Антиоксидантната система на организма

Антиоксидантната система на организма е набор от механизми, които инхибират автоокислението в клетката.

Неензимното автоокисление, ако не се ограничава до локално огнище, е разрушителен процес. От появата на кислорода в атмосферата, прокариотите се нуждаят от постоянна защита от спонтанни реакции на окислително разлагане на органичните им компоненти.

Антиоксидантната система включва антиоксиданти, които инхибират автоокислението в началния етап на липидната пероксидация (токоферол, полифеноли) или активни кислородни видове (супероксиддисмутаза - SOD) в мембраните. В този случай частици с несдвоен електрон, токоферол или полифенолни радикали, образувани по време на редукцията, се регенерират от аскорбинова киселина, съдържаща се в хидрофилния слой на мембраната. Окислените форми на аскорбат от своя страна се редуцират от глутатион (или ерготионеин), който получава водородни атоми от NADP или NAD. По този начин, радикаловото инхибиране се осъществява от глутатион (ерготионеин) аскорбат-токоферол (полифенол) верига, транспортираща електрони (като част от водородни атоми) от пиридинови нуклеотиди (NAD и NADP) към SR. Това осигурява стационарно, изключително ниско ниво на свободни радикалови състояния на липидите и биополимерите в клетката.

Наред с АО веригата, системата за инхибиране на свободните радикали в живата клетка включва ензими, които катализират окислително-редукционното превръщане на глутатион и аскорбат - глутатион-зависима редуктаза и дехидрогеназа, както и такива, които разграждат пероксидите - каталаза и пероксидази.

Трябва да се отбележи, че функционирането на два защитни механизма - веригата от биоантиоксиданти и групата от антипероксидни ензими - зависи от фонда от водородни атоми (NADP и NADH). Този фонд се попълва в процесите на биологично ензимно окисление-дехидрогениране на енергийни субстрати. По този начин, достатъчното ниво на ензимен катаболизъм - оптимално активно състояние на организма, е необходимо условие за ефективността на антиоксидантната система. За разлика от други физиологични системи (например кръвосъсирващата или хормоналната), дори краткосрочният дефицит на антиоксидантната система не преминава безследно - мембраните и биополимерите се увреждат.

Разрушаването на антиоксидантната защита се характеризира с развитие на свободнорадикално увреждане на различни компоненти на клетката и тъканите, изграждащи SR. Поливалентността на проявите на свободнорадикална патология в различните органи и тъкани, различната чувствителност на клетъчните структури към ефектите на SR продуктите показват неравномерно осигуряване на органите и тъканите с биоантиоксиданти, с други думи, очевидно, тяхната антиоксидантна система има значителни различия. По-долу са представени резултатите от определяне на съдържанието на основните компоненти на антиоксидантната система в различните органи и тъкани, което ни позволи да направим заключение за тяхната специфичност.

По този начин, особеността на еритроцитите е голямата роля на антипероксидните ензими - каталаза, глутатион пероксидаза, SOD, при вродени ензимопатии на еритроцитите, често се наблюдава хемолитична анемия. Кръвната плазма съдържа церулоплазмин, който има SOD активност, която липсва в други тъкани. Представените резултати ни позволяват да си представим AS на еритроцитите и плазмата: тя включва както антирадикалова връзка, така и ензимен защитен механизъм. Такава структура на антиоксидантната система ни позволява ефективно да инхибираме FRO на липиди и биополимери поради високото ниво на насищане на еритроцитите с кислород. Значителна роля за ограничаването на FRO играят липопротеините - основният носител на токоферол, от които токоферолът преминава в еритроцитите при контакт с мембраните. В същото време липопротеините са най-податливи на автоокисление.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Специфичност на антиоксидантните системи на различни органи и тъкани

Иницииращото значение на неензимното автоокисление на липиди и биополимери ни позволява да отдадем задействаща роля в генезиса на SP на недостатъчността на антиоксидантната защитна система на организма. Функционалната активност на антиоксидантната система на различни органи и тъкани зависи от редица фактори. Те включват:

1. нивото на ензимен катаболизъм (дехидрогениране) - производство на NAD-H + NADP-H фонд;
2. степента на потребление на NAD-H и NADPH фонда в биосинтетичните процеси;
3. ниво на реакции на ензимното митохондриално окисление на NADH;
4. снабдяването с основни компоненти на антиоксидантната система - токоферол, аскорбат, биофлавоноиди, съдържащи сяра аминокиселини, ерготионеин, селен и др.

От друга страна, активността на антиоксидантната система зависи от тежестта на ефектите на липидите, които индуцират окисление от свободни радикали; когато те са прекомерно активни, инхибирането се нарушава и производството на свободни радикали и пероксиди се увеличава.

В различните органи, според тъканната специфичност на метаболизма, преобладават определени компоненти на антиоксидантната система. В извънклетъчните структури, които нямат фонд от NAD-H и NADPH, притокът на редуцирани форми на АО-глутатион, аскорбат, полифеноли и токоферол, транспортирани чрез кръвта, е от съществено значение. Показателите за нивото на осигуреност на организма с АО, активността на антиоксидантните ензими и съдържанието на продукти на СТО интегрално характеризират активността на антиоксидантната система на организма като цяло. Тези показатели обаче не отразяват състоянието на АС в отделните органи и тъкани, които могат да се различават значително. Горното ни позволява да предположим, че локализацията и характерът на патологията на свободните радикали се предопределят главно от:

• генотипни характеристики на антиоксидантната система в различни тъкани и органи;
• естеството на екзогенния SR индуктор, действащ през целия онтогенезис.

Чрез анализ на съдържанието на основните компоненти на антиоксидантната система в различни тъкани (епителна, нервна, съединителна) е възможно да се идентифицират различни варианти на тъканни (органни) системи на инхибиране на FRO, които като цяло съвпадат с тяхната метаболитна активност.

Еритроцити, жлезист епител

В тези тъкани функционира активният пентозофосфатен цикъл и преобладава анаеробният катаболизъм; основният източник на водород за антирадикалната верига на антиоксидантната система и пероксидазите е NADPH. Еритроцитите като кислородни преносители са чувствителни към FRO индуктори.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Мускулна и нервна тъкан

Пентозофосфатният цикъл в тези тъкани е неактивен; NADH, образуван в аеробните и анаеробните цикли на катаболизма на мазнините и въглехидратите, преобладава като източник на водород за антирадикални инхибитори и антиоксидантни ензими. Насищането на клетките с митохондрии води до повишен риск от „изтичане“ на O2 и възможност за увреждане на биополимерите.

Хепатоцити, левкоцити, фибробласти

Наблюдават се балансиран пентозофосфатен цикъл и ана- и аеробни катаболни пътища.

Междуклетъчното вещество на съединителната тъкан е кръвна плазма, влакна и основното вещество на съдовата стена и костната тъкан. Инхибирането на SR в междуклетъчното вещество се осигурява главно от антирадикални инхибитори (токоферол, биофлавоноиди, аскорбат), което причинява висока чувствителност на съдовата стена към тяхната недостатъчност. В допълнение към тях, кръвната плазма съдържа церулоплазмин, който има способността да елиминира супероксидния анион радикал. В лещата, в която са възможни фотохимични реакции, освен антирадикалните инхибитори, висока е активността на глутатион редуктазата, глутатион пероксидазата и SOD.

Представените органни и тъканни характеристики на локалните антиоксидантни системи обясняват разликите в ранните прояви на SP с различни видове ефекти, индуциращи FRO.

Различното функционално значение на биоантиоксидантите за различните тъкани предопределя различия в локалните прояви на техния дефицит. Само дефицитът на токоферол, универсален липиден антиоксидант на всички видове клетъчни и неклетъчни структури, се проявява с ранно увреждане в различни органи. Първоначалните прояви на SP, причинени от химични прооксиданти, също зависят от естеството на агента. Данните ни позволяват да смятаме, че наред с естеството на екзогенния фактор, ролята на генотип-специфичните видове и тъканно-специфичните характеристики на антиоксидантната система е значима за развитието на патологията на свободните радикали. В тъкани с ниска скорост на биологично ензимно окисление, като съдовата стена, ролята на антирадикалната верига ерготионеин - аскорбат (биофлавоноиди) - токоферол, която е представена от биоантиоксиданти, които не се синтезират в организма, е висока; съответно, хроничният полиантиоксидантен дефицит причинява предимно увреждане на съдовата стена. В други тъкани преобладава ролята на ензимните компоненти на антиоксидантната система - SOD, пероксидази и др. По този начин, намаляването на нивото на каталаза в организма се характеризира с прогресивна пародонтална патология.

Състоянието на антиоксидантната система в различните органи и тъкани се определя не само от генотипа, но и по време на онкогенезата от фенотипно хетерохронния спад в активността на различни компоненти на антиоксидантната система, причинен от естеството на индуктора на антиоксидантната система. По този начин, в реални условия при индивид, различни комбинации от екзогенни и ендогенни фактори на разпадане на антиоксидантната система определят както общите свободнорадикални механизми на стареене, така и специфичните тригери на свободнорадикалната патология, проявяваща се в определени органи.

Представените резултати от оценката на активността на основните звена на АС в различни органи и тъкани са основа за търсене на нови лекарства-инхибитори на липидите FRO с целенасочено действие за превенция на свободнорадикална патология на определена локализация. Поради специфичността на антиоксидантната система на различните тъкани, АО лекарствата трябва да изпълняват липсващите звена диференциално за определен орган или тъкан.

Различни антиоксидантни системи са разкрити в лимфоцитите и еритроцитите. Gonzalez-Hernandez et al. (1994) изследват антиоксидантните системи в лимфоцитите и еритроцитите при 23 здрави индивида. Показано е, че в лимфоцитите и еритроцитите активността на глутатион редуктазата е съответно 160 и 4,1 U/h, глутатион пероксидазата - 346 и 21 U/h, глюкозо-6-фосфат дехидрогеназата - 146 и 2,6 sd/h, каталазата - 164 и 60 U/h и супероксид дисмутазата - 4 и 303 μg/s.