Свойства активных форм кислорода

Кислородные радикалы, обладая высокой активностью, разрушают органические молекулы в реакциях свободно-радикального окисления (СРО). Большая часть этих реакций протекает сполиненасыщенными жирными кислотамилипидов, и называется перекисным окислением липидов (ПОЛ). Реакции ПОЛ являются цепными.

Наиболее химически активным соединением является гидроксильный радикал - сильнейший окислитель. Время его жизни очень короткое (1 миллиардная доля секунды), но за это время он мгновенно вступает в цепные окислительные реакции в месте своего образования.

Супероксидный анион-радикал и перекись водорода более стабильные вещества, могут диффундировать от места образования, проникать через мембраны клеток. Однако, перекись водорода способствует образованию гидроксильного радикала по следующей реакции:

Fe²⁺+ Н₂О₂→ Fe³⁺+ НО^∙ + ОН^-

Использование активных форм кислорода в организме

1. Активные формы кислорода используются фагоцитарными клетками - тканевыми макрофагами, моноцитами и гранулоцитами крови для разрушения бактерий, вирусов и онкоклеток. Фагоциты выделяют супероксидный анион-радикал в реакции, катализируемой ферментным комплексом – НАДФН₂-оксидазой: НАДФН₂ + 2O₂ → НАДФ⁺ + О^2-₂

В норме супероксидный радикал под действием супероксиддисмутазы (СОД) превращается в перекись водорода: О^2-₂→ H₂O₂ + O₂

Под действием миелопероксидазы перекись водорода, превращается в гипохлорит – соединение, разрушающее стенки бактериальных клеток: H₂O₂ + Cl^- → H₂O + ClO^-. Метаболический взрыв.

В условиях патологии могут произойти нарушения либо системы защитных ферментов (в частности, снижение активности СОД), либо ферментных систем, связывающих ионы железа в плазме крови (церулоплазмин и трансферрин) и в клетках (ферритин). В этом случае супероксидные радикалы и перекись водорода вступают в альтернативные реакции: Образование двухвалентного железа из трехвалентного: Fe³⁺ + O^•- →Fe²⁺ + O₂

Реакция перекиси водорода и гипохлорита с ионами двухвалентного железа:

Fe²⁺ + H₂O₂ → Fe³⁺ + НО^∙ + ОН^-

Fe²⁺ + ClO^- + H⁺ → Fe³⁺ + Cl^- + НО^∙

2. Фактор некроза опухоли

3. Эйказаноиды – медиаторы воспаления

Повреждающее действие активных форм кислорода в организме

Радикалы гидроксила химически исключительно активны и вызывают повреждение белков, нуклеиновых кислот и липидов биологических мембран. В белках происходитнеферментативное окисление аминокислотных остатков гистидина, цистеина, триптофана. Таким образом, инактивируют многие ферменты.Особенно тяжелые последствия имеют повреждение ДНК и липидов. Радикалы НО^∙ вызывают разрыв нитей ДНК, обладая, в зависимости от ситуации, мутагенным, канцерогенным или цитостатическим действием. Радикалы гидроксила инициируют цепную реакцию ПОЛ, при этом нарушаются физико-химические свойства мембран - проницаемость, рецепторная функция и работа мембранных белков.Повреждение барьера приводит к нарушению регуляции внутриклеточных процессов и тяжелым расстройствам клеточных функций. Свободно-радикальные реакции часто вызывают гибель клеток и целом ускоряют процесс старения организма.