Способы защиты от АФК.

Систему защиты тканей и клеток от токсических метаболитов кислорода и продуктов ПОЛ можно условно разделить на:

1. физиологическую (механизмы, осуществляющие регуляцию доставки и поступления кислорода к клеткам);
2. биохимическую (собственно антиоксидантную систему организма, т.е. широкий класс химических соединений, снижающих активность радикальных окислительных процессов).

Физиологический компонент обеспечивает равновесие между интенсивностью транспорта кислорода к клеткам и метаболическими процессами по его выгодной и безопасной утилизации и обеспечивается наличием каскада уровней парциального давления кислорода, понижающегося от артерий к клеткам и субклеточным структурам (в 100 -1000 раз), а также редукцией микроциркуляции в тканях при увеличении парциального давления кислорода в артериальной крови. Происходящий при этом так называемый «гипероксический вазоспазм» обусловлен снятием сосудорасширяющего действия СО₂, а также снижению активности NO-синтазы и, соответственно, снижению выработки основного фактора расширения сосудов – оксида азота.

Биохимическая АО система условно делится на специфическую и неспецифическую:

• специфическая АО система направлена на разрушение образующихся АФК и продуктов их дальнейших превращений;
• неспецифическая - предотвращает условия и возможности утечки электронов и генерации АФК в ходе окислительно-восстановительных реакций (в рамках окислительного фосфорилирования) или в процессе аутоокисления субстратов (микросомальное окисление).

Схема основных составляющих специфической антиоксидантной системы организма.

Антиоксиданты — это молекулы, обладающие лабильным водородным атомом с неспаренным электроном:

LОО^● + АН → LOOН + А^●

А^● + А^● → А-А

где АН — антиоксидант, А-А его стабильный несвободнорадикальный продукт.

Множество антиоксидантов, вырабатываемых клетками и поглощаемых извне, препятствуют длительному существованию высоких концентраций АФК. Кроме того, АФК также могут разрушаться в пероксисомах. Антиоксиданты — не просто набор веществ. Они способны восстанавливать друг друга и представляют собой антиоксидантные системы клеток.

Основными разрушителями АФК служат ферменты каталаза, супероксиддисмутаза, глютатионпероксидаза и глютатионредуктаза.

Супероксиддисмутаза (СОД) — фермент-прерыватель цепной реакции. Она превращает супероксидный анион в менее активную перекись водорода (реакция представлена выше).

Изоферменты СОД находятся и в цитозоле и в митохондриях и являются как бы первой линией защиты, потому что супероксидный анион образуется обычно первым из активных форм кислорода при утечке электронов из дыхательной цепи.

СОД — индуцируемый фермент, т.е. его синтез увеличивается, если в клетках активируется перекисное окисление.

Каталаза и глутатионпероксидаза — это энзимы предупредительного действия поскольку они восстанавливают перекись водорода, провоцирующую цепной свободно-радикальный процесс, до неактивного состояния.

Разрушение пероксида водорода каталазой происходит по следующей схеме:

2Н₂О₂ → Н₂О + О₂

Каталаза находится в основном в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий «респираторного взрыва».

Глутатионпероксидаза — важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию активных форм кислорода, так как он разрушает и пероксид водорода и гидропероксиды липидов. Он катализирует восстановление пероксидов с помощью трипептида глутатиона (γ-глутамилцистеинилглицин). Сульфгидрильная группа глутатиона (СSН) служит донором электронов и, окисляясь, образует дисульфидную форму глутатиона, в которой 2 молекулы глутатиона связаны через дисульфидную группу.

Н₂О₂ + 2GSH → 2Н₂О + G-S-S-G

Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:

G-S-S-G + NADPH + Н⁺ → 2GSH + NADP⁺

Глутатионпероксидаза, которая восстанавливает гидропероксиды липидов в составе мембран, в качестве кофермента использует селен. При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.

Одной из разновидностей антиоксидантов являются хелатирующие агенты, способные связывать железо и другие металлы-катализаторы и разветвители цепных свободнорадикальных реакций (например, десферол и унитиол).

Некоторые витамины также обладают антиоксидантным действием.

Витамин Е (α-токоферол) — наиболее распространённый антиоксилант в природе — является липофильной молекулой, способной инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и таким образом предотвращать развитие перекисного окисления.

Витамин Е отдаёт атом водорода свободному радикалу пероксида липида LОО^●, восстанавливая его до гидропероксида (LООН) и таким образом останавливает развитие ПОЛ. Образовавшийся радикал витамина Е превращается в стабильный, полностью окисленный токоферолхинон.

Витамин С (аскорбиновая кислота) также является антиоксидантом и участвует с помощью двух различных механизмов в ингибировании ПОЛ. Во-первых, витамин С восстанавливает окисленную форму витамина Е и таким образом поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта. Во-вторых, витамин С, будучи водорастворимым витамином и сильным восстановителем, взаимодействует с водорастворимыми активными формами кислорода — О₂^-, Н₂О₂, ОН^● и инактивирует их.

β-Каротин, предшественник витамина А, также обладает антиоксидантным действием и ингибирует ПОЛ. Показано, что растительная диета, обогащенная витаминами Е, С и каротиноидами, существенно уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний ССС, подавляет развитие катаракты — помутнения хрусталика глаза, обладает антиканцерогенным действием. Имеется много доказательств в пользу того, что положительное действие этих компонентов пищи связано с ингибированисм ПОЛ.

Дата добавления: 2015-07-25