Диссертация (Взаимоотношения геномной ДНК и липидов - влияние факторов окружающей среды), страница 7

В физиологическихусловиях перекисям липидов принадлежит значительная роль в клеточномметаболизме, в поддержании постоянства внутренней среды организма и егоадаптационных реакциях (Ацель, 2004). Перекиси липидов являютсянеобходимым звеном в биосинтезе таких биологически активных веществ,как простагландины, стероидные гормоны, они участвуют в реакцияхокислительногофосфорилирования,впроцессахраспространениявозбуждения и торможения по нервным волокнам и в тканях центральнойнервнойсистемы(Вафин,2004).Перекисноеокислениелипидоввзаимосвязано с процессами обновления состава фосфолипидов мембран,изменением их относительного состава и липид-белковых отношений(Ацель, 2004; Ибрагимова и др., 2012б; 2013).Установлено, что накопление в мембранах продуктов переокислениялипидов меняет их структуру, это, в свою очередь, приводит к изменению ихфункциональной активности.

Активация свободно-радикальных реакций иперекисное окисление липидов рассматривается как один из факторовиндукции апоптоза (Ацель, 2004; Валеева и др., 2008б,в).Повышеннуюнапряженностьпроцессовперекисногоокислениялипидов рассматривают как одно из нарушений метаболизма, нуждающихсяв коррекции. В последние годы интенсивно изучаются возможные путирегуляции скорости свободнорадикальных реакций, их особенности приразличных заболеваниях, широко применяются в клинической практикеприродные и синтетические антиоксиданты с профилактической и лечебнойцелью (Валеева и др., 2008б,в; Boubaker et al., 2010).Благодаря широкому использованию разнообразных современныхфизических, физикохимических и других методов анализа биологического39материала значительно возрос теоретический и методический уровеньбиохимических исследований (Бергельсон и др., 1981; Chen et al., 2014;Dharuri et al., 2014; Schuster et al., 2014).Для всестороннего изучения биохимических процессов, протекающих ворганах и тканях, необходимо проводить исследования на различныхуровнях структурной организации – от молекулярного до организменного(Kell, Goodacre, 2014; Metallo et al., 2013; Mironov et al., 2014).

Это будетспособствовать раскрытию механизмов действия лекарственных веществ,ксенобиотиковифакторовсредынаметаболическиепроцессыирегуляторные механизмы (Beike et al., 2014; Dennis, 2009; Grinde et al., 2014;Los et al., 2013; Molloy, 2012; Schmitt et al., 2014).Процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) мембран протекает поцепному свободнорадикальному механизму, характерному для всех реакцийокисленияорганическихсоединений.Обязательнымусловиемегопротекания является наличие в системе свободных радикалов.

Привзаимодействии активных форм кислорода (АФК) с фосфолипидами мембранобразуются радикалы полинасыщенных жирных кислот (ПНЖК), далеедиеновыеконъюгаты,которыелегкореагируютсмолекулярнымкислородом, создавая перекисные радикалы. Затем идет разветвление цепиблагодарявзаимодействию перекисных радикалов с фосфолипидаминенасыщенных жирных кислот в присутствии катализаторов, в результатепоявляются гидроперекиси липидов и новые фосфолипидные радикалы.Гидроперекиси липидов восстанавливаются с помощью глутатионпероксидазы.Если гидроперекиси липидов по каким-либо причинам не успеваютпрореагироватьсферментом,возможноформированиевторичныхмолекулярных продуктов ПОЛ.

При взаимодействии перекиси липидов саскорбиновой кислотой, ионами металлов с переменной валентностью,гемопротеидами, металлопротеидами происходит отщепление ОН--группы собразованием кислородсодержащего радикала. Этот радикал в реакции β-40отщепления образует альдегид и радикал предельного углеводорода.Возможно и расщепление гидроперекиси фосфолипида с появлениемкарбонильной группы в его молекуле и созданием свободного альдегида.Карбонильныйфосфолипид,взаимодействуяскислородом,образуетмалоновый диальдегид. При взаимодействии малонового диальдегида саминосодержащимиагентами(белками,некоторымифосфолипидами,нуклеотидами, нуклеиновыми кислотами, аминокислотами и др.) образуютсясоединения типа шиффовых оснований (Валеева, 2004; Валеева и др.,2008б,в; Суменкова, 2007).Однакооднолишьизмерениесодержаниягидроперекисейвбиологическом материале не позволяет судить о скорости процесса, потомучто стационарная концентрация любого метаболита зависит от соотношенияинтенсивности процессов его образования и распада.

При эффективномраспаде гидроперекисей концентрация их в ткани будет низкой, даже еслиперекисное окисление идет с большой скоростью (Валеева и др., 2008б).Параллельное определение концентраций последовательных продуктовреакций перекисного окисления позволяет косвенно судить о преобладаниипроцессов образования или распада метаболитов и, соответственно, обинтенсивности ПОЛ (Ацель, 2004). Оценить скорость процесса позволяетметод хемилюминесценции (Cao, Wang, 2013; Yoshimura, Ozawa, 2014).В норме процесс свободнорадикального окисления удерживается наотносительно низком стационарном уровне благодаря присутствию в тканяхбиоантиоксидантов и нейрогуморальных регуляторных систем (Maruyama etal., 2014).

Изменения их содержания и активности могут являться причинамиусиления либо ингибирования процессов ПОЛ. При перекисном окисленииполиненасыщенных высших жирных кислот образуются молекулы с двумясопряженнымидвойнымисвязями(диеновыеконъюгаты),чтосопровождается появлением нового максимума в спектре поглощения ‒41233 нм; (молярный коэффициент экстинкции έ равен 2,2·10-5 М-1·см-1)(Ацель, 2004; Валеева, 2004).В биологических мембранах окислению подвергаются преимущественнополиненасыщенные жирные кислоты, и обнаружение диеновой конъюгацииможет быть чувствительным тестом на появление гидроперекисей, средикоторыхдиеновыеконъюгатынеизбежнобудутобразовыватьсявопределенном процентном отношении.Теоретическое отношение числа образовавшихся гидроперекисей (илипотребленных молекул кислорода) к числу диеновых конъюгатов равнодвум. Это подтверждено экспериментально.Дляполученияпредставленияобинтенсивностисвободнорадикальных реакций перекисного окисленияпроцессовлипидов в тканяхживотных мы определяли содержание гидроперекисей липидов в плазмекрови, диеновую конъюгацию в тканях и уровень одного из наиболее важныхконечных продуктов перекисного окисления липидов– малоновогодиальдегида в плазме крови и гомогенатах органов животных (Вафин, 2004;Ибрагимова и др., 2012б; 2013).422.1.3.

АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА ОРГАНИЗМАВ нормальных условиях в организме течение физиологическинеобходимых свободнорадикальных процессов находится под строгимконтролем ферментативных и неферментативных систем, поэтому скоростьего невелика. Но в результате целого ряда причин (болезни, отравления,облучения и т. д.) оно выходит из-под контроля антиокислительной системы,что приводит к неуправляемой генерации активных форм кислорода,активации вторичных свободнорадикальных процессов деструкции сложныхорганических соединений и, как следствие, гибели живых систем (Валеева,2004; Веремеенко, Максимова, 2010; Rajendran et al., 2014).В связи с этим живая клетка выработала системы и механизмы защитыоттоксическогодействиякислорода,функциейкоторыхявляетсяпредохранение тканей от избыточного образования свободнорадикальныхмолекул (Валеева, 2004; Валеева и др., 2008в; Elahy et al., 2014; Golenia et al.,2014; Yan et al., 2014).Систему защиты тканей и клеток от токсических метаболитовкислорода и продуктов перекисного окисления липидов условно можноразделитьнафизиологическуюибиохимическую.Физиологическаякомпонента системы антиоксидантной защиты организма обеспечиваетравновесие между интенсивностью транспорта кислорода к клеткам иметаболическими процессами его использования.

Биохимические механизмыантиоксидантнойсистемойзащитыорганизма,реализуютсяобеспечивающейсобственноантиоксидантнойпредотвращениеизбыточнойактивации перекисного окисления липидов и неконтролируемой продукцииактивныхформкислорода.Антиоксидантнаязащитаорганизмаосуществляется тремя принципиально различными механизмами:1) путем уменьшения О2 в органах, тканях и клетках до уровня, все ещенасыщающего цитохромоксидазу, но недостаточного для образованияактивных форм кислорода (АФК) или его более быстрого использования43дыхательной цепью, ввиду снятия контроля разности электрохимическихпотенциалов ионов Н+ (∆μН+) на мембране митохондрий (в результате этихпроцессовснижаетсяконцентрацииО2 вобразованиеширокихО2-).Снижениепределахневнутриклеточнойотражаетсянаработецитохромоксидазы, но сильно тормозит неферментативное одноэлектронноевосстановление кислорода.