CC BY
50
УДК: 577.158:636.52/.58:612.35:612.015.6
Жукова I.O., д.вет.н., доцент © Хартвсъка державна зооветеринарна академ1я
ВПЛИВ ОКСИДАТИВНОГО СТРЕСУ НА ОРГАНОМ ТВАРИН
В огляЫ узагалънено дат науковог лтератури щодо значения оксидативного стресу в життед1ялъност1 оргашзму, його особливостях при ргзних патолог1ях. Выявления оксидативного стресу в оргашзм1 важливе еже на pannix, inodi доклШчних, стад1ях ргзних захворюванъ, при оцтц1 ступеня тяжкост1 патолог1чного процесу.
Ключое1 слова: оксидативнии стрес, норма, патолог1я, методи ощнки.
Оксидативним стресом (англ. oxidative stress) називають процес пошкодження кл1тини у результат! вшьнорадикального окиснення, основу якого складае так зване перекисне окиснення лшвдв (ПОЛ).
yci форми життя збер1гають вщновлююче середовище усередиш cboix кл1тин, яке пщтримуеться спещал1зованими ферментами у результат! постшного припливу енергп. Порушення цього статусу викликае пщвищений р1вень токсичних реактивних форм кисню, таких як пероксиди i вшьш радикали. В результат! ди цих форм кисню таю важлив1 компоненти кл1тини як лшщи i ДНК окиснюються. Близько 95 % кисню, що потрапляе в оргашзм, в процес1 окислювального фосфорилювання вщновлюеться в м1тохондр1ях до води. 1нш1 5 % в результат! р1зних (як правило, ферментативних) реакцш перетворяться в його активш форми, що е високотоксичними для кл1тин [1].
Активш форми кисню (АФК) - вшьш радикали, прооксиданти — е молекулярш частки, що мають непарний електрон на зовшшнш op6iTi i високу реакцшну здатшсть, яка полягае в ушкодженш бшюв, нуклешових кислот i лшщ1в бюлопчних мембран кл1тин. У норм1 цей процес безперервний [2-4].
АФК i rnmi прооксиданти беруть участь в мехашзмах бактерицидносп, в синтез! бюлопчно активних речовин, в обмш1 колагену, регуляцп проникност1 мембран та ш. Формування вшьних радикал1в - важливий захисний мехашзм, що лежить в основ! неспециф1чного ¿муштету: фагоцитоз призводить до багатократного збшьшення вмкту вшьних радикал1в у кл1тинах, що фагоцитують, з одночасним пщвищенням споживання кисню у 20 i бшьше раз1в («дихальний вибух»). В той же час АФК е основою патогенезу багатьох патолопчних процеЫв, мають антигенш властивост1, запускають ауто1мунш процеси ушкодження тканин, викликають бронхоконстрикцш та ш. [2, 5].
Негативний вплив чинниюв довкшля (забруднення пов1тря викидами транспорту i промислових пщприемств, рад1ацшне i ультрафюлетове випромшювання, ксенобютики), надм1рне ф1зичне навантаження, стрес, перевтома супроводжуються збшьшенням утворення вшьних радикал1в. [6].
До недавнього часу бюлоги не припускали, що вшьш радикали можуть виникати i гинути при бюх1м1чних процесах в оргашзм1 людини i тварини. Коли
© Жукова I.O., 2013
83
в 1969 рощ Joe M. et al. заявили, що супероксидний анюн, небезпечний вшьний радикал, формуеться в живому opraHÍ3MÍ, а такий ензим, як супероксиддисмутаза, його знешкоджуе, i'x колеги 3Í всього св1ту вщнеслися до таких bhchobkíb з неприхованим скептицизмом [8]. Величезний вклад в розумшня цих процеав bhíc вщомий 6íoxímík R. Passwater. Його робота про можливкть уповшьнення процеав старшня з'явилася у npeci в 1971 рощ, коли термши «вшьний радикал» i «антиоксидантна терашя» були знайом1 тшьки дуже вузькому кругу професюнал1в. Через 2 роки bíh опублжував даш cboí'x дослщжень, з результате яких уперше стало вщомо про кнування зв'язку м1ж вшьними радикалами i онкопатолопею [6, 7, 9].
Доведено, що процес ПОЛ розпочинаеться з реакци Ыщаци ланцюга, внаслщок якого утворюеться супероксидний i гщроксильний радикали. Якщо такий радикал утворюеться поблизу кл1тинно! мембрани, bíh мае тенденщю реагувати з полшенасиченими жирними кислотами (ПНЖК) б1чних ланцюпв лшвдв з утворенням вшьного радикала вуглецю в мембраш. Останнш, реагуючи з молекулярним киснем, утворюе пероксидний радикал (LOO*). У pa3Í вщсутност! вщповщного антиоксиданту пероксид лшщу «витягае» водень з ¿ншо! найближчою ПНЖК з утворенням гщропероксиду (LOOH) i нового вуглецевого радикала. Ця реакщя починае новий етап вшьнорадикального ланцюгового процесу, коли гщроперекиси розкладаються, шщшючи hobí ланцюги, але частина радикал1в взаемод1е один з одним, утворюючи неактивш продукти, що призводить до обриву ланцюга [10].
В результат! реакцп вшьнорадикального окиснення утворюеться безл1ч продукт1в ПОЛ, до яких вщносяться:
— гщроперекиси лшщ1в (первинш продукти ПОЛ) — нестшю речовини, як1 легко пщдаються подальшим перетворенням з утворенням цшого ряду стшюших вторинних продукт1в окиснення: альдегвдв, кетону, ряду низькомолекулярних кислот (мурашино!, оцтово!, масляно!). Вони токсичш для кл1тини, призводять до порушення функцш мембран i метабол1зму в цшому;
— flieHOBÍ кон'югати - утворюються шляхом вщриву атома водню вщ молекули ПНЖК, частше арахщоново! (лшоперекиси Í3 зв'язаними подвшними зв'язками);
— перекисш радикали - Н*, ОН*, Н02*;
— малоновий д1альдегщ - утворюеться в процес1 окиснювально! деструкци лшщ1в, входить до складу вторинних продукт1в ПОЛ;
— шиффов1 луги - кон'юговаш сполуки, що утворюються з ПНЖК, д1альдегщ1в та шших вторинних продукт1в ПОЛ [11, 12].
Для оцшки штенсивност! ПОЛ найчастше використовують кшьккне визначення малонового д1альдегщу (МДА). Його пщвищення е методом раннього виявлення метабол1чних порушень в opraHÍ3MÍ, нав1ть на доклмчнш стади захворювання [13-15].
На противагу вшьнорадикальним процесам в opraHÍ3MÍ ¿снуе антиоксидантна система (АОС), що е сукупшстю захисних мехашзм1в кл1тин, тканин, оргашв i систем, спрямованих на збереження i пщтримку гомеостазу в opraHÍ3MÍ. PÍBHOBara м1ж цими двома протилежними складовими в сташ ф1зюлопчного оптимуму утримуе перекисне окиснення на певному низькому
84
piBHi, перешкоджаючи розвитку ланцюгового окиснювального процесу i характеризуе антиоксидантний статус оргашзму. Без ще! ушверсально! ендогенно! системи захисту нормальне кнування у бюсфер1 Земл1 в умовах забруднено! атмосфери, природного рад1ацшного фону i ультрафюлетового випромшювання Сонця було б неможливим [5,16].
Розр1зняють ферментативш i неферментативш складов! АОС. Перша представлена глутатюнпероксидазою, супероксиддисмутазою i каталазою. Вони мають певну спещал1зацш по вщношенню до конкретних вид1в радикал1в i перекишв. Наприклад, актившсть глутатюнпероксидази на раншх стад1ях судинно! патологи головного мозку зменшуеться майже удв1ч1 в пор1внянш i3 здоровими i дал1 знижуеться по Mipi прогресу захворювання. [5, 17, 18]. Неферментативна ланка АОС - низькомолекулярш бшков1 сполуки.
В1там1н Е (токоферол) серед жиророзчинних антиоксидантних мембранопротектор1в грае найважлившу роль, маючи здатшсть пщвищувати р1вень природних лшщних антиоксидант1в. BiH взаемодк з гщроксильним радикалом (*ОН), впливае на синглетний кисень, шактивуе супероксидний радикал, iHri6ye лшщш радикали, захищае вщ токсично! ди озону, блокуючи породжуваш ним радикальш реакцп [5, 19].
Сдиним лшщорозчинним антиоксидантом, який синтезуеться у кл1тинах i постшно регенеруеться з окиснено! форми, е убихшон. Його роль як найважлившого переносника електрошв в дихальному ланцюз1 зумовлюе полшшення прогнозу при р1зних патолопях [2, 5, 7, 16, 19].
Антиоксидантна функщя в1тамшу А - захист будь-яких бюлопчних мембран вщ ушкодження активними формами кисню.
Аскорб1нова кислота (в1тамш С) е найбшьш важливим антиоксидантом м1жкл1тинно! рщини, не синтезуеться i не мае депо в оргашзмц зв'язуе i шактивуе АФК i оргашчш пероксиди, захищае лшопротеши низько! щшьност1 та rnmi лшщи вщ окиснювального ушкодження; вщновлюе окиснену форму в1тамшу Е, грае провщну роль у захист1 головного мозку [20].
Глутатюн виконуе функцш донора водню i ко-фактора ряду антиоксидантних ферментних систем. Зниження внутршньокл1тинного вмкту вщновленого глутатюну, ктотно знижуе стшккть кл1тин i оргашзму до променевого ураження або штоксикаци. BiH мктиться усередиш кл1тин, найбшьше - у печм i мозку. Глутатюн захищае вщ активних форм кисню, вщновлюе дисульфщш зв'язки, впливае на актившсть численних фермент1в, пщтримуе оптимальний стан бюмембран, реал1зуе ко-ферментш функцп, приймае участь у обмш1 ейкозановдв, бюсинтез1 нуклешових кислот, метабол1зм1 ксенобютиюв, функцюнуе в якост1 резерву цистешу, пщвищуе кл1тинну резистентнкть до токсиканив, стимулюе прол1ферацш [13, 16, 17].
Бюфлавонощи знижують артер1альний тиск, актившсть мускулатури кишковика, усувають бронхоспазм, чинять змщнюючу дш на капшяри. Одним з найбшьш вщомих представниюв ще! групи е в1тамш Р (рутин) [5, 16].
У антиоксидантному захист1 рщких середовищ оргашзму вщкрають важливу роль також с1рковм1сна амшокислота таурин, сечовина, сечова кислота, бшрубш, пол1амши. Сечовина перешкоджае утворенню метгемоглобшу, ефективно захищае центральну нервову систему, легеш i кров
85
вщ окислювального стресу. Сечова кислота також iHri6ye ПОЛ i вщновлюе метгемоглобш з утворенням малоактивного радикала урату.
Церулоплазмш - багатофункцюнальний мщьвмкний бшок сироватки кров! (а2-глобулшово1 фракцп), е глжопротешом. Синтезуеться у гепатоцитах i, будучи головним позакл1тинним антиоксидантом кров1, iHri6ye ПОЛ до 50 % за рахунок перехоплення i шактивацп супероксидного радикала. Дшчи як антиоксидант, чинить потужну протизапальну дш. BiH здшснюе транспорт мда, доставляючи И в тканини для синтезу цитохром-С-оксидази i шших фермешгв, бере участь в регуляцп бюгенних амш1в i регуляцп ix функцш, е стимулятором кровотворення i регулятором функцш кров1 [5, 16].
Таким чином, науковцями доведено роль оксидативного стресу у патогенез! багатьох патологш i згщно цього е необхщшсть в оцшщ м1ри ризику iix виникнення, прогнозуванш особливостей nepe6iry i профшактики.
Приведен! матер1али переконують у необхщност1 ширшого використання антиоксидант1в в комплекснш Tepanii' гострих i хрошчних захворювань разом з шшими патогенетичними методами лжування. 1х виб1р повинен визначатися характером патолопчного процесу i м1рою його активност1.
Л1тература
1. Меньщикова Е. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е. Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, и др. - М.: Фирма "Слово", 2006. - 556 с.
2. Биохимия человека / [Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В.]. -М.: Мир, 1993. - В 2 томах.- Т. 1. - 384 е., ил.
3. Esterbauer H. The role of lipid peroxidation and antioxidants in oxidative modification of LDL / H. Esterbauer, J. Gebicki, H. Puhl, G. Jurgens // Free Radic. Biol. Med. — 1992. — № 13. — P. 341-390.
4. Frei B. Antioxidant defenses and lipid peroxidation in human blood plasma / B. Frei, R. Stocker, B.N. Ames // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1988. — № 85. — P. 9748-9752.
5. Суханова Г. А. Биохимия клетки / Г. А. Суханова, В. Ю. Серебров -Томск: Чародей, 2000. - С. 91-142.
6. Курашвили В. А. Купирование оксидативного стресса с помощью натуральных антиоксидантов / В. А. Курашвили // http://vitadoctor.com.ua.
7. Лещинский Л. Д. Обоснование и опыт применения ряда ингибиторов перекисного окисления липидов у больных ишемической болезнью сердца / Л.Д. Лещинский // Топ-медицина. - 1998. - № 4. - С. 17-21.
8. Joe M. Superoxide Dismutase an enzimic function for erythrocurrein (hemocuprein) / M. Joe, McCord, I. Fridovich // The Journal of Biological Chemistry. - 1969. - 244. - 6049-6055.
9. Passwater R. Selenium and other antioxidants in reducing cancer incidence / R. Passwater // Cancer : New Direction. Am. Lab. - 1973. - 67.- P. 37-45.
10. Esterbauer H. The role of lipid peroxidation and antioxidants in oxidative modification of LDL / H. Esterbauer, J. Gebicki, H. Puhl, Jurgens G. // Free Radic. Biol. Med. - 1992. - № 13. - P. 341-390.
86
11. Frei B. Antioxidant defenses and lipid peroxidation in human blood plasma / Frei B., Stocker R., Ames B.N. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1988. - № 85. - P. 9748-9752.
12. Поздняков A.A. Ранняя диагностика гипоксического поражения ЦНС у новорожденных / А. А. Поздняков //http://www.vsma.ac.ru/publ/vest/ 011/09.doc.
13. Щербаков А.Е. Исследование показателей перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы в комплексе мероприятий вторичной профилактики инсультов / Щербаков А.Е. // http: www.rusmedserv.com/ 2000
14. Литвин Б.С. Вплив комплексно! медикаментозно! Tepanii' на окисний гомеостаз у д1тей з вегетативними дисфункцшми / Б.С. Литвин // Пед1атр1я, акушерство та гшеколопя. - 2007. - № 2. - С. 16-18.
15. Исследование процессов свободнорадикального окисления липидов в ликворе детей с гидроцефалией / И. А. Арефьева, М. Л. Демчук, А. А. Артарян, Д. А. Мирсадов [и др.] // Вопросы медицинской химии. - 1999. - № 4.
16. Курашвили В.А. Новые возможности предотвращения оксидативного стресса / В.А.Курашвили, Л.Майлэм // Журнал натуральной медицины. - 2001. - № 1. - С. 7-14.
17. Барабой В.А. Окислительно-антиоксидантный гомеостаз в норме и патологии / В.А. Барабой, Д.А. Сутковой : под. ред. акад. АМН Украины Ю.А. Зозули. - К.: Чернобыльинтеринформ, 1997. - Ч. 1, 2.
18. Яворская В.А. Интенсивность процессов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов в эритроцитах при начальных формах сосудистых заболеваний головного мозга / В.А. Яворская, В.А. Малахов, A.M. Белоус // Неврологический вестник. - 1995. - Т. XXVII, вып. 3-4. - С. 15-17.
19. Halliwell B.O. Free radicals in biology and medicine / B.O. Halliwell, J.M.C. Gutteridge. // Oxford: Clarendon Press, 1989.
20. Dagenais G.R. Beta-carotene, vitamin C, and vitamin E and cardiovascular diseases / Dagenais G. R., Marchioli R., Yusuf S., Tognoni G. // Curr. Cardiol. Rep. -2000. - V. 2, № 4. - P. 293-299.
Summary Zhukova I. O.
Kharkiv state zooveterinary academy, Kharkiv EFFECT OF OXIDATIVE STRESS ON ANIMALS BODY
The data of the scientific publication on the role of the oxidative stress in review animal vital function, its peculiarities at different pathologies have been reviewed in the article. The detection of the oxidative stress in the animal body at an early, sometimes pre-clinical, stages of different diseases is very important for the determination of the severity of the pathological process? and for the control of the efficiency of prophylactic, curative and recovery measures.
Key words: oxidative stress, norm, pathology, estimation methods.
Рецензент - д.вет.н., професор Гуфрш Д.Ф..
87
