ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
В настоящее время перекисному окислению липидов (ПОЛ)в
биологии и медицине придается большое значение. Интерес к этому
процессу обусловлен не только тем, что ПОЛ играет существенную роль
в нормальной клеточной деятельности, но также и тем, что нарушение
интенсивности ПОЛ может служить причиной искажения скорости и
направления большого числа разнообразных биохимических реакций в
организме человека.
По современным представлениям, важнейшим фактором,
обусловливающим характер внутриклеточного метаболизма, является
состояние мембран, ограничивающих клетку снаружи, покрывающих
внутриклеточные органеллы. Эти мембраны, как уже было показано в
начальной части лекции по обмену липидов, богаты липидами;
полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав этих мембран,
довольно легко подвергаются процессу ПОЛ, что, естественно,
сопровождается изменениями биохимических превращений внутри клеток
органов и тканей.
Реакций перекисного окисления липидов более правильно называть
реакциями свободно-радикального окисления в липидной фазе
биологических мембран.
Как хорошо известно, подавляющее большинство окислительно-
восстановительных реакций в клетках аэробных организмов протекает с
участием О. В основном, невозбужденном состоянии молекулярный
кислород является стабильным бирадикалом. При образовании из O2
свободного радикала О2 реактивная способность кислорода резко
возрастает. Под свободным радикалом понимают молекулу или часть ее,
имеющую неспаренные электроны на молекулярной или валентно-атомной
орбите. Они образуются при воздействии на вещество потока электронов и
других электрически заряженных частиц (альфа-частицы, гамма-лучи,
световая энергия). Образование свободного радикала кислорода может
происходить несколькими путями, главным образом, за счет
одноэлектронного восстановления кислорода.
Поскольку промежуточным продуктом разветвленных цепных реакций
являются перекиси липидов и скорость данных реакций зависит от
концентрации перикисных радикалов, которые становятся источником
новых цепей, то поэтому процесс был назван перикисным окислением
липидов.
Липоперикиси - неустойчивые вещества, они легко подвергаются -
дальнейшим превращениям с образованием целого ряда более устойчивых
вторичных продуктов окисления: альдегидов, кетонов. спиртов, ряда
низкомолекулярных кислот (муравьиной, уксусной, масляной кислот). В
норме в плазме крови содержится 0,74-4,01мМоль/л малонового
диальдегида (МДА), в эритроцитах -28-35 мМоль/л.
Доказано, что конечные продукты ПОЛ оказывают токсическое
действие за счет сшивок биополимеров, набухания митохондрий и
разобщения окислительного (расформирования, инактивации тиоловых
ферментов, участвующих в тканевом дыхании и гликолизе. Они окисляют
HS-группы белков, повреждают ДНК, могут замедлять и прекращать
клеточное деление, дестабилизируют биологические мембраны, в том числе
и мембраны лизосом. в результате чего лизосомальные ферменты
освобождаются, гидролизуют многие внутриклеточные соединения,
приводя в конечном счете к гибели клеток.
Перекисное окисление липидов, продукты при этом получающиеся,
являются этиологическим и патогенетическим факторами многих видов
патологии.
Скорость ПОЛ в организме человека и животных во многом зависит от
состояния так называемой антиокислительной защитной системы (АОС).
Формирование этой системы происходило в ходе эволюции развития
механизмов ПОЛ. Механизмы АОС являются своего рода противовесом
токсичности кислорода и различных его интермедиаторов. Обычно
токсические свойства кислорода и продуктов свободно-радикального
Окисления дают о себе знать тогда, когда ослабляется или нарушается
направленный против него защитный потенциал. В организме человека и
животных роль антиоксидантов может выполнять большая группа веществ и
ферментов.
Фенольные антиоксиданты - это циклические спирты, у которых
имеется бензольное кольцо, содержащее одну или несколько гидроксильных
групп. К ним относятся флавониды, катехины витамин Р и пр. Важнейшим
свойством многих фенольных соединений является способность к
обратимому окислению, т.е. участвовать в окислительно-
.осстановительных процессах. В восстановительной форме фенольные
соединения являются донорами электронов и протонов, проявляют
антиокислительные свойства, благодаря этому они могут связывать
свободные радикалы; кроме того, они способны связываться с железом,
катализирующим свободно-радикальное окисление. Они также могут
поглощать световую энергию определенной длины волны, поэтому они
могут обезвреживать свободные радикалы, возникающие под влиянием
УФЛ и ионизирующей радиации.
Витамин Е (альфа-токоферол) - один из наиболее эффективных
антиоксидантов, он активно вмешивается в процессы ПОЛ, - его
восстановленная форма, содержащая ОН-группу, является ингибитором
свободно-радикального окисления липидов. Витамин Е принимает «удар»
свободных радикалов на себя, обрывая цепь ПОЛ. Является хорошо
доказанным фактом - обратная зависимость между уровнем витамина Е и
продуктов ПОЛ в тканях.
Важно подчеркнуть, что антиоксидантная терапия является
наиболее успешной при одновременном применении витаминов Е и С:
первый - проявляет свое действие в липидной фазе (мембране) теток, а
второй - в цитозоле, в частности, переводе окисленного глутатиона в
восстановительный, который используется в глутатионпероксидазной
реакции.
КоА-убихинон - также способен блокировать перикисные соединения,
а-токоферол осуществляет первичную защиту от ПОЛ, убихинон в этих
реакциях участвует на более глубоких стадиях процесса.
Эстрогены - женские половые гормоны, обладают лиофильными
свойствами, они накапливаются в мембранах, богатых липидами, т.е. для
них характерны мембранотропные свойства. Доказано, что эстрогены, в
молекулах которых имеется ароматическое кольцо с гидроксильной группой
в Са-положении, являются сильными ингибиторами ПОЛ. Механизм их
действия подобен действию фенольных соединений и обусловлен
антирадикальной активностью. По некоторым данным, эстрогены способны
активировать монооксигеназный путь окисления (в последнем участвуют
НАДФН-зависимая редокс-система и цитохром Р), т.е. эстрогены способны к
утилизации кислорода, потенциального источника свободного радикального
окисления.
Серосодержащие соединения - к ним прежде всего относится
глутатион-трипептид, построеный из остатков цистеина, глутаминовой
кислоты и глицина. Он существует в двух формах: восстановленной
(трипептид Г-Н) и окисленной (Г-Г). Антиоксидантное действие глутатиона.
катализируется специфическим ферментом - глутатионпероксидазой (ГП).
Этот фермент содержит в своем составе атом селена. Окисленный глутатион
восстанавливается ферментом глутатионредуктазой (ГР).
Антиокислительными свойствами обладают также метионин,
липоевая кислота, КоА, которые проявляют липотропный эффект.
Селен. По строению селен во многом напоминает атом серы, он может
быть отрицательно двухвалентным или положительно четырех- и
шестивалентным. Он входит в состав фермента ГП. Доказано, что в
местностях, где жители вместе с пищей и водой получают достаточно
селена, нарушения, связанные с ПОЛ, встречаются редко.
Витамин С - является важным компонентом биологической
внтиоксидантной системы, тесно связанной с глутатионом.
Восстановленная форма аскорбиновой кислоты - донор 2Н, необходимых
дня восстановления НАДФ Н2 и глутатиона, усиления микросомального
окисления.
Витамин А - ретинол - является полиненасыщенным соединением,
поэтому легко подвергается аутоокислению. Механизм антиоксидантного
действия ретинола недостаточно изучен. Полагают, что он влияет на
метаболизм мембранных фосфолипидов, богатый двойными связями,
ретинол берет на себя удар при свободно-радикальном окислении липидов,
вместо последних окисляется сам. При большом содержании в тканях
витамина А он сам может служить источником образования продуктов
ПОЛ.
Ферменты - антиоксиданты - сводят к минимуму концентрацию
супероксидного радикала, перикиси водорода и синглетного кислорода в
клетках и резко уменьшают образование наиболее токсичного радикала ОН.
Супероксиддисмутаза (СОД) - металлопротеид, содержит ион меди,
атом цинка, марганца и железа. Главное значение СОД заключается в
инактивации О2:
СОД-Е - ион меди + О2 + 2Н----------------- > Е - ион меди + Н2О2
Ясно, что хотя при этом и происходит дисмутация кислорода,
антиоксидантная защита обеспечивается не полностью.
Молекула СОД состоит из двух идентичных субъединиц, каждая из
которых имеет внутри белковой цепи дисульфидный мостик и одну Н-
группу, которые, очевидно, играют антиокислительную роль.
При высоком парциальном давлении кислорода активность СОД
возрастает, и наоборот, при снижении уровня кислорода активность СОД
падает.
После снятия приступа ИБС, восстановления кровотока, в
постшоковом периоде, когда восстанавливается гемодинамика и исчезает
гипоксия, интенсивность ПОЛ парадоксально восстает, поскольку к
этому времени активность СОД, одного из наиболеемощных
антиокислительных ферментов, оказывается значительно ослабленной,
свободные радикалы кислорода своевременно не обезвреживаются и
поэтому поток цепных реакций усиливатся.
Каталаза - гемопротеид, разлагает гидроперекиси до кислорода и
воды: 2Н202------------------ >2Н2О+ О2
Пероксидаза - также гемопротеид, обладает несколько иным
механизмом разложения перекиси водорода - с образованием вещества и
воды.
Церулоплазмин - медьсодержащий белок альфа-глобулиновой
фракции сыворотки, окисляет различные субстраты, в том числе и
полифенолы, полиамины, биогенные амины, КоА, а также превращает
железо в ион железа. В активном состоянии церулоплазмин содержит медь
Реакция сопровождается потерей окраски и антиоксидантной
активности. Это может происходить при взаимодействии с аскорбиновой
кислотой. Основная роль церулоплазмта - перенос меди из печени в кровь
Но он может играть и антиоксидантную роль. Установлено, что он
восстанавливает супероксидные радикалы до кислорода и воды, но в
отличие от СОД, защищающего внутриклеточные структуры,
церулоплазмин функционирует в крови и перехватывает свободно-
радикальные формы кислорода, предохраняя таким образом от их
повреждающего действия липидосодержащие биоструктуры.
Процессы ПОЛ привлекли внимание различных исследователей и
изучаются при многих патологических состояниях. Показаны
патогенетическая роль свободно-радикального окисления и
эффективность многосторонней антиоксидантной терапии в
комплексном лечении атеросклероза, стенокардии, инфаркта миокарда,
бронхитов, бронхиальной астмы, пневмонии, отека легких, почечных,
печеночных, желудочно-кишечных заболеваний, экзогенных отравлений,
заболеваний нервной системы, сахарном диабете, аллергических
заболеваний, в онкологии, радиологии, при гипоксических состояниях. В
частности, активность ПОЛ повышена при активных циррозах печени,
хронических активных гепатитах, особенно в стадии декомпенсации,
длительных биллиарных окклюзиях, особенно осложнившихся острой
печеночной недостаточностью.
Дата добавления: 2015-01-12 | Просмотры: 2261 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
|
