Диссертация (1154649), страница 3
Текст из файла (страница 3)
В норме происходит переносэлектрона по дыхательной цепи, результатом которого является окислениемолекулярного кислорода до воды, однако до 3-4% электронов покидаютдыхательную цепь с последующим образованием САР [12].1.2.2. Активные формы азотаКлетки живых организмов, например, фагоцитирующие клетки, клеткиэндотелия, способны также продуцировать под действием гемсодержащихферментов NO-синтаз свободные радикалы – производные азота, средикоторых наиболее важное значение имеет метастабильный монооксид азотаNO.
С одной стороны, он участвует в регуляции многих функций благодарясвоему прямому действию: осуществления контроля тонуса гладкоймускулатуры и уровня артериального давления, передачи нервного импульса,регуляции иммунной системы. С другой стороны, возможно также егонепрямое влияние как результат действия продуктов его метаболизма –активных форм азота (АФА), образующихся во время респираторного взрывав активированных фагоцитах в ходе реакции NO и САР. В первую очередь,это подразумевает синтез сильнейшего окислителя, пероксинитрита (ONOO),обеспечивающегоэффективноебактерицидноедействиеклетокврожденной системы иммунитета [13].1.2.3. Радикал кофермента Q (убихинол).Кофермент Q (убихинол) является ключевым звеном дыхательной цепимитохондрий, при одноэлектронном окислении которого образуется радикалсемиубихинон, последний также может возникать при одноэлектронномвосстановлении убихинона.В норме этот радикал участвует в процессе17переноса электронов, однако, при нарушении работы дыхательной цепи онможет стать источником АФК.Негативное действие свободных радикалов связано с их способностьюповреждать биомолекулы: нуклеиновые кислоты, белки, липиды.
Свободныерадикалы вызывают мутации (точечные мутации, связанные с модификациейазотистых оснований, одноцепочечные разрывы, поперечные сшивки) вмолекулах ядерной и митохондриальной (мт) ДНК, при этом маркёромповреждения ДНК может служить 8-гидрокси-дезоксигуанозин (8-ОН-дГ)[7]. МтДНК наиболее чувствительна к окислительному повреждению ввидуособенностей системы репарации и белкового окружения, этот фактподтверждает более высокое содержание 8-ОН-дГ в мтДНК, по сравнению сядерной ДНК [14].Также свободные радикалы вызывают изменения структуры белков(присоединениекарбонильныхгрупп,окислениесеросодержащихиароматических аминокислот, образование внутри- и межмолекулярныхсшивок, фрагментация) и нарушение их функции [15].Гидроксильный радикал способен проникать в липидный слой мембран,запуская каскад реакций перекисного окисления липидов (ПОЛ).
ПОЛсопровождается повреждением многих мембранных белков, из которыхнаиболее важное значение имеет Ca-зависимая АТФаза. В результатеподавления этого фермента происходит повышение концентрации кальция вклетке, способствующее активации фосфолипаз и протеаз и инициациикаскада реакций апоптоза. Также ПОЛ приводит к снижению стабильностилипидного слоя и утрате мембраной её барьерной функции [16].Повреждение структур митохондрий имеет особое значение, так какнарушение работы дыхательной цепи является причиной повышенияобразования новых свободных радикалов и формирования порочного круга,приводящего к накоплению продуктов окисления биомолекул и запускуапоптоза [12].К факторам, способствующим нарушению равновесия между про- и18антиоксидантной системами, следует отнести воздействие табачного дыма,озона, ионизирующего излучения, солей тяжелых металлов и мышьяка,ультрафиолетовое излучение [17].1.3 АнтиоксидантыВ норме воздействие свободных радикалов находится под контролемзащитных ферментативных и неферментативных антиоксидантных систем.Примерамиферментныхантиоксидантовмогутслужитьсупероксиддисмутаза (СОД), каталаза, ГПО.СОД, как уже было указано выше, катализирует реакцию дисмутациисупероксида в молекулярный кислород и пероксид водорода.
В организмечеловека существует три формы фермента: СОД1 (цитоплазматическая),СОД2(митохондриальная)иСОД3(внеклеточная).Данныеформыотличаются между собой типом переходного металла-кофактора активногоцентрафермента:характеризуютсяцитоплазматическаяналичиеммедививнеклеточнаяактивномцентре,формытакжевцитоплазматической форме цинк участвует в стабилизации конформациибелковых молекул, митохондриальная форма содержит марганец [10].Восстановлениепероксидаводородадо водыимолекулярногокислорода происходит с помощью каталазы или ГПО. Каталаза представляетсобой тетрамерный фермент, содержащий в активном центре гем [18].ГПО катализирует восстановление пероксида водорода до воды имолекулярного кислорода, и гидропероксидов липидов до соответствующихспиртов.
По своей структуре ферменты данного семейства представляютсобой тетрамерныегликопротеины,содержащиев активномцентреселеноцистеин.Среди неферментных антиоксидантов следует выделить мочевуюкислоту, витамины А, Е, С, D и глутатион [19].Витамин С (аскорбиновая кислота) – водорастворимое соединение,способное нейтрализовывать свободные радикалы, выступая в качестве19донора электрона, а также восстанавливать убихинон и витамин Е.Витамин Е, или α-токоферол – жирорастворимое соединение, входящеев состав внутреннего слоя мембраны клетки, оказывает антиоксидантноедействие, прерывая цепь ПОЛ.Витамин А и каротиноиды (провитамины А), как и витамин Е, являетсякомпонентом клеточных мембран, обеспечивая её антиоксидантную защиту.Помимо антиоксидантных свойств, данные соединения участвуют врегуляции транскрипции, образовании зрительного сигнала. В экспериментахin vitro было показано, что при низком парциальном давлении кислородакаротиноиды проявляют антиоксидантные свойства, а при высоком –окисляются с образованием высокотоксичных перекисных соединений,являющихся прооксидантами [20].ВитаминDидигидроксихолекальциферол,жирорастворимыеегоактивныеэргокальциферол,антиоксиданты,такжеметаболиты(1,25-7-дегидрохолестерол),проявляютантиоксидантныесвойства, защищая мембрану клетки от перекисного окисления липидов,помимо этого они участвуют в регуляции обмена кальция и фосфора, а такжеявляются ключевыми звеньями в процессах репарации ДНК, влияя наактивность поли(АДФ-рибоза)-полимеразы, и активации апоптоза [21].Глутатион,трипептидγ-глутамилцистеинилглицин,содержащийтиоловую (SH) группу, представлен окисленной и восстановленной формами.Глутатион участвует в подавлении ПОЛ и восстановлении пероксидаводорода, являясь кофактором фермента ГПО.
В норме более 90%глутатиона находится в восстановленной форме, и, соответственно, менее10% приходится на его окисленную форму. Соотношение восстановленной иокисленной форм глутатиона определяет окислительно-восстановительноеравновесие внутриклеточной среды, и является одним из важнейшихпоказателей, отражающих уровень оксидативного стресса [22].201.4 Маркёры оксидативного стрессаНа данный момент существуют три основных подхода, позволяющихоценить уровень оксидативного стресса и содержания свободных радикалов:оценка уровня непосредственно свободных радикалов, оценка уровняпродуктов повреждения биомолекул, оценка антиоксидантного статуса.К прямым методам оценки уровня свободных радикалов можно отнестихемилюминесценцию (ХЛ) и метод электронного парамагнитного резонанса(ЭПР).
Недостаток метода ЭПР для изучения биологических объектовсостоит в его недостаточной чувствительности, связанной с достаточнонизкой стационарной концентрации свободных радикалов в исследуемыхсистемах.МетодХЛ,всвоюочередь,обладаетдостаточнойчувствительностью и эффективностью в обнаружении свободных радикалов.Данный метод основан не на определении концентрации радикалов, а оценкескорости реакции, в которой они участвуют.
Уровень АФК может бытьоценен также с помощью проточной цитометрии по интенсивностифлуоресцентного сигнала дихлорфлуоресцеин-диацетата или родамина [23].Так как свободные радикалы обладают исключительно высокойреакционной способностью, то не представляется возможным их выделениеи изучение стандартными химическими методами. Тем не менее, их действиеможно оценить, анализируя уровень устойчивых продуктов реакций с ихучастием, в литературе эти продукты также известны как «биомарёкерыоксидативного стресса».Поискбиомаркёровперспективным,таккакоксидативногоисследованиестрессаихуровняпредставляетсяприразличныхпатологических процессах позволит получить представление о степениоксидативного повреждения, прогнозировать последствия окисления, а такжеможет помочь в разработке методов, направленных на предупреждение иуменьшение повреждения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
