Ю.А. Владимиров, Е.В. Проскурина - Свободные радикалы и клеточная хемилюминесценция (1123292)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Успехибиологической химии, т. 49, 2009, с. 341–388Свободные радикалы и клеточнаяхемилюминесценция341Свободные радикалы и Клеточнаяхемилюминесценция8 2009 г.Ю. А. ВЛАДИМИРОВ, Е. В. ПРОСКУРНИНАФакультет фундаментальной медициныМГУ им. М.В. Ломоносова, МоскваI. Введение. II. Собственная хемилюминесценция клеток.III. Лю­ми­нол-зависимая ХЛ клеток. IV. Люцигенин-зависимаяХЛ кле­ток. V. Другие ХЛ-зонды на активные формы кислорода.VI. Кумарин-активируемая ХЛ.

VII. Применение клеточной ХЛв ме­дицине. VIII. Заключение.I. ВведениеМитогенетические лучи и сверхслабое свечениеПредставление о том, что живые клетки человека и животных могутизлучать слабый свет в ультрафиолетовой области спектра, быловпервые сформулировано русским ученым Александром Гаври­ло­вичем Гурвичем и названо им митогенетиченским излучением [1, 2].Опыты Гурвича были основаны на регистрации излучения по егодейст­вию на биологические объекты, названные биологическимидетек­торами, к числу которых относятся почкующиеся дрожжии деля­щиеся клетки. Использование чувствительного физическогоПринятые сокращения: АФК – активные формы кислорода; Кум‑ХЛ – хеми­люми­несценция, усиленная изохинолизиновым кумарином С‑525; ЛХЛ – хеми­лю­минесценция в присутствии люминола; Люц-ХЛ – хемилюминесценция вприсут­ствии люцигенина; ПОЛ – свободнорадикальное цепное (перекис­ное)окисление липидов; САР – супероксид анион-радикал (⋅OO¯); СХЛ – собст­вен­ная хемилюминесценция (сверхслабое свечение); ХЛ – хемилюминесценция;ХЛ‑зонд – хемилюминесцентный зонд – химическое соединение, котороевсту­пает в ХЛ-реакцию с активными молекулами: свободными радикалами,пероксидами, гипохлоритом и т.д.; ХЛ-реакция – хемилюминесцентнаяреакция – химическая реакция, сопровождаемая излучением света (в видимой,УФ или ближней ИК‑об­ласти спектра); ЭПР – спектроскопия электронногопарамагнитного резонанса; TAR – общая антиоксидантная активность (totalantioxidant reactivity); TRAP – общая антиоксидантная емкость (total reactiveantioxidant potentials).

Адрес для корреспонденции: yuvlad@mail.ru Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ 08-04-01074-а и 09-0407075-д.342Ю.А.Владимиров, Е.В.Проскурнинадетек­тора, фотоумножителя, охлажденного твердой углекислотой[3–5] или жидким азотом [6], позволило обнаружить свечениепро­ростков растений [3–5], а также клеток и тканей животных[6–9], измель­ченных кусочков тканей и изолированных митохондрий[10–13]. Свечение всех этих объектов было названо сверхслабымсвечением [6] или ultraweak chemiluminescence [14]. Важным этапомв этой серии исследований были работы Роберта Эллана, открывшегов 1973 г.

сверхслабое свечение стимулированных бактериями лейко­цитов крови человека [15, 16] и предложившего люминол в качествеактиватора хемилюминесценции макрофагов [17].свободные радикалыВо всех приведенных случаях свечение было связано с образованиеми превращением свободных радикалов [11, 18, 19], о которых уместносказать несколько слов.Первичные и вторичные радикалыГлавным источником всех радикалов в нормально функционирующихклетках животных и человека служит реакция одноэлектронноговосстановления молекулярного кислорода, приводящая к образова­ниюсупероксид анион-радикала ⋅OO¯ (САР). Этот радикал образуется либоНАДФН-оксидазным комплексом цитоплазматической мембраны илимембран эндоплазматического ретикулума [20, 21], либо дыхательнойцепью внутренней мембраны митохондрий [22]. Второй радикал,имею­щий не меньшее значение в жизни клетки, – это монооксидазота, NO, образуемый NO-синтазами. Оба радикала образуются фер­ментными системами и были названы первичными радикалами [23].

Все радикалы весьма реактивны, и первичные радикалы быстропереходят в молекулярные продукты (см. схему на рис. 1). Специаль­ный фермент супероксиддисмутаза (СОД) превращает САР в пероксидводорода HOOH (реакция 1). NO в присутствии САР реагирует с нимс образованием токсичного иона пероксинитрита ONOO¯ (реакция 2).Супероксид обладает способностью восстанавливать трехвалентноежелезо, хранимое в ферритине или входящее в состав железно-сер­ных комплексов цепей переноса электронов, до двухвалентного(реак­ция 3), что и происходит в неблагоприятных для клетки усло­виях [24, 25]. Двухвалентное железо охотно реагирует с HOOH илигипохлоритом с образованием чрезвычайно активного радикалагидроксила ⋅OH (реакции 4–5) [26], а также способно разветвлять цепиокисления липидов, реагируя с липогидропероксидами (реакция 6).Гидроксил-радикал может запускать процесс перекисного окисленияСвободные радикалы и клеточная хемилюминесценция343Рис.

1. Метаболизм первичных радикалов (объяснения в тексте).липидов с образованием липидных радикалов. В результате всех этихреакций в клетках образуется совокупность весьма агрессивныхсоединений (⋅OO¯, HOOH, ⋅OH и другие), которые были названыактив­ными формами кислорода (АФК) [27], к числу которых иногдаотносят также гипохлорит ClO– и активные формы азота, связан­ные с превращением NO, прежде всего высшие окислы азота ипероксинитрит.

Радикалы гидроксила и липидов мы назвали вторич­ными [23].Активные формы кислорода и оксидативный стрессТермины «активные формы кислорода» (АФК) и «оксидативныйстресс», если говорить о числе статей, в которых упоминается этоттермин в международном ресурсе PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez), употребляются в научной медицинской литературетак же часто, как слова «радикалы» и «хемилюминесценция»(число статей на 3 декабря 2008 года составляло, соответственно40112, 60470, 37014 и 44951), но не обладают той же степенью опре­деленности. В понятие АФК разные исследователи включают разное числосоединений, так или иначе связанных с первичным образованиемсупероксидного радикала.

В известной монографии Халливелла иГат­териджа в качестве АФК приводятся следующие соединения:супероксидный анион-радикал ⋅OO¯, пероксид водорода HOOH,гидроксил радикал ·OH, пероксил радикалы ROO·, алкоксил радикалыRO·, гидропероксил радикал HOO·, гипохлорит ClO¯, O3, синглетный344Ю.А.Владимиров, Е.В.Проскурнинакислород 1О2, пероксинитрит ONOO¯ [28].

Такой перечень нам некажется идеальным. Супероксид, гидроксил радикал, пероксид водо­рода, синглетный кислород и озон, несомненно, могут считаться АФК.Гипохлорит может с равным успехом называться активной формойхлора. Пероксинитрит, равно как и исходный радикал – монооксидазота, а также многочисленные радикальные и нерадикальные формывысших окислов азота, правильнее назвать не активными формами кис­лорода, а активными формами азота. Наконец, участники и про­дуктыцепного окисления липидов, алкильные радикалы L·, алко­ксильныеLO· и пероксильные LOO· по локализации, механизму образованияи действия заметно отличаются от группы чисто кисло­родных АФКи скорее заслуживают названия «активных форм липидов», хотя намкажется предпочтительнее термин липидные радикалы. В любом слу­чае, обобщенное понятие АФК, хоть и удобно, но весьма расплыв­чатои затушевывает тот факт, что разные представители этой группыобла­дают далеко не одинаковыми свойствами, выполняют разныефунк­ции в клетке, а их соотношение в различных ситуациях можетбыть совершенно различным.Термин оксидативный стресс (oxidative stress) был введен Хель­мутом Зисом в 1991 г.

и официально вошел в словарь Mesh Pubmedв 1995 г. Согласно определению, данному в PubMed, оксидативныйстресс – это нарушение баланса про- и антиоксидантов в пользупер­вых, которое может привести к повреждению. Оксидативныйстресс проявляется в накоплении поврежденных оснований ДНК,продук­тов окисления белков и пероксидации липидов, а также всниже­нии уровня антиоксидантов и связанной с этим повышеннойвосприимчивостью липидов мембран и липопротеинов к действиюпроок­сидантов, включая ионы Fe2+ или H2O2.

Неопределенностьтермина «оксидативный стресс» связана как с тем, что оба понятия –про­оксиданты и антиоксиданты – весьма расплывчаты, так и с тем,что неясно, где кончается баланс и начинается дисбаланс. В конкретных ситуациях понятия АФК и оксидативный стрессмогут, однако, описывать ситуацию более четко. Например, присти­му­лировании фагоцитов под АФК обычно подразумевают всевыде­ляемые при этом активные формы кислорода, азота, хлора, липид­ные радикалы и гидропероксиды, а под оксидативным стрессом –повреждение других клеток этими продуктами.Хемилюминесценция как метод обнаружения радикаловНепосредственный химический анализ радикалов невозможен, т. к.в отличие от обычных молекул их нельзя ни выделить, ни очиститьСвободные радикалы и клеточная хемилюминесценция345вследствие огромной реакционной способности.

Обычно определяютустойчивые молекулярные продукты реакций, в которых участвовалирадикалы. В настоящем обзоре мы не будем рассматривать ни методыопределения этих маркеров, ни методы, основанные на ингиби­ро­вании процессов перехватчиками радикалов, например, такими какфенольные антиоксиданты (для радикалов гидроксила, липидов идругих органических молекул) или антиоксидантные ферменты(супер­оксиддисмутаза для САР и каталаза для H2O2) [29]. Эти методызачастую весьма эффективны, но не позволяют определять концентра­цию или природу радикалов непосредственно.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов ответов (шпаргалок)