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 1 23 / 143 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Так, например, одним из физиологических состояний, достоверно оказывающих воздействие на течение окислительно-восстановительных реакций, является беременность. По данным Л.Ю. Карпенко и А.А. Бахта (2009) вторая половина жеребости у кобыл сопровождается развитием окислительного стресса, что необходимо учитывать при содержании животных данного вида.

Во многом состояние антиоксидантной защиты организма животных и птиц зависит от условий их содержания и продуктивного использования. Современные селекционно-генетические достижения и успехи в области кормления обусловили высокую продуктивность животных. В настоящее время существует мнение о взаимосвязи высокой продуктивности животных и интенсивностью свободно-радикальных процессов. У высокопродуктивных животных более напряженный метаболизм и соответственно все его составляющие физиологические и патологические протекают с более высокой скоростью, в том числе и генерация свободных радикалов. Немецкие учёные B. Löhrke et all. (2005) результатами своих исследований, проведенных на коровах, подтверждают эту теорию. Ими установлено, что дисбаланс между образованием и детоксикацией кислородных радикалов приводящий к окислительному стрессу, развивается в более интенсивном окислительном метаболизме, вызванном высоким потреблением метаболизируемой энергии для обеспечения промежуточных продуктов для синтеза и секреции молока. Авторами были получены доказательства почти линейной зависимости между продуктивностью молока и скоростью окисления липопротеидов низкой плотности.

Есть сведения о том, что интенсивный обмен веществ у бройлеров, обеспечивающий ускоренный рост и развитие, усиливает окислительновосстановительные процессы в организме бройлеров и создает предпосылки для интенсификации перекисного окисления липидов. Это приводит к образованию избыточного количества перекисных соединений, в том числе и пероксида водорода, основным нейтрализатором которого является каталаза. В качестве индикатора этих процессов была использована активность фермента каталаза, интенсивно разлагающего пероксид водорода, который для организма является метаболическим ядом.

Непосредственное влияние на про / антиоксидантное равновесие оказывает состояние системы крови, как одного из главных связующих звеньев между органами, тканями и непостедственного участника обмена веществ. Кровь является одним из важнейших показателей, характеризующих в определённой степени интенсивность окислительных процессов в организме, она доставляет клеткам органов кислород,

питательные вещества, а выносит продукты обмена и углекислоту, сохраняет тепловой баланс и обеспечивает развитие и жизнедеятельность организма. Содержание эритроцитов и гемоглобина в единице объёма крови, чем больше, тем больше может быть поглощено кислорода и тем интенсивнее станет происходить обмен веществ в живом организме.

Многочисленными исследованиями установлено, что кровопотеря сопровождается активацией процессов перекисного окисления липидов в печени. Направленность и интенсивность этих процессов зависят от состояния и степени мобилизации антиоксидантной защиты. В результате тяжелой кровопотери развивается окислительный стресс с истощением системы антиоксидантной защиты организма, что потенцирует возникновение органной дисфункции. Стандартная схема лечения не позволяет восполнить антиоксидантный потенциал организма и снизить процессы перекисного окисления. Применение антиоксидантов при острой кровопотере является эффективной мерой купирования окислительного стресса, что улучшает результат лечения пациентов данной категории.

В настоящее время ведется множество исследований, связанных с изучением влияния тяжелых металлов и их производных на организм человека и животных. Учитывая возможные краткосрочные и отдаленные последствия, их применение в качестве лечебно-профилактических средств рекомендуется проводить с осторожностью. Важным аспектом токсического действия тяжёлых металлов является их способность активировать процессы свободнорадикального окисления.

Тяжелые металлы повсеместно распространены как в элементарном виде, так и в составе различных соединений в окружающей среде, что позволяет им накапливаться в кормовых растениях и попадать в организм животных. Чаще всего, особенно в зонах техногенной напряженности, речь идет не о каком-либо одном представителе данной группы, а об обнаружении их в различных сочетаниях. Этот факт необходимо учитывать при производстве продукции животноводства и планировании мероприятий по защите здоровья животных. Анализ обзора литературы под авторством китайских ученых X. Wu et all. (2016) патогенез поражения организма тяжелыми металлами однозначно связан с патологическим влиянием на антиоксидантный статус. А интернациональный коллектив авторов из Кореи и Индии A.T. Jan et al. (2015) в своей работе отмечают, что токсическое поражение организма тяжелыми металлами и степень метаболических и функциональных нарушений с этим связанных напрямую зависит от уровня антиоксидантов.

Оксидантная стресс-опосредованная токсичность тяжелых металлов включает повреждение в первую очередь печени (гепатотоксичность), центральной нервной системы (нейротоксичность), ДНК (генотоксичность) и почек (нефротоксичность) у животных и человека. Сообщается, что тяжелые металлы влияют на сигнальный каскад и связанные с ним факторы, ведущие к апоптозу.

В работе сингапурских ученых M.I. Setyawati et all. (2014) представлены результаты изучения влияния наночастиц серебра с различными степенями окисления на организм человека. Ими установлено, что наноразмерное серебро оказывает клеточную токсичность, которая осуществляется посредством модуляции активных форм кислорода в клетках. Авторы указывают, что при этом наночастицы серебра в степени окисления Ag (0) индуцируют более высокую клеточную токсичность по сравнению с наночастицами серебра в степени окисления Ag (+).

Индийский исследователь Shafiq-ur-Rehman (2013) в своей статье сообщает о том, что свинец является одним из самых распространенных тяжелых металлов на Земле, характеризующимся наибольшим вредным воздействием на окружающую среду самой высокой опасностью для здоровья среди тяжелых металлов. После попадания в кровь 99% свинца накапливается в эритроцитах и вызывает отравление. Автором проведено исследование влияния свинца на состав мембраны эритроцитов и трансметилирование фосфолипидов. Он установил, что в основе повреждения этих двух компонентов лежит нарушение процессов перекисного окисления липидов, а применение витамина Е уменьшает тяжесть свинцового токсикоза.

Результаты эксперименты ученых из Тайвани S.J. Yiin et all. (2001) подтверждают развитие свободнорадикального дисбаланса под воздействием тяжелых металлов. Авторы проводили опыт по воспроизведению отравления кадмием крыс, в котором установили, что введение данного элемента значительно увеличивает интенсивность перекисного окисления липидов надпочечников, причем в прямой зависимости от дозы и времени. Также они отмечают, что этот процесс сопровождается заметным увеличением уровней железа в надпочечниках, в частности, свободной элементарной формы, а введение селена является эффективным методом ингибировании кадмий-индуцированной липопероксидации надпочечников.

Установлено, что при токсическом поражении печени потребление кислорода в цельной крови возрастает. В результате обменных процессов в организме утилизируется кислород с образованием его активных форм. Так, например, при отравлении более, чем в 9 раз, увеличивается

содержание активных форм кислорода в спонтанной крови, что отражает интенсивность процессов перекисного окисления липидов.

Таким образом, при анализе литературных данных становится понятной крайне важная роль системы антиоксидантной защиты у животных. Ее протекторное действие в контроле течения оного из наиболее важных видов обмена веществ – окислительновосстановительного создает предпосылки для нормального функционирования организма. Это обстоятельство необходимо учитывать при оценке клинического состояния животных и при планировании и осуществлении лечебно-профилактических мероприятий на различных этапах содержания и эксплуатации сельскохозяйственных животных и птицы.

2. Свободнорадикальное окисление в организме: механизм

развития и роль в патологическом процессе

Со второй половины прошлого столетия начинает формироваться понятие «свободнорадикальная патология». Связано оно с чрезмерным и неконтролируемым системой антиоксидантной защиты накоплением в организме свободных радикалов, что представляет непосредственную угрозу для здоровья и жизни человека и животных. О полезных и вредных качествах свободных радикалов имеется масса мнений отечественных и зарубежных ученых. Многие сходятся во мнении о том, что необходим их баланс в организме.

В 50-е годы XX века Н. М. Эмануэль выдвинул гипотезу о том, что ключевую роль в онкогенезе, процессах старения играют атомы и молекулы, имеющие свободный электрон на внешнем уровне – свободные радикалы. Впервые вместе со своими сотрудниками Н. М. Эмануэль успешно применил ингибиторы свободно-радикальных реакций в медицинской практике – в онкологии, травматологии и военной медицине.

Интенсивные исследования свободнорадикальных процессов и роли антиоксидантов в биологии и медицине начались в середине XX в. Стимулом послужило присуждение Нобелевской премии С. Хиншелвуду и Н. Н. Семенову за исследования свободнорадикальных механизмов цепных химических реакций в 1956 г.

В настоящее время соединения, обладающие высокой реакционной способностью, большинство из которых имеют радикальную природу, рассматриваются как непременный атрибут кислородного метаболизма и объединяются под общим названием активных форм кислорода. Несмотря на короткое время существования, они обладают высокой степенью агрессивности и возможностью образовываться в каскаде многочисленных цепных реакций. По сути, они являются побочными продуктами различных метаболических процессов в аэробных организмах.

Активные кислородные радикалы играет двойную роль, с одной стороны, способствует апоптотической гибели клеток и индуцирует воспалительные медиаторы, с другой стороны, способствует выживанию клеток в гипоксических условиях и индуцирует антиоксидантную защиту.

Свободные радикалы участвуют в регуляции различных процессов роста, дифференцировки и смерти, включая апоптоз. Апоптоз является предпочтительной формой гибели клеток, потому что он упорядочен и приводит к гибели клетки с минимальным воздействием на окружающие клетки или ткани. Радикалы, генерируемые во время апоптоза, непосредственно модулируют сигнальные каскады путем активации или

ингибирования факторов транскрипции выживания или косвенно влияют на такую сигнализацию путем изменения статуса окислительновосстановительного потенциала. В превышающем норму количестве, свободные радикалы, в том числе реактивные виды кислорода и различные вредные побочные продукты их реакций с макромолекулами тканей, в частности липидами, могут вызывать необратимое поражение клеток и тканей.

Патология ряда заболеваний, характеризующихся либо ингибированием, либо катализацией апоптоза и связанным с этим процессом гибели клеток. Тематические закономерности, контролирующие апоптоз, остаются не полностью установленными. В качестве общего медиатора апоптоза были предложены свободные радикалы, особенно реактивные виды кислорода. Свидетельство в пользу такого механизма включает в себя доказательства того, что свободные радикалы обнаруживаются в субстратах при многих формах апоптоза. Экзогенно поступающие малые количества свободных радикалов индуцируют апоптоз, а антиоксиданты предотвращают большинство форм апоптоза, по-видимому, независимо от того, являются ли они опосредованными свободными радикалами или нет (по мнению американского ученого J.P. Kehrer (2000)).

Во всех живых клетках, которые используют кислород для дыхания, образуются активные формы кислорода, обладающие высокой биологической активностью. В настоящее время термин «активные формы кислорода» объединяет целый ряд образующихся в организме промежуточных продуктов метаболизма кислорода, таких как синглетный кислород, супероксидный, гидроксильный, гидропероксильный, пероксильный и алкоксильный радикалы, монооксид и диоксид азота, пероксинитрит-ион, гипохлорит, озон, пероксид водорода, монооксид углерода и другие. К этому классу высокореакционных соединений относят различные химические соединения: свободные радикалы, бирадикалы, ионы и кислоты.

Реактивные виды кислорода, включая оксид азота и родственные виды, обычно оказывают серию полезных физиологических эффектов. Однако дисбаланс между прооксидантной и антиоксидантной защитой в пользу прооксидантов приводит к окислительному стрессу, связанному с окислительной модификацией биомолекул, таких как липиды, белки и нуклеиновые кислоты. В одиночку или в сочетании с первичными этиологическими факторами свободные радикалы участвуют в патогенезе более ста заболеваний.

Физиологически нормальный уровень активных форм кислорода и перекисного окисления липидов осуществляют регуляцию липидного

состава и проницаемости мембран, связанных со многими биосинтетическими реакциями в клетках и тканях. Их динамическое равновесие определяется сложной и тканевоспецефической системой ингибиторов (антиоксидантов) свободнорадикального окисления. Наиболее важными из них являются ферменты, непосредственно деактивирующие активные формы кислорода: супероксиддисмутаза, каталаза, церулоплазмин, глутатионпероксидаза и др. Обеспечивая комплексную антирадикальную защиту биополимеров, они находятся в различных клеточных компартментах и тканевых структурах, имеют разную субстратную специфичность и сродство с активными формами кислорода. Однако при окислительном стрессе защитный эффект данных ферментов существенно ослабевает за счет инактивации избытком свободных радикалов и сравнительно медленной индукцией их синтеза.

Свободные радикалы — молекулы с неспаренными электронами, находящимися на внешней оболочке атома, или молекулы, обладающие очень высокой реакционной способностью и, как следствие, выраженным повреждающим действием на клеточные макромолекулы. Они играют важную роль в клеточном метаболизме, а при избыточном накоплении вызывают ряд неблагоприятных эффектов, выражающихся в нарушениях структурной и функциональной организации клетки вплоть до ее гибели вследствие некроза или апоптоза. Есть и положительные эффекты от воздействия активных форм кислорода (например, супероксидный радикал и оксид азота) при низких или умеренных концентрациях участвуют в клеточных ответах, например, в защите против инфекционных агентов. Свободные радикалы способны связывать вместе несколько молекул, после чего они теряют способность нормально функционировать.

Радикалом является любая молекула, содержащая один или несколько неспаренных электронов. Радикалы являются нормальными продуктами многих метаболических путей. Некоторые из них существуют в контролируемой (в клетке) форме, поскольку они выполняют основные функции. Другие существуют в свободной форме и взаимодействуют с различными тканевыми компонентами. Такие взаимодействия могут вызывать как острую, так и хроническую дисфункцию, но также могут обеспечить необходимый контроль редокс-регулируемых сигнальных путей.

В своей публикации М.В. Листов и А.И. Мамыкин (2014) сообщают, что в конечном итоге взаимодействие свободных радикалов с поверхностными центрами клеточной оболочки определяет стационарное состояние дипольной сети мембраны любой клетки организма в различных тканях и органах. Для каждой клетки устанавливается

характерная для нее топология распределения интегрированных молекул белков в мембране и соответствующее ей распределение диполей, липидных кластеров и сорбированных аквакомплексов. Это распределение будет характерным не только для определенного типа клетки (нейронов, мышц, сосудов и т.д.), но и для физиологического состояния клетки в норме и при патологии, что дает возможность сделать вывод о существенной роли свободных радикалов в регуляции основных функций многоклеточного организма.

Активные кислородные радикалы образуются при апоптозе, воспалении, иммунном ответе, избыточном ультрафиолетовом облучении, перегревании или резком охлаждении организмов. Свободные радикалы играют физиологическую защитную роль, обладая бактерицидным и противоопухолевым действием, регулируя тонус стенок сосудов, клеточную пролиферацию и др. Однако, при некоторых условиях образование реактивных радикальных соединений увеличивается, что делает их опасными для собственных клеток. Чаще всего мишенью для активных кислородных радикалов становятся именно липиды, имеющие в своем составе легкоокисляющиеся ненасыщенные жирные кислоты.

Традиционный взгляд в области свободнорадикальной биологии заключается в том, что свободные радикалы и реактивные виды кислорода являются токсичными, в основном из-за прямого повреждения чувствительных и биологически значимых мишеней и, таким образом, являются основной причиной окислительного стресса, а также что комплексные ферментативные и неферментативные системы действуют взаимосвязано для предотвращения этой токсичности; и что важную защитную роль играет феномен адаптации.

По данным Л.О. Палаткиной с соавт. (2012) при высоком местном уровне активных форм кислорода их биологические эффекты заключаются в прямом окислительном воздействии на белки и дезоксирибонуклеиновую кислоту и инициации цепных химических реакций, таких как перекисное окисление липидов, происходящих в основном внутри бислоя мембран, ядер и митохондрий.

Считается, что главным источником активных форм кислорода в клетках являются митохондрии, при нормальном функционировании которых 98% поступившего кислорода используется для окисления субстратов с образованием аденозинтрифосфата – АТФ (главного энергетического субстрата клеток) и 2% – для синтеза активных форм кислорода, который может значительно возрастать при патологических состояниях. Биоэнергетические свойства митохондрий в сочетании с высокой текучестью двуокиси кислорода предрасполагают этим органеллам в образовании активных форм кислорода. Предположение, что

митохондрии являются основным внутриклеточным источником свободных радикалов, было основано, в основном, на экспериментах in vitro с изолированными митохондриями. Также, описаны варианты физиологического накопления свободных радикалов в организме, например, американские ученые S. Sachdev и K.J. Davies в своей работе (2008) указывают, что свободные радикалы (в частности, радикалы, основанные на кислороде и азоте) и связанные с ними реактивные виды кислорода и азота, генерируются в клетках и тканях во время физических нагрузок.

Свободные радикалы генерируются митохондриями как нормальные побочные продукты производства аэробной энергии. Во всех клетках митохондрии представляют собой динамические органеллы, которые в основном известны как первичная энергогенерирующая система. Таким образом, когда потребности в метаболизме у животного повышаются, митохондрии активно ищут ответы на все энергетические потребности и генерируют существенные количества свободных радикалов. В результате для поддержания митохондриальной функции у этих животных требуются оптимальные условия в отношении антиоксидантной защиты и доступности метаболических субстратов. Также, существует ряд макромолекул, которые способствуют увеличению генерации активных форм кислорода, таких НАДФH-оксидаза, конечные продукты гликирования, синтазы оксида азота.

Многолетние исследования венгерского ученого A. Blazovics (2009) в области свободнорадикальных процессов дают ему основание говорить о том, что все больше складывается понимание того, что баланс свободных радикалов и антиоксидантов в организме изменяется в основном генетическим фоном и окружающей средой. Свободные кислородные радикалы являются вторичными мессенджерами путей передачи сигналов, и одновременно они являются цитотоксическими агентами клеток.

К основным компонентам активных форм кислорода обычно относят промежуточные продукты восстановления молекулы кислорода (О2, ОН, НО2, Н2О2), а также молекулу кислорода в синглетном состоянии (1О2), оксид азота (NO), пероксинитрит (ONOO), гипогалогениты (НОСl, НОВr, НОJ), продукты перекисного окисления липидов перекисные (RO2) и алкоксильные (RO) радикалы.

Активные формы кислорода постоянно образуются в здоровых клетках в результате различных химико-биологических превращений как защита от патогенных клеток или токсичных веществ, в процессе дыхания, под влиянием ультрафиолетовых лучей, в ходе спонтанного

окисления некоторых соединений, а также при функционировании ряда ферментов.

Процессы свободнорадикального окисления, лежащие в основе метаболизма всех клеток и определяющие адаптивную состоятельность организма к действию повреждающих факторов, являются не только необходимым звеном жизнедеятельности клетки, но и выступают как универсальное неспецифическое звено механизмов развития многих патологических состояний.

При развитии патологического процесса свободнорадикальное окисление выступает как неспецифическое патогенетическое звено. При любой патологии создаются условия для интенсификации свободнорадикального окисления, в результате чего резко возрастают показатели: первичных, вторичных и конечных продуктов. Они являются мощными прооксидантами, инициирующими в свою очередь свободнорадикальное окисление. Результатом этого является развитие феномена «снежной лавины». Следующим этапом этого процесса является проявление функционального дисбаланса в неферментативном и ферментативном звеньях антиокисдантной защиты, которая не справляется с задачами регламентации и лимитирования уровней показателей активных форм кислорода, свободных радикалов и продуктов свободнорадикального окисления.

Биорадикалы (монооксид азота, анион-радикал кислорода, перекись водорода и др.) образуются в качестве продуктов обмена в нормально функционирующих клетках и тканях, участвуют в разнообразных естественных физиологических процессах, таких как гуморальная сигнализация, пролиферация клеток или разрушение бактериальных клеток фагоцитами. В то же время свободные радикалы воды и органических молекул интенсивно возникают при измененных условиях жизнедеятельности.

Свободные радикалы обладают собственным магнитным моментом, высокой химической активностью, способностью инициировать цепные реакции окисления и сравнительно малым временем жизни, что затрудняет их обнаружение. Исследование сверхслабого свечения биологического материала: клеток, внутриклеточных структур, органов, тканей, крови т.д. в практике имеет информационное и диагностическое значение. Хемилюминесценция в определенной степени тесно связана со свободно-радикальным окислением липидов доказательством этого служит прямапропорциональная корреляционная зависимость между интенсивностью свечения, потреблением кислорода и накоплением продуктов перекисного окисления липидов, в частности, диеновых конъюгатов, малонового диальдегида.

<<< < Предыдущая 1 23 / 143 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]