антиоксиданты. тезисы

Свободные радикалы — это высокоактивные молекулы или атомы, имеющие один или несколько неспаренных электронов на внешней орбитали, что делает их особенно активными.

Наиболее значимыми для организма являются свободные радикалы, относящиеся к так называемым активным формам кислорода – АФК

Около 95% всего потребляемого кислорода в клетке восстанавливается в митохондриях до Н₂О в процессе окислительного фосфорилирования. Остальные 5% процентов в результате различных реакций превращаются в АФК

К АФК можно отнести такие кислородсодержащие соединения как супероксид-радикал, гидроксильный радикал, перекись водорода, синглетный кислород, гипохлорит. К АФК относят также пероксинитрит, обладающий высокой реакционной способностью.

в результате «утечки» ē в электронтранспортной цепи митохондрий с участием КоQ.

в результате «утечки» ē в электронтранспортной системе мембран ЭПР и ядра, включающие в себя цитохромы Р-450 и b5 , а также НАДФН- и НАДН-зависимые редуктазы

за счет активности ферментов: НАДФН-оксидазы, ксантиноксидазы, циклооксигеназы, липоксигеназы, NO-синтазы, моноаминооксидазы, оксидазы АМК и др.

фагоциты (гранулоциты и моноциты крови) и тканевые макрофаги для борьбы с бактериями образуют O2 ·– при активации НАДФН-оксидазного комплекса на цитоплазматической мембран

автоокисление гемоглобина Hb(Fe²⁺): 

ионы Fe²⁺ (а также ионы других металлов переменной валентности Cu²⁺ , Co²⁺ ) способствуют образованию •ОН радикалов посредством реакции Фентона:

УФ, радиация

На примере АФК видно, что свободные радикалы, являются необходимыми участниками многих внутриклеточных метаболических реакций в условиях нормы. Но они требуют постоянной стабилизации за счет адекватной активации системы а АО защиты организма

Это соединения, способные уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления, нейтрализовать свободные

радикалы за счет обмена своего атома водорода на кислород свободных радикалов. 

имеют подвижный атом водорода в связи с наличием в молекуле нестойкой связи с углеродом (С–Н) или серой (S–Н). В результате возникают малоактивные радикалы самого антиоксиданта, не способные к продолжению цепи 

Первая линия защиты – ферменты АО-системы, ингибирующие инициацию перекисного окисления липидов и предотвращающие окислительную деструкцию нелипидных компонентов;

Вторая линия защиты - низкомолекулярные антиоксиданты;

Третья линия защиты – ферменты, метаболизирующие конечные продукты перекисного окисления липидов.

 Четвертая линия защиты - репаративная регенерация поврежденных молекул.

Пятая линия защиты - система ингибирования перекисных и свободнорадикальных процессов, включающую циклические нуклеотиды и лейкотриены.

1-й уровень – системная защита клеток за счет значительного снижения напряжения кислорода в тканях по сравнению с атмосферным воздухом;

2-й уровень – обеспечивается в процессе 4-электронного восстановления основной массы внутриклеточного кислорода при участии цитохромоксидазы без освобождения свободных радикалов;

3-й уровень – ферментативное удаление образовавшихся супероксидного анион-радикала и перекиси водорода;

4-й уровень – наличие ловушек свободных радикалов;

5-й уровень – ферментативное восстановление гидроперекисей полиненасыщенных жирных кислот 

I группа. Высокомолекулярные соединения – ферменты АО-защиты, а также белки, способные связывать ионы Fe и Cu, являющиеся катализаторами свободнорадикальных процессов.

Для ферментативных АО характерны высокая специфичность, строго определенная органная и клеточная локализация, а также использование в качестве катализаторов металлов Cu, Fe, Mn, Zn, Se

К АО белкам относят трансферрин, ферритин, лактоферрин.

II группа. Низкомолекулярные АО: некоторые аминокислоты, полиамины, мочевина, мочевая кислота, глутатион, аскорбиновая кислота,  α-токоферол, витамины группы A, K, P

Антиоксидант	Локализация в организме	Механизм действия
Супероксиддисмутаза	Митохондрии, цитозоль	M(n+1)+ − СОД + O2− → Mn+ − СОД + O2 Mn+ − СОД + O2− + 2H+ → M(n+1)+ − СОД + H2O2.
Каталаза	Клетки, пероксисомы	2H2O2 → 2H2O + O2 пероксидная активность каталазы
Глутатионпероксидаза	В цитозоле и митохондриях	2GSH+ H2O2 à GS-SG + 2 H2O
Другие пероксидазы	Клеточные мембраны, митохондрии, цитозоль	Разрушение Н2О2

Супероксид-дисмутаза

ключевой фермент АО защиты; обеспечивает превращение супероксидного анион-радикала в менее активный окислитель – перекись водорода, которая элиминируется каталазой до двух молекул воды и молекулы кислорода. СОД содержит ион меди, ион цинка, ион железа и имидазол гистидина.

Каталаза 

обеспечивает расщепление перекиси водорода до 2-х молекул воды и кислорода; из-за большого молекулярного веса практически не проникает через клеточные мембраны. Данные ферменты обладают слабой активностью по отношению к липидным пероксидам, образующимся в ходе цепных реакций ПОЛ. Разрушение этих продуктов осуществляется с участием ферментной системы глутатиона.

- селенсодержащая глутатионпероксидаза -

эффективно разлагает гидрофильные гидроперекиси липидов и перекись водорода;

катализирует реакцию восстановленного глутатиона с гидроперекисями липидов, при этом последние превращаются в жирные оксикислоты;

восстанавливает перекиси белкового и нуклеиновокислотного происхождения.

- глутатионтрансфераза – не взаимодействует с перекисью водорода;

восстанавливает гидрофобные гидропероксиды с большим объемом молекулы: гидроперекиси полиненасыщенных жирных кислот – линоленовой и арахидоновой, а также фосфолипидов;

восстанавливает гидроперекиси мононуклеотидов и ДНК, участвуя в их репарации.

- глутатионредуктаза – позволяет быстро пополнить пул восстановленного глутатиона, тем самым поддерживая нормальную работу глутатионзависимых ферментов

Практически всегда выполняют свою функцию внутри клетки, т.к. их большая молекулярная масса препятствует свободному выходу

В случае же попадания ферментных АО и белков в кровь они не могут рассматриваться в качестве ключевых механизмов в антирадикальной и антиперекисной защите крови, т. К. очень быстроразрушаются под действием протеаз крови

Антиоксидант	Локализация в организме	Механизм действия
Витамин Е	Клетки (цитоплазматические мембраны, мембраны митохондрий и лизосом), кровь	R-OO - + a-ТокОH _____ R-OОH + a-ТокО- R-OO - + a- ТокО- _____ R-OОH + a-Ток (неактивный)
Витамин С	Цитозоль, внеклеточная жидкость	Нейтрализация супероксида, гидроксильного радикала, восстановление окисленного витамина Е
Каротиноиды	Мембраны клеток	Защита клеток от синглетного кислорода
Восстановленный глутатион	Клетки	Защита клеток от радикалов кислорода, предупреждение ПОЛ
Убихинон	Митохондрии	2LOO• + Co QH2 → 2LООН + Co Q
Карнозин	мышцы, мозг, печень, ткани глаза, желудок, почки, легочная ткань	Нейтрализация АФК, способность взаимодействовать с продуктами ПОЛ, препятствуя распространению окислительного повреждения
Ионы металлов переменной валентности	Гормоны, белки и ферменты, в частности глутатионпероксидаза	-ē Fe2+ ⇌Fe3+ +ē

Жирорастворимые соединения АО системы

вещества группы витамина Е;

витамины А и К, стероидные гормоны, флавоноиды;

полифенолы – убихинон, витамин Р.

Витамин Е

является основным антиоксидантом биологических мембран липопротеиновых комплексов;  участвует в защите липопротеидов сыворотки крови, образуя токоферольный радикал. Одновременно осуществляется перенос радикалов из гидрофобной фазы липидного бислоя в водную фазу, что и обеспечивает постоянную нейтрализацию АФК в биологических мембранах.

Витамин А

Витамин А и его производные проявляют выраженное АО-действие и обеспечивают разрушение основных видов АФК;  участвуют в обеспечении и регуляции процессов микросомального окисления, ингибируют метаболическую активацию канцерогенов

Витамин А и другие каротиноиды взаимодействуют с другими АО соединениями, усиливая и пролонгируя при этом защитные эффекты друг друга

Убихинон

Образует окислительно-восстановительную систему убихинон-убихинол. Основная часть внутриклеточного убихинона содержится в митохондриях, ядре, эндоплазматическом ретикулуме и лизосомах.

Важнейшая роль внутриклеточного убихинона связана с участием в митохондриальной цепи транспорта электронов в дыхательной цепи, что предопределяет его действие как регулятора АО-гомеостаза в клетке.

Водорастворимые соединения АО системы

• Тиодисульфидная система.

• Аскорбиновая кислота

Тиодисульфидная система

Вещества, содержащие SH- и SS- группы. 

Снижение количества SH-групп приводит к ослаблению, а увеличение - к активации адренэргической стимуляции. Напротив, окисление SH-групп повышает, а восстановление – снижает чувствительность рецепторов к парасимпатическим влияниям.

Сдвиги в тиолдисульфидном обмене обуславливают механизмы нарушения синтеза, транспорта и инактивации БАВ и медиаторов воспаления. Соотношение восстановленных и окисленных SH-групп в биосредах является важными критериями неспецифической резистентности организма.

Аскорбиновая кислота 

- снижает уровень супероксиданион-радикала, гидроксильного и перекисного радикала,

• восстанавливает окисленную форму витамина Е и глутатиона,

• принимает участие в синтезе коллагена и эластина, в обмене холестерина, гистамина и ацетилхолина.

Неспецифическая АО-система организма

Предотвращает условия и возможности утечки электронов и генерации АФК в ходе окислительно-восстановительных реакций или в процессе аутоокисления субстратов

-Включает в себя ряд белков плазмы, играющих важную роль в АО-защите жидких сред организма, таких как церулоплазмин, трансферрин, лактоферрин. Свойства этих соединений связаны с их способностью образовывать хелатные комплексы исвязывать ионы металлов переменной валентности, которые, входят в состав активных центров оксидоредуктаз и выполняют каталитическую роль при синтезе АФК

АО-система организма многокомпонентна, способна предотвращать образование и разрушать как свободные радикалы, так и первичные и вторичные продукты реакций ПОЛ. АО-соединения проявляют свое действие разнообразным способом: от простого захвата свободных радикалов до сложного цепного взаимодействия с ними в направлении снижения токсичности и времени жизни. Именно многокомпонентная и многоуровневая АО-защита организма позволяет предупреждать повреждающее действие многочисленных продуктов ПОЛ