Свободное окисление протекает при участии свободнорадикальных форм кислорода, которые образуются в процессе одноэлектронного восстановления кислорода и прежде всего супероксид-аниона кислорода.
Обычно эти реакции своднорадикального окисления протекают в активном центре соответствующих ферментов, а промежуточные продукты не появляются во внешней среде. При изменении условий функционирования дыхательной цепи (например, при гипоксии) в ней также возможно одно-электронное восстановление кислорода, объясняющееся тем, что его сродство к убихинону выше, чем к цитохромоксидазе. Эти процессы приводят к образованию супероксид-аниона кислорода. Этот радикал может образовываться и под влиянием ультрафиолетовых лучей, а также путем взаимодействия кислорода с ионами металлов переменной валентности (чаще всего с железом) или в ходе спонтанного окисления некоторых соединений, например дофамина. Наконец, он может продуцироваться в клетках и такими ферментами, как ксантиноксидаза или НАДФН-оксидаза.
Образование супероксид-аниона кислорода имеет важное биологическое значение. Он является высокореакционным соединением, которое вследствие высокой гидрофильности не может покидать клетку и накапливается в цитоплазме. Его превращения приводят к образованию ряда активных окислителей (рис. 9.10). Он способен активировать NO-синтазу, которая образует в тканях NO-радикал, обладающий свойствами вторичного посредника (активирует растворимую гуанилатциклазу, продукт которой – цГМФ – проявляет вазодилататорные свойства). С другой стороны, супероксид-анион способен снижать содержание NO-радикала, превращая его в пероксинитрит ONOOH (см. рис. 9.10).
Живые клетки имеют системы защиты от повышенной продукции свободных радикалов. Фермент супероксиддисмутаза превращает супероксид-анион кислорода в менее реакционноспособный и более гидрофобный пероксид водорода Н2О2. Пероксид водорода является субстратом ката-лазы и глутатионзависимых пероксидаз, которые катализируют его превращение в молекулу воды. Однако пероксид водорода может генерировать гидроксил-радикал в присутствии двухвалентного железа или превращаться в гипохлорит-анион ОСl – ферментом миелопероксидазой.
Рис. 9.10. Взаимопревращения свободных радикалов и их основные функции в тканях [Болдырев А.А., 1996].
Как гипохлорит-анион, так и гидроксил-радикал являются сильными окислителями. Они способны модифицировать белки, нуклеиновые кислоты, индуцировать перекисное окисление липидов (от которого наиболее сильно «страдают» полиненасыщенные мембранные липиды) и в результате цепных реакций приводить к множественным нарушениям мембран и к гибели клеток. Важным дополнением этих реакций является способность NO-радикала при взаимодействии с супероксид-анионом образовывать пероксинитрит, который может индуцировать так называемый апоптоз (запрограммированная гибель клеток), а в ходе своего спонтанного распада превращаться в гидроксил-радикал. Последний может образовываться также из гипохлорит-аниона в присутствии ионов железа.
Процессы, протекающие до момента образования гипохлорит-аниона или гидроксил-радикала, локализованы в цитоплазме и контролируются цитоплазматическими ферментами или природными водорастворимыми антиоксидантами. Например, таурин способен связывать гипохлорит-анион в форме хлораминового комплекса, дипептид карнозин и его производные нейтрализуют гидроксил-радикал, а такие соединения, как белок ферритин, связывают железо. Перекисное окисление липидов, инициируемое в гидрофобном пространстве клеточных мембран, способен прерывать широко известный гидрофобный антиоксидант α-токоферол (витамин Е). Его высокая концентрация в биологических мембранах препятствует их повреждению свободными радикалами.
Полное подавление перекисных процессов в тканях, по-видимому, нецелесообразно, свободные радикалы обладают полезными свойствами. Они индуцируют апоптоз, участвуют в формировании клеточного иммунитета. Образование гидроперекисей жирнокислотных цепей полиненасыщенных фосфолипидов повреждает бислой и, стимулируя работу фосфолипаз, способствует высвобождению жирных кислот из состава мембранных липидов. Полиненасыщенная арахидоновая кислота является обычной мишенью для свободнорадикальной атаки. Этот процесс может стимулировать ферментативные превращения ее по одному из двух путей – липоксигеназному или циклооксигеназному. В результате в клетке образуются важные биологические регуляторы: простагландины, лейкотриены, тромбоксаны. Лизофос-фолипиды, образующиеся при отщеплении модифицированной жирной кислоты, могут быть восстановлены до исходного состояния с использованием другой жирной кислоты (в форме ацил-КоА). Таким образом может регулироваться жирнокислотный состав липидных молекул в клеточной мембране.
Высокореакционные свободные радикалы кислорода, характеризующиеся высоким окислительным потенциалом и способностью к быстрым превращениям, могут индуцировать цепные реакции. В настоящее время признается важная роль свободнорадикальных процессов в развитии возрастных и патологических состояний в тканях [Владимиров Ю.А. и др., 1983]. Свободнорадикальные превращения вовлекаются в механизмы, повышающие выживаемость клеток в неблагоприятных условиях, а снижение генерации свободных радикалов в организме способствует ослаблению клеточного иммунитета. Однако усиленная генерация свободных радикалов сопровождает патологические состояния (болезнь Паркинсона, Альцгейме-ра) и сам процесс биологического старения.
УРОВЕНЬ ГЕНЕРАЦИИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ В ОБРАЗЦАХ ЭЯКУЛЯТА БЕСПЛОДНЫХ ПАЦИЕНТОВ
Методом хемилюминесценции оценивали уровень генерации свободных радикалов в образцах эякулята бесплодных пациентов. Показано, что в образцах, содержащих антиспермальные антитела, увеличена вероятность повреждения плазматической мембраны сперматозоидов за счет избыточной генерации свободных радикалов. Изучению роли антиспермальных антител (АСАТ) в процессе репродукции уделяется большое внимание. Однако до сих пор остается неясным вопрос о влиянии АСАТ на оплодотворение. В работах одних авторов обнаруживается зависимость между присутствием антител и снижением вероятности наступления беременности , тогда как в других исследованиях влияние АСАТ на снижение данного показателя у пациентов с антителами ставится под сомнение . Целью данной работы явилась оценка уровня генерации СР в АСАТ-положительных и АСАТ-отрицательных образцах эякулята.
Издание: Бюллетень экспериментальной биологии и медицины
Год издания: 2001
Объем: 3с.
Дополнительная информация: 2001.-N 6.-С.658-660
Просмотров: 171
Активные формы кислорода (АФК) – соединения, в которых кислород имеет неспаренный электрон.
АФК образуются при изменении условий функционирования дыхательной цепи (например, при гипоксии), под действием УФ-лучей, при взаимодействии кислорода с ионами металлов переменной валентности (железом), в ходе спонтанного окисления некоторых веществ, при участии ферментов ксантиноксидазы или НАДФН-оксидазы. В этих условиях образуется супероксид-анион кислорода О2 .− , затем пероксид водорода Н2О2 и гидроксид-радикал НО . . Активные формы кислорода они вызывают перекисное окисление липидов — процесс, ведущий к тяжелому повреждению мембран, повреждают белки и ДНК.
Инактивация активных форм кислорода в клетках происходит под действием антиоксидантной системы. В нее входят несколько антиоксидантных ферментов и низкомолекулярные антиоксиданты (витамин С, глутатион, витамин Е и др.).
Супероксиддисмутаза(СОД) превращает супероксид-анион кислорода в пероксид водорода Н2О2:
Каталаза — геминовый фермент, содержащий Fe 3+ , катализирует реакцию разложения пероксида водорода. При этом образуются вода и кислород:
Наибольшая активность каталазы в организме характерна для печени. Каталазы много в эритроцитах. Там она защищает гем гемоглобина от окисления.
Пероксидаза— геминовый фермент, восстанавливает пероксид водорода до воды; при этом идет окисление другого вещества:
Пероксидаза способна разлагать и другие перекиси, превращая их в спирты. Пероксидазная активность обнаруживается в печени, почках, нейтрофильных лейкоцитах.
Антиоксиданты — биологически активные вещества, взаимодействующие со свободными радикалами и препятствующие процессам свободнорадикального окисления органических веществ в организме.
Витамины,проявляющие антиоксидантные свойства – С, Е, А, Р. Антиоксидантные свойства проявляют трипептид глутатион, таурин (2-аминоэтансульфоновая кислота), дипептид карнозин.
Полное подавление перекисных процессов в тканях, по-видимому, нецелесообразно. Свободные радикалы индуцируют апоптоз, участвуют в формировании клеточного иммунитета, стимулируют работу фосфолипаз, участвуя тем самым в синтезе эйкозаноидов.
Однако усиленная генерация свободных радикалов сопровождает патологические состояния (болезнь Паркинсона, Альцгеймера) и сам процесс биологического старения.
Дата добавления: 2015-03-19 ; просмотров: 759 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
