Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Антиоксиданты в ветеринарии. Монография

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 142 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

воспалительные, инфекционные, респираторные, метаболические и сердечно-сосудистые заболевания и нарушения мочеполовой системы и фертильности. Индукция эндогенной антиоксидантной защиты и, как следствие, снижение окислительного стресса, может объяснить все наблюдаемые эффекты.

Глутатионредуктаза представляет собой флавопротеин, который катализирует NADPH-зависимое восстановление окисленного глутатиона до восстановленного глутатиона. Глутатионредуктаза является важным ферментом, который поддерживает восстановленное состояние клетки. Поэтому нарушение активности этого фермента тесно связано с несколькими патологиями, связанными с окислительным повреждением.

Церулоплазмин является гликопротеидом альфа-глобулиновой фракции сыворотки крови и по механизму действия относится к антиоксидантным ферментам. Кроме того, по своим свойствам церулоплазмин повышает стабильность мембран клеток, принимает участие в иммунных реакциях.

Церулоплазмин как металопротеин – это медьсодержащая ферроксидаза. Его моллекула представляет собой бета-глобулин, составную часть альфа-2-глобулиновой фракции плазмы крови. Биосинтез церулоплазмина происходит в гепатоцитах. Среди его многообразных функций основными являются контроль оборота меди в крови и органах, феррооксидазное действие и иммобилизация сывороточного железа, антиоксидантное действие, участие в острофазных реакциях, регуляция уровня биогенных аминов в организме.

В целом ряде работ клинического и экспериментального плана церулоплазмин изучался в качестве одного из параметров ферментного звена антиоксидантной системы для оценки наличия и степени выраженности перекисно-антиоксидантного дисбаланса при самых различных, этиологических и патогенетических нетождественных состояниях. Очевидно в качестве одного из важнейших ферментных антиоксидантов сыворотки крови, церулоплазмин с одной стороны отражает напряженность компенсаторных механизмов и может косвенно свидетельствовать об интенсивности патологического процесса, с другой стороны – учитывая, что уровень церулоплазмин сыворотки связан с синтетическими процессами в гепатоцитах, его содержание в крови может свидетельствовать о функциональном состоянии печени.

Церулоплазмин функционально связан с кроветворной системой: это один из важнейших антиоксидантов среды, катализирующий окисление Fe2+ в Fe3+ молекулярным кислородом. Он выполняет различные функции: участвует в острофазных реакциях; регулирует уровень биогенных аминов в организме, в частности, коламина и серина.

Церулоплазмин транспортирует медь и регулирует ее оборот в крови и органах (данный элемент способствует включению железа в структуру гема, являясь важным фактором эритропоэза). Ионы железа встраиваются в апотрансферрин в трехвалентном состоянии. Этому процессу способствует церулоплазмин, который функционирует как феррооксидаза, окисляя двухвалентное железо до трехвалентного.

Очень важным является взаимодействие компонентов ферментативного звена и антиоксидантной системы в целом, что позволяет организму быстрее вернуть контроль над свободнорадикальными процессами. Так, глутатионпероксидаза и супероксиддисмутаза являясь двумя из наиболее важных антиоксидантных ферментов, помимо каталитических функций, защищают друг друга, что приводит к более эффективному удалению активных форм кислорода, защите клеток от повреждений и поддержанию нормального метаболизма свободных радикалов.

Имеются данные о том, что помимо известных антиокислительных ферментов, таких как глутатионпероксидаза, супероксиддисмутаза, каталаза есть белки, такие как лактопероксидаза и лактоферрин, которые могут оказывать антиоксидантное действие в молозиве. При окислительном стрессе, возникающем при родах, молозиво должно обеспечивать не только питательные и иммунологические компоненты, но также и антиоксидантную защиту новорожденного.

Jie Yang et al. (2017) в своей работе обращают внимание на то, что система тиоредоксина является важным механизмом антиоксидантной защиты клетки, состоящей из тиоредоксина, тиоредоксинредуктазы и никотинамида адениндинуклеотидного фосфата, и нарушения в этой системе могут ускорить гибель клеток за счет индукции окислительного стресса. Также они отмечают, что развитию нарушений в системе тиоредоксина может способствовать дефицит селена в организме. Miller S. et al. (2001) выразили мнение о том, что тиоредоксинредуктаза может быть важным антиоксидантным селенопротеином, обеспечивающим защиту от окислительного повреждения ткани, в дополнение к глутатионпероксидазе.

Глутатион, самый распространенный эндогенный антиоксидант, является критическим регулятором окислительного стресса и иммунной функции. Глутатион – небелковое тиоловое соединение, которое является ключевым звеном обезвреживания окисленных продуктов, образующихся в ходе нормальной жизнедеятельности клетки. В восстановленном состоянии глутатион способен связываться с неспаренным электроном свободных радикалов, переводя их в стабильное состояние (окисленный

глутатион) . Трипептидный глутатион представляет собой соединение, присутствующее в самой высокой концентрации в клетках всех органов.

Глутатион является стержнем клеточной защиты у растений и животных с физиологически важными функциями защиты клеток от биотических и абиотических стрессов. Более того, глутатион участвует в многочисленных метаболических и клеточных сигнальных процессах, включая синтез белка и перенос аминокислот, восстановление ДНК и контроль над клеточными делениями и клеточными программами самоубийства.

Глутатион присутствует во всех тканях млекопитающих как наиболее распространенный небелковый тиол, который защищает от окислительного стресса. Глутатион также является ключевым фактором редокс-сигнализации, жизненно важным для детоксикации ксенобиотиков и регулирует пролиферацию клеток, апоптоз, иммунную функцию и фиброгенез. Он является ключевым антиоксидантом, который также модулирует разнообразные клеточные процессы.

Антиоксидантные свойства глутатиона определяются как непосредственным взаимодействием с активными формами кислорода и обменными реакциями с дисульфидными связями, так и функционированием ряда ферментов глутатионового цикла, из которых главная глутатионпероксидаза и глутатион – S – трансфераза. Глутатион играет важную роль в антиоксидантной защите не только при гипоксических, но и гипероксических состояниях, ограничивающих свободнорадикальное окисление. Глутатион обеспечивает формирование антиоксидантного потенциала в эритроцитах, кроветворных клетках, поддерживает пул восстановительного аскорбата.

Имеется мнение Буневой В.Н. и ее соавторов (2010) о том, что ферменты-антиоксиданты, предотвращающие действие активированных форм кислорода, в крови инактивируются или их концентрация недостаточно высока для обеспечения полной защиты организма. В связи с этим авторы предполагают, что подобную ферментативную функцию в крови могут выполнять антитела с окислительно-восстановительными активностями.

Антиоксидантная система включает механизмы вне- и внутриклеточной защиты, представленной неферментными субстанциями (природными антиоксидантами) – каротиноидами, токоферолами, аскорбиновой кислотой, карнозином, мочевой кислотой, глутатионом и истинными ферментами – супероксиддисмутазой, каталазой, глутатионпероксидазой, тиоредоксинредуктазой, глутатионредуктазой, глутатион-S-трансферазой.

Уровень внутриклеточных ферментативных антиоксидантов находится под генетическим контролем. У животных в условиях гипоксии и гипероксии, усиливающих образование активных форм кислорода, повышается уровень внутриклеточных ферментов антиоксидантной системы, что связано с механизмами поддержания устойчивости организма к окислительному стрессу. К активной системе, предотвращающей образование избыточного количества активных форм кислорода, относятся такие белки, как ферритин, трансферрин, лактоферрин, церулоплазмин и металлотионеины.

В последнее десятилетие было доказано, что баланс между антиоксидантами и прооксидантами в организме в целом и в каждой клетке в частности отвечает за регуляцию множества важнейших метаболических процессов, обеспечивающих иммунокомпетентность, рост, развитие и защиту от различных стрессов, связанных с промышленными условиями производства продукции животного происхождения. В целом редоксбаланс клетки можно измерять с помощью микроэлектродов. Этот баланс может нарушаться в условиях окислительного стресса, когда организм уже не справляется с постоянно возрастающим потоком свободных радикалов, повреждающих все новые молекулы в клетке.

Одним из наиболее вовлеченных в обеспечение антиоксидантной защиты органов является печень. Помимо множества жизненно важных функций она синтезирует белки плазмы крови, которые могут инактивировать активные формы кислорода, а также связывать ионы переменной валентности, инициирующие образование активных форм кислорода.

Центральное место в ферментативном звене системы антиоксидантной защиты организма занимает медь-цинксодержащая супероксиддисмутаза, катализирующая реакцию дисмутации супероксидрадикала с образованием перекиси водорода и молекулярного кислорода. Поддержание оптимального уровня обмена перекиси водорода осуществляется ферментом каталаза и различными пероксидазами, катализирующими разрушение ее молекул. Каталаза является гематинсодержащим ферментом, разрушающим перекись водорода без участия акцепторов кислорода, а донором электронов при этом служит сама перекись водорода. Этот фермент длительно сохраняет свою активность, не требуя энергии активации, а скорость разложения перекиси водорода лимитируется лишь скоростью диффузии субстрата к активному центру данного фермента. Вторую линию защиты в ферментном звене антиоксидантной защиты осуществляет селензависимая глутатионпероксидаза, являющаяся одним из компонентов

антиперекисного комплекса, включающего глутатион и глутатионредуктазу. Глутатионпероксидаза катализирует превращение перекиси водорода и гидроперекисей жирных кислот до гидросоединений, которые метаболизируются клеточными системами, а также предупреждает дальнейшее образование гидроперекисей. Глутатион в комплексе с глутатионпероксидазой и глутатионредуктазой образует систему, обладающую антиперекисной активностью, играет важную роль в регуляции углеводного и липидного обмена.

В природе существует ряд веществ, которые в силу своей химической структуры, обладают в различной степени выраженным антиоксидантным эффектом. В последние десятилетия, с учетом значимости антиоксидантной системы для нормальной жизнедеятельности организма, многие научные и производственные организации занимаются разработкой, синтезом и изготовлением синтетических аналогов природных антиоксидантов и новых химических соединений.

Антиоксидантами называются вещества растительного, животного происхождения, а также синтетические, способные при химическом взаимодействии тормозить развитие процессов свободно-радикального окисления. По механизму действия они делятся на препараты прямого и непрямого действия. Антиоксиданты прямого действия на четыре группы: антирадикальные – токоферолы, экранированные фенолы; разрушающие перекиси – тиоловые соединения; связывающие катализаторы – ионы переменной валентности; тушители – вещества, инактивирующие активные формы кислорода. К антиоксидантам непрямого действия относятся вещества, участвующие в синтезе в живом организме прямых биоантиоксидантов или антиоксидантных ферментов.

Антиоксиданты являются мощными поглотителями свободных радикалов и служат ингибиторами неопластических процессов. Известно большое количество синтетических и натуральных антиоксидантов, которые оказывают благоприятное воздействие на здоровье человека и животных и применяются в профилактике заболеваний. Однако соотношение структура-активность, биодоступность и терапевтическая эффективность антиоксидантов сильно различаются.

На смену представлению об антиоксидантах как соединениях, непосредственно взаимодействующих с радикалами и прерывающих цепные реакции свободнорадикального окисления, пришло более общее определение: к антиоксидантам стали относить вещества, предотвращающие свободнорадикальное окисление и снижающие его интенсивность. Общепринятой номенклатуры антиоксидантов не существует. Различия между ними касаются химической структуры

(белки-ферменты, аминокислоты, фенолы, флавоноиды, стероидные гормоны и др.), растворимости (водо- и жирорастворимые), механизма действия (ингибиторы, связывающие радикалы; антиокислители, разрушающие перекиси; хелаторы, взаимодействующие с ионами металлов переменной валентности, и т. д.).

В своем обзоре О.А. Горошко с соавт. (2016) приводят следующую классификацию антиоксидантов, где выделяют группы антиоксидантов: 1 группа – ингибиторы основных путей образования активных форм кислорода: ингибиторы ксантиноксидазы (аллопуринол, фолиевая кислота); ингибиторы NO-синтазы (NG-нитро-L-аргинин); 2 группа – скавенджеры активных форм кислорода или прямые антиоксиданты инактивирующие активные формы кислорода: инактивация супероксиданион-радикала (мочевина, церулоплазмин, никотиновая кислота); гидроксилрадикала (маннитол, диметилсульфоксид, гипоксен, триптофан, L -метионин); пероксинитрита (мелатонин), синглетного кислорода (гистидин); оксида азота (глутатион, унитиол, метионин); 3 группа – скавенджеры свободных радикалов жирных кислот и гидроперекисей липидов (прямые антиоксиданты-инакиваторы): производные 6-оксихроманов (токоферолы), производные оксипиридинов (мексидол, эмоксипин, этоксидол); производные фенолов (ионол, фенозан), флавоноиды, алифатические и ароматические серосодержащие соединения (глутатион, ацетилцистеин, метионин); производные оксикислот (янтарная, галловая, хлорогеновая, бензойная, аскорбиновая), убихиноны, селениты, ретинолы и каротиноиды; 4 группа – рекомбинантные препараты антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутаза, каталаза); 5 группа – рекомбинантные препараты факторов, регулирующих экспрессию эндогенных антиоксидантов (препараты HS P70, HIF (hypoxia-inducible factor – фактор, индуцирующий гипоксию) -1α, глуторедоксин).

Одним из наиболее эффективных природных антиоксидантов, поступающим в организм алиментарным путем и широко применяемым средством в медицинской и ветеринарной практике является витамин Е . Токоферол является важнейшим звеном системы экзогенной биоантиоксидантной защиты клеточных и субклеточных мембранных фосфолипидов от перекисного окисления. Он не образуется в животном организме, а является продуктом биосинтеза растительных клеток. Концентрируясь в составе мембран, витамин Е выступает в качестве их универсального протектора, независимо от вида тканей. Токоферолы, будучи гасящими антиоксидантами и выступая в роли ловушек радикалов, способны переносить фенольный водород на пероксидный радикал.

Имеются сведения о том, что фолиевая кислота проявляет антиоксидантную активность и ее применение способствует ослаблению окислительного стресса за счет предотвращения нейрохимических изменений.

Каротиноиды представляют собой пигменты, которые играют важную роль в защите растений от фотоокислительных процессов. Они являются эффективными антиоксидантами и в организме человека и животных выступают частью системы антиоксидантной защиты, при этом отмечается их синергическое взаимодействие с другими антиоксидантами. Антиоксидантные свойства каротиноидов изучены методом флуоресценции и хемилюминисценции. Каротиноиды защищают липиды низкой плотности клеточных мембран от окислительного стресса, индуцированного синглетным кислородом, квантами света, радиолизом или окислением в присутствии меди. Каротиноиды являются одними из самых сильных антиоксидантов. Они имеют 11 свяанных двойных связей, поэтому они могут проявлять низкую полярность и могут встречаться в ациклических, моноциклических или бициклических формах.

С момента открытия витамина С число его известных биологических функций постоянно расширяется. Аскорбат действует как электрон-донор, удерживающий железо в железистом состоянии, тем самым поддерживая полную активность гидроксилаз коллагена; параллельные реакции с различными диоксигеназами влияют на экспрессию широкого спектра генов. Способность отдавать один или два электрона делает аскорбиновую кислоту превосходным антиоксидантом. Аскорбат легко подвергается рН-зависимому автоокислению, которое ускоряется в присутствии каталитических металлов.

Селен является компонентом селенопротеинов с антиоксидантными, противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами. Селен участвует в метаболизме перекиси водорода и гидропероксидов липидов.

Исследования итальянских ученых С. Salerno et al. (2007) дают основания говорить о том, что некоторые вещества, которые являются общепринятыми антиоксидантами, могут при определенных условиях оказывать прооксидантный эффект. В частности речь идет о метаболитах каротиноидов. Это подтверждается и результатами исследований, опубликованных в работе W. Siems et al. (2002). Также указано, что альфатокоферол катализирует апоптоз нейтрофилов, при том, что например аскорбиновая кислота таким проапоптотическим эффектом не обладает.

Рибофлавин является одним из антиоксидантных веществ. Он может обладать антиоксидантным действием независимо от окислительновосстановительного цикла глутатиона. Результаты исследований иранских ученых M. Ashoori и A. Saedisomeolia (2014) подтверждают

антиоксидантную природу рибофлавина и показывают, что этот витамин может защитить организм от окислительного стресса, особенно окисления липидов и реперфузионного окислительного повреждения. Механизмы, с помощью которых рибофлавин защищает организм от окислительного стресса, могут быть связаны с превращением глутатиона, а также с другими возможными механизмами, такими как переход восстановленного рибофлавина в окисленную форму.

Известно, что витамин D в физиологических концентрациях защищает клетки от окислительного повреждения. Данные, полученные экспериментальным путем индийскими исследователями M. Bhat и A. Ismail (2015), свидетельствуют о том, что дефицит витамина D приводит к окислительному стрессу в мышцах, который может выступать в качестве триггера для увеличения протеолиза в мышцах.

На функционирование системы антиоксидантной защиты организма могут влиять многие факторы, в том числе и экологические. Для того чтобы предотвратить отдаленные последствия такого влияния необходимо проводить постоянный профилактический мониторинг состояния организма. Эффективная защита от экологических рисков предполагает надёжный контроль динамики свободнорадикального окисления в кислород-транспортирующих тканях организма. Такой контроль может быть обеспечен с помощью оценки уровня индуцированной хемилюминесценции клеток крови.

При срыве физиологической антиоксидантной системы защиты (в условиях низкого поступления экзогенных антиоксидантов, воспаления, стресса, ишемии, гипер- и гипоксии) процессы свободнорадикального окисления в тканях лавинообразно разветвляются.

В современном представлении в качестве первопричины нарушения деятельности системы антиоксидантной защиты может выступать множество эндогенных и экзогенных факторов, в том числе и дисбаланс некоторых микроэлементов. Так, по данным С.Г. Дзугкоева с соавторами (2014) избыточное поступление в организм кобальта индуцирует перекисное окисление липидов и способствует формированию окислительного стресса, сопровождающегося дисфункцией эндотелия, повреждением биологических макромолекул, мембранных структур клеток и ферментов. Принимая на себя влияние солей тяжелых цветных металлов, эндотелий становится прямой мишенью для повреждения, и эндотелиальная дисфункция играет патогенетическую роль в повреждении мембран клеток внутренних органов в условиях окислительного стресса.

Имеются данные о том, что микроэлементозы являются фактором, приводящим к нарушению прооксидантно-антиоксидантного равновесия в

организме животных проявляющимся снижением антиокислительной активности плазмы крови у животных и развитием эндоинтоксикационных процессов.

Установлено, что дефицит Co, Zn, Cu и Fe в организме крупного рогатого скота индуцирует каскадный механизм активации процессов перекисного окисления липидов, выражающийся ростом продуктов пероксидации и истощением ферментативного антиоксидантного статуса, что может являться убедительным доказательством существенной роли процессов липидной пероксидации в генезе данных микроэлементозов.

Есть основания предполагать, что уровень потребления микроэлементов меди, цинка, марганца и селена в составе рациона может влиять на кинетические параметры глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы. В связи с этим представляется целесообразным исследование кинетических свойств глутатионпероксидазы и активности супероксиддисмутазы для оценки возможных путей коррекции функционального состояния системы антиоксидантной защиты в условиях окислительного стресса при высокожировом рационе и дополнительным обогащением рациона медью, цинком, марганцем и селеном.

Имеются сведения о том, что при гипергликемии существует несколько механизмов развития окислительного стресса: вследствие повышенного образования реактивных оксидантов, образующихся при окислении как самих углеводов, так и углеводов, образующих комплексы с различными белками; вследствие снижения активности антиоксидантной системы организма; вследствие нарушения функционирования ферментов обмена глюкозы, митохондриального окисления, обмена простагландинов и лейкотриенов; вследствие нарушения обмена витаминов и некоторых металлов.

Исследованиями, проведенными на различных видах сельскохозяйственных животных разных возрастных групп, установлено, что экстремальные воздействия на организм, независимо от их природы, приводят к активации процессов пероксидного окисления липидов. Адаптация к ним сопровождается существенной перестройкой всех звеньев функциональной системы антиоксидантной защиты для повышения резистентности организма.

Любая стрессовая реакция в организме сопровождается изменением процессов свободнорадикального окисления в плазме с кратковременным увеличением уровня активных форм кислорода. Сложилось мнение, что все виды стресса сопровождаются однонаправленными изменениями активности процессов свободнорадикального окисления. Но также имеются сведения о том, что при кратковременном иммобилизационном стрессе наоборот уменьшается интенсивность перекисного окисления

липидов за счет повышения активности супероксиддисмутазы и каталазы. Активация окислительной модификации белков и перекисного окисления липидов является одним из ключевых компонентов стрессогенных повреждений.

Стрессогенные технологии и несбалансированные рационы кормления приводят к значительному увеличению образования в организме животных активных кислородных радикалов, что в свою очередь обуславливает усиление окислительной модификации макромолекул и ведет к ответной реакции системы антиоксидантной защиты, вызывая ее напряжение, а в ряде случаев и истощение.

Важным биохимическим следствием воздействия различных факторов является локальная или системная гиперпродукция оксирадикалов типа супероксида и гидроксида, которые в умеренных количествах выступают в роли межклеточных медиаторов, обусловливающих адаптивные перестройки в органах-мишенях. Влияние стресс-факторов может вызвать неадекватное накопление этих оксирадикальных молекул, что приводит к повреждению мембранных и ядерных структур клеток, возникновению эндотелиальной дисфункции, что характеризуется нарушением синтеза оксида азота.

В норме уровень удельной активности антиокислительных ферментов и их изоформ в различных клетках и тканях организма генетически запрограммирован. Однако вследствие изменений в генетическом коде синтеза ферментов – ошибок в структуре ДНК-гена, кодирующего первичный дефектный белок, из-за декомпенсаций процессов биосинтеза, которые могут быть напряженными из-за малой “дозы гена” при гетерозиготности организма, из-за мутации(й), ферментная активность в одних случаях может отсутствовать, в других – быть сниженной, реже – повышенной. Генетически обусловленная недостаточность активности антиоксидантных ферментов способствует аккумуляции реактивных продуктов свободнорадикальных реакций, что вызывает некомпенсированный окислительный стресс, проявляющийся на молекулярном, клеточном и организменном уровне.

Помимо множества экзогенных факторов, способных повлиять на функционирование системы антиоксидантной защиты организма и течение в нем процессов свободнорадикального окисления, имеется ряд внутренних патологических и физиологических условий, которые приводят к развитию антиоксидантно-прооксидантного дисбаланса. В этой области накоплен значительный опыт, подтверждающий взаимосвязь физиологического состояния организма человека и животных и их антиоксидантным статусом.

<<< < Предыдущая 12 / 142 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]