8. Биологические эффекты он-радикалов:

- участвуют в бактерицидном и цитотоксическом действии лейкоцитов;

- вызывают повреждение ДНК. Модификация оснований ДНК в результате действия ОН^. приводит к опухолевой траснформации пораженных клеток, а также к образованию аутоантител к трансформированной ДНК и индукции аутоиммунных процессов;

- вызывают модификацию мембранных белков;

- индуцируют образование липидных радикалов и запускают ПОЛ;

- обладают косвенными регуляторными свойствами: участвуют в активации тромбоцитов, активируют растворимую гуанилатциклазу.

В целом, цитотоксическое действие кислородных радикалов более чем на 50 % обусловлено ОН-радикалами.

Контрольные вопросы

1. Охарактеризуйте синглетный кислород и его биологическую роль

2. Каковы основные пути образования супероксидного анион-радикала в организме?

3. Как функционирует ксантиноксиредуктаза? Каково ее биологическое значение?

4. Как функционирует электрон-транспортная цепь митохондрий? Где локализована сайты образования супероксида?

5. Как образуется супероксид в системе микросомального окисления?

6. Каково строение, функции и биологическая роль НАДФН-оксидазы фагоцитов?

7. В чем проявляются регуляторные и цитоксические эффекты перекиси водорода?

8. Как функционирует Н₂О₂-сенсор в живых организмах?

9. Каковы пути образования гидроксильного радикала в живых системах? Какова его биологическая роль?

10. Какова роль АФК в индукции апоптоза в митохондриях?

Глава 3. Характеристика гипогалогенитов и путей их образования

Гипогалогениты относятся к активированным кислородным метаболитам и представляют собой активные формы галогенов.

В организме человека гипогалогениты образуются в ферментативной реакции перекиси водорода с ионами галогенов, которая катализируется миелопероксидазой (МПО), эозинпероксидазой (ЭПО), лактопероксидазой (ЛПО), которые различаются по структуре и субстратной специфичности:

_{МПО,ЭПО}

Н₂О₂ + х^- + Н⁺ → НОХ + Н₂О, где х^- - Cl^-, I^-, Br^-, SCN^-

^ЛПО

Миелопероксидаза – основной пероксидазосомный белок нейтрофилов, моноцитов и тканевых макрофагов, играющий ключевую роль в защитных и воспалительных реакциях организма. Наибольшее содержание МПО отмечено в нейтрофилах, где на долю фермента приходится более 30 % от общего содержания белка.

МПО – катионный, гликозилированный белок, является гемопротеином с молекулярной массой 144 кДа. МПО состоит из двух тяжелых () и двух легких (α) субъединиц; -субъединицы соединены дисульфидной связью и содержат 2 молекулы протопорфирина IX с ионом Fe³⁺ в центре. Гемы соединены а апопротеинами двумя сложноэфирными связями и одной сульфоновой связью. Такой тройной тип связи гема является уникальным по сравнению с другими гемовыми белками. Ген, кодирующий МПО, расположен в 17 хромосоме. МПО катализирует двухэлектронное окисление хлорида с образованием гипохлорита:

1. Н₂О₂ + Cl^- + H⁺ → HOCl + H₂O

Рис. 12. Структура миелопероксидазы

В результате каталитического цикла железо гема претерпевает последовательное окисление и восстановление. Нативная МПО (феррифермент МПО-Fe³⁺) реагирует с перекисью водорода и образует соединение I (МПО-Fe⁴⁺=O), которое содержит два окислительных эквивалента по сравнению с ферриформой (реакция 1 на схеме). Соединение I нестойкое, обладает высокой реакционной способностью и катализирует двухэлектронное окисление галогенидов до гипогалоидных кислот с образованием нативной ферриформы фермента (реакция 2 на схеме).

2. 

3. Рис. 13. Схема превращений МПО

Реакции 1 и 2 (схема) представляют собой цикл хлорирования.

В присутствии одноэлектронных доноров водорода (АН-фенолы, анилины, -дикетоны, нитрит и др.) соединение I может восстанавливаться в соединение II (МПО- Fe^4+-OН), которое не участвует в образовании НОCl (реакция 3 на схеме). Соединение II, как и соединение I, катализирует окисление АН, превращаясь при этом в нативный фермент (реакция 4 на схеме). Реакции 1,3 и 4 (схема) представляют собой классический пероксидазный цикл. Относительная концентрация Cl^- и АН определяет механизм реакции, по которой будет функционировать фермент (хлорирование или пероксидация).

МПО образует целый ряд окислителей при переходе в соединения I и II, а некоторые реакции НОCl ведут к дальнейшей генерации АФК:

НОCl + H₂O₂ → ¹О₂ + Cl^- + H⁺ + H₂O

НОCL + О₂^. → ОН^. + Cl^- + O₂

НОCl + Fe²⁺ → Fe³⁺ + ОН^. + Cl^-

HOCl + NO₂^. → NO₂Cl + OH^.

В 1952 году Чанс установил кофакторную роль NO₂^., затем была показана такая же роль NO:

Оксид азота влияет на МПО двумя путями:

- при низкой [H₂O₂] NO^. усиливыает активность МПО и образование НОCl, т.е. стимулирует бактерицидную функцию фермента;

- при высокой [H₂O₂] активирующий эффект минимален, так как создается неактивный комплекс NO^. с ферри-МПО. Лигандирование оксида азота с гемом препятствует доступу H₂O₂ к каталитическому центру МПО.

При реакции оксида азота с соединениями I и МПО образуется катион нитрозония NO⁺, который не стабилен и быстро переходит в продукт его гидратации NO₂^- . NO₂^- является кофактором МПО, он образует комплекс с ферментом и меняет реакционный профиль HOCl за счет образования нитрохлорида NO₂Cl. При этом маркером действия HOCl является 3-хлортирозин.

Система МПО существует не только как источник антимикробной HOCl, но и как катализатор бактерицидных реакций нитрования микробных и других патогенных белков.