Активные формы кислорода (афк)

Активные формы кислорода (англ. ROS, Reactive Oxygen Species) – это высокореакционные, преимущественно радикальные кислородные соединения, образующиеся в живых организмах в результате неполного восстановления молекулярного кислорода или изменения спина одного из его электронов, находящихся на внешних орбиталях. В настоящее время для объединения широкого класса кислородсодержащих соединений радикальной и нерадикальной природы так же используется термин “активированные кислородные метаболиты” (АКМ).

Под термином «активные формы кислорода» в различных источниках объединяют: супероксидный анион-радикал O₂^-, пероксид водорода HOOH, гидроксильный радикал ОН•, гидроперекисный радикал НО2•, синглетный кислород ¹O₂, озон O₃, алкоксильные RO• и пероксильные радикалы ROO^-, гипогалоиды HOCl, HOBr, HOI, оксид азота NO•, гидропероксил радикал НОО, пероксинитрит ONOO^- и ряд других соединений.

АФК часто называют свободными радикалами , но это не совсем корректно: свободные радикалы — это высокоактивные молекулы или атомы, имеющие один или несколько неспаренных электронов на внешней орбитали, что делает их особенно активными и «агрессивными». Свободные радикалы стремятся вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул. Такие соединения как HOOH и ¹O₂ свободными радикалами не являются, но при этом они однозначно относятся к АФК. Наиболее изученными и представляющими наибольший интерес АФК в клетке остаются супероксидный анион-радикал O₂, пероксид водорода HOOH и гидроксильный радикал ОН•, а также оксид азота и перокси нитрит, которые ряд авторов относя к активным фомам азота.

Основные свойства активных форм кислорода: высокая реакционная способность, короткое время жизни, малый или относительно малый радиус диффузии и относительно низкая концентрация в тканях (таблица, слайд).

Свободнорадикальные реакции могут быть как ферментативной, так и неферментативной природы. К первым относятся реакции дыхательной цепи, синтеза простагландинов, цитохрома Р-450, фагоцитоза и др.; ко вторым - катализируемые Cu и Fe процессы окисления органических соединений, реакции, индуцируемые ионизирующим излучением, ультрафиолетовым, и др. Образование АФК происходит постоянно и в процессе нормальной жизнедеятельности всех аэробных организмов.

Различные источники АФК можно разделить на две большие группы (Frenkel, 1992):

Эндогенные источники:	Экзогенные источники:
1. Стимуляция фагоцитирующих клеток. 2. Нефагоцитирующие клетки. 3. Редокс-цикл “ хинон-семихинон”. 4. Индукция синтеза прооксидантных ферментов. 5. Ингибирование антиоксидантных ферментов. 6. Индукция синтеза СоА - оксидаз жирных кислот. 7. Ишемия и реперфузия.	1. Ионизирующее излучение. 2. УФ - излучение. 3. Воздействие ксенобиотиков. 4. Озон.

Синглетный кислород

В основном состоянии кислород триплетен, спин равен 1, тогда как его вышележащие возбужденные состояния синглетны (спин равен 0) (рис. слайд). Наинижайшее состояние электронного возбуждения называют синглетным кислородом (¹O₂). Cинглетным называют молекурный кислород в состоянии наименьшего электронного возбуждения. Изменение спина одного из электронов, находящихся на π-орбиталях в молекуле кислорода, приводит к образованию возбужденного синглетного состояния, энергия которого на 96,3 кДж/моль больше энергии основного триплетного состояния.

Благодаря высокой реакционной способности, синглетный кислород вступает в окислительные реакции с различными органическими соединениями: принимает участие в повреждении нуклеиновых кислот и канцерогенезе, в инициировании ПОЛ и в возникновении биохемилюминесцеции, ингибирует Са²⁺-АТФазу. Кроме того, синглетный кислород агрессивен в отношении молекул с двойной связью. Конечным продуктом таких реакций обычно является образование гидроперекисей органических молекул – один из важнейших в процессах перекисного окисления ненасыщенных липидов в биомембранах.

Синглетный кислород как сопутствующий продукт образуется при многих ферментативных реакциях, катализируемых каталазой, миелопероксидазой и т.п. Основное биологическое значение синглетного кислорода становится существенным при различных фотоиндуцированных процессах, в частности – фотосенсибилизации.