Система «перекисное окисление липидов – антиоксидантная защита организма»

В последние годы неизмеримо возрос интерес к клиническим аспектам исследования процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов. Это во многом обусловлено тем, что дефект в указанном звене метаболизма способен существенно снизить резистентность организма к воздействию на него неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды, а также создать предпосылки к формированию, ускоренному развитию и усугублению тяжести течения различных заболеваний жизненно важных органов: легких, сердца, печени, почек и др. Характерной особенностью этой, так называемой свободнорадикальной патологии является поражение мембран, в силу чего она именуется также мембранной патологией.

Отмеченное в последние годы ухудшение экологической обстановки, связанное с длительным воздействием на людей ионизирующего излучения, прогрессирующим загрязнением воздушного бассейна пылевыми частицами, выхлопными газами и другими токсическими веществами, а также почвы и воды нитритами и нитратами, химизация различных отраслей промышленности, курение, злоупотребление алкоголем привели к тому, что под влиянием радиоактивного загрязнения и чужеродных веществ в большом количестве стали образовываться весьма реакционно способные вещества, существенно нарушающие ход обменных процессов. Общим для всех этих веществ является наличие в их молекулах неспаренных электронов, что позволяет отнести эти интермедиаторы к числу так называемых свободных радикалов (СР).

Свободные радикалы - это частицы, отличающиеся от обычных тем, что в электронном слое одного из их атомов на внешней орбитали находятся не два взаимно удерживающих друг друга электрона, делающих эту орбиталь заполненной, а всего лишь один.

При заполнении внешней орбитали атома или молекулы двумя электронами частица вещества приобретает более или менее выраженную химическую стабильность, тогда как при наличии в орбитали всего лишь одного электрона в силу оказываемого им влияния – некомпенсированного магнитного момента и большой подвижности электрона в пределах молекулы – химическая активность вещества резко повышается.

СР могут образовываться путем отщепления от молекулы атома (иона) водорода, а также присоединения (неполного восстановления) или отдачи (неполного окисления) одного из электронов. Отсюда следует, что свободные радикалы могут быть представлены либо электронейтральными частицами, либо частицами, несущими отрицательный или положительный заряд.

Одним из наиболее широко распространенных в организме свободных радикалов является продукт неполного восстановления молекулы кислорода – супероксидный анион-радикал (О₂^-). Он постоянно образуется с участием специальных ферментных систем в клетках многих болезнетворных бактерий, лейкоцитах крови, макрофагах, альвеолоцитах, клетках слизистой оболочки кишечника, в которых имеется ферментная система, продуцирующая этот супероксидный анион-радикал кислорода. Большой вклад в синтез О₂^- вносят митохондрии – в результате «стекания» части электронов с митохондриальной цепи и переноса их непосредственно на молекулярный кислород. Этот процесс значительно активируется при состояниях гипероксии (гипербарической оксигенации), этим объясняется токсическое влияние кислорода.

Установлены два пути перекисного окисления липидов:

1. неферментативный, аскорбатзависимый, активируемый ионами металлов переменной валентности; поскольку в процессе окисления Fe⁺⁺ превращается в Fe⁺⁺⁺, для его продолжения требуется восстановление (с участием аскорбиновой кислоты) окисного железа в закисное;

2. ферментативный, НАДФ·Н-зависимый, осуществляемый с участием НАДФ Н-зависимой микросомальной диоксигеназы, генерирующей О^-₂.

Перекисное окисление липидов по первому пути протекает во всех мембранах, по второму – только в эндоплазматическом ретикулуме. К настоящему времени известны и другие специальные ферменты (цитохром Р-450, липоксигеназы, ксантиноксидазы), образующие свободные радикалы и активирующие ПОЛ в микросомах (микросомальное окисление), других органеллах клетки с участием в качестве кофакторов НАДФ·Н, пирофосфата и железа двухвалентного. При вызванном гипоксией снижении в тканях рО₂ происходит конверсия ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу. Параллельно с этим процессом активируется другой – превращение АТФ в гипоксантин и ксантин. При воздействии ксантиноксидазы на ксантин происходит образование супероксидных анионрадикалов кислорода. Данный процесс наблюдается не только при гипоксии, но и при воспалении, сопровождающемся стимуляцией фагоцитоза и активацией гексозомонофосфатного шунта в лейкоцитах.