Ķermeņa antioksidantu sistēma

Organisma antioksidantu sistēma ir mehānismu kopums, kas kavē autooksidāciju šūnā.

Neenzimātiska autooksidācija, ja ne tikai lokāls uzliesmojums, ir destruktīvs process. Kopš skābekļa parādīšanās atmosfērā prokariotiem ir bijusi nepieciešama pastāvīga aizsardzība pret to organisko komponentu spontānām oksidatīvās sadalīšanās reakcijām.

Antioksidantu sistēmā ietilpst antioksidanti, kas membrānās kavē autooksidāciju lipīdu peroksidācijas sākotnējā stadijā (tokoferols, polifenoli) vai aktīvās skābekļa sugas (superoksīda dismutāze - SOD). Šajā gadījumā daļiņas ar nepāra elektronu, tokoferola vai polifenola radikāļiem, kas veidojas reducēšanas laikā, tiek reģenerētas ar askorbīnskābi, kas atrodas membrānas hidrofilajā slānī. Savukārt oksidētās askorbāta formas reducē glutations (vai ergotioneīns), kas saņem ūdeņraža atomus no NADP vai NAD. Tādējādi radikāļu inhibīciju veic glutationa (ergotioneīna) askorbāta-tokoferola (polifenola) ķēde, transportējot elektronus (kā daļu no ūdeņraža atomiem) no piridīna nukleotīdiem (NAD un NADP) uz SR. Tas nodrošina stacionāru, ārkārtīgi zemu lipīdu un biopolimēru brīvo radikāļu stāvokļu līmeni šūnā.

Līdztekus AO ķēdei brīvo radikāļu inhibēšanas sistēmā dzīvā šūnā ir iesaistīti enzīmi, kas katalizē glutationa un askorbāta oksidācijas-reducēšanas konversiju - glutationatkarīgā reduktāze un dehidrogenāze, kā arī tie, kas noārda peroksīdus - katalāze un peroksidāzes.

Jāatzīmē, ka divu aizsardzības mehānismu - bioantioksidantu ķēdes un antiperoksīdu enzīmu grupas - darbība ir atkarīga no ūdeņraža atomu fonda (NADP un NADH). Šis fonds tiek papildināts enerģijas substrātu bioloģiskās fermentatīvās oksidācijas-dehidrogenēšanas procesos. Tādējādi pietiekams fermentatīvā katabolisma līmenis - optimāli aktīvs organisma stāvoklis - ir nepieciešams nosacījums antioksidantu sistēmas efektivitātei. Atšķirībā no citām fizioloģiskām sistēmām (piemēram, asins koagulācijas vai hormonālās), pat īslaicīgs antioksidantu sistēmas deficīts neizzūd bez pēdām - tiek bojātas membrānas un biopolimēri.

Antioksidantu aizsardzības sabrukumu raksturo brīvo radikāļu bojājumu attīstība dažādās šūnas un audu sastāvdaļās, kas veido SR. Brīvo radikāļu patoloģijas izpausmju polivalence dažādos orgānos un audos, šūnu struktūru atšķirīgā jutība pret SR produktu iedarbību liecina par nevienlīdzīgu orgānu un audu nodrošinājumu ar bioantioksidantiem, citiem vārdiem sakot, acīmredzot to antioksidantu sistēmai ir būtiskas atšķirības. Zemāk ir sniegti antioksidantu sistēmas galveno komponentu satura noteikšanas rezultāti dažādos orgānos un audos, kas ļāva izdarīt secinājumu par to specifiskumu.

Tādējādi eritrocītu īpatnība ir antiperoksīdu enzīmu - katalāzes, glutationa peroksidāzes, SOD - lielā loma iedzimtās eritrocītu enzimopātijās, bieži tiek novērota hemolītiskā anēmija. Asins plazmā ir ceruloplazmīns, kam piemīt SOD aktivitāte, kas citos audos nav sastopama. Iesniegtie rezultāti ļauj mums iztēloties eritrocītu un plazmas AS: tā ietver gan antiradikālu saiti, gan fermentatīvu aizsardzības mehānismu. Šāda antioksidantu sistēmas struktūra ļauj efektīvi inhibēt lipīdu un biopolimēru FRO, pateicoties augstajam eritrocītu piesātinājuma līmenim ar skābekli. Nozīmīgu lomu FRO ierobežošanā spēlē lipoproteīni - galvenais tokoferola nesējs, no tiem tokoferols, nonākot saskarē ar membrānām, nonāk eritrocītos. Tajā pašā laikā lipoproteīni ir visjutīgākie pret autooksidāciju.

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

Dažādu orgānu un audu antioksidantu sistēmu specifika

Lipīdu un biopolimēru neenzimātiskās autooksidācijas iniciējošā nozīme ļauj mums piedēvēt SP ģenēzes ierosinātāja lomu organisma antioksidantu aizsardzības sistēmas nepietiekamībai. Dažādu orgānu un audu antioksidantu sistēmas funkcionālā aktivitāte ir atkarīga no vairākiem faktoriem. Tie ietver:

1. fermentatīvā katabolisma līmenis (dehidrogenēšana) - NAD-H + NADP-H fonda ražošana;
2. NAD-H un NADPH fonda patēriņa pakāpe biosintēzes procesos;
3. NADH fermentatīvās mitohondriju oksidācijas reakciju līmenis;
4. antioksidantu sistēmas būtisko komponentu - tokoferola, askorbāta, bioflavonoīdu, sēru saturošu aminoskābju, ergotionīna, selēna utt. - piegāde.

No otras puses, antioksidantu sistēmas aktivitāte ir atkarīga no brīvo radikāļu oksidāciju izraisošo lipīdu ietekmes smaguma; ja tie ir pārmērīgi aktīvi, inhibīcija tiek traucēta un palielinās brīvo radikāļu un peroksīdu ražošana.

Dažādos orgānos, atkarībā no vielmaiņas audu specifikas, dominē noteiktas antioksidantu sistēmas sastāvdaļas. Āršūnu struktūrās, kurās nav NAD-H un NADPH fonda, būtiska nozīme ir reducēto AO-glutationa, askorbāta, polifenolu un tokoferola formu pieplūdumam, ko transportē asinis. Organisma apgādes ar AO līmeņa rādītāji, antioksidantu enzīmu aktivitāte un STO produktu saturs integrāli raksturo organisma antioksidantu sistēmas aktivitāti kopumā. Tomēr šie rādītāji neatspoguļo AS stāvokli atsevišķos orgānos un audos, kas var ievērojami atšķirties. Iepriekš minētais ļauj pieņemt, ka brīvo radikāļu patoloģijas lokalizāciju un raksturu galvenokārt nosaka:

• antioksidantu sistēmas genotipiskās iezīmes dažādos audos un orgānos;
• eksogēnā SR induktora raksturs, kas darbojas visā ontoģenēzes laikā.

Analizējot antioksidantu sistēmas galveno komponentu saturu dažādos audos (epitēlija, nervu, saistaudos), ir iespējams identificēt dažādus FRO inhibīcijas audu (orgānu) sistēmu variantus, kas kopumā sakrīt ar to metabolisma aktivitāti.

Eritrocīti, dziedzeru epitēlijs

Šajos audos dominē aktīvais pentozofosfātu cikls un anaerobā katabolisms; galvenais ūdeņraža avots antioksidantu sistēmas antiradikāļu ķēdei un peroksidāzēm ir NADPH. Eritrocīti kā skābekļa nesēji ir jutīgi pret FRO induktoriem.

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

Muskuļu un nervu audi

Šajos audos pentofosfātu cikls ir neaktīvs; NADH, kas veidojas tauku un ogļhidrātu katabolisma aerobā un anaerobā ciklā, dominē kā ūdeņraža avots antiradikāļu inhibitoriem un antioksidantu enzīmiem. Šūnu piesātinājums ar mitohondrijiem izraisa paaugstinātu O2 "noplūdes" risku un biopolimēru bojājumu iespējamību.

Hepatocīti, leikocīti, fibroblasti

Tiek novērots līdzsvarots pentozes fosfāta cikls un ana- un aerobie kataboliskie ceļi.

Saistaudu starpšūnu viela ir asins plazma, šķiedras un asinsvadu sieniņas un kaulu audu pamatviela. SR inhibīciju starpšūnu vielā galvenokārt nodrošina antiradikāļu inhibitori (tokoferols, bioflavonoīdi, askorbāts), kas izraisa asinsvadu sieniņas augstu jutību pret to nepietiekamību. Papildus tiem asins plazmā ir ceruloplazmīns, kam piemīt spēja eliminēt superoksīda anjonu radikāli. Lēcā, kurā iespējamas fotoķīmiskās reakcijas, papildus antiradikāļu inhibitoriem ir augsta glutationa reduktāzes, glutationa peroksidāzes un SOD aktivitāte.

Piedāvātās lokālo antioksidantu sistēmu orgānu un audu īpašības izskaidro atšķirības SP agrīnajās izpausmēs ar dažāda veida efektiem, kas izraisa FRO.

Bioantioksidantu atšķirīgā funkcionālā nozīme dažādiem audiem nosaka atšķirības to deficīta lokālajās izpausmēs. Tikai tokoferola, universāla lipīdu antioksidanta visu veidu šūnu un bezšūnu struktūrām, deficīts izpaužas kā agrīni bojājumi dažādos orgānos. Ķīmisko prooksidantu izraisītās SP sākotnējās izpausmes ir atkarīgas arī no ierosinātāja rakstura. Dati ļauj uzskatīt, ka līdztekus eksogēnā faktora raksturam brīvo radikāļu patoloģijas attīstībā nozīmīga ir arī genotipam specifisko sugu un antioksidantu sistēmas audu specifisko īpašību loma. Audos ar zemu bioloģiskās fermentatīvās oksidācijas ātrumu, piemēram, asinsvadu sienā, antiradikāļu ķēdes ergotioneīna - askorbāta (bioflavonoīdu) - tokoferola loma, ko pārstāv organismā nesintezēti bioantioksidanti; attiecīgi hronisks poliantioksidantu deficīts galvenokārt izraisa asinsvadu sieniņas bojājumus. Citos audos dominē antioksidantu sistēmas fermentatīvo komponentu - SOD, peroksidāžu u.c. - loma. Tādējādi katalāzes līmeņa samazināšanos organismā raksturo progresējoša periodonta patoloģija.

Antioksidantu sistēmas stāvokli dažādos orgānos un audos nosaka ne tikai genotips, bet arī onkoģenēzes laikā notiekošais fenotipiski heterohroniskais dažādu antioksidantu sistēmas komponentu aktivitātes samazinājums, ko izraisa antioksidantu sistēmas induktora daba. Tādējādi reālos apstākļos indivīdam dažādas antioksidantu sistēmas sabrukšanas eksogēnu un endogēnu faktoru kombinācijas nosaka gan vispārējos brīvo radikāļu novecošanās mehānismus, gan konkrētos brīvo radikāļu patoloģijas ierosinātājus, kas izpaužas noteiktos orgānos.

Iesniegtie AS galveno saišu aktivitātes novērtējuma rezultāti dažādos orgānos un audos ir pamats jaunu mērķtiecīgas darbības lipīdu FRO inhibitoru meklēšanai noteiktas lokalizācijas brīvo radikāļu patoloģijas profilaksei. Sakarā ar dažādu audu antioksidantu sistēmas specifiku, AO zālēm trūkstošās saites jāveic atšķirīgi konkrētam orgānam vai audiem.

Limfocītos un eritrocītos tika atklātas dažādas antioksidantu sistēmas. Gonzalez-Hernandez et al. (1994) pētīja antioksidantu sistēmas limfocītos un eritrocītos 23 veseliem cilvēkiem. Tika pierādīts, ka limfocītos un eritrocītos glutationa reduktāzes aktivitāte bija attiecīgi 160 un 4,1 U/h, glutationa peroksidāzes - 346 un 21 U/h, glikozes-6-fosfāta dehidrogenāzes - 146 un 2,6 sd/h, katalāzes - 164 un 60 U/h un superoksīda dismutāzes - 4 un 303 μg/s.