Часть I. Общая нозология

убихинона (QH , гидрохинон-форма):

Пероксинитрит, образующийся в этой реак­ции, может разлагаться с образованием 'ОН:

О = N - О - ОН -> О = N - О + ОН (ради­кал гидроксила)

Образование пероксинитрита и радикала гид­роксила приводит к повреждению клеток. По-видимому, одна из функций супероксиддисму-тазы состоит в предотвращении образования пе­роксинитрита за счет удаления супероксида из зоны образования окиси азота.

Радикал коэнзима Q. Биологическое окисле­ние субстратов клеточного дыхания, таких как глюкоза, пировиноградная и янтарная кислоты и другие, осуществляется, как известно, в два этапа. На первом этапе в цикле трикарбоновых кислот происходит последовательный отрыв ато­мов водорода от субстрата и образование восста­новленных форм пиридиннуклеотидов НАДН и НАДФН. На втором этапе электроны от НАДН и НАДФН переносятся по так называемой ды­хательной цепи на кислород. В состав дыхатель­ной цепи входят флавопротеиды, комплексы негемового железа, убихинон и гемопротеиды (цитохромы a, b и с и цитохромоксидаза). Схе­ма дыхательной цепи дана на рис. 11.

сн,

Важным звеном цепи переноса электронов служит убихинон (коэнзимQ) :

н,С-0

СН,-СН=С=СН,)„Н

Н,С-0

радикал которого (семихинон, QH на рис. 11) образуется либо при одноэлектронном окислении

гидрохинон катион-радикал нейтральный

гидрохинона радикал (семихинон)

либо при одноэлектронном восстановлении уби­хинона (Q на рис. 11):

о	О	О О
хинон	анион-радикал	нейтральный
	хинона	радикал (семихинон)

В норме этот радикал является рядовым уча­стником процесса переноса электронов, но при нарушении работы дыхательной цепи он может стать источником других, менее безобидных ра­дикалов, в первую очередь радикалов кислоро­да.

Основные стадии цепного окисления. Реак­ция цепного окисления липидов играет исклю­чительную роль в клеточной патологии. Она про­текает в несколько стадий, которые получили название инициирование, продолжение, развет­вление и обрыв цепи (см. схему 3).

Инициирование цепной реакции начинается с того, что в липидный слой мембран или ли-попротеинов внедряется свободный радикал.

митохондрий Глава 3 / МЕСТНЫЕ И ОБЩИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ПОВРЕЖДЕНИЕ 83

Чаще всего это радикал гидроксила. Будучи небольшой по размеру незаряженной частицей, он способен проникать в толщу гидрофобного липидного слоя и вступать в химическое взаи­модействие с полиненасыщенными жирными кислотами (которые принято обозначать как LH), входящими в состав биологических мембран и липопротеинов плазмы крови. При этом образу­ются липидные радикалы:

НО + LH -> Н₂0 + L Липидный радикал (L) вступает в реакцию с растворенным в среде молекулярным кислоро­дом, при этом образуется новый свободный ра­дикал - радикал липоперекиси (LOO ):

L + 0₂ -> LOO

Этот радикал атакует одну из соседних моле­кул фосфолипида с образованием гидропереки­си липида LOOH и нового радикала L':

LOO-+ LH -> LOOH + L-

Чередование двух последних реакций как раз и представляет собой цепную реакцию перекис-ного окисления липидов (см. схему 3).

Существенное ускорение пероксидации липи­дов наблюдается в присутствии небольших ко­личеств ионов двухвалентного железа. В этом случае происходит разветвление цепей в резуль­тате взаимодействия Fe²ⁱ с гидроперекисями ли­пидов:

Fe²⁺ + LOOH -> Fe³⁺ + НО + LO Образующиеся радикалы LO' инициируют новые цепи окисления липидов (см. схему 3): LO + LH -> LOH + L ;L + 0₂-> LOO -> и т.д.

В биологических мембранах цепи могут со­стоять из десятка и более звеньев. Но в конце концов цепь обрывается в результате взаимодей­ствия свободных радикалов с антиоксидантами (InH), ионами металлов переменной валентнос­ти (например, теми же Fe^2T) или друг с другом:

LOO + Fe²⁺ + Н⁺ -> LOOH + Fe³⁺

LOO + InH -> In ■+ LOOH

LOO' + LOO' -> молекулярные продукты

Последняя реакция особенно интересна, по­скольку она сопровождается свечением (хеми-люминесценцией). Интенсивность этой хемилю-минесценции очень мала, поэтому ее иногда на­зывают «сверхслабым свечением». Интенсив­ность свечения пропорциональна квадрату кон­центрации свободных радикалов в мембранах, а

Схема 3 Цепная реакция перекисного окисления липидов

скорость перекисного окисления прямо пропор­циональна концентрации тех же радикалов. Поэтому интенсивность «сверхслабого» свечения однозначно отражает скорость липидной перок­сидации в изучаемом биологическом материале и измерение хемилюминесценции довольно час­то используется при изучении перекисного окис­ления липидов в различных объектах.

Рис. 12. Повреждающее действие перекисного окисления липидов на биологические мембраны

Повреждающее действие пероксидации ли­пидов. На рис.12 показаны основные мишени перекисного окисления липидов в мембранных структурах клеток. Повреждаются либо белко­вые структуры, либо липидный бислой в целом. В последнее время ученые уделяют все большее внимание взаимодействию мембран с нуклеино­выми кислотами в ядре и митохондриях. По-видимому, одним из результатов пероксидации

84