Повреждающее действие активных форм кислорода




 

Свободные радикалы обладают высокой реакционной способностью. Когда свободный радикал взаимодействует с каким-либо веществом, образуются новые свободные радикалы. Возникает цепная реакция, которая способствует дальнейшему распространению процесса.

Почти все биологические макромолекулы повреждаются свободными радикалами.

Белки. Свободные радикалы могут окислять сульфгидрильные группы ферментов и других белков, модифицировать аминокислоты (гистидин, пролин, метионин). Это приводит к инактивации ферментов и потере функций белков.

Полисахариды. Свободные радикалы вызывают в тканях расщепление гетерополисахаридов.

ДНК. Свободные радикалы вызывают повреждение ДНК путем разрыва цепей. Это приводит к ингибированию синтеза белка, ферментов, способствует возникновению мутаций, развитию канцерогенеза и гибели клетки. Согласно свободнорадикальной теории старения повреждение ДНК кислородными радикалами ускоряет старение клеток.

Липиды. Свободные радикалы могут реагировать с мембранными липидами, вызывая перекисное окисление липидов (ПОЛ). В результате образуются поперечные сшивки между цепями и разрушение мембраны. Перекисное окисление полиненасыщенных жирных кислот клеточной мембраны приводит к нарушению ее функций. Продукт ПОЛ – малоновый диальдегид –

 
 

 


определяют в биологических жидкостях организма (в крови) для оценки степени оксидантного стресса.

Гемоглобин. Свободные радикалы могут реагировать с гемоглобином с образованием метгемоглобина, который не способен связывать и переносить кислород.

ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ

 

Перекисное окисление липидов (ПОЛ) – это результат повреждающего действия активных форм кислорода на полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов мембран. Процесс ПОЛ сопровождается образованием перекисных соединений и приобретает характер цепной реакции. В результате нарушаются целостность мембраны и ее функции. Схема ПОЛ представлена на рис. 2.

 

Рис. 2. Схема перекисного окисления липидов.

 

Кислородные радикалы способныотнимать водород от метиленовой группы (–CH2–), расположенной по соседству с двойной связью в молекуле полиненасыщенной жирной кислоты. В результате этого метиленовая группа превращается в свободный радикал жирной кислоты. Такой свободный радикал жирной кислоты легко присоединяет молекулярный кислород и превращается в пероксидный радикал жирной кислоты.

Этот пероксидный радикал жирной кислоты, в свою очередь, отнимает водород от другой молекулы полиненасыщенной жирной кислоты. При этом другая молекула жирной кислоты превращается в свободный радикал, а пероксидный радикал – в органическую перекись. Органические перекиси являются нестабильными молекулами и расщепляются на два свободных радикала.

Следовательно, процесс перекисного окисления липидов сопровождается образованием все новых и новых свободных радикалов, которые забирают водород от соседних молекул полиненасыщенных жирных кислот. В процесс вовлекаются всё новые молекулы жирных кислот. Возникает цепная реакция, что приводит к дальнейшему распространению процесса.

В результате ПОЛ разрушаются полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав мембранных липидов, и это приводит к нарушению целостности клеточной мембраны и гибели клетки.

Одним из последствий ПОЛ является разрыв в жирной кислоте углерод-углеродной связи, расположенной по соседству с пероксидной группой органической перекиси. В результате разрыва цепи образуются альдегиды и, в частности, малоновый диальдегид. Малоновый диальдегид образует шиффовы основания с аминогруппами белков. В результате возникают нерастворимые липид-белковые комплексы, которые называются «пигментами старения», или липофусцинами. Их накопление в клетке ускоряет ее старение.

Пероксиды липидов задерживают деление клеток и, тем самым, замедляют заживление ран. Разрушение лизосомальных мембран, вызванное перекисным окислением липидов, приводит к выходу гидролитических ферментов в цитоплазму и последующему аутолизу (самоперевариванию клетки). По современным данным, процесс ПОЛ играет роль в патогенезе канцерогенеза, воспаления, атеросклероза.

 

АНТИОКСИДАНТНЫЕ СИСТЕМЫОРГАНИЗМА

 

Повреждающее действие активных форм кислорода можно предупредить или устранить антиоксидантами.

Антиоксиданты – это вещества, способные разрушать токсичные радикалы кислорода, подавлять их образование или предотвращать их повреждающее действие. Следовательно, антиоксиданты защищают организм от повреждающего действия кислородных радикалов.

Антиоксидантные системы организма можно разделить на две группы.

1) Ферментные системы:

a) Супероксиддисмутаза (СОД) защищает организм от повреждающего действия супероксидных анионов. Фермент катализирует следующую реакцию:

 
 

 

 


Одним из продуктов этой реакции является H2O2. Перекись водорода расщепляется каталазой и пероксидазой.

б) Каталаза. Фермент является гемопротеином, содержит 4 геминовые группы. Каталаза разрушает перекись водорода, используя одну молекулу H2O2 в качестве донора электронов, а вторую молекулу H2O2 в качестве акцептора элетронов:

 
 


 

в) Пероксидазы. Эти ферментв расщепляют H2O2 в присутствии косубстрата, который способен отдавать водород или электроны. Наиболее часто в роли донора водорода выступают такие вещества как аскорбат, хиноны, а также донор электронов цитохром с. Реакция, катализируемая пероксидазой, в общем виде может быть представлена следующим образом:

 

 

В эритроцитах и некоторых других тканях имеется фермент глутатионпероксидаза. Этот фермент содержит в качестве простетической группы селен и катализирует разрушение перекиси водорода в присутствии восстановленного глутатиона. Окисленный глутатион, образующийся при работе глутатионпероксидазы, восстанавливается затем глутатион-редуктазой с участием кофермента НАДФН2 (рис. 3).

 
 

 


Рис. 3. Глутатионпероксидазная система.

1 – глутатионпероксидаза; 2 – глутатионредуктаза.

 

Глутатионпероксидаза является главным механизмом защиты от накопления в клетке Н2О2 и органических перекисей. Благодаря этому механизму происходит защита мембранных липидов и гемоглобина от окисления пероксидами.

 

2) Водорастворимые антиоксиданты:

Витамин C (аскорбиновая кислота), глутатион, церулоплазмин, кофеин, мочевая кислота, трансферрин, ферритин, билирубин, таурин, карнозин.

 

3) Жирорастворимые антиоксиданты:

Витамин E (α-токоферол), витамин A, β-каротин, убихинон (кофермент Q), нафтохиноны.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-06-11 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: