VI. Антиоксидантная система организма, роль, компоненты
Роль поддержания концентрации АФК на относительно стабильном низком уровне отводится многокомпонентной системе регуляции процессов активации кислорода, без которой функционирование клеток в аэробной среде было бы невозможно. В биологических системах антиоксидантами называются вещества, способные ингибировать процессы свободнорадикального окисления.
Антиоксидантная система (АОС) включает:
1.Энзиматические перехватчики, такие как супероксиддисмутаза, дисмутирующая О2∙- до Н2О2, каталаза и глутатионпероксидаза, конвертирующие Н2О2 до воды. Глутатионпероксидаза вместе с глутатион-S-трансферазой участвует в детоксикации гидропероксидов жирных кислот;
2.Гидрофильные сквенджеры радикалов - восстановленный глутатион (GSН), аскорбат, урат, тиолы (цистеин, эрготионеин);
3.Липофильные перехватчики радикалов - токоферолы, флавоноиды, каротиноиды, убихиноны, билирубин;
4.Ферменты, осуществляющие восстановление окисленных низкомолекулярных биоантиоксидантов (глутатионредуктаза) или участвующие в поддержании в функционально активном состоянии белковых тиолов (тиоредоксинредуктаза);
5.Ферменты, участвующие в поддержании внутриклеточного стационарного уровня восстановительных эквивалентов (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, катализирующая образование NADPH в пентозофосфатном пути окисления глюкозы);
6.Антиоксидантные белки (церулоплазмин, альбумин, ферритин, трансферрин, лактоферрин и др.), участвующие в хранении, транспорте или обезвреживании ионов металлов переменной валентности.
В зависимости от характера действия выделяют ферментативные и неферментативные компоненты специфической АОС. Исходя от растворимости, низкомолекулярные компоненты подразделяются на гидрофобные и гидрофильные, в зависимости от локализации в тканях – на внутриклеточные и внеклеточные.
Ферментативные компоненты:
-супероксиддисмутаза;
- каталаза;
- глутатион-пероксидаза;
- глутатионтрансфераза;
Эти ферменты катализируют металлы переменной валентности и участвуют в разложении гидроперекисей нерадикальным путем.
Неферментативные компоненты:
-высокомолекулярные (белковые) соединения: трансферрин, церуроплазмин и др.
-низкомолекулярные соединения – ловушки радикалов: витамины А, С, Д, Е, К; селен; мочевая кислота и др.
Таблица 1.Различные типы антиоксидантов
| Вид антиоксидантов | Локализация в организме | Механизм действия |
| Ферменты, белки | ||
| Супероксиддисмутаза | Митохондрии и цитоплазма клеткок | Дисмутация анионов супероксида |
| Каталаза | Клетки, пероксисомы | |
| Глутатионпероксидаза | Клетки | Разрушение Н2О2, гидроперекисей, пероксинитритов. |
| Глутатион-S-трансфераза | ||
| Другие пероксидазы | Клеточные мембраны, митохондрии, цитозоль | Разрушение Н2О2 |
| Церулоплазмин | Плазма крови | Связывание Cu и Fе, инактивация супероксида |
| Трансферрин | Плазма крови | Связывание и транспорт железа |
| Ферритин | Цитоплазма | Связывание железа |
| Низкомолекулярные антиоксиданты | ||
| Витамин Е | Клетки (цитоплазматические мембраны, мембраны митохондрий и лизосом), кровь | Нейтрализация супероксида, радикалов оксида азота и перекисных радикалов |
| Витамин С | Цитозоль, внеклеточная жидкость | Нейтрализация супероксида, гидроксильного радикала, восстановление окисленного витамина Е |
| Прочие витамины, напр, витамины В6, Р, РР, К (кроме витамина D) | Цитозоль, внеклеточная жидкость | Нейтрализация кислородных радикалов |
| Каротиноиды | Мембраны клеток | Защита клеток от синглетного кислорода |
| Восстановленный глутатион и другие SH-содержащие соединения | Клетки | Защита клеток от радикалов кислорода, предупреждение ПОЛ |
| Убихинон | Митохондрии | Ингибирование ПОЛ |
| Мочевина, мочевая кислота | Внеклеточная жидкость | Связывание Н2О2, ингибирование ПОЛ |
| Билирубин | Кровь | Нейтрализация кислородных радикалов |
| Карнозин | Клетки мозга, сердца и скелетных мышц | Нейтрализация АФК, ингибирование ПОЛ |
| Селен | Гормоны, белки и ферменты, в частности глутатионпероксидаза | Разрушение Н2О2 и гидроперекисей |
| Углекислый газ (СО2) | Клетки, плазма крови | Ингибирование образования супероксида |
В аэробных организмах сформировалась первичная и вторичная системы антиоксидантной защиты. Компоненты первичной системы взаимодействуют непосредственно с АФК на уровне клеток и тканей. К ним отнесены ферментативные и неферментативные звенья АОС. Компоненты вторичной защиты (липолитические ферменты, протеазы, пептидазы и т.д.) образуют систему, которая начинает функционировать при уже случившихся окислительных повреждениях клеточных структур, когда возникает необходимость быстрого их удаления и восстановления.