Диссертация (1174369), страница 7
Текст из файла (страница 7)
АФК, образующиеся в качестве побочных продуктов нормальногоклеточного метаболизма, не вызывают повреждения клетки. Однако уровень33АФК, превышающий защитные возможности клетки, вызывает серьезныеклеточные нарушения (например, истощение АТФ) и, как результат, гибельклетки. При некрозе клеточная мембрана нарушается и содержимое клеткивысвобождается в окружающую среду, что может в результате повредитьокружающие клетки и ткани [108].Считается, что при окислительном стрессе в первую очередь подверженыизменениям белки плазматических мембран, а не липиды [196]. Наиболеераспространенныммембранныхпусковымбелковмеханизмомявляетсяреакцияокислительногоповреждениясульфигидрильных (SH)аминокислоты цистеина со свободными радикалами.
При этомгруппобразуютсярадикалы с локализацией неспаренного электрона около атома серы (-S•),которые затем, взаимодействуя друг с другом, образуют дисульфиды, либоокисляются кислородом до производных сульфоновой кислоты. Окисление SHгруппприводиткнарушениюсвойствмногихбелков,важныхдляфункционирования клетки [284]. Результатом окисления аминокислот можетбыть нарушение вторичной и третичной структуры белков, облегчающеедальнейшееокислениеаминокислотных остатков, и денатурация белковыхмолекул, в результате чего нарушаются ихфункции,вчастностиинактивируются ферменты.Нарушениепротеолитическихструктуры белковферментов[293].делаетКихэтомудоступнымидобавляетсядлядействиеспецифических протеаз, гидролизующих окисленные белки, для которыхокисленные аминокислотные остатки являются маркерами [306].Один из специфических ферментов мозга ксантиндегидрогеназа вобычных условиях превращает ксантин в мочевую кислоту.
Эта реакция можетрассматриваться как один из механизмов антиоксидантной защиты клеток,поскольку образующаяся мочевая кислота связывает свободнорадикальныеформы кислорода и таким образом выступает как неферментативный компонентантиоксидантной системы. Однако именно этот фермент сам реагирует наокислительный стресс – в результате его атаки свободными радикалами34кислорода происходит окисление SH-групп и превращение ксантиндегидрогеназывксантиноксидазу.Характеркатализируемойреакцииизменяется,иодновременно с мочевой кислотой начинает образовываться супероксид-анионкислорода. В результате этого в нейронах происходит дополнительноеувеличение концентрации свободных радикалов.Восстановленныйглутатион,выступаяакцепторомгидроксильногорадикала и синглетного кислорода, существенно снижает деструктивное ицитотоксическое действие АФК [286].Одновременно глутатион участвует вработе глутатион-зависимых ферментов, которым принадлежит ведущая роль нетолько в обеспечении антиоксидантных процессов, но и в регуляции структуры ифункций биологических мембран, в механизмах детоксикации [81, 161].Таким образом, тиолдисульфидная система вносит существенный вклад вподдержание баланса между прооксидантными эффектами и антиоксидантнымпотенциалом клетки [293].
Изменениями редокс-состояния тиоловых групп вбелках обусловлена регуляция важнейших биологических процессов в клетках[50,293]Несомненнароль восстановленного глутатиона как редокс-буфера иантиоксиданта, имеющего большое значение в поддержании тиолдисульфидногосостояния белков и защите клеток от окислительного стресса при старении,онкологических, нейродегенеративных и воспалительных заболеваниях [59, 95]Многие белки и ферменты имеют остатки цистеина в своей боковой цепи, аих протонная лабильность делает их отправными точками для самыхразнообразных биохимических взаимодействий, таких как обратимая реакция Sтиолирования[193].Основополагающим механизмомтиол-опосредованногоокислительно-восстановительного контроля в клеточном метаболизме являетсяспособность тиольных групп изменять свое состояние.Основу клеточногоокислительно-восстановительного гомеостаза, с помощью которого можетподдерживатьсясостояниетиольныхгрупп,составляетотношениевосстановленного (GSH) и окисленного (GSSG) глутатиона, присутствующего вбольшинстве клеток [234, 259].35Кроме того, говоря о SH-группах, вспомним, что S-нитрозотиолы идинитрозильные комплексы железа существуют форме,связанной с белкамичерез их SH-группы.
В этих 2-х формах (S-нитрозитолов и динитрозильныхкомплексов железа) может депонироваться NOв эндотелии и гладких мыщцах, таккак время жизни NO составляет несколько секунд [78].Под влиянием свободных радикалов наблюдается окисление липидныхсубстратов, главным образом полиненасыщенных жирных кислот.Последовательность реакций ПОЛ представлена на схеме 1.1 [94].Схема 1.1Реакции свободнорадикального окисления.К первичным продуктам ПОЛ относятся циклические эндоперекиси иалифатические моно- и гидроперекиси, так называемые липопероксиды идиеновые конъюгаты [73, 214].Диеновые конъюгаты (ДК) являются первичными продуктами ПОЛ.
Присвободнорадикальном окислении арахидоновой кислоты происходит отрывводорода в α-положении по отношению к двойной связи, что приводиткперемещению этой двойной связи с образованием ДК [158, 250]. Диеновые36конъюгаты, являющиеся первичными продуктами ПОЛ, относятся к токсическимметаболитам, которые оказывают повреждающее действие на липопротеиды,белки, ферменты и нуклеиновые кислоты [142, 231].Липопероксидыявляются весьма нестойкими и подвергаются дальнейшейокислительной дегенерации. При этом накапливаются вторичные продуктыокисления, наиболее важными из которых являются ненасыщенные альдегиды(малоновыйдиальдегид) [81, 108].Малоновыйдиальдегид(МДА)являетсявторичнымпродуктомперекисного окисления липидов.МДА, также как и образующиеся в процессе ПОЛ гидроперекисиненасыщенные альдегиды, обладает выраженной цитотоксичностью: подавляетактивность гликолиза и окислительного фосфорилирования, ингибирует синтезбелка и нуклеиновых кислот, окисляет белковые тиолы и дисульфиды, нарушаетсекрециютриглицеридовгепатоцитами,вызываетконверсиюмикросомальногоцитохрома Р450 в неактивную форму Р420, ингибируетразличные мембранно-связанные ферменты, в том числе глюкозо-6-фосфатазу вмикросомах, а также аденилатциклазу и 5-нуклеотидазу в плазматическихмембранах печени [23, 218, 250, 294].МДА может рассматриваться какбиохимический маркер липопероксидации в постишемических тканях [31, 60].Несмотря на то, что ПОЛ является неотъемлемой частью многих жизненноважных процессов, избыточное образование продуктов ПОЛ ведет к накоплениюперекисей липидов.
Головной мозг особо чувствителен к гиперпродукции СР и кокислительному стрессу [151,152, 214].В течение последних лет рядом авторов была выдвинута концепция осущественной патогенетической роли окислительного стресса в поврежденииклеток мозга, обусловленных его ишемией [8, 16, 51]. У больных с хроническойнедостаточностьюконцентрациимозговогопродуктовПОЛкровообращения[69,135,148,выявляется153].повышениеМногочисленныеэкспериментальные данные свидетельствуют об активации процессов ПОЛ убольных с ишемическими поражениями мозга [9, 39, 60, 155].
Полная37окклюзионная ишемия мозга в эксперименте на животных сопровождаетсяувеличением содержания продуктов ПОЛ уже начиная с 5-минутной ишемии [60].Уменьшение интенсивности свободнорадикального окисления путемнейтрализации свободных радикалов путем обмена своего атома водорода накислород свободных радикалов осуществляют антиоксиданты.В результатевзаимодействия со свободными радикалами возникают малоактивные радикалысамого антиоксиданта, не способные к продолжению цепи [10, 74, 114, 188, 195,209, 210, 268, 173].В организме существует физиологическая антиоксидантная система,поддерживающая окислительно-антиоксидантный баланс во всех органах исистемах.Донастоящегомоментанетединойклассификациисистемантиоксидантной защиты клеток.Возможно представитьсистематизацию уровней защиты биосистем отповреждающего воздействия свободных радикалов: [43, 275].-перваялиниязащиты-ферментыантиоксидантнойсистемы,ингибирующие инициацию перекисного окисления липидов и предотвращающиеокислительную деструкцию нелипидных компонентов;-втораялиниязащитыпредставленанизкомолекулярнымиантиоксидантами;- третья линия защиты - ферментами, метаболизирующими конечныепродукты перекисного окисления липидов (альдегидов, эпоксидов, алкенов,алкоголя).
К этим ферментам защиты могут быть отнесены эпоксидгидролазы,альдегидредуктазы, цитохром Р-450 [32, 77].Авторы полагают, что можно выделить и четвертую линию защиты,обеспечивающуючастностирепаративнуювосстановлениерегенерациюдисульфидныхповрежденныхсвязейбелков,молекул,врегенерациюантиоксидантов.К пятой линии защиты относят систему ингибирования перекисных исвободнорадикальныхпроцессов,простагландины, лейкотриены.включающуюциклическиенуклеотиды,38В соответствии с каталитической активностью антиоксидантная защитаорганизма представлена энзимными и неэнзимными системами. Главныеэнзимныетакжеантиоксидантысистема–супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидазы, аглютатион-редокс-цикла.Представителинеэнзимнойантиоксидантной системы – естественные гидрофильные (аскорбиновая кислота,глютатион,флавоноиды) и липофильные (убихинон, токоферол, витамин Е,каротиноиды) антиоксиданты [125].Представителинеэнзимнойантиоксидантнойсистемымогутбытьподелены на вещества эндогенного (коэнзим Q10, глутатион, a-липоевая кислотаи др.) и экзогенного происхождения – витамины А, С, Е,каротиноиды,полифенолы (флавоноиды) и их синтетические аналоги – низкомолекулярныесоединения (убихинон, глутатион), микроэлементы (селен) [7, 66, 184].Супероксиддисмутаза (Cu/ZnSOD) являются уникальным семействомметаллопротеинов, катализирующих реакцию дисмутации – взаимодействия двухсупероксидных радикалов (O2-) друг с другом, превращая токсичный O2- в менеетоксичную перекись водорода (H2O2) и кислород (O2):O2- + O2- + 2H += > H2O2 + O2Супероксиддисмутаза – внутриклеточный фермент, вовлеченный вметаболизм кислорода в клетках и защищающий эти клетки от прямого инепрямого повреждения свободными радикалами, опосредованного реакциямипревращения; она осуществляет антирадикальную защитуна стадии образованияАФК и играет ключевую роль в утилизации свободных радикалов и другихпродуктов оксидативного повреждения клетки.
Работает в паре с каталазой исодержится во всех тканях[83, 218, 220].Каталаза является высокоактивным ферментом, не требующим энергиидляактивации,катализируетреакциюразрушенияперекисиводорода.Локализуется в основном в пероксисомах, частично - в микросомах и в меньшеймере - в цитозоле, максимальная концентрация каталазы обнаружена вэритроцитах [211, 218, 220]. Полагают, что каталаза не имеет высокого сродствак H2O2 и не может эффективно обезвреживать это соединение при низких39концентрациях, имеющихся в цитозоле. В пероксисомах, где концентрация H2O2высока, каталаза активно разрушает ее [10, 258].вПероксидаза,особенностиглутатион-пероксидаза,широкораспространена в клетках животных и растений.
Это геминовый фермент,восстанавливающий перекись водорода до воды. Глутатионпероксидаза (ГП)превращает перекись водорода и липидные пероксиды в безвредные молекулы дотого, как они образуют свободные радикалы. Глутатионпероксидаза можетвосстанавливать гидроперекиси свободных жирных кислот, гидроперекисифосфолипидов, эстерифицированных жирных кислот [218, 220].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
