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 липопероксидных 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 СР ПОЛ можно условно разделить на три этапа:

1)кислородная инициация (кислородный этап);

2)обр-е СР орг.и неорг. веществ (СР этап);

3)продукция перекисей липидов (ПЛ этап).

Компоненты системы перекисного окисления липидов.

Активные формы кислорода.

Начальным звеном СР ПОЛ липидов при поврежд. клетки явл. образование активных форм кисл-да (АФК): •синглетного (02); •супероксидного радикала (02-); •перекиси водорода (Н2О2); •гидрокс-го радикала (ОН-).

Накопление в мембране липидных гидроперекисей приводит к их объединению в мицеллы, создающие трансмембранные каналы проницаемости, по которым возможен неконтролируемый ток катионов и других молекул органических и неорганических веществ в клетку и из неё, что, как правило, фатально для клетки.
Увеличение образования продуктов свободнорадикального перекисного окисления липидов и параллельно с этим ― кластеров может привести к фрагментации мембран (этот процесс получил название детергентного действия продуктов СПОЛ) и к гибели клетки.

Процесс свободно-радикального перекисного окисления липидов является эффективным инструментом дезинтеграции биологических мембран клеток, было показано, что этот процесс является важным звеном механизма разрушения структурного следа в печени организмов – органе детоксикации.

Свободно-радикальный баланс (отношение концентрации свободно-радикальных состояний к количеству антиоксидантов в системе) существенно изменяется при различных физиологических воздействиях и патологических состояниях организма : Е-авитаминоз, ишемия и реоксигенация конечностей, эмоционально-болевой стресс, злокачественный рост, гематологические заболевания, лучевое поражение, интоксикация биологически активными веществами и т.д. Выявленные изменения антиокислительных систем в тканях больных были антибатны по отношению к развитию свободно-радикального окисления субстратов при тех же заболеваниях. Этим, по своей сути, иллюстрируются авторегуляторные механизмы ответных реакций организма на молекулярном уровне.

Антиоксиданты (антиокислители) — ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные замедлять окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений).

Различным организмам (биосистемам) или экосистемам присущ разный стационарный уровень концентрации свободных радикалов (отражающих разную степень интенсивности протекания окислительных свободно-радикальных реакций), регулируемый другой системой – антиокислительной (молекулами–антиоксидантами).

Для разных типов морских беспозвоночных показано, что при изменении солености среды происходит повышенный расход антиоксидантови развитие окислительных свободно-радикальных перекисных реакций в липидной фазе клеток организмов. Организмы, неустойчивые к опреснению (морские ежи, морские звезды) в результате быстрого израсходывания антиоксидантов и резкого возрастания окислительных радикальных реакций при изменении солености быстро погибали. Наоборот, у организмов, более устойчивых к опреснению (актинии, балянусы) этот процесс протекал более медленно. Различная степень эвригалинности морских организмов оказалась тесно связанной с мощностью антиокислительных систем липидной природы.

Сравнительное изучение организмов с различной способностью выдерживать опреснение и переходить из моря в реки показало, что у организмов, способных осуществлять такой переход (проходные рыбы), мощная антиокислительная система, не дающая развиваться «разрушительным» окислительным реакциям.

В клетках протекают процессы и действуют факторы, которые ограничивают или даже прекращают СР и перекисные реакции (ПР), 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 антиоксидантной защиты клеток играют механизмы ферментной, а также неферментной природы.

В реакциях преобразования кислородных свободных радикалов принимают участие такие антиоксидантные ферменты, как:

супероксиддисмутаза (E-Cu2+, E-Mn3+, E-Fe3+): Е-Сu2+ + О2- →Сu+ + О2; Е-Сu+ + О2- +2H+→Е-Си2+ +Н2О2;

каталаза и пероксидаза: E - Fe3+ - ОН- + Н2О2 → Е – Fe3+ - ООН- + H2О
E-Fe3+ - OOH- + H2O2→E-Fe3+ - OH- + H2O + O2.
В реакциях ПОЛ при радикал-радикальной аннигиляции происходит обрыв цепей с образованием молекулярных продуктов реак-ции: RO + O2- + H+ →RОH + О2; ROO + O2- →ROOH + O2;
RO2 +RO2 → R = O + O2 +hv.
Следствием обрыва цепей в этих преобразованиях будет образование пероксида водорода и кислорода. По мере накопления пероксид водорода в реакциях дисмутации содействует образованию de novo свободных радикалов, которые снова могут вступать в вышеуказанные преобразования с образованием Н2О2 и выделением кислорода: О2- + Н2О2 → О2 + ОН- + ОН’; ОН’ +Н2О2 → H2O +H+ +О2-; Н2О2 +ē→ОН + ОН-.

С целью повышения адаптивных способностей организма и предупреждения вредных последствий действия на организм различных факторов среды все шире применяются фармакологические средства, среди которых заметное место занимают химические соединения, обладающие антиокислительным действием. В первую очередь, это относится к витаминам – антиоксидантам (альфа-токоферол, аскорбиновая кислота и др.).