Диссертация (1151316), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Высокая генерация гидроксильных радикаловобусловлена тем, что они продуцируются в реакции Хаббера–Вейса (Habber–Weis), в которую с легкостью вовлекаются О2•– и Н2О2. В дальнейшемнаправлениереакцийопределяетсяприсутствиемредокс–циклическихкатализаторов, в частности хелатных комплексов железа:57•–3+2+О2 + Fe → О2 + FeН2О2 + Fe2+ → ОН• + ОН– + Fe3+Степень генерации О2 •– радикалов в субклеточных фракциях оцениваютпо изменению активности супероксиддисмутазы (SOD; ЕС 1.15.11).Образование Н2О2 определяют по уровню активности каталазы (ЕС 1.11.1.6).Суммарное содержание О2•– и Н2О2, продуцируемых в субклеточныхфракциях и конвертирующихся в ОН•, оценивают по количеству NAD(P)H–зависимой Fe/EDTA–опосредованной РСК–продукции.В стационарных условиях потенциально токсичные эндогенные РСКмогут продуцироваться организмом в ферментативных реакциях с участиемNO–синтаз,альдегидоксидаз,аутооксидаз(FAD–,FMN–глицеральдегидоксидаз), триптофандиоксигеназы, а также в ходе транспортаэлектронов белками эндоплазматического ретикулума и ядерной мембраны, вгемовых и митохондриальных белках и др.
Интенсификация синтеза РСКможет происходить при непосредственном и опосредованном влиянииразличных по своей природе процессов – в ходе окислительных реакций сучастиемметаллопротеинов,катализафлавопротеинредуктазами,аутооксидации (цитохром Р450), при нарушениях электрон–транспортнойцепи, а также при снижении уровня антиоксидантной защиты, в ходе которойвосстановленный глутатион вовлекается во вторую фазу биотрансформацииорганических экзогенных соединений [429–433].Не зависимо от источника происхождения, количество генерируемойNAD(P)H–зависимой РСК продукции во многом определяется уровнемаэробной и метаболической активности ткани.
В частности, у трески уровеньNAD(P)H–зависимой оксидации снижается в ряду: печень > плавательныйпузырь > жабры > мышцы. Кроме того, накоплены многочисленные сведенияо том, что базисный уровень оксидативных повреждений тканей можетсущественно повышаться под влиянием экзогенных соединений, какприродного, так и чужеродного происхождения.
В частности, достоверноеувеличение РСК вызывают различные органические соединения: квиноны,58нитрозамины,пестицидынитроароматическиесоединения,(γ–гексахлорциклогексан),бипередилгербициды,полихлорированныедифенилы(тетрахлорбифенил), галогенаты гидрокарбонатов (бромбензен, дибромэтан),ароматическиепентохлорфенол.гидрокарбонатыКроме(бензен),органическихдиоксины,соединений,пероксиды,повышениеРСКиндуцируют ионы металлов (Al, Ar, Cd, Cr, Hg, Ni, Va), оксиды (NO 2, SO2),УФ–излучение [434–436].У водных организмов рост оксидативных повреждений в присутствииксенобиотиков наблюдается для большинства филогенетических групп.Наиболее высокая генерация РСК выявлена в органах, связанных спроцессами пищеварения и дезинтоксикации чужеродных химическихвеществ.
Это подтверждается исследованиями ферментных систем сNAD(P)H–зависимой метадион редуктазной активностью микросомальных ицитозольных фракций печени морского леща (Pagrus major); результатами,полученными при ингибировании цитохромР450–редуктаз в NAD(P)H–зависимом циклинге метадиона микросом печени атлантической камбалы(Atl. Flounder); данными, полученными при стимуляции синтеза NAD(P)Hзависимых реактивных соединений кислорода АН-квинонами микросомпечени европейской камбалы (P.flesus) и микросом железистых клетокжелудка мидий (Mitilus edulis) [437–441].Достоверноеподтверждениестимуляциизагрязнителямисвободнорадикальных реакций in vivo показано при использовании вкачестве тест–объектов смеси первичных клеток пищеварительных железмидий (М.
edulis) и поврежденной ДНК [442]. Установлено, что число ДНКразрывов, стимулированных бенз(о)пиреном (В[а]Р), 1–нитропиреном илинитрофурантоином,снижаетсяприобработкеN–N–t–бутил–α–фенилнитроном, который связывает свободные радикалы. Еще однимдоказательством того, что повышенная генерация свободных радикаловявляется одной из причин повреждения ДНК, является ингибирование В[а]Р–активированных ДНК–разрывов микросом пищеварительных желез мидий59(М. edulis) с помощью клотримазола (1–[(2–хлорфенил)дифенилметил]–1Н–имидазол),вкоторыйВ[а]Р–квиноныблокирует[443].метаболизмСтимуляциябенз(о)пиренаДНК–разрывов(В[а]Р)дикумаролом,ингибирующим диафоразную активность мидий (М.
edulis), подтверждаетвовлечение бенз(о)пирена в биотрансформацию, которая приводит кобразованию квинонов и появлению геннотоксичности [444].Активноевоздействииобразованиереактивныхэкотоксикантовсоединенийиллюстрируюткислородаприэкспериментысмикросомальными фракциями печени окуня (Perc. fluviat), выловленного возерах Швеции, загрязненных стойкими органическими загрязнителями, вчастностиполициклическимиароматическимигидрокарбонами[445].Схожие результаты NAD(P)H–зависимого увеличения РСК получены приисследовании популяции окуня (Perc.
fluviat) прибрежных вод портовРоттердама и Амстердама [446]. У выловленных рыб цитозольная,митохондриальная и микросомальная NAD(P)H–зависимая генерация РСКбыла на 60% выше по сравнению с контрольными образцами. Способностьполихлорированных бифенилов (РСВs) стимулировать генерацию NAD(P)H–зависимой продукции РСК показана в цитозольных и микросомальныхфракциях печени форели (А. mykiss) через 15 дней после однократнойинъекции клофена А50 в количестве 100 мг/кг веса.
Повышенноеобразование ОН• радикалов, о наличии которых судили по окислениюдиметилсульфоксида в метансульфоновую кислоту, наблюдается у полипахAnthpleura elegantissima (колониальные анемоны) и их внутриклеточныхсимбионтов – Zooxantella algae [447].На интенсивную генерацию РСК у гидробионтов в условиях загрязненияуказывают эксперименты на изолированных гепатоцитах печени лиманды(Limanda limanda) с использованием флуоресцентных меток. Показано, чтоуровень РСК–продукции в образцах из загрязненных участков значительнопревышает аналогичные значения в образцах клеток, полученных из условно60чистых озер центральной Европы [446]. Повреждающий эффект РСКнаправлен, в первую очередь, на компоненты мембранных структур.Достоверноизвестно,чтореактивныесоединениякислорода,образующиеся в клетках гидробионтов, провоцируют пероксидное окислениелипидов, оксидацию белков, повреждение ДНК [448].
На интенсивностьперекисного окисления липидов и нарушение структуры мембран указываетуровеньNAD(P)H–зависимогооксидацию4–гидроксиалкенов,малоновогобелковдиальдегидаопределяютпои)количествукарбонильных групп, степень повреждения ДНК – по образованию)γ–гидроксидиоксигуанинаидругихоксидированныхоснований.Вбольшинстве случаев конечный результат определяется не только степеньюокисления и величиной оборота макромолекул, но и уровнем их репарации,что может являться причиной недооценки реально существующей ситуации.Повышение РСК генерации и оксидативных повреждений можетпроисходить не только по причине непосредственных прооксидантныхсвойствзагрязнителя.Оксидативныеповреждениявприсутствиизагрязнителей непрямого редокс–циклинга могут быть опосредованыбиотрансформациейиндукциейксенобиотиков,цитохромагидрокарбонами,Р450аутоокислениемПАГ–редокс–циклингомполициклическимицитохромаР450квинонов,ароматическимивприсутствииметаболитов полихлорированных бифенилов, нарушением мембранныхструктур при воздействии липофильных загрязнителей и пр.
Известнынекоторые загрязнители, особенности биотрансформации которых вызываютобразование соединений, индуцирующих генерацию РСК. В частности, ионыметаллов, непосредственно не обладающие прооксидантным действием, вотдельных случаях могут катализировать реакции образования РСК.Метаболизм бензопирена (В[а]Р) также не связан с редокс–циклингомквинонов непосредственно, однако воздействие различных концентрацийВ[а]Р на пищеварительные железы мидий (Mytilus sp.) сопровождаетсямикросомальным увеличением NAD(P)H–зависимой продукции РСК в61культуре клеток [449, 450] и вызывает повышенное образование 8–гидроксилдиоксигуанозина (маркера повреждений ДНК) в тканях этихмоллюсков [451].В нормальных условиях продукция РСК и других реактивныхсоединений компенсируется системой антиоксидантной защиты, то естьсуществуетдинамическийбалансмеждуактивностьюпро–иантиоксидантных процессов.
Многие механизмы антиоксидантной защитыуниверсальны, их локализация и особенности достаточно хорошо изучены.Важнейшим элементом антиоксидантной системы всех живых организмовявляется фермент супероксиддисмутаза (СОД). В норме активности этогофермента,которыйкатализируетраспадО 2–,достаточнокакдлядетоксикации РСК в месте образования, так и для предотвращения диффузииэтих соединений в среде макромолекул клеточных структур. Наиболеераспространенной формой фермента является белок с общей массой 32 kDа,состоящий из двух субъединиц, содержащих по одному атому меди и цинка(CuZn–SOD) [452]. Однако в печени крыс и человека обнаруженасупероксиддисмутаза, содержащая марганец (Mn–SOD), в бактериальныхклеткахидентифицированаУниверсальностьжелезосодержащаясупероксиддисмутазнойСОДантиоксидантной(Fe–SOD).защитыподтверждается практически идентичной активностью этого фермента уразличных биологических видов.
Такое сходство может быть связано сранним филогенетическим происхождением этой антиоксидантной системы,играющей ключевую роль в защите клеток, как позвоночных, так ибеспозвоночных [453].С антиоксидантной защитой организма от РСК также связываютдействие каталаз, пероксидаз, диафораз [454]. Спектр этих ферментныхантиоксидантных систем достаточно широк. К ним относят Se–зависимуюглутатионпероксидазу (GPX, ЕС 1.11.1.9) глутатионредуктазу (ЕС 1.6.4.2),DT диафоразу (ЕС 4.4.1.5) и др. Одним из наиболее вероятных вариантовбиотрансформацииксенобиотиковявляетсяпроцессмикросомального62окисления с участием NAD(P)Н–зависимых ферментных систем и кислорода,который сопровождается восстановлением квинонив в семиквиноны иобразованием О2•- анион–радикалов.
В частности диафораза (квинон:оксидоредуктаза; ЕС 1.6.99.2) печени радужной форели (Oncorhynchusподдерживаетmykiss)антиоксидантыефункцииклетоквходевосстановления квинонов. Данные, полученные при стимуляции синтезаNAD(P)H–зависимых реактивных соединений кислорода АН–квинонамимикросомпечениевропейскойкамбалы(P.flesus)[455],микросомжелезистых клеток желудка мидий (Mitilus edulis) дают основанияутверждать, что ферментная специфичность и структура квинонов служатхарактеристиками, которые определяют интенсивность синтеза РСК [456].При исследовании каталазной активности эпителия пищеварительныхжелез черноморских мидий (Mytilus galloprovincialis) в лабораторныхусловиях показано, что загрязнение среды углеводородами нефти, вызываетзначительный рост активности каталазы [457, 458].
Позитивная корреляциямеждууровнемзагрязненияакваториииактивностьюкаталазыпищеварительных желез двустворчатых моллюсков была подтверждена и вэкспериментальных исследованиях с мидиями, обитающими в Средиземноми Балтийском морях (Mytilus edulis) [459]. Каталазная активность такжедостоверно повышалась у мидий вида Mytilus edulis при воздействииполихлорированных бифенилов [460] и у устриц Crassostrea virginica,обитающих в условиях загрязнения промышленными сточными водами[461].Сходнаязависимостьмеждуснижениемконцентрациивосстановленного глутатиона в условиях загрязнения среды ионами медивыявлена у черноморских мидий (Mytilus galloprovincialis) [462, 463]. Однакоимеютсяипротиворечивыеполициклическихданныеароматическихотом,гидрокарбоновчтопод(PCBs)влияниемкаталазнаяактивность мидий (Mytilus edulis) не меняется [464], а при действии ионовртути на антарктического гребешка (Adamussium сolbecki) и балтийскуюмидию (Mytilus balthica) обнаружен обратный эффект [465].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
