Перекисное окисление и антиоксидантная защита

Ещё Мечников, изучая фагоцитоз, утверждал, что фагоцитарное действие лейкоцитов осуществляется за счёт перекисных процессов.

Перекисное окисление – это третий путь утилизации вдыхаемого кислорода (от 2 до 5%).Кислород сам по себе является парамагнитным элементом (это было установлено методом молекулярных орбиталей), так как имеет на внешнем слое два неподелённых электрона.

 

_

О₂; О₂ + е -------- О₂, то есть в реакциях переменного окисления

происходит одноэлектронное восстановление кислорода.

 

 

_

О₂ - супероксидный ион – радикал, более активная форма кислорода.

 

_

О₂ стимулирует образование большого количества радикалов по цепному механизму:

_ _

О₂ + Н ------ НО₂ - гидропероксидный радикал.

_ _

НО₂ + Н + О₂ -------- Н₂О₂ + О₂

_

Н₂О₂ + Fe ------ Fe + ОН + ОН* (пероксидный радикал)

_

О₂ + Fe ---------- О₂ + Fe

 

В процессе взаимодействия этих радикалов с веществом поражаются наиболее уязвимые места клеток: ненасыщенные жирные кислоты фосфолипидов мембраны, они «выжигаются» в результате чего мембрана делается более ригидной и следовательно изменяется ответная реакция клетки.

В нормальных условиях перекисное окисление регулирует агрегатные состояния мембран, что лежит в основе тканевой адаптации. При всех видах патологии активность перекисных процессов возрастает и является инструментом повреждения мембраны. В ней образуются ионные каналы, через которые входят ионы натрия, калия. Содержимое клетки как бы вываливается и она гибнет. ОН* радикал взаимодействует с РНК и ДНК, вызывая генные мутации, провоцируя канцерогенез. Перекисные процессы инициируются в структуре нуклеиновых кислот.

Антиоксидантная защита.

Клетки имеют мощную антиоксидантную защиту, состоящую из двух уровней:

1) ферментативная (происходит восстановление продуктов перекисного окисления и их ликвидация с помощью ферментов):

а) супероксиддисмутаза – сложный фермент, встречаются Mg, Zn, Fe, Cu – содержащие формы в разных тканях. Его активность повышается при любых формах активации перекисных процессов. Этот фермент за рубежом выделяется в чистом виде и эффективно используется в лучевой терапии. Действие СОД направлено на супероксид ион:

 

СОД

О₂* + О₂* + 2Н ----------- Н₂О₂ + О₂

б) каталаза (её субстратом является Н₂О₂) особенно активна в эритроцитах, которые специализируются на переносе кислорода:

 

2Н₂О₂ --------- 2Н₂О + О₂

 

в) пероксидаза – наиболее активна глутатион – пероксидаза

г) глутатион – редуктаза – является непосредственным защитником эритроцитов, в частности предохраняют от образования МеHb, который не способен к транспорту кислорода, что ведёт к гипоксии. МеHb образуется при приёме избытка нитратов, аспирина, сульфаниламидов.

 

К ферментативной антиоксидантной защите относятся ферменты, генерирующие восстановительную форму НАД * Н₂ и НАДФ * Н₂ (такую систему имеют все клетки, но особенно мозг и миокард), а также ферменты, поддерживающие восстановительную форму металлов.

2) неферментативная: сюда относится ряд легко окисляющихся веществ, обладающих меньшей активностью, чем естественные метаболиты:

- хинон

- убихинон (Ко – Q)

- витамины Е и А (являются компонентами мембран и блокируют перекисные процессы)

- витамин С

Между этими тремя витаминами существует взаимосвязь: витамин С обеспечивает восстановительную форму витамина Е, а для поддержания восстановительной формы витамина С нужен витамин А. В настоящее время существует мощный препарат антиоксидантной защиты, представляющий собой комплекс трёх витаминов (Vit C = 2 г, Vit E = 500000 E, Vit A + 140000 – 170000 Е). Витамин А довольно токсичен, поэтому в качестве замены используется В – каротин.

Также к антиоксидантам относятся Vit F, кортикостероиды, гистидин, аргинин, билирубин и растительные пигменты.