CC BY
373
УДК 615.322.451.16.01.07:535.379:[577.15:576.3/4]
Д. М. Габитова В. О. Рыжикова 2, М. А. Рыжикова 1
Антиоксидантная защитная система организма
1 Башкирский государственный медицинский университет 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3; тел. (3472) 72-41-73 2 Уфимский государственный авиационный технический университет 450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12; тел. (3472) 72-22-15
В данной статье рассмотрены разнообразные факторы, барьеры антиоксидантной защитной системы организма.
Ключевые слова: антиоксиданты, свободно-радикальное окисление, перекисное окисление липидов.
Согласно современным представлениям, многие жизненно важные метаболические и физиологические процессы, протекающие в организме, тесно связаны со свободноради-кальным окислением (СРО). Оно влияет на физико-химические свойства биологических мембран, их проницаемость, структуру, что отражается на обмене веществ, функциональном состоянии клеток и организма в целом. Свободные радикалы участвуют в поддержании гомеостаза, аккумуляции и биотрансформации энергии, обеспечивают защитные функции, в частности, детоксикацию чужеродных соединений (как поступающих извне, так и образующихся в организме), обладают микробиоцидными свойствами, влияют на иммунитет и т. д. В животных и растительных тканях постоянно обнаруживается некоторое количество свободных радикалов различного происхождения и продукты, образующиеся при перекисном окислении липидов (ПОЛ). В то же время при избытке свободных радикалов и перекисных продуктов ингибиру-ется созревание и пролиферация клеток, происходят структурные и функциональные повреждения биологических мембран.
В нормально функционирующих клетках содержание продуктов свободнорадикального окисления находится на крайне низком уровне, несмотря на обилие субстратов ПОЛ. Этот факт свидетельствует о наличии антиоксидантной защитной системы. Было показано, что липидные вытяжки из тканей тормозят сво-боднорадикальные процессы. Е. Б. Бурлакова в 1985 г. показала универсальность антиоксидантной активности для всех живых тканей. К настоящему времени сложилось представление о
Дата поступления 28.12.06
единой многофакторной антиокислительной системе, основная функция которой — регуляция свободно-радикальных процессов. В нормально функционирующих клетках представлены разнообразные факторы, барьеры, ограничивающие воздействие свободных радикалов 1-6.
Первый барьер антиоксидантной защиты представляет собой смесь трахеобронхиальной слизи, гликопротеидов и сахара, который способен инактивировать пероксид водорода и гидроксильный радикал.
Вторым барьером является сурфактант, в поверхностно-активной фракции которого обнаружены многие антиоксиданты (супер-оксиддисмутаза — СОД, глутатионпероксида-за, глутатионредуктаза).
Третий барьер составляют собственно ан-тиоксиданты, которые могут быть разделены на 3 группы 1 5:
—ферменты, обладающие антиоксидант-ным действием (СОД, каталаза, система глута-тионпероксидаза-глутатионредуктаза);
—антиоксиданты неферментативного действия (жирорастворимые — токоферол, полифенолы, убихинол, тканевые липиды, витамины К, А, водорастворимые — аскорбиновая кислота, мочевина, глутатион, цистеин, нико-тинамид, бензойная кислота);
—синергисты, которые потенциируют действие других антиоксидантов (аскорбиновая, глутаминовая и лимонная кислоты).
К ферментам, обладающим антиоксидант-ным действием, как сказано выше, относятся супероксиддисмутаза, каталаза, сопряженная система глутатионпероксидаза-глутатионре-дуктаза. Ключевое значение имеет супероксид-дисмутаза — внутриклеточный фермент, инак-тивирующий супероксидный анион, строение которого установлено в настоящее время полностью.
Каталаза метаболизирует пероксид водорода с образованием воды и кислорода. Установлено, что при обострении бронхиальной ас-
тмы, особенно в состоянии приступа, активность этого фермента резко снижена 4.
Глутатионпероксидаза катализирует реакцию гидропероксидов с восстановленным глутатионом, в результате чего образуется окисленный глутатион и восстановленный
4
гидропероксид .
В легких после вдыхания озона или воздуха с высоким содержанием кислорода значительно нарастает количество окисленного глу-татиона. Глутатионпероксидаза не обладает большой субстратной специфичностью, поэтому она способна инактивировать и липидные гидроперекиси. Глутатионпероксидаза — селенсодержащий фермент. При содержании экспериментальных животных на бесселеновой диете у них наблюдаются нарастание гемолиза, изменения в печени и легких, обусловленное резкой активацией ПОЛ 4.
Антиоксиданты неферментативного действия представлены как жирорастворимыми, так и водорастворимыми соединениями. Жирорастворимые: токоферол, полифенолы, уби-хинон, тканевые липиды, витамины К, А. Ан-тиоксиданты водорастворимые: аскорбиновая кислота, мочевина, глутатион, цистеин, нико-тинамид, бензойная кислота, некоторые антибиотики 3 5 6'
Синергисты — вещества, которые сами слабо тормозят окисление липидов, но способны потенцировать действия других антиокси-дантов. Это глутаминовая, лимонная и аскорбиновая кислоты. Действие последней зависит от дозы, поэтому некоторые авторы признают ее истинные антиокислительные свойства. Надо заметить, что в легких находится большое количество аскорбиновой кислоты, распределенной по внутренним стенкам альвеол и бронхов 7-9. Основным механизмом действия антиоксидантов неферментативной природы является обрыв свободнорадикальной реакции; они выступают в роли «ловушек» свободных радикалов. Такой механизм действия характерен, в первую очередь, для группы токоферолов, наиболее активным из которых является а-токоферол 4' 6' 7' 10-12. Это позволяет считать основой биологического эффекта витамина Е его антирадикальные свойства. Важной характеристикой токоферолов является их жирорастворимость, которая позволяет им встраиваться в липидный слой
мембраны и оказывать преимущественно мемб-
1, 13
ранопротектирующее действие .
Ряд авторов выявил выраженное стабилизирующее действие витамина Е на мембраны
лизосом, нормализацию тканевого дыхания в мембранах митохондрий, снижение активности мембранных фосфолипаз, стабилизацию ферментной системы транспорта ионов Са в мембранах саркоплазматического ретикулу-ма, процессы, ограничивающие активацию ПОЛ 13-15. В последние годы большой интерес вызывают антиокислительные свойства медьсодержащего белка — церулоплазмина, который ранее рассматривался исключительно как белок острой фазы воспаления. Показано ингибирующее действие церулоплазмина на процессы ПОЛ 4' 6'16-18. Церулоплазмин является феррооксидазой, переводящей двухвалентное железо в трехвалентное и, таким образом, убирающий инициаторы перекисного окисления из среды. Антиокислительная активность церулоплазмина не является единственной, тем не менее, обнаружена тесная корреляция его концентрации с антиокислительной активностью сыворотки крови, что позволяет считать его основным внеклеточным антиоксидантом 19' 20' Описанные выше вещества являются наиболее активными компонентами антиоксидантной системы, однако она включает и другие вещества: биофлавоно-иды 3' убихинон, билирубин 21.
Показано, что введение экзогенных (синтетических) антиоксидантов вызывает резкое снижение собственной антиокислительной активности тканей 22. Авторы приходят к выводу о конкуренции и быстром расходовании сначала более сильных ингибиторов. При повышении содержания одного из факторов антиокислительной системы неизбежно снижаются другие. В связи с этим, в клинических исследованиях представляется нецелесообразным изолированное изучение отдельных компонентов антиокислительной системы без учета суммарной антиокислительной активности. Так, 15
авторы пришли к выводу, что определение содержания а-токоферола в плазме или мембранах недостаточно информативно, а его отношение к уровню липидов (плазмы или мембраны) более точно характеризует состояние антиокислительной системы.
Ключевым вопросом в понимании регуляции антиокислительной системы является ее соотношение с уровнем ПОЛ. Экспериментальные данные позволяют прийти к выводу о существовании замкнутого контура регуляции интенсивности свободных радикальных процессов системой природных антиоксидан-тов по принципу отрицательной обратной
связи
1' 14' 15' 23-25
Литература
1. Сыромятникова Н. В., Гончарова В. А., Котенко Т. В. Метаболическая активность легких.- Л., 1987.
2. Владимиров Ю. А. // Патол. физиол. и экспе-рим. терапия.- 1989.- №4.- С. 7.
3. Даниляк И. Г., Коган А. Х., Болевич С. // Пульмонология.- 1991.- №1.- С. 39.
4. Клаус Д. Лимфоциты. Методы. «Медицина», М.:- 1987.
5. Лукьянова Л. О., Балмуханов Б. С., Уголев А. Т. Кислородзависимые процессы в клетке и ее функциональное состояние.-М.: Наука, 1982.- 233 с.
6. Нактинис И., Ругявичус М. Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины.- Каунас: 1981.- С. 134-135.
7. Семенкова Г. Г., Проваторов В. М., Зиземская Е. В. Коррекция дисбаланса протеиназ-ингиби-торов и системы ПОЛ медикаментозным и немедикаментозным воздействием при лечении больных затяжной пневмонией /Всесоюзный конгресс по болезням органов дыхания. 2-й.- Челябинск, 1991.- 67 с.
8. Ahmed Т. et al. // Am. Rev. Resp. Dis.- 1981.-V. 124, №2.- Р. 110.
9. Eldefawi M. E., Eldefawi A. T., Penfield L. A., O'Brien R. D., Van Campen D.//Life Sci.-1975.- V. 16.- Р. 925.
10. Карр Я. Макрофаги. Пер. с англ.- М., 1987.
11. Резник Б. Я., Бирюков B. C. и др. // Педиатрия.- 1984.- №9.- С. 16.
12. Diplock A. T. Fat-soluble vitamins.- London: Heinemann, 1985.- Р. 154.
13. Антипин А. Н. Исследование динамики хеми-люминесценции лейкоцитов и антиоксидантной защиты у больных пневмониями в зависимости
от проводимой терапии: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук.- М., 1993.
14. Антипин А. Н. Исследование динамики хеми-люминесценции лейкоцитов и антиоксидантной защиты у больных пневмониями в зависимости от проводимой терапии: Автореф. дисс. ... канд. мед. наук.- М., 1993.
15. Мелетко B. E., Угрин О. М. Актуальные проблемы гемостаза в клинической практике.- М., 1987.- 253 с.
16. Гончаров В. А. Биохимические аспекты тучной клетки / Пробл. пульмонол.- 1985.- Вып.9.-С. 81.
17. Поберезкина Н. Б., Осинская Л. Ф. //Украинский биохимический журнал.-1989.- Т.61, №2.- С. 14.
18. Freeman B. A., Young S. L., Crapo J. D. // J. Biol. Chem.- 1983.- Vol. 258.- Р. 12534.
19. Субботина Т. Ф. Роль перекисного окисления липидов в патогенезе и клинике бронхиальной астмы: Автореф. дис. канд. мед. наук.- Л., 1986.
20. Тимофеев А. А., Глебов Р. Н., Калинина М. В. и др. //Бюлл. экспер. биол. и мед.- 1992.-№7.- С. 29.
21. Кожевников Ю. Н. // Вопр. мед. химии.-1985.- Т. 31, №5.- С. 2.
22. Бабенко Г. А., Погрибной И. П. // Укр. био-хим. журнал.- 1985.- №6.- С. 51.
23. Верболович В. П., Петренко Е. П., Подгорный Ю. К. Свободнорадикальные реакции сурфак-тантов легкого и ферментативные антиоксидан-ты / В кн.: Сурфактанты легкого в норме и патологии.- Киев: 1983.- С. 91-108.
24. Сейфулла Р. Д., Борисова И. Г. // Фармакол. и токсил.- 1990.- №6.- С. 3.
25. Freeman B. A., Panus P. C. // Am. Rev. respir. Dis.- 1988.- V.137.- 84 р.
