Кислород. В нормальных условиях 98-99% молекулярного кислорода подвергается тетравалентному восстановлению, в результате переноса электронов и протонов по системе
В нормальных условиях 98-99% молекулярного кислорода подвергается тетравалентному восстановлению, в результате переноса электронов и протонов по системе цитохромов дыхательных цепей митохондрий, путем следующей реакции:
.
Однако, 1-2% от общего количества кислорода подвергается одновалентному восстановлению, при этом образуются активные формы кислорода (АФК) – молекулы, которые имеют неспареный электрон: супероксидный анион (О2 •), перекись водорода (Н2О2), гидроксильный радикал (•ОН), синглетный кислород (1О2).
Генерация кислородных радикалов протекает в 2 этапа:
1. Ферментативное образование супероксидного радикала:
[ В нейтрофилах, моноцитах и макрофагах есть фермент НАДФ-оксидаза, который за счет элеткронов НАДФ восстанавливает кислород (т.н. «кислородный взрыв» макрофагов).
[ В кишечнике, печени, почках есть фермент ксантин-дегидрогеназа, который обеспечивает окисление гипоксантина (продукт обмена пуринов) в мочевую кислоту. В условиях гипоксии этот фермент окисляется и превращается в ксантин-оксидазу, которая выполняет окисление гипоксантина с одновременной генерацией супероксидного радикала.
[ Аутоокисление гемоглобина до метгемоглобина, также сопровождается генерацией супероксидного радикала.
[ Синтез катехоламинов Р450-гидроксилазными системами, также связан с генерацией супероксидного радикала.
2. Неферментативная генерация активных форм кислорода. Осуществляетс при помощи 2 реакций:
[ Реакция Haber-Weiss – реакция образования активных форм кислорода из суперокисдного радикала в пристуствии перекиси водорода или металлов с переменной валентностью (Fe3+, Cu2+):
О2 • +Н2О2 → О2+НО-+НО•;
Fe3++О2 • → Fe2++1О2;
Cu2++О2 • → Cu++1О2
[ Реакция Fenton – реакция образования активных форм кислорода из перекиси при участии Fe2+:
Fe2++Н2О2 → Fe3++НО-+НО•.
Образовавшиеся активные формы кислорода – высокореакционные молекулы, которые имеют весьма короткий период существования, но способны вызвать окисление ряда макромолекул организма. Процесс окисления макромолекул – важный физиологический процесс, но если он выходит из-под контроля, то может нанести весьма существенный вред (таблица 6).
Таблица 6. Мишени воздействия активных форм кислорода и их значение.
Макромолекулы-мишени
| Физиологическая роль
| Патофизиологическая роль
| Гиалуроновая кислота. Под влиянием АФК происходит образование эндоперикисей кислоты и разрыв ее цепей на мелкие фрагменты
| Обеспечивает миграцию макрофагов из сосудов к очагу воспаления или инфекции.
| Вызывает деградацию суставных хрящей, развитие артритов и артрозов
| Нуклеиновые кислоты. АФК вызывают модификацию остатков азотистых оснований:
· тимин → тимин-гликоль
· метилурацил → 5-гидрокси-метилурацил
· гуанин → 8-гидроксигуанин
Такая модификация приводит либо к аномальным разрывам ДНК, либо к неправильному спариванию оснований.
|
| Активация онкогенов, канцерогенный эффект.
| Белки. Происходит модификация остатков аминокислот:
· метионин → метионин-сульфоксид;
· пролин → дециклизация с разрывом пептида и образованием глутаминовой кислоты
| · Инактивация экзотоксинов бактерий;
· Нарушение метаболизма у бактерий.
| Окисление долгоживущих белков хрусталика (кристаллина, вителлина и др.) с развитием катаракты.
| Липиды. Окисление ненасыщенных связей с образованием эндоперикисей, которые в последующем распадаются на алифатический углеводород, малоновый диальдегид и короткоцепочечную жирную кислоту.
| · Синтез эйкозаноидов: простагландинов, лейкотриенов.
· Инактивация бактериального липополисахарида (эндотоксина).
| · Окисление ЛПОНП и ЛПНП с повышением их атерогенности.
· Окисление липидов мембран в очаге ишемии после восстановления кровотока и рост зоны инфаркта («реперфузионное повреждение»).
| Система, при помощи которой клетки сдерживают процесс перекисного окисления в допустимых физиологических границах называется системой антиоксидантов. Различают 2 группы антиоксидантов:
1. Антиоксиданты, которые непосредственно нейтрализуют АФК:
[ Супероксиддисмутаза, простагландины Е2 и D2 – нейтрализуют супероксидный радикал в реакции: О2 • + 2Н+ → О2+Н2О2.
[ Каталаза, глутатион-пероксидаза (при участии восстановленной формы глутатиона) – нейтрализуют перекиси в реакциях:
2SH-Glu+Н2О2 → 2Н2О+Glu-S-S-Glu;
2H2O2 → O2+2H2O.
[ Мочевина – нейтрализует гидроксильные радикалы.
2. Антиоксиданты, которые реактивируют окисленные макромолекулы:
[ Витамин Е, a-липоевая кислота, НАД, коэнзим Q10 – восстанавливают эндоперекиси липидов.
[ Витамин С – восстанавливает мукополисахариды и белки.
[ Тиоредоксин, Глутаредоксин – ферменты, которые восстанавливают белки в реакциях:
;
.
[ Поли-АДФ-рибозил синтаза – фермент, который восстанавливает модифицированные азотистые основания в молекулах нуклеиновых кислот.
Дата добавления: 2015-01-12 | Просмотры: 607 | Нарушение авторских прав
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
|