Organismi antioksüdantide süsteem

Keha antioksüdantne süsteem on mehhanismide kogum, mis pärsib raku autooksüdatsiooni.

Mitteensümaatiline autooksüdatsioon on, kui see ei piirdu lokaalse puhanguga, destruktiivne protsess. Alates hapniku ilmumisest atmosfääri on prokarüootid vajanud pidevat kaitset oma orgaaniliste komponentide spontaansete oksüdatiivse lagunemise reaktsioonide eest.

Antioksüdantsüsteem hõlmab antioksüdante, mis pärsivad autooksüdatsiooni lipiidide peroksüdatsiooni algstaadiumis (tokoferool, polüfenoolid) või aktiivseid hapnikuühendeid (superoksiiddismutaas - SOD) membraanides. Sellisel juhul regenereeritakse membraani hüdrofiilses kihis sisalduva askorbiinhappe abil osakesed, millel on paardumata elektron, tokoferool- või polüfenooliradikaalid. Askorbaadi oksüdeeritud vormid redutseeritakse omakorda glutatiooni (või ergotioneiini) abil, mis saab vesinikuaatomeid NADP-lt või NAD-lt. Seega teostab radikaalide inhibeerimist glutatiooni (ergotioneiini) askorbaadi-tokoferooli (polüfenooli) ahel, transportides elektrone (vesinikuaatomite osana) püridiinnukleotiididest (NAD ja NADP) SR-i. See tagab lipiidide ja biopolümeeride statsionaarse, äärmiselt madala vabade radikaalide taseme rakus.

Koos AO-ahelaga hõlmab elusrakus olev vabade radikaalide inhibeerimissüsteem ensüüme, mis katalüüsivad glutatiooni ja askorbaadi oksüdatsiooni-reduktsiooni muundumist - glutatioonist sõltuv reduktaas ja dehüdrogenaas, samuti ensüüme, mis lagundavad peroksiide - katalaasi ja peroksidaase.

Tuleb märkida, et kahe kaitsemehhanismi - bioantioksüdantide ahela ja antiperoksiidensüümide rühma - toimimine sõltub vesinikuaatomite (NADP ja NADH) fondist. See fond täieneb energiasubstraatide bioloogilise ensümaatilise oksüdatsiooni-dehüdrogeenimise protsessides. Seega on antioksüdantsüsteemi efektiivsuse eelduseks piisav ensümaatilise katabolismi tase - organismi optimaalselt aktiivne seisund. Erinevalt teistest füsioloogilistest süsteemidest (näiteks vere hüübimis- või hormonaalsüsteem) ei möödu isegi lühiajaline antioksüdantsüsteemi defitsiit jäljetult - membraanid ja biopolümeerid kahjustuvad.

Antioksüdantse kaitse hääbumist iseloomustab vabade radikaalide kahjustuste teke SR-i moodustavate rakkude ja kudede erinevates komponentides. Vabade radikaalide patoloogia ilmingute polüvalentne esinemine erinevates organites ja kudedes, rakustruktuuride erinev tundlikkus SR-i produktide mõju suhtes viitab organite ja kudede ebavõrdsele varustatusele bioantioksüdantidega ehk teisisõnu, ilmselt on nende antioksüdantse süsteemi vahel olulisi erinevusi. Allpool on toodud antioksüdantse süsteemi põhikomponentide sisalduse määramise tulemused erinevates organites ja kudedes, mis võimaldasid meil teha järelduse nende spetsiifilisuse kohta.

Seega on erütrotsüütide eripäraks antiperoksiidensüümide - katalaasi, glutatioonperoksidaasi, SOD - suur roll erütrotsüütide kaasasündinud ensümopaatiate korral, sageli täheldatakse hemolüütilist aneemiat. Vereplasma sisaldab tseruloplasmiini, millel on SOD-aktiivsus, mis teistes kudedes puudub. Esitatud tulemused võimaldavad meil ette kujutada erütrotsüütide ja plasma AS-i: see hõlmab nii antiradikaalidevahelist sidet kui ka ensümaatilist kaitsemehhanismi. Selline antioksüdantsüsteemi struktuur võimaldab meil tõhusalt pärssida lipiidide ja biopolümeeride FRO-d tänu erütrotsüütide kõrgele hapnikuküllastumise tasemele. Olulist rolli FRO piiramisel mängivad lipoproteiinid - tokoferooli peamine kandja, millest tokoferool liigub membraanidega kokkupuutel erütrotsüütidesse. Samal ajal on lipoproteiinid kõige vastuvõtlikumad autooksüdatsioonile.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Erinevate organite ja kudede antioksüdantsete süsteemide eripära

Lipiidide ja biopolümeeride mitteensümaatilise autooksüdatsiooni initsieeriv tähtsus võimaldab meil omistada SP tekkes käivitava rolli organismi antioksüdantse kaitsesüsteemi puudulikkusele. Erinevate organite ja kudede antioksüdantse süsteemi funktsionaalne aktiivsus sõltub paljudest teguritest. Nende hulka kuuluvad:

1. ensümaatilise katabolismi (dehüdrogeenimise) tase - NAD-H + NADP-H fondi tootmine;
2. NAD-H ja NADPH fondi tarbimise aste biosünteesiprotsessides;
3. NADH ensümaatilise mitokondriaalse oksüdatsiooni reaktsioonide tase;
4. antioksüdantsüsteemi oluliste komponentide - tokoferooli, askorbaadi, bioflavonoidide, väävlit sisaldavate aminohapete, ergothioneiini, seleeni jne - pakkumine.

Teisest küljest sõltub antioksüdantsüsteemi aktiivsus vabade radikaalide oksüdatsiooni indutseerivate lipiidide mõju tugevusest; kui need on liiga aktiivsed, siis inhibeerimine häirub ning vabade radikaalide ja peroksiidide tootmine suureneb.

Erinevates organites, olenevalt ainevahetuse koespetsiifilisusest, domineerivad antioksüdantsüsteemi teatud komponendid. Rakuvälistes struktuurides, millel puudub NAD-H ja NADPH fond, on olulise tähtsusega verega transporditavate AO-glutatiooni, askorbaadi, polüfenoolide ja tokoferooli redutseeritud vormide sissevool. Keha AO-ga varustatuse taseme, antioksüdantsete ensüümide aktiivsuse ja STO-produktide sisalduse näitajad iseloomustavad terviklikult keha antioksüdantsüsteemi aktiivsust tervikuna. Need näitajad ei kajasta aga AS-i seisundit üksikutes organites ja kudedes, mis võivad oluliselt erineda. Eeltoodu võimaldab meil eeldada, et vabade radikaalide patoloogia lokaliseerimist ja olemust määravad peamiselt:

• antioksüdantsüsteemi genotüübilised omadused erinevates kudedes ja organites;
• eksogeense SR indutseerija olemus, mis toimib kogu ontogeneesi vältel.

Analüüsides antioksüdantsüsteemi põhikomponentide sisaldust erinevates kudedes (epiteel-, närvi-, sidekoe), on võimalik tuvastada erinevaid FRO inhibeerimise variante koe- (elundi-) süsteemides, mis üldiselt langevad kokku nende metaboolse aktiivsusega.

Erütrotsüüdid, näärmeepiteel

Nendes kudedes toimib aktiivne pentoosfosfaadi tsükkel ja domineerib anaeroobne katabolism; antioksüdantsüsteemi antiradikaalahela ja peroksidaaside peamine vesinikuallikas on NADPH. Erütrotsüüdid kui hapnikukandjad on FRO indutseerijate suhtes tundlikud.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Lihas- ja närvikude

Nendes kudedes on pentoosfosfaadi tsükkel inaktiivne; NADH, mis moodustub rasvade ja süsivesikute katabolismi aeroobses ja anaeroobses tsüklis, domineerib vesinikuallikana antiradikaalidele inhibiitoritele ja antioksüdantsetele ensüümidele. Rakkude küllastumine mitokondritega põhjustab suurenenud O2 "lekke" riski ja biopolümeeride kahjustumise võimalust.

Hepatotsüüdid, leukotsüüdid, fibroblastid

Täheldatakse tasakaalustatud pentoosfosfaadi tsüklit ning ana- ja aeroobseid kataboolseid radasid.

Sidekoe rakkudevaheline aine on vereplasma, kiud ning veresoone seina ja luukoe põhiaine. SR-i pärssimist rakkudevahelises aines tagavad peamiselt antiradikaalsed inhibiitorid (tokoferool, bioflavonoidid, askorbaat), mis põhjustab veresoone seina kõrget tundlikkust nende puudulikkuse suhtes. Lisaks neile sisaldab vereplasma tseruloplasmiini, millel on võime elimineerida superoksiidi anioonradikaali. Läätses, kus on võimalikud fotokeemilised reaktsioonid, on lisaks antiradikaalsetele inhibiitoritele kõrge glutatioonreduktaasi, glutatioonperoksidaasi ja SOD-i aktiivsus.

Esitatud lokaalsete antioksüdantsüsteemide organite ja kudede omadused selgitavad SP varajaste ilmingute erinevusi, millel on erinevat tüüpi FRO-d indutseerivad efektid.

Bioantioksüdantide erinev funktsionaalne tähtsus erinevate kudede jaoks määrab ära erinevused nende defitsiidi lokaalsetes ilmingutes. Ainult tokoferooli, universaalse lipiidse antioksüdandi, defitsiit, mis on kasulik igat tüüpi rakulistele ja mitterakulistele struktuuridele, avaldub varajaste kahjustustena erinevates organites. Keemiliste prooksüdantide põhjustatud SP esialgsed ilmingud sõltuvad ka tekitaja olemusest. Andmed lubavad arvata, et lisaks eksogeense faktori olemusele on vabade radikaalide patoloogia tekkes oluline ka genotüübispetsiifiliste liikide ja antioksüdantsüsteemi koespetsiifiliste tunnuste roll. Madala bioloogilise ensümaatilise oksüdatsiooni kiirusega kudedes, näiteks veresooneseinas, on antiradikaalide ahela ergothioneiini - askorbaadi (bioflavonoidide) - tokoferooli roll suur, mida esindavad organismis mittesünteesitavad bioantioksüdandid; vastavalt sellele põhjustab krooniline polüantioksüdantne defitsiit peamiselt veresooneseina kahjustusi. Teistes kudedes domineerivad antioksüdantsüsteemi ensümaatiliste komponentide - SOD, peroksidaaside jne - roll. Seega iseloomustab katalaasi taseme langust organismis progresseeruv parodontaalne patoloogia.

Antioksüdantsüsteemi seisundit erinevates organites ja kudedes ei määra mitte ainult genotüüp, vaid ka onkogeneesi ajal antioksüdantsüsteemi erinevate komponentide aktiivsuse fenotüüpiliselt heterokrooniline langus, mis on põhjustatud antioksüdantsüsteemi indutseerija olemusest. Seega määravad indiviidi reaalsetes tingimustes antioksüdantsüsteemi lagunemise eksogeensete ja endogeensete tegurite erinevad kombinatsioonid nii vananemise üldised vabade radikaalide mehhanismid kui ka vabade radikaalide patoloogia konkreetsed käivitajad, mis avalduvad teatud organites.

Esitatud AS-i peamiste lülide aktiivsuse hindamise tulemused erinevates organites ja kudedes on aluseks uute lipiidide FRO inhibiitorite otsimisele, millel on sihipärane toime teatud lokaliseerimise vabade radikaalide patoloogia ennetamiseks. Erinevate kudede antioksüdantsüsteemi spetsiifilisuse tõttu peaksid AO-ravimid täitma puuduvaid lülisid teatud organi või koe puhul erinevalt.

Lümfotsüütides ja erütrotsüütides avastati erinevad antioksüdantsed süsteemid. Gonzalez-Hernandez jt (1994) uurisid 23 terve isiku lümfotsüütide ja erütrotsüütide antioksüdantseid süsteeme. Näidati, et lümfotsüütides ja erütrotsüütides oli glutatioonreduktaasi aktiivsus vastavalt 160 ja 4,1 U/h, glutatioonperoksidaasi aktiivsus 346 ja 21 U/h, glükoos-6-fosfaatdehüdrogenaasi aktiivsus 146 ja 2,6 sd/h, katalaasi aktiivsus 164 ja 60 U/h ning superoksiiddismutaasi aktiivsus 4 ja 303 μg/s.