1.2.6. Механизмы защиты от токсического действия кислорода

Факторы, предотвращающие развитие свободнорадикальных процессов, называют антиоксидантами (АО).

А) Антиоксиданты ферментативной природы

Существует несколько катализаторов, ускоряющих реакцию дисмутации токсического супероксид аниона:

Наиболее активным является супероксиддисмутаза (СОД), содержащая в каталитическом центре ионы меди (Сu²⁺) и цинка (Zn²⁺). Этот фермент обнаружен преимущественно в цитозоле клеток. В митохондриях же присутствует его изоэнзим - магнийсодержащая супероксиддисмутаза (Мg²⁺-СОД).

Пероксид водорода может служить предшественником гидроксильных радикалов, поэтому клетка «стремится» контролировать его количество. В деградации Н₂О₂ участвуют несколько ферментов.

Каталаза катализирует его разложение с образованием воды и молекулярного кислорода:

Глутатионпероксидазы восстанавливают Н₂О₂:

Фермент использует в качестве донора водорода восстановленный глутатион (GSH); и помимо утилизации H₂О₂ может действовать и на другие пероксиды [например, гидропероксиды ненасыщенных (линолевой и линоленовой) кислот], которые при этом восстанавливаются в спирты:

Часть глутатионпероксидаз в своих активных центрах содержит Se-цистеин, что необходимо знать медикам в местностях с дефицитом данного микроэлемента (Забайкалье), т.к. в подобной ситуации угнетается антирадкальная защита.

Окисленный глутатион (GS-SG) затем восстанавливается при участии фермента глутатионредуктазы:

Б) Антиоксиданты неферментативной природы

Воснове действия подобныхАО лежат особенности химического строения. Большая часть этих соединений в свои молекулы включает сопряженные системы (обобществленные –электроны); при взаимодействии АО с радикалами происходит перемещение неспаренного электрона и включение его в сопряженную систему; делокализация последнего в ней способствует стабилизации образовавшегося радикала, что практически останавливает цепной процесс:

где R^˙ – радикал, АО – антиоксидант, АО^˙ – радикал АО.

Среди соединений, обладающих подобным свойством, можно выделить полифенолы (витамин Р), токоферолы (витамин Е), каротины и их производные (витамин А), аскорбиновую (витамин С), мочевую кислоты и др.

Витамин Е (а-токоферол, ТН)присутствуя в биологических мембранах защищает их от перекисного окисления. Он (ТН) реагирует с перокси- (RО₂^•) и алкоксирадикалами (RO^•) липидов, выступая в качестве донора водорода:

Это способствует прекращению цепных реакций ПОЛ, поскольку образующийся токоферильный радикал стабилен и неспособен «продолжать» свободнорадикальные процессы.

В организме человека мочевая кислота является конечным продуктом обмена пуринов. Она служит перехватчиком синглетного кислорода, пероксильных (RО^˙) и гидроксильных (НО^˙) радикалов. Наличие в молекуле мочевой кислоты сопряженной системы позволяет ей выступать в качестве ловушки радикалов.

Глутатион, помимо «субстратной поддержки» ферментов, метаболизирующих Н₂О₂ (см. выше) или восстанавливающих дегидроаскорбиновую кислоту (дегидроаскорбатредуктаза), может служить перехватчиком гидроксильных радикалов и синглетного кислорода.

Секвестрация ионов металлов. Как известно, ионы металлов с переменной валентностью – участники многих свободно-радикальных реакций, способствующие образованию активных частиц из стабильных молекул (табл. 6). Если же подобные ионы находятся в комплексе с белками, их реакционная способ-

Таблица 6