí s antagonizmom fosfát-vanadičnanu, s priamou interakciou zlúčenín vanádu alebo ich fragmentov s DNA a s príspevkom vanádu k vyváženej hladine reaktívnych v tkanive. kyslíkové druhy. Zlúčeniny vanádu zatiaľ nenašli súhlas s lekárskymi aplikáciami. Antidiabetický (inzulín zvyšujúci) účinok singulárneho komplexu vanádu, bis (etylmaltolato) oxidovanadu (IV) (BEOV), odhalil povzbudivé výsledky v klinických testoch fázy IIa. Okrem toho štúdie in vitro s bunkovými kultúrami a parazitmi, ako aj štúdie in vivo na zvieratách, odhalili široké potenciálne spektrum pre aplikáciu koordinačných zlúčenín vanádu pri liečbe srdcových a neuronálnych porúch, malígnych nádorov, vírusových a bakteriálnych infekcií (ako je chrípka, HIV a tuberkulóza) a tropické choroby spôsobené parazitmi, napr. Chagasova choroba, leishmanióza a amébiáza.

Vanád je všestranný a všadeprítomný prvok, ktorý môže dosiahnuť oxidačné stavy - III až + V. Nízko valentný vanád je stabilizovaný silne π-prijímajúcimi ligandmi, najmä oxidom uhoľnatým, vysoko valentný vanád donormi σ a π predstavovanými tvrdými, kyslíkovými a dusíkatými funkčnými ligandmi. Mäkké ligandy, ako sú tiofunkčné, sa nachádzajú predovšetkým v zlúčeninách vanádu s vanádom v stredných oxidačných stavoch. Vanádová dusíkatá látka je príkladom prirodzene sa vyskytujúcej zlúčeniny vanádu, kde sa vanád prepína medzi oxidačnými stavmi + II a + IV: Vo vanádovej dusíkatej látke z baktérií fixujúcich dusík, ako je Azotobacter, je vanád - integrálna súčasť klastra Fe7VS9 M - koordinované na tri sulfidy, histidín-N a dve kyslíkové funkcie homocitrátu. Vanád (III) koordinovaný s molekulami vody je prítomný vo vanadocytoch morských striekačiek. Oxidačné stavy + IV a + V, ktoré vo fyziologicky relevantných vanádových systémoch jednoznačne prevládajú, zvyčajne obsahujú „jadro“ VIVO2 +, VVO3 + alebo VVO2 +, aj keď existujú výnimky. Príkladom „holého“ komplexu vanádu (IV) je prirodzene sa vyskytujúci amavadín, kde je V4 + koordinovaný na dva tetradentátové N-oxyimino-2,2'-dipropionátové ligandy. Amavadín sa nachádza v hubách patriacich do rodu Amanita, ako napríklad muchovník. Oxidovanádiové (V) jadro je prítomné vo vanadično-závislých haloperoxidázach, okrem iného z morských rias, s vanadátom H2VO4− koordinovane spojeným s aktívnym centrom histidín-N.

Doteraz zostali haloperoxidázy závislé od vanadátu a dusičnany vanádu jediné identifikované prirodzene sa vyskytujúce enzýmy na báze vanádu. Či je vanád základným prvkom pre evolučne mladšie organizmy vrátane stavovcov, je potrebné overiť. Je pravdepodobná funkčná úloha jednoduchých zlúčenín vanádu (najmä vanadátu) u stavovcov, a teda aj u ľudí, čo je predpoklad, ktorý je založený na podobnosti medzi vanadátom a fosfátom. V tomto kontexte sú haloperoxidázy závislé od vanadátu obzvlášť zaujímavé, pretože napodobňujú alebo modelujú enzýmy zapojené do metabolizmu fosfátov, kde je doména viažuca proteín pre fosfát blokovaná vanadátom.

Konkurenčné správanie vanadičnanu vo vzťahu k fosforečnanom je pravdepodobne tiež kľúčom k inzulínovo mimetickému / inzulín zvyšujúcemu potenciálu zlúčenín vanádu, a teda k vzostupu dizajnu antidiabetických komplexov vanádu za posledné dve desaťročia. Tento priaznivý vývoj tiež inicioval výskum smerujúci k návrhu biologicky aktívnych komplexov vanádu pri hľadaní farmakologickej kontroly rakoviny, kardiovaskulárnej nerovnováhy a chorôb spôsobených vírusmi, baktériami, amébami a bičíkovými prvokmi. V niekoľkých prípadoch sa použili ligandy, ktoré sa týkajú originálnych farmakologicky aplikovaných liekov, s cieľom zvýšiť účinnosť lieku a rozšíriť spektrum terapeutického použitia využitím spoločného účinku kovu a ligandu. Výskum týchto medicínskych aplikácií zahrnuje funkčné alternatívy antagonizmu fosforečnanu a vanadátu, napríklad priamu interakciu zlúčeniny vanádu s DNA nádorovej bunky alebo patogénu.

Odporúčaná denná dávka vanádu

Denné odporúčané dávky vanádu sa pohybujú medzi 100 až 300 mcg. Medzi vanádom a meďou môže dôjsť k vzájomnej väzbe, a preto, ak sa využívajú oba tieto prvky, treba ich brať oddelene.

Zdroje vanádu

Potraviny ako zdroj vanádu

Kovový (elementárny) vanád sa zriedka vyskytuje v potravinách. Zlúčeniny vanádu sa však dajú prirodzene nájsť v morských plodoch, sóji, hubách, vajciach, celozrnnom chlebe, obilninách, pohánke, zelenine (napr. mrkva, kapusta, kôpor, petržlen, reďkovka, paradajky), zelenej fazuli, cesnaku, cibuli, čierne korenie, orechy, olivový, arašidový, svetlicový a slnečnicový olej, pivo, víno, umelo sladené nápoje, jahody a jablká. Spracované potraviny obsahujú vyššie hladiny tohto minerálu, pretože je prítomný v kovových častiach zariadenia na spracovanie potravín. Priemerná strava poskytuje medzi 10 a 20 μg vanádu denne.

Doplnky výživy

Vanád je dostupný aj v športových doplnkoch, ktorých cieľom je zvýšiť výkonnosť. Väčšina lekárov však kvôli svojej toxicite použitie týchto doplnkov neodporúča. Vedci v skutočnosti nevedia, či ľudia vôbec potrebujú doplnky vanádu. Prípustná horná úroveň príjmu vanádu je 1,8 mg denne.

Nedostatok vanádu

Niektorí odborníci, hoci to nemá vplyv na mužov, naznačujú, že nedostatok vanádu môže brániť ženám v schopnosti otehotnieť. Predpokladá sa tiež, že nedostatok vanádu spôsobuje spomalenie tvorby červených krviniek, ktoré môže viesť k anémii, problémom s metabolizmom železa, krehkými zubami a kosťami a zlej tvorbe chrupaviek. 

Nadbytok vanádu

Všetky zlúčeniny vanádu sa považujú za toxické, hoci sa nepovažujú za vážne zdravotné riziká. Nepriaznivé účinky toxických množstiev vanádu na zdravie sa môžu pohybovať od straty chuti do jedla a bežných problémov s trávením (napr. nevoľnosť, vracanie, bolesť žalúdka, plynatosť, hnačka a riedka stolica) až po poškodenie pečene a nervového systému, zlyhanie obličiek a nedostatočný rast. Medzi ďalšie príznaky toxicity vanádu patrí podráždenie slizníc a horných dýchacích ciest, zápal žalúdka a čriev, kožné vyrážky, krvácanie z nosa a vnútorné krvácanie, závraty a bolesti hlavy, kardiovaskulárne problémy a zmeny správania.

Paradoxne (keď vezmeme do úvahy vyššie uvedené predpokladané prínosy pre zdravie), vysoké dávky vanádu môžu spôsobiť anémiu, nízky počet bielych krviniek, náhly pokles hladiny cukru v krvi (hypoglykémia), vysoký cholesterol, problémy s plodnosťou a vrodené chyby. Preto by sa ľudia s cukrovkou, ochorením obličiek alebo pečene, vážnymi infekciami, anémiou a vysokým cholesterolom, tými, ktorí užívajú antikoagulačné lieky a tehotné ženy, mali vyhýbať doplnkom, ktoré obsahujú vanád. Najnovší výskum tiež naznačuje, že vanád môže zvyšovať riziko rakoviny prsníka. Vdýchnutie vanádu môže spôsobiť podráždenie nosa, hrdla a pľúc, bronchitídu a zápal pľúc. Štúdie na zvieratách navyše zistili, že vdychovanie vanádu môže zvýšiť riziko vzniku rakoviny pľúc.

Vanád a jeho vplyv na zdravie

Cukrovka

Celosvetovo asi 10% populácie trpí vedome a nevedome cukrovkou. Približne 90% všetkých diabetických prípadov sa pripisuje cukrovke 2. typu, zvyšných 10% cukrovke 1. typu. Cukrovka 1. typu („juvenilná cukrovka“) súvisí s absenciou alebo iba zvyškovým prísunom inzulínu β bunkami na Langerhansových ostrovčekoch pankreasu, ktorý je bežne spôsobený degeneráciou β buniek v rámci autoimunitných reakcií alebo náhodnou dysfunkciou alebo strata pankreasu. Cukrovka typu 2 („cukrovka so začiatkom v dospelosti“) súvisí v počiatočnom štádiu s nedostatočnou reakciou bunkových inzulínových receptorov na inzulín. V pokročilom štádiu prichádza mechanizmus spätnej väzby, ktorý vyvoláva zlyhanie β buniek spôsobené de-diferenciáciou β buniek. Cukrovka 2. typu sa zvyčajne týka ľudí starších ako 50 rokov; jeho nástup je možné udržať pod kontrolou fyzickým cvičením a primeraným výživovým správaním. Cukrovka typu 2 je však v súčasnosti čoraz viac diagnostikovaná aj u mladých ľudí a dokonca aj u detí; zdá sa, že tento juvenilný diabetes typu 2 koreluje s obezitou.

Intaktné β bunky produkujú proinzulín, peptidový hormón pozostávajúci z A-reťazca s 21 aminokyselinami (aa), B-reťazca (30 aa) a C-reťazca (31 aa), spájajúci A- a B-reťazce. C-reťazec je odpojený v poslednom kroku syntézy inzulínu; v originálnom inzulíne sú A- a B-reťazce spojené prostredníctvom dvoch cystínov. Inzulín sa skladuje ako C3-symetrický hexamér, pričom monoméry sú viazané prostredníctvom histidínov prostredníctvom iónov zinku. Vypúšťanie aktívnej monomérnej formy inzulínu je iniciované zvýšenými hladinami glukózy v krvi. Inzulín sa zameriava na bunkový inzulínový receptor, čím spúšťa zložitý mechanizmus, ktorým sa glukóza zvnútorňuje do cytosolu, po ktorej nasleduje glukózový metabolizmus. Ďalej sa inzulín podieľa na inhibícii glukoneogenézy (syntéza glukózy z menších stavebných prvkov, napríklad aminokyselín) a na glykogenéze (syntéza glykogénu). Inzulín sa tak významne podieľa na homeostáze glukózy. Inzulín navyše stimuluje lipogenézu a inhibuje lipolýzu, a tým zabraňuje ketoacidóze spôsobenej akumuláciou ketónových teliesok, ako je kyselina acetyloctová, v krvi. Ketonické telieska sú pôvodcami závažných chorôb sprevádzaných progresívnymi stavmi cukrovky, ako je retinopatia a odumieranie končatín.

Mnoho anorganických (vanadát, vanadylsulfát, peroxidovanadáty) a organických zlúčenín vanádu bolo testovaných pozitívne z hľadiska ovplyvnenia absorpcie glukózy bunkami a kontroly hladín voľných mastných kyselín. Výber komplexov vanádu všeobecného zloženia {VOL}, kde L predstavuje organický ligand (systém) v koordinačnej sfére. Zlúčeniny boli úspešne testované in vitro (tj. s bunkovými kultúrami) a / alebo in vivo s diabetickými potkanmi alebo myšami a v prípade maltolátového komplexu lb s ľudskými jedincami. Komplex lb (bis (etylmaltolato) oxidovanad (IV), BEOV), prešiel klinickými testami fázy I a IIa s diabetikmi typu 2, v podstate s povzbudivou odpoveďou. 

Ligand L v {VOL} do značnej miery ovplyvňuje účinnosť zlúčeniny vanádu riadením resorpcie, transportu a stability komplexu, a tým dostupnosť aktuálnych antidiabetických druhov, t. j. vanadátu, v mieste výkonu práce. Komplexy vanádu sú zvyčajne zreteľne účinnejšie ako anorganické zlúčeniny vanádu, čo zdôrazňuje výhodnú biologickú dostupnosť a farmaceutickú účinnosť organických zlúčenín vanádu. Tam, kde anorganické zlúčeniny vanádu, najmä vanadičnan (H2VO4−), vyvolávajú hypoglykemické účinky, ako sú napríklad odvar čaju / vanadičnan, je tento účinok pravdepodobne spôsobený prerušovanou tvorbou koordinačnej zlúčeniny s prísadami čaju.

Za predpokladu normálneho prísunu inzulínu a „snímania“ inzulínu sa inzulín pripojí ku karboxyterminálnemu segmentu extracelulárnych α-podjednotiek IRα transmembránového inzulínového receptora (tyrozínkináza), čím potláča aktivitu tyrozínkinázy intracelulárnej p podjednotky, IRβ. Týmto spôsobom sa podporuje fosforylácia tyrozínových zvyškov IRβ a iniciuje sa kaskáda cytosolického signálu, ktorá končí aktiváciou transportéra glukózy (GLUT4). Po aktivácii sa GLUT 4 translokuje na bunkovú membránu, kde zachytáva glukózu na dodanie do cytosolu a metabolizmus v ňom. Medzi rôznymi vloženými a rozvetvenými krokmi boli zvážené substráty inzulínových receptorov (IR), fosfatidylinozitol 3-kináza (PI3K, tiež známa ako Akt) a proteínkináza B (PKB).

IRS sú cytosolické proteíny s tyrozínovými zvyškami a PKB sú kinázy, ktoré majú k dispozícii serínové a / alebo tyrozínové zvyšky na fosforyláciu. PKB sa priamo zameriava na transportér glukózy. V prípade nedostatočného prísunu inzulínu (cukrovka typu 1) alebo nedostatočnej vnímavosti inzulínového receptora na inzulín (cukrovka typu 2) sa IRβ defosforyluje pôsobením proteínovej tyrozínfosfatázy (PTPáza, PTP-1B), čím sa zruší signalizácia pre príjem glukózy pomocou GLUT4, a tým provokuje hyperglykémiu. 

Liečba rakoviny

Niekoľko štúdií na zvieratách a in vitro odhalilo význam anorganických a výraznejších organických zlúčenín vanádu pri znižovaní alebo prevencii neoplázie (malígnej proliferácie buniek), a teda nádorov, vrátane rakoviny a jej metastatického potenciálu, v rôznych cieľových tkanivách. 

Vanadocénový derivát 10 je nedávnym pokrokom v oblasti zásaditejšieho vanadocénu (η5-C5H5) 2VCl2 (= Cp2VCl2; Cp = cyklopentadienyl), ktorý pred štvrťstoročím predstavili Köpf a Köpf-Maier, ktorí preukázali, že zlúčenina účinne degeneruje a zabíja Ehrlich ascit nádorové bunky. Ehrlichov ascit je odvodený z nádorov prsníka samíc myší. O-fenantrolínový komplex 11, prezývaný „metán“, predstavuje ďalšiu skupinu úzko súvisiacich „klasických“ koordinačných zlúčenín vanádu, ktoré sa ukázali byť obzvlášť účinné proti rôznym rakovinovým bunkovým líniám, vrátane rakoviny vaječníkov a semenníkov rezistentnej na cisplatinu. Oxidovanádový (V) pyrimidinónový komplex 9 a oxidovanádiový komplex 12 sú príkladmi pre novší vývoj v hľadaní protirakovinových zlúčenín na báze vanádu.

Prevádzkový režim protirakovinových zlúčenín vanádu je stále nepolapiteľný. Navrhované spôsoby činnosti zahŕňajú:

(i) Inhibícia proteínových tyrozínfosfatáz a aktivácia proteínových kináz;

(ii) aktivácia tyrozínfosforyláz so súčasnou aktiváciou signálnych transdukčných dráh, po ktorej nasleduje apoptóza a / alebo aktivácia tumor supresorových génov;

(iii) štiepenie alebo interkalácia do DNA, čo vedie k zastaveniu bunkového cyklu;

(iv) zvýšená tvorba reaktívnych foriem kyslíka (RFK);

(v) Down-regulácia expresie feritínu a narušenie feritínu so súčasným, železom indukovaným sprostredkovaním RFK. 

Rovnako ako v prípade antidiabetických druhov vanádu sprostredkuje ligandový systém resorpciu a farmakokinetiku protirakovinovej zlúčeniny. V mnohých prípadoch je účinnou látkou pravdepodobne opäť vanadičnan, ktorý vzniká (čiastočnou) degradáciou pôvodného liečiva: speciačné štúdie aniónového pyrimidinónového (L) komplexu [VO2L2] - (9a) preukázali, že pri pH 7 je komplex 9a koexistuje s produktmi hydrolýzy, [VO2 (OH) L] - (9b) a mono-, di- a tetravanadátom. Intervencia vanadátu s fosfatázami, fosforylázami a kinázami zmení a nakoniec naruší alebo vynúti signálne dráhy zapojené do regulácie proliferácie malígnych buniek. Ukázalo sa, že anorganický vanadát generovaný za fyziologických podmienok napríklad z [VO (maltol) 2] rozlišuje medzi hepatocytmi a bunkami hepatómu, pokiaľ vanadát významne zvyšuje tvorbu RFK (superoxidu a peroxid vodíka) a súčasne spôsobuje zastavenie bunkového cyklu v hepatóme, ale nie v normálnych pečeňových bunkách (hepatocyty). Podobne môže byť tvorba RFK Fe2 + - po vanádiom indukovanom rozpade feritínu - zodpovedná za zraniteľnosť buniek astrocytómu, zatiaľ čo astrocyty (bunky mozgu a miechy) zostávajú nedotknuté.

Vanadocény, Cp'2VCl2 (Cp 'znamená substituovaný Cp), sa za fyziologických podmienok čiastočne hydrolyzujú za vzniku [Cp'2V (H2O) x (OH) 2 – x] x + (x = 0, 1, 2), a teda spôsobom porovnateľným s hydrolýzou cisplatiny, cis - [(NH3) 2PtCl2]. Skupina {Pt (NH3) 22 +} cisplatiny môže priamo interagovať s DNA koordináciou s N-bázami DNA. Tvrdší (vzhľadom na Pt2 +) V4 + v skupine {Cp′2V2 +} údajne uprednostňuje koordináciu pred oxoskupinami fosfoesterových väzieb. Alternatívne môže Cp'2V (OH) 2 interagovať s fosfátmi prostredníctvom vodíkových väzieb. V každom prípade výsledný „zlom“ v DNA bude pôsobiť proti replikácii DNA. Zlúčeniny ako metán, ktoré majú aromatický systém silne koordinovaný s vanádom, môžu interagovať s DNA, a tak deaktivovať DNA a bunkovú proliferáciu prostredníctvom interkalácie (interakcia π-π).

Kardiovaskulárne účinky; Bakteriálne a vírusové choroby

Interferencia vanádu s proteínovou tyrozínfosfatázou (PTPáza), najmä inhibícia PTPázy diskutovaná v kontexte vlastností vanádových zlúčenín zvyšujúcich inzulín v predchádzajúcej časti, sa javí ako hlavný spôsob účinku tiež pri priaznivých účinkoch na vaskulárny systém všeobecne a najmä kardioochranné účinky vanádu. Inhibícia PTPázy koordináciou vanadátu na aktívne miesto cysteínu, ako aj oxidačná inhibícia (cysteín → cystín) produkciou peroxidu vyvolanou vanádom vedú k zvýšeniu regulácie proteínkinázy B (Akt). Akt hrá dôležitú úlohu pri regulácii srdcovej hypertrofie a angiogenézy (tvorba nových krvných ciev z preformovaných), a teda pri prevencii a zotavení po infarkte myokardu. Up-regulácia Akt zase zvyšuje expresiu epiteliálnej syntázy oxidu dusičitého (NO syntáza), a tým uvoľňovanie vazodilatátora NO. Komplex maltolato 1a, pyridíniotiolátový komplex 13 a pikolinato-bis (peroxido) vanádový (V) komplex 14 vykonávajú významnú kardioochranu u testovaných zvierat.

Počas posledného desaťročia sa objavilo niekoľko štúdií o potenciáli vanádu pri deaktivácii vírusových a bakteriálnych infekcií. Polyoxidotungstát substituovaný vanádom [(VIVO) 2 (VVO) (SbW9O33) 2] 11– vykazuje antivírusovú aktivitu proti vírusom spôsobujúcim chrípku a horúčku dengue a je tiež aktívny proti HIV-1 (vírus ľudskej imunitnej nedostatočnosti) a SARS (ťažký akútny respiračný syndróm) in vitro. Klaster obsahuje lineárne {O = VO4} 3 jadro (s centrami vanádu v tetragonálno-pyramídovom prostredí), vložené do dvoch {SbW9O33} polovíc, v ktorých sú volfrámové ióny oktaedrálne koordinované. Za fyziologických podmienok sa tento takzvaný „kegginský sendvič“ pravdepodobne rozkladá na skutočne aktívny druh vanadičnan (V) a wolfráman (VI). Anti-HIV aktivita bola tiež hlásená pre fyziologicky stabilný, vo vode rozpustný oxidovanádium (IV) -porfyrín 15. Rozpustnosť látky 15 vo vode je zabezpečená aminosulfonylovým substituentom na kostre porfyrínu. Komplex inhibuje replikáciu HIV-1 vo vírusom infikovaných bunkách Hut / CCR5, pravdepodobne zameraním a deaktiváciou vírusovej reverznej transkriptázy [bunky Hut / CCR5 sú odvodené z buniek Hut78, línie ľudských T buniek. Bunky Hut / CCR5 exprimujú chemokínový receptor CCR5, proteín na povrchu T lymfocytov (skupina bielych krviniek)].

Komplex oxidovanádium (IV) xylyl-bicyklam 16 je ďalším príkladom činidla, ktoré je vysoko účinné proti kmeňom HIV-1 a HIV-2 s hodnotami IC50 0,1–0,3 μM (hodnoty IC50 označujú koncentráciu liečivo alebo proliečivo, pri ktorom je inhibovaná životná funkcia 50% životaschopných buniek). Možným spôsobom účinku je väzba komplexu na chemokínový receptor typu 4 (CXCR-4), receptorový proteín, ktorý môže HIV použiť na infikovanie T lymfocytov. Dokovanie zlúčeniny 16 k CXCR-4 sa môže uskutočniť priamou koordináciou kovového centra s aspartátovými a glutamátovými zvyškami proteínu alebo slabou interakciou oxidovanádovej skupiny so zvyškami tryptofánu a / alebo hydrofóbnou interakciou medzi zvyškami tryptofánu a bicyklamovými kruhmi.

Antivírusová a antibakteriálna aktivita bola zaznamenaná aj u haloperoxidázy závislej od vanadátu izolovanej z morskej riasy Corallina inaequalis a najmä z jej alkalofilného mutantu Pro395Asp / Leu241Val / Thr343Ala. Enzým obsahuje vanadát (H2VO4−) koordinovaný s Nε histidínového zvyšku v aktívnom centre. Natívna peroxidáza katalyzuje oxidáciu halogenidov, napríklad bromidu na kyselinu bromovodíkovú, HOBr (ekv. 9a), a - pri vedľajšej reakcii - generuje singletový kyslík 1O2 (ekv. 9b), obvykle za mierne kyslých podmienok. Mutant je aktívny pri pH ~ 8, čo umožňuje dezinfekciu liečiva pomocou HOBr a 102 za obzvlášť miernych a tým miernych podmienok. Pozorovalo sa silné mikrobiálne zmiernenie ako pre obalené (Herpes simplex), tak pre neobalené vírusy (Coxsackievirus B4), ako aj pre grampozitívne (Staphylococcus aureus) a gramnegatívne baktérie (Pseudomonas aeruginosa).

Antibakteriálne pôsobenie bolo tiež hlásené pre komplex 18. Komplex VV tiosemikarbazón (tsc) [VO2 (tsc)] a jeho prekurzor VIV [VO (acac) tsc] (acac = acetylacetonát (1–)) inhibujú patogén tuberkulózy, Mycobacterium tuberculosis. Minimálne inhibičné koncentrácie (hodnoty MIC) týchto komplexov vanádu sú nižšie ako pre voľný tsc ligand, čo podporuje úlohu centra vanádu v týchto antituberkulotikách.

Choroby spôsobené parazitmi

Ukázalo sa tiež, že koordinačné zlúčeniny vanádu majú potenciál pri zmierňovaní epidemických chorôb spôsobených parazitmi (améby a bičíkovce) predovšetkým v tropických a subtropických krajinách. Ide napríklad o amébiázu, Chagasovu chorobu (americká trypanosomiáza) a leishmaniózu. Rovnako ako v prípade antivírusových a antibakteriálnych zlúčenín vanádu, ani jedna z týchto zlúčenín doteraz nedosiahla status klinických testov, a štúdie sa tak obmedzili na testy in vitro s kultúrami parazitov. V mnohých prípadoch tieto štúdie odhaľujú antiparazitárne vlastnosti druhov vanádu, ktoré sú porovnateľné alebo dokonca účinnejšie ako zavedené lieky. V tejto časti sú stručne opísané vybrané príklady antiparazitných komplexov vanádu. Pre nedávny prehľad pozri tiež recenziu D. Gambino. 

Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie je amébiázou postihnutých na celom svete asi 50 miliónov ľudí, pričom infekcie sa jednoznačne hromadia v tropických krajinách. Etiologickým činiteľom choroby je améba Entamoeba histolytica, ktorá sa vyskytuje v kontaminovaných potravinách a vo vode, najmä v oblastiach s nízkym hygienickým štandardom. K prenosu dochádza hlavne fekálno-orálnou cestou a priamym kontaktom. 90% infikovaných ľudí je bez príznakov. U zvyšných 10% príznaky zahŕňajú hnačky a vo vážnejších prípadoch úplavicu (zápalové ochorenie hlavne hrubého čreva) s hlienom a krvou, ktoré pochádzajú z améb, ktorým sa darí prekonávať epitel čriev, a tak cestujú do iných orgánov, najmä pečene, kde spôsobujú smrtiace abscesy. Počet obetí predstavuje približne 70 000 ročne. Hydrazónový komplex 19 je príkladom účinného amoebocídneho (pro) liečiva. Pri IC50 = 0,36 μM je zlúčenina účinnejšia ako štandardné liečivo metronidazol (IC50 = 1,89 μM) a je o niečo toxickejšia ako metronidazol proti ľudským bunkovým líniám rakoviny krčka maternice HeLa.

Chagasovu chorobu spôsobuje bičíkovitý prvokový parazit Trypanosomas cruzi, ktorý sa prenáša výkalmi ploštíc, ktoré sajú krv a patria do podčeľade Triatominae. Nakazených je asi 10 miliónov ľudí, asi 10 000 ročne umrie. Toto ochorenie sa šíri hlavne v Latinskej Amerike, ale čoraz viac sa šíri aj do Severnej Ameriky a Európy. Primárnymi príznakmi sú kožné lézie a opuch očných viečok; sekundárne príznaky zahŕňajú zažívacie a neurologické zmeny a srdcové poruchy až po zlyhanie srdca. Oxidovanádový komplex 20 obsahuje salicylidén semikarbazónový ligand, a teda ligand, o ktorom sa tiež preukázalo, že prenáša protirakovinové účinky (zlúčenina 12) a antiamoebiasis. Ďalším ligandom v zlúčenine 20 je fenantrolín schopný interkalácie DNA. Metabolické dráhy parazitov, ako sú Trypanosoma a Leishmania, sú podobné metabolickým cestám v nádorových bunkách, čo naznačuje podobný spôsob pôsobenia antiparazitických a protinádorových liekov. Komplexy ako zlúčenina 20, ktoré sú približne také trypanocidné proti epimastigotom (vývojový stav parazita v ploštici) T. cruzi ako referenčného lieku Nifurtimox, sú v skutočnosti cytotoxické proti bunkám leukémie a spôsobujú konformačné zmeny v plazmide. DNA.

Komplex 20 je tiež aktívny na promastigotovej a amastigotovej forme (bičíkovité a nebičíkovité štádiá) parazitov Leishmania, zodpovedných za tropickú a subtropickú chorobu leishmaniózu. Prenášačmi tohto ochorenia, ktoré je spojené s podvýživou a slabosťou imunitného systému, sú pieskovce podčeľade Phlebotomina. Celosvetovo je postihnutých asi 12 miliónov ľudí. Najzávažnejšou formou tohto ochorenia je viscerálna leishmanióza, ktorá je spojená s vysokou horúčkou, úbytkom hmotnosti, opuchmi sleziny a pečene a anémiou. Viscerálna leishmanióza je distribuovaná hlavne v Brazílii, Indii, Bangladéši a Sudáne a ročne predstavuje 60 000 úmrtí.

Ukázalo sa, že komplexy oxidovanadu s galaktomannanom 14 sú leishmanicídne na amastigotoch L. amazonensis a inhibujú rast promastigotov tohto parazita. Galaktomanan je polysacharid s manózovou kostrou a bočnými skupinami galaktózy, izolovaný z lišajníka Ramalina celastri, ktorý je v južnej Brazílii hojný. Ďalej boli u infikovaných myší zaznamenané protichodné účinky pre bis (peroxido) vanadát, [HVO2 (O2) 2] 2– a kombinácie glutaminátu a [HVO2 (O2) 2] 2. A nakoniec, dekavanadát odrádza od rastu parazita leishmánie, pravdepodobne interakciou produktu hydrolýzy dekavanadátu [H2VO4] - s fosfatázami, a preto predstavuje mechanický aspekt, ktorý opäť pripomína antidiabetický, vanadičnan zvyšujúci účinok a (hydrolyticky labilný) ) komplexy vanádu.