Antioksidativni sistem telesa

Antioksidativni sistem telesa je skupek mehanizmov, ki zavirajo avtooksidacijo v celici.

Neencimska avtooksidacija, če ni omejena na lokalni izbruh, je destruktivni proces. Od pojava kisika v ozračju so prokarioti potrebovali stalno zaščito pred spontanimi reakcijami oksidativnega razkroja njihovih organskih komponent.

Antioksidativni sistem vključuje antioksidante, ki zavirajo avtooksidacijo v začetni fazi lipidne peroksidacije (tokoferol, polifenoli) ali aktivne kisikove spojine (superoksid dismutaza - SOD) v membranah. V tem primeru se delci z neparnim elektronom, tokoferolni ali polifenolni radikali, ki nastanejo med redukcijo, regenerirajo z askorbinsko kislino, ki jo vsebuje hidrofilna plast membrane. Oksidirane oblike askorbata se nato reducirajo z glutationom (ali ergotioneinom), ki prejema atome vodika iz NADP ali NAD. Tako zaviranje radikalov izvaja glutationska (ergotioneinska) askorbatno-tokoferolna (polifenolna) veriga, ki prenaša elektrone (kot del atomov vodika) iz piridinskih nukleotidov (NAD in NADP) v SR. To zagotavlja stacionarno, izjemno nizko raven prostoradikalnih stanj lipidov in biopolimerov v celici.

Poleg verige AO sistem inhibicije prostih radikalov v živi celici vključuje encime, ki katalizirajo oksidacijsko-redukcijsko pretvorbo glutationa in askorbata - glutation-odvisno reduktazo in dehidrogenazo, ter tiste, ki razgrajujejo perokside - katalazo in peroksidaze.

Treba je opozoriti, da je delovanje dveh obrambnih mehanizmov - verige bioantioksidantov in skupine antiperoksidnih encimov - odvisno od zaloge atomov vodika (NADP in NADH). Ta zaloga se polni v procesih biološke encimske oksidacije-dehidrogenacije energijskih substratov. Tako je zadostna raven encimskega katabolizma - optimalno aktivno stanje telesa - nujen pogoj za učinkovitost antioksidativnega sistema. Za razliko od drugih fizioloških sistemov (na primer koagulacije krvi ali hormonskega) tudi kratkotrajno pomanjkanje antioksidativnega sistema ne mine brez sledu - membrane in biopolimeri so poškodovani.

Za razpad antioksidativne zaščite je značilen razvoj poškodb prostih radikalov različnih komponent celice in tkiv, ki sestavljajo SR. Polivalentnost manifestacij patologije prostih radikalov v različnih organih in tkivih, različna občutljivost celičnih struktur na učinke produktov SR kažejo na neenakomerno oskrbo organov in tkiv z bioantioksidanti, z drugimi besedami, očitno se njihov antioksidativni sistem bistveno razlikuje. Spodaj so navedeni rezultati določanja vsebnosti glavnih komponent antioksidativnega sistema v različnih organih in tkivih, kar nam je omogočilo sklep o njihovi specifičnosti.

Posebnost eritrocitov je torej velika vloga antiperoksidnih encimov - katalaze, glutation peroksidaze, SOD, pri prirojenih encimopatijah eritrocitov, pogosto opazimo hemolitično anemijo. Krvna plazma vsebuje ceruloplazmin, ki ima aktivnost SOD, ki je v drugih tkivih ni. Predstavljeni rezultati nam omogočajo, da si predstavljamo AS eritrocitov in plazme: vključuje tako antiradikalno povezavo kot encimski obrambni mehanizem. Takšna struktura antioksidativnega sistema nam omogoča učinkovito zaviranje FRO lipidov in biopolimerov zaradi visoke stopnje nasičenosti eritrocitov s kisikom. Pomembno vlogo pri omejevanju FRO imajo lipoproteini - glavni nosilec tokoferola, iz njih tokoferol ob stiku z membranami prehaja v eritrocite. Hkrati so lipoproteini najbolj dovzetni za avtooksidacijo.

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

Specifičnost antioksidativnih sistemov različnih organov in tkiv

Začetni pomen neencimske avtooksidacije lipidov in biopolimerov nam omogoča, da sprožilno vlogo pri nastanku SP pripišemo insuficienci antioksidativnega obrambnega sistema telesa. Funkcionalna aktivnost antioksidativnega sistema različnih organov in tkiv je odvisna od številnih dejavnikov. Mednje spadajo:

1. raven encimskega katabolizma (dehidrogenacije) - proizvodnja sklada NAD-H + NADP-H;
2. stopnja porabe sklada NAD-H in NADPH v biosintetskih procesih;
3. raven reakcij encimske mitohondrijske oksidacije NADH;
4. oskrba z esencialnimi komponentami antioksidativnega sistema - tokoferolom, askorbatom, bioflavonoidi, aminokislinami, ki vsebujejo žveplo, ergotioneinom, selenom itd.

Po drugi strani pa je aktivnost antioksidativnega sistema odvisna od resnosti učinkov lipidov, ki povzročajo oksidacijo prostih radikalov; ko so pretirano aktivni, je inhibicija motena in se poveča nastajanje prostih radikalov in peroksidov.

V različnih organih, glede na tkivno specifičnost presnove, prevladujejo določene komponente antioksidativnega sistema. V zunajceličnih strukturah, ki nimajo zaloge NAD-H in NADPH, je dotok reduciranih oblik AO-glutationa, askorbata, polifenolov in tokoferola, ki jih prenaša kri, pomembnega pomena. Kazalniki ravni oskrbe telesa z AO, aktivnost antioksidativnih encimov in vsebnost produktov STO celovito označujejo aktivnost antioksidativnega sistema telesa kot celote. Vendar ti kazalniki ne odražajo stanja AS v posameznih organih in tkivih, ki se lahko bistveno razlikujejo. Zgoraj navedeno nam omogoča domnevo, da lokalizacijo in naravo patologije prostih radikalov določajo predvsem:

• genotipske značilnosti antioksidativnega sistema v različnih tkivih in organih;
• narava eksogenega induktorja SR, ki deluje skozi celotno ontogenezo.

Z analizo vsebnosti glavnih komponent antioksidativnega sistema v različnih tkivih (epitelijskem, živčnem, vezivnem) je mogoče prepoznati različne variante tkivnih (organskih) sistemov inhibicije FRO, ki se na splošno ujemajo z njihovo presnovno aktivnostjo.

Eritrociti, žlezni epitelij

V teh tkivih deluje aktivni pentozni fosfatni cikel in prevladuje anaerobni katabolizem; glavni vir vodika za antiradikalno verigo antioksidativnega sistema in peroksidaz je NADPH. Eritrociti kot prenašalci kisika so občutljivi na induktorje FRO.

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

Mišično in živčno tkivo

Pentozni fosfatni cikel v teh tkivih je neaktiven; NADH, ki nastane v aerobnih in anaerobnih ciklih katabolizma maščob in ogljikovih hidratov, prevladuje kot vir vodika za zaviralce radikalov in antioksidativne encime. Nasičenost celic z mitohondriji povzroča povečano tveganje za "uhajanje" O2 in možnost poškodbe biopolimerov.

Hepatociti, levkociti, fibroblasti

Opaženi so uravnotežen pentozni fosfatni cikel ter ana- in aerobne katabolne poti.

Medcelična snov vezivnega tkiva je krvna plazma, vlakna in osnovna snov žilne stene ter kostnega tkiva. Zaviranje SR v medcelični snovi zagotavljajo predvsem antiradikalni inhibitorji (tokoferol, bioflavonoidi, askorbat), kar povzroča visoko občutljivost žilne stene na njihovo insuficienco. Poleg njih krvna plazma vsebuje ceruloplazmin, ki ima sposobnost odstranjevanja superoksidnega anionskega radikala. V leči, v kateri so možne fotokemične reakcije, je poleg antiradikalnih inhibitorjev visoka aktivnost glutation reduktaze, glutation peroksidaze in SOD.

Predstavljene značilnosti organov in tkiv lokalnih antioksidativnih sistemov pojasnjujejo razlike v zgodnjih manifestacijah SP z različnimi vrstami učinkov, ki povzročajo FRO.

Različen funkcionalni pomen bioantioksidantov za različna tkiva vnaprej določa razlike v lokalnih manifestacijah njihovega pomanjkanja. Le pomanjkanje tokoferola, univerzalnega lipidnega antioksidanta vseh vrst celičnih in neceličnih struktur, se kaže z zgodnjo poškodbo v različnih organih. Začetne manifestacije SP, ki jih povzročajo kemični prooksidanti, so odvisne tudi od narave povzročitelja. Podatki nam omogočajo domnevo, da je poleg narave eksogenega dejavnika pri razvoju patologije prostih radikalov pomembna tudi vloga genotipno specifičnih vrst in tkivno specifičnih značilnosti antioksidativnega sistema. V tkivih z nizko stopnjo biološke encimske oksidacije, kot je žilna stena, je vloga antiradikalne verige ergotionein-askorbat (bioflavonoidi)-tokoferol, ki jo predstavljajo bioantioksidanti, ki se v telesu ne sintetizirajo, visoka; zato kronično pomanjkanje poliantioksidantov povzroča predvsem poškodbe žilne stene. V drugih tkivih prevladuje vloga encimskih komponent antioksidativnega sistema - SOD, peroksidaze itd. Tako je zmanjšanje ravni katalaze v telesu značilno za progresivno parodontalno patologijo.

Stanje antioksidativnega sistema v različnih organih in tkivih ni določeno le z genotipom, temveč tudi med onkogenezo s fenotipsko heterohronim upadom aktivnosti različnih komponent antioksidativnega sistema, ki ga povzroča narava induktorja antioksidativnega sistema. Tako v realnih pogojih pri posamezniku različne kombinacije eksogenih in endogenih dejavnikov razgradnje antioksidativnega sistema določajo tako splošne mehanizme staranja, povezane s prostimi radikali, kot tudi posebne sprožilce patologije prostih radikalov, ki se kažejo v določenih organih.

Predstavljeni rezultati ocene aktivnosti glavnih členov AS v različnih organih in tkivih so osnova za iskanje novih zdravil - zaviralcev lipidnih FRO s ciljnim delovanjem za preprečevanje patologije prostih radikalov določene lokalizacije. Zaradi specifičnosti antioksidativnega sistema različnih tkiv bi morala zdravila AO manjkajoče člene za določen organ ali tkivo opravljati različno.

V limfocitih in eritrocitih so odkrili različne antioksidativne sisteme. Gonzalez-Hernandez in sodelavci (1994) so preučevali antioksidativne sisteme v limfocitih in eritrocitih pri 23 zdravih osebah. Pokazalo se je, da je bila v limfocitih in eritrocitih aktivnost glutation reduktaze 160 in 4,1 U/h, glutation peroksidaze - 346 in 21 U/h, glukoza-6-fosfat dehidrogenaze - 146 in 2,6 sd/h, katalaze - 164 in 60 U/h ter superoksid dismutaze - 4 in 303 μg/s.