Антиоксидантная защита клеток. Чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций
Свободнорадикальные реакции. Этапы свободнорадикального перекисного окисления липидов.
Свободнорадикальные процессы и реакции СПОЛ — необходимое звено таких жизненно важных процессов, как транспорт электронов в цепи дыхательных ферментов, синтез Пг и лейкотриенов, пролиферация и дифференцировка клеток, фагоцитоз, метаболизм катехоламинов и др. В реакции СПОЛ могут вовлекаться белки, нуклеиновые кислоты, липиды, в особенности фосфолипиды. СПОЛ важно для регуляции липидного состава биомембран и активности ферментов. Последнее является результатом как прямого действия продуктов липоперок-сидных реакций на ферменты, так и опосредованного — через изменение состояния мембран, с которыми ассоциированы молекулы многих ферментов.
Интенсивность свободнорадикального перекисного окисления липидов регулируется соотношением факторов, активирующих (прооксидантов) и подавляющих (антиоксидантов) этот процесс. К числу наиболее активных прооксидантов относятся легко окисляющиеся соединения, индуцирующие появление свободных радикалов, в частности нафтохиноны, витамины А и D, восстановители — НАДФН2, НАДН2, липоевая кислота, продукты метаболизма Пг и катехоламинов.
Этапы. Процесс свободнорадикального перекисного окисления липидов можно условно разделить на три этапа:
1) кислородная инициация (кислородный этап);
2) образование свободных радикалов органических и неорганических веществ (свободнорадикальный этап);
3) продукция перекисей липидов (перекисный этап).
Компоненты системы перекисного окисления липидов.
Активные формы кислорода
Начальным звеном свободнорадикального перекисного окисления липидов при повреждении клетки является, как правило, образование так называемых активных форм кислорода:
• синглетного (02);
• супероксидного радикала (02-);
• перекиси водорода (Н2О2);
• гидроксильного радикала (ОН-).
Этапы свободнорадикального перекисного окисления липидов.
Супероксидный радикал О2- генерируют лейкоциты (особенно интенсивно при фагоцитозе), митохондрии в процессе окислительных реакций, разные ткани при метаболической трансформации катехоламинов, синтезе Пг и других соединений.
Пероксид водорода Н2О2 образуется при взаимодействии (дисмутации) радикалов 02-в цитозоле клеток и матриксе митохондрий. Этот процесс катализирует супероксиддисмутаза (СОД):
О2- + О2- + 2Н+ => H2O2 + O2
02- и Н2О2 оказывают повреждающее действие и сами по себе, но под влиянием ионов железа, присутствующих как в цитоплазме, так и в биологических жидкостях, 02~ и Н202 могут трансформироваться под влиянием каталазы в весьма агрессивный и обладающий высоким патогенным эффектом гидроксильный радикал ОН~:
Н2О2 + Fe2 + -> Fe3 + + ОН + ОН-;
О2- + Н2О2 -> О2 + ОН + ОН-.
Гидроксильные радикалы ОН- активно вступают в реакции с органическими соединениями, главным образом липидами, а также нуклеиновыми кислотами и белками. В результате образуются другие активные радикалы и перекиси. При этом реакция может приобрести цепной лавинообразный характер. Однако это происходит не всегда. Чрезмерной активации свободно-радикальных и перекисных реакций препятствуют факторы антиоксидантной защиты клеток.
Антиоксидантная защита клеток. Чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций.
В клетках протекают процессы и действуют факторы, которые ограничивают или даже прекращают свободнорадикальные и перекисные реакции, т.е. оказывают антиоксидантный эффект. Одним из таких процессов является взаимодействие радикалов и гидроперекисей липидов между собой, что ведёт к образованию «нерадикальных» соединений. Ведущую роль в системе антиоксидан-тной защиты клеток играют механизмы ферментной, а также неферментной природы, главные из которых представлены в таблице.