Антиоксидантная система организма человека

 

Повреждающему эффекту СР, АФК противостоит система противоокислительной защиты, главным действующим звеном которой являются антиоксиданты — соединения, способные тормозить, уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления (СРО), нейтрализовывать СР путем обмена своего атома водорода (в большинстве случаев) на кислород свободных радикалов. В выведении СР и радикальных форм антиоксидантов играют роль системы естественной детоксикации. Антиоксиданты могут быть природного (биоантиоксиданты) и синтетического происхождения. Вещества этой группы имеют подвижный атом водорода и поэтому реагируют со свободными радикалами, а также катализаторами свободнорадикального окисления и, прежде всего, с ионами металлов переменной валентности. Подвижность атома водорода обусловлена нестойкой связью с атомами углерода (С-Н) или серы (S-Н). В результате взаимодействия возникают малоактивные радикалы самого антиоксиданта (они не способны к продолжению цепи), гидроперекиси разлагаются без диссоциации на активные радикалы (под действием серосодержащих соединений), образуются комплексоны с металлами переменной валентности. По мнению исследователей (П.Г. Богач и соавт., 1981; Н.Е. Кучеренко, А.Н. Васильев, 1985), образующиеся свободные радикалы антиоксидантов малоактивны и выводятся из организма в виде молекулярных соединений — продуктов взаимодействия с другими антиоксидантами (токоферолами, хинонами, витаминами группы К, серосодержащими соединениями). Ряд антиоксидантов не обрывает, а замедляет продолжение цепи, т. е. обладает пролонгирующим действием. Несмотря на малую активность радикалов антиоксидантов, их накопление в клетках нежелательно. Антиоксиданты могут обезвреживать свободные радикалы еще до развития эффекта повреждения биомолекул. Антиоксидантная защита направлена против всех видов радикалов, образующихся в организме (B. Freietal., 1988; N.I. Krinsky, 1988; R. Stocker, B. Frei, 1991; K.L. Retskyetal., 1993; B. Frei, J.M. Gaziano, 1993; B. Frei, 1994).

Все жирорастворимые и водорастворимые антиоксиданты тем или иным механизмом нейтрализуют свободные радикалы или непосредственно, или с помощью ферментов: каталазы, глутатионредуктазы и глутатионпероксидазы (эритроцитов), супероксиддисмутазы (металлофермент находящийся во всех клетках, потребляющих кислород), миелопероксидазы (нейтрофилов). Находятся эти ферменты как в цитоплазме, так и митохондриях клеток (супероксиддисмутаза (СОД), каталаза, глутатиопероксидаза, ), где образуется большинство внутриклеточных свободных радикалов. Кроме того, значительная часть этих ферментов находится и экстраклеточно.

Таким образом, условно можно различить три уровня защиты (инактивации) свободных радикалов:

1. превентивные антиоксиданты: церулоплазмин (Сu), металлотионин (Cu), альбумин (Cu), транферрин (Fe), ферритин (Fe), миоглобин (Fe);

2. инактивирующие антиоксиданты: супероксид дисмутаза, глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза, каталаза и малые молекулы, такие как аскорбат, токоферол, билирубин, мочевая кислота, каратеноиды и флавоноиды;

3. репарирующие ферменты, восстанавливающие разрушенные биомолекулы, такие как ДНК - репарирующие ферменты.

Различают жирорастворимые и водорастворимые антиоксиданты.

Жирорастворимые антиоксиданты: фосфолипиды, токоферолы, витамин А, каратиноиды, убихинон, витамины группы К, стероидные гормоны. Они осуществляют свою деятельность в биологических мембранах.

Водорастворимыеантиоксиданты: аскорбиновая кислота, лимонная, никотиновая, серосодержащие соединения — цистеин, гомоцистеин, липоевая кислота, бензойная, церулоплазмин, фенольные соединения — полифенолы, флавоноиды, трансферрин, лактоферрин, альбумин, мочевина, мочевая кислота. Они осуществляют свою защитную функцию в цитозоле клеток, межклеточной жидкости, плазме крови, лимфе.

Защита от повреждающего действия АФК, СР осуществляется на всех уровнях организации: от клеточных мембран до организма в целом.

Таким образом, уровень антиоксидантной системы исследуют при таких заболеваниях как хронические инфекции, заболевания сердечно-сосудистой системы (инфаркт миокарда, нестабильная стенокардия, атеросклероз), сахарный диабет, опухоли, поражения почек, и в тех случаях, когда необходима многоступенчатая терапия. Кроме того, исследование антиоксидантной терапии целесообразно при облучении, ожогах, травмах, гипербарической оксигенации, интоксикациях различного генеза, в том числе, при отравлении алкоголем.

Интенсификации процессов свободнорадикального окисления при различных патологических состояниях способствует развитию реакций и процессов, в целом имеющих общую картину, не зависимо от причин их вызвавших, но, тем не менее, при этом принципиально отличающихся по выраженности проявлений и вовлеченности в процесс того или иного звена прооксидантно-антиоксидантной системы [63]. Так как основным проявлением окислительного стресса является дисбаланс в прооксидантно-антиоксидантной системе с выраженным превалированием первого звена над вторым, что может быть обусловлено как дефицитом антиоксидантов, так и избытком прооксидантов, или тем и другим одновременно, необходимо отметить, что объективная диагностика окислительного стресса должна базироваться на многофакторной комплексной оценке всех звеньев этой системы [64].

 

Методы исследования процессов свободнорадикального окисления

 

Описано большое число методик определения антиоксидантной активности веществ. Однако результаты таких методик напрямую зависят от способа определения и выражения антиокcидантной активности. Так, в работах [9–10] спектрофотометрически измеряли изменение оптической плотности растворов, содержащих специфические окрашенные свободные

радикалы (катион-радикал ABTS (2, 2'-азинобис3-этилбензотиазолин-6-сульфонат) и радикал DPPH (2, 2-дифенил-1-пикрилгидразил)), к которым добавляли антиоксиданты. Таким образом, определяли способность антиоксиданта к взаимодействию с радикалами ABTS и DPPH. Электрохимическая методика, описанная в работе [11], основана на способности антиоксидантов участвовать в электрохимических реакциях в качестве восстановителя. По существу, она позволяет оценить восстановительный потенциал исследуемого антиоксиданта, равно как и любого другого соединения, присутствующего в среде. Распространенный метод ORAC (oxygenradicalabsorbancecapacity – поглощающая способность кислородных радикалов) [12] основан на способности антиоксидантов перехватывать пероксильные радикалы, образующиеся при термическом разложении органических азосоединений, и измерении уменьшения флуоресценции β -фитоэритрина (β -PE) (длины волн возбуждения и эмиссии 540 и 565 нм соответственно). Существуют и другие разновидности данной методики [13]. Наибольшей чувствительностью обладают методики, основанные на хемилюминесценции.

 

Хемилюминесценция

Энергично протекающие химические реакции сопровождаются, как правило, выделением энергии в форме тепла; существуют, однако такие реакции, которые сопровождаются излучением света.

Хемилюминесценцией (ХЛ) называется свечение, сопровождающее химические реакции. Она наблюдается в том случае, если в реакции происходит выделение большого количества энергии, например в реакции взаимодействия двух радикалов или в реакциях с участием перекисей. В последнее время все больший интерес привлекает собственное (" сверхслабое" ) свечение клеток и тканей животных и человека, которое обусловлено реакциями свободных радикалов: радикалов липидов и кислорода, а также окиси азота, - соединениями, играющими огромную роль в жизни организма, а при определенных условиях - и развитии ряда патологических состояний.

Процессы жизнедеятельности, как теперь стало известно, практически всегда сопровождаются очень слабым излучением, которое иногда называют сверхслабым свечением или собственным излучением клеток и тканей [1]. Некоторые организмы обладают, однако способностью излучать довольно яркий свет, видимый простым глазом; это явление известно с древних времен и получило название " биолюминесценция".

В биохимических системах, т. е. в гомогенатах тканей, суспензиях клеток или клеточных органелл, смесях ферментов и субстратов, собственная хемилюминесценция в большинстве случаев отличается крайне низкой интенсивностью, и требуется особо чувствительная аппаратура, чтобы его обнаружить и измерить. Некоторые вещества, которые в отечественной литературе принято называть активаторами ХЛ (в англоязычной литературе используется термин enhancer), обладают способностью усиливать хемилюминесценцию, иногда во много тысяч раз.

Ниже на рисунке 1 приведена классификация явлений хемилюминесценции в биологических системах.

 

Рисунок 1 – Классификация явлений хемилюминесценции в биологических системах.

 

Помимо этого, слабым свечением сопровождается образование свободных радикалов при действии ряда физических факторов на объект: при облучении ионизирующей радиации наблюдается радиохемилюминесценциярадиохемилюминесценция, после облучения ультрафиолетом или видимым светом –фотохемилюминесценции, при пропускании электрического тока – электролюминесценция, при воздействии ультразвука –сонолюминесценция, при воздействии сил трения – триболюминесценция..

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: