При горении табака, как и любого другого материала, имеет место цепная химическая реакция с участием атомов кислорода или азота, которые в силу незаполненных электронных орбиталей отличаются высокой

При горении табака, как и любого другого материала, имеет место цепная химическая реакция с участием атомов кислорода или азота, которые в силу незаполненных электронных орбиталей отличаются высокой способностью взаимодействовать с различными веществами. Молекулы, в которых имеются такие атомы, принято называть свободными радикалами. Свободные радикалы табачного дыма вместе с другими высокоактивными веществами, например, перекисными соединениями, составляют группу оксидантов, которые участвуют в реализации так называемого оксидативного стресса и, согласно современным представлениям, имеют важную роль в патогенезе таких заболеваний, как атеросклероз, рак, хроническая обструктивная болезнь легких [17]. Им отводится в настоящее время главная роль в развитии бронхита курильщика [18].

Рис. 9.10. Взаимопревращения свободных радикалов и их основные функции в тканях [Болдырев А.А., 1996].

Схема: Реакции, ведущие к образованию оксида азота и его реактивных форм.

Все формы жизни сохраняют восстанавливающую среду внутри своих клеток. Клеточный «редокс-статус» поддерживается специализированными ферментами в результате постоянного притока энергии. Нарушение этого статуса вызывает повышенный уровень токсичных реактивных форм кислорода, таких как пероксиды и свободные радикалы. В результате действия реактивных форм кислорода такие важные компоненты клетки как липиды и ДНК окисляются.

С химической точки зрения оксидативный стресс представляет собой значительное увеличение клеточного редокс-потенциала или существенное снижение восстановительной способности клеточных редокс-пар, таких как окисленный/восстановленный глутатион. Эффект оксидативного стресса зависит от силы его выраженности. Клетки могут вернуться в исходное состояние при небольших нарушениях. Однако, более выраженный оксидативный стресс вызывает клеточную смерть.

В человеческом организме наиболее распространены реакции Фентона и Габера-Вейса, генерирующие гидроксил-радикалы.

Наиболее опасная часть оксидативного стресса — это образование реактивных форм кислорода (РФК), в которые входят свободные радикалы и пероксиды. Один из наименее реактивных РФК, супероксид, спонтанно или в присутствии переходных металлов превращается в более агрессивные (гидроксильный радикал и др.), что может вызвать повреждение многих клеточных компонентов — липидов, ДНК и белков (как результат их окисления). Большинство РФК постоянно образуются в клетке, но их уровень в норме настолько небольшой, что клетка либо инактивирует их с помощью антиоксидантной системы, либо заменяет повреждённые молекулы. Таким образом РФК, образующиеся в качестве побочных продуктов нормального клеточного метаболизма (в основном из-за небольшой утечки электронов в дыхательной цепи митохондрий, а также других реакций в цитоплазме), не вызывают повреждения клетки. Однако уровень РФК, превышающий защитные возможности клетки, вызывает серьёзные клеточные нарушения (например, истощение АТФ) и как результат разрушение клетки. В зависимости от силы стресса клетки могут погибнуть в результате апоптоза, когда внутреннее содержимое клетки успевает деградировать до нетоксичных продуктов распада, или в результате некроза, когда сила оксидативного стресса слишком велика. При некрозе клеточная мембрана нарушается и содержимое клетки высвобождается в окружающую среду, что может в результате повредить окружающие клетки и ткани.

Реакции с участием реактивных форм кислорода:

O₂ + e → •O₂⁻

•O₂⁻ + •O₂⁻ +2H⁺ → H₂O_2­ + ¹O₂

•O₂⁻ + •O₂⁻ +2H⁺ → H₂O_2­ + O₂

(1) Fe³⁺ + •O₂⁻ → Fe²⁺ + O₂

(2) Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + OH⁻ + •OH

Суммарная реакция: (3) •O₂^- + H₂O₂ → •OH + OH^- + O₂

Реактивные формы азота — токсичные побочные продукты метаболизма оксида азота, образуемого в организме с помощью NO-синтаз. Наряду с реактивными формами кислорода, РФА повреждают клетки. Вредное действие реактивных форм азота описывают словосочетанием «нитрозирующий стресс», по аналогии с «оксидативным стрессом».

Реакции с участием активных форм азота:

L-Arg + NADPH + H⁺ + O₂ → NOHLA + NADP⁺ + H₂O

NOHLA + ½ NADPH + ½ H⁺ + O₂ → L-citrulline + ½ NADP⁺ + NO + H₂O

H₂O_2­ + NO₂⁻ → ONOO⁻ + H₂O₂

•O₂⁻ + •NO → ONOO⁻

ONOO⁻ + H⁺ → ONOOH

ONOOH → •NO₂ + •OH

Дата добавления: 2015-08-28