Антиоксидантная система

Как известно, цепь событий

стресс → активация СПОЛ → повреждение

составляет важное общее звено в патогенезе основных заболеваний, ограничивающих жизнь человека.

Свободнорадикальное окисление постоянно протекает в клеточных мембранах. Наряду с обновлением мембран и регуляцией активности мембранно-связанных ферментов он играет роль в биосинтезе простагландинов, лейкотриенов, а также в процессах фагоцитоза и пиноцитоза. Субстратами СПОЛ являются полиненасыщенные жирные кислоты – основные компоненты внутриклеточных и плазматических мембран. Инициаторы и катализаторы СПОЛ – генераторы активных форм кислорода, металлопротеиды – постоянно присутствуют в клетке.

Стрессорная активация СПОЛ встречается довольно часто на протяжении жизни. В то же время не все стрессорные ситуации заканчиваются развитием повреждения. В организме существует система, ограничивающая процесс СПОЛ, – антиоксидантная система, которая включает в себя вещества ферментной и неферментной природы. Образование значительного числа компонентов антиоксидантной системы зависит от экзогенных предшественников, содержащихся в основном в растительной пище.

Функции антиоксидантной системы:

• предотвращение образования активных форм кислорода;
• уменьшение повреждающего действия свободных радикалов путем связывания реактивных соединений и превращения их в менее активные, а также повышения устойчивости клеточных структур к повреждающему действию свободных радикалов;
• восстановление повреждений, возникших в ходе ПОЛ;
• обеспечение микроокружения, благоприятного для эффективного действия других антиоксидантов, некоторые вещества могут выступать в качестве кофакторов и поддерживать оптимальный уровень функционирования антиоксидантов.

Виды антиоксидантов:

· эндогенные антиоксиданты:

o антиоксидантные ферменты, включающие супероксиддисмутазы, каталазу, глутатион-пероксидазу и др.;

o система глутатиона;

o мелатонин;

o стероидные гормоны;

· экзогенные антиоксиданты, поступающие в организм с пищей:

o витамины, например α-токоферол (витамин Е), аскорбиновая кислота (витамин С), β-каротин.

Механизм действия антиоксидантов заключается в том, что эти вещества связываются с радикалами, образующимися в процессе СПОЛ, и сами превращаются в радикалы антиоксиданта, которые не вступают в цепную реакцию и не поддерживают перекисное окисление.

Реакция СПОЛ в клетке находится под постоянным контролем различных регуляторных систем. Многостадийность процесса СПОЛ позволяет осуществлять регуляцию на различных уровнях.

Схема отражает в обобщенном виде механизм генерации активных форм кислорода и перекисей липидов и на этой основе показывает главные точки приложения антиоксидантных систем клетки. Различные ступени каскада антиоксидантного механизма клетки имеют определенную специализацию. Так, образование О₂ может быть предотвращено другими акцепторами электронов, конкурирующими с О₂, например, витамином Е, витамином К₃ и т.д. Переход от О₂ к Н₂О₂ блокируется акцепторами анион-радикалов супероксида, например, серосодержащими аминокислотами - метионином, цистеином.

Последовательное воздействие двух координированных между собой ферментных систем супероксиддисмутазы и каталазы ингибирует образование гидроксильных радикалов. Эффективность взаимодействия гидроксильных радикалов с полиненасыщенными жирными кислотами исключительно высока и имеет лишь диффузионные ограничения, эти два фермента играют центральную роль в регуляции перекисного окисления липидов на стадии инициации.

Дальнейшее ингибирование процесса перекисного окисления липидов происходит за счет «ловушек гидроксильных радикалов», а именно алифатических спиртов, а также природных антиоксидантов, «ловушек перекисных радикалов», витамина Е (α-токоферола), стероидных гормонов, витамина С, убихинонов.

Заключительным этапом СПОЛ служат реакции, катализируемые ферментом глутатионпероксидазой. В результате гидроперекиси фосфолипидов превращаются в оксипроизводные, которые подвергаются действию фосфолипазы А₂. Конечные продукты вступают в β-окисление жирных кислот. В случае недостатка глутатионпероксидазы и при наличии ионов металла переменной валентности из гидроперекисей липидов могут образовываться новые свободные радикалы, что обусловливает цепной разветвленный характер процесса. Для предотвращения такого развития в клетке существует механизм удаления металлов переменной валентности с помощью хелатирующих соединений – органических кислот, гистидина.

Наконец, важным неспецифическим регулятором СПОЛ является так называемый структурный антиоксидант, т.е. свойства мембраны, которые ограничивают доступность полиненасыщенных жирных кислот – субстратов СПОЛ – для молекулярного кислорода, а также катализаторов СПОЛ.

Поскольку условия, необходимые для активации СПОЛ, постоянно имеются в клетке, то дефект в любом из звеньев системы антиоксидантной защиты сам по себе приводит к развитию повреждения вследствие усиления СПОЛ. Такая ситуация наблюдается при авитаминозе Е, отсутствии каталазы, генетически детерминированном снижении активности супероксиддисмутазы и глутатоинпероксидазы. Увеличение мощности антиоксидантной системы, обусловленное, например, введением естественных или синтетических (в частности, ионол) антиоксидантов, напротив, создает определенную гарантию против активации СПОЛ.

В заключение следует отметить, что, рассматривая стресс-лимитирующие системы, функционирующие на уровне центров и исполнительных органов, мы имели дело с ситуацией, когда эти механизмы блокировали или ограничивали действие катехоламинов, т.е. основной мобилизующий центральный сигнал. Это может создать ложное впечатление, что защитные силы регуляции всегда ограничивают функцию органа, препятствуя удовлетворению требований, предъявляемых ему целым организмом. На самом деле основой адаптации является совершенная передача и реализация центральных управляющих сигналов, а роль стресс-лимитирующих систем состоит в своевременном модулировании управляющих сигналов на органы-исполнители.

Регуляторное модулирование, а в экстремальных ситуациях и полная блокада центральных управляющих сигналов являются одним из важных механизмов адаптации, иначе говоря, в определенных условиях блокада информации может иметь для организма не меньшее значение, чем ее совершенная передача.

Характеристика северного климата

Типы адаптации к холоду

Системный структурный след адаптации к холоду

Стадии адаптации к холоду

Цена адаптации к холоду; отрицательные эффекты адаптации

Контрольные вопросы к теме "Человек в условиях холода"

Термином "высокие широты", или Крайним Севером, Заполярьем, обозначают территории, лежащие севернее 66°33' cеверной широты. К факторам, отрицательно влияющим на организм человека в условиях высоких широт, относят холодную температуру воздуха, колебания геомагнитного и электрических полей, атмосферного давления. Для регионов высоких широт специфичны ритмы светового и сезонного режимов: они характеризуются непрерывным солнечным освещением в период полярного дня и длительным его отсутствием в период полярной ночи.

Следует отметить, что из всех климатических факторов именно холод оказывает наиболее сильное влияние на организм человека и вызывает наибольший дискомфорт. И особенно сильным влиянием на организм человека обладает характерное для природы Антарктиды сочетание холода и гипоксии, приобретающее свойства экстремального, трудно переносимого раздражителя. При длительном пребывании на холоде человек прогрессивно теряет тепло.

В реакции организма на холод можно выделить раннюю стадию и период развития адаптации.

К срочным механизмам относятся следующие реакции:

• специфические, направленные, на сохранение тепла в организме через ограничение теплоотдачи (у человека за счет спазма сосудов) и на увеличение теплопродукции за счет сократительного термогенеза, или холодовой дрожи;
• неспецифические в виде стресс-синдрома с выделением стрессовых гормонов и соответствующим изменением обмена веществ.

На раннем этапе адаптации к холоду деятельность организма протекает на пределе его функциональных возможностей, за счет полной мобилизации резервов, и далеко не полно обеспечивает необходимый приспособительный эффект. При остром действии холода это несовершенство заключается в том, что несмотря на максимальную мобилизацию терморегуляторных механизмов, человек постоянно испытывает состояние дискомфорта и оказывается неспособным осуществлять привычную деятельность. Вследствие значительного сокращения периферических сосудов могут развиваться холодовые повреждения кожи и других поверхностных тканей, а также патологические изменения во внутренних органах. Ряд факторов повышает чувствительность к холодовому воздействию, ограничивает приспособительные возможности организма, тем самым способствуя повреждающему действию холода (схема 1).

Из всех реакций срочного этапа холодовая дрожь представляет собой "активный тип" реакций, который сам по себе требует затрат энергии. Источниками служит гликоген мышц и жирные кислоты. Срочный этап обеспечивает кратковременное противостояние организма действию холода, он не может поддерживаться длительное время из-за постепенного истощения энергетических субстратов скелетных мышц.

При многократных холодовых воздействиях или при длительном пребывании в охлаждающих условиях у человека развивается устойчивая долговременная адаптация к холоду. Главным выражением адаптации организма к холоду является повышение его способности сохранять стабильную температуру тела и осуществлять жизнедеятельность при действии низких температур среды. Другими словами, развитие адаптации к холоду повышает толерантность организма к низким температурам и снижает риск развития холодовых повреждений.

В начало документа

Дата добавления: 2015-07-11