Antioxidačný systém tela

Antioxidačný systém tela je súbor mechanizmov, ktoré inhibujú autooxidáciu v bunke.

Neenzymatická autooxidácia, ak nie je obmedzená na lokálne prepuknutie, je deštruktívny proces. Od objavenia sa kyslíka v atmosfére potrebujú prokaryoty neustálu ochranu pred spontánnymi reakciami oxidačného rozkladu svojich organických zložiek.

Antioxidačný systém zahŕňa antioxidanty, ktoré inhibujú autooxidáciu v počiatočnom štádiu peroxidácie lipidov (tokoferol, polyfenoly) alebo aktívne formy kyslíka (superoxiddismutáza - SOD) v membránach. V tomto prípade sú častice s nepárovým elektrónom, tokoferolové alebo polyfenolové radikály vytvorené počas redukcie regenerované kyselinou askorbovou obsiahnutou v hydrofilnej vrstve membrány. Oxidované formy askorbátu sú následne redukované glutatiónom (alebo ergotioneínom), ktorý prijíma atómy vodíka z NADP alebo NAD. Radikálovú inhibíciu teda vykonáva glutatiónový (ergotioneínový) reťazec askorbát-tokoferol (polyfenol), ktorý transportuje elektróny (ako súčasť atómov vodíka) z pyridínových nukleotidov (NAD a NADP) do SR. To zaisťuje stacionárnu, extrémne nízku úroveň voľných radikálových stavov lipidov a biopolymérov v bunke.

Spolu s AO reťazcom systém inhibície voľných radikálov v živej bunke zahŕňa enzýmy, ktoré katalyzujú oxidačno-redukčnú premenu glutatiónu a askorbátu - glutatión-dependentnú reduktázu a dehydrogenázu, ako aj tie, ktoré rozkladajú peroxidy - katalázu a peroxidázy.

Treba poznamenať, že fungovanie dvoch obranných mechanizmov - reťazca bioantioxidantov a skupiny antiperoxidových enzýmov - závisí od fondu atómov vodíka (NADP a NADH). Tento fond sa dopĺňa v procesoch biologickej enzymatickej oxidácie-dehydrogenácie energetických substrátov. Dostatočná úroveň enzymatického katabolizmu - optimálne aktívny stav tela je teda nevyhnutnou podmienkou účinnosti antioxidačného systému. Na rozdiel od iných fyziologických systémov (napríklad zrážania krvi alebo hormonálneho), ani krátkodobý nedostatok antioxidačného systému neprechádza bez stopy - dochádza k poškodeniu membrán a biopolymérov.

Porušenie antioxidačnej ochrany je charakterizované rozvojom poškodenia voľnými radikálmi rôznych zložiek bunky a tkanív, ktoré tvoria SR. Polyvalencia prejavov patológie voľných radikálov v rôznych orgánoch a tkanivách, rôzna citlivosť bunkových štruktúr na účinky produktov SR naznačujú nerovnomerné zabezpečenie orgánov a tkanív bioantioxidantmi, inými slovami, ich antioxidačný systém má zrejme významné rozdiely. Nižšie sú uvedené výsledky stanovenia obsahu hlavných zložiek antioxidačného systému v rôznych orgánoch a tkanivách, ktoré nám umožnili vyvodiť záver o ich špecifickosti.

Zvláštnosťou erytrocytov je teda veľká úloha antiperoxidových enzýmov - katalázy, glutatiónperoxidázy, SOD, pri vrodených enzymopatiách erytrocytov sa často pozoruje hemolytická anémia. Krvná plazma obsahuje ceruloplazmín, ktorý má aktivitu SOD, ktorá v iných tkanivách chýba. Prezentované výsledky nám umožňujú predstaviť si AS erytrocytov a plazmy: zahŕňa antiradikálovú väzbu aj enzymatický obranný mechanizmus. Takáto štruktúra antioxidačného systému nám umožňuje účinne inhibovať FRO lipidov a biopolymérov vďaka vysokej úrovni nasýtenia erytrocytov kyslíkom. Významnú úlohu pri obmedzovaní FRO zohrávajú lipoproteíny - hlavný nosič tokoferolu, z ktorých tokoferol prechádza do erytrocytov po kontakte s membránami. Zároveň sú lipoproteíny najnáchylnejšie na autooxidáciu.

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

Špecificita antioxidačných systémov rôznych orgánov a tkanív

Iniciačný význam neenzymatickej autooxidácie lipidov a biopolymérov nám umožňuje priradiť spúšťaciu úlohu v vzniku SP nedostatočnosti antioxidačného obranného systému tela. Funkčná aktivita antioxidačného systému rôznych orgánov a tkanív závisí od viacerých faktorov. Medzi ne patria:

1. úroveň enzymatického katabolizmu (dehydrogenácie) - produkcia fondu NAD-H + NADP-H;
2. stupeň spotreby fondu NAD-H a NADPH v biosyntetických procesoch;
3. úroveň reakcií enzymatickej mitochondriálnej oxidácie NADH;
4. prísun esenciálnych zložiek antioxidačného systému - tokoferol, askorbát, bioflavonoidy, aminokyseliny obsahujúce síru, ergotioneín, selén atď.

Na druhej strane, aktivita antioxidačného systému závisí od závažnosti účinkov lipidov, ktoré indukujú oxidáciu voľných radikálov; keď sú nadmerne aktívne, inhibícia je narušená a zvyšuje sa produkcia voľných radikálov a peroxidov.

V rôznych orgánoch, v závislosti od tkanivovej špecifickosti metabolizmu, prevládajú určité zložky antioxidačného systému. V extracelulárnych štruktúrach, ktoré nemajú fond NAD-H a NADPH, má významný význam prísun redukovaných foriem AO-glutatiónu, askorbátu, polyfenolov a tokoferolu transportovaných krvou. Ukazovatele úrovne zásobenia tela AO, aktivita antioxidačných enzýmov a obsah produktov STO integrálne charakterizujú aktivitu antioxidačného systému tela ako celku. Tieto ukazovatele však neodrážajú stav AS v jednotlivých orgánoch a tkanivách, ktoré sa môžu výrazne líšiť. Vyššie uvedené nám umožňuje predpokladať, že lokalizácia a povaha patológie voľných radikálov sú predurčené najmä:

• genotypové vlastnosti antioxidačného systému v rôznych tkanivách a orgánoch;
• povaha exogénneho induktora SR pôsobiaceho počas celej ontogenézy.

Analýzou obsahu hlavných zložiek antioxidačného systému v rôznych tkanivách (epitelovom, nervovom, spojivovom) je možné identifikovať rôzne varianty tkanivových (orgánových) systémov inhibície FRO, ktoré sa vo všeobecnosti zhodujú s ich metabolickou aktivitou.

Erytrocyty, žľazový epitel

V týchto tkanivách funguje aktívny pentózofosfátový cyklus a prevláda anaeróbny katabolizmus; hlavným zdrojom vodíka pre antiradikálový reťazec antioxidačného systému a peroxidáz je NADPH. Erytrocyty ako prenášače kyslíka sú citlivé na induktory FRO.

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

Svalové a nervové tkanivo

Pentózofosfátový cyklus v týchto tkanivách je neaktívny; NADH, tvorený v aeróbnych a anaeróbnych cykloch katabolizmu tukov a sacharidov, prevláda ako zdroj vodíka pre antiradikálové inhibítory a antioxidačné enzýmy. Nasýtenie buniek mitochondriami spôsobuje zvýšené riziko „úniku“ O2 a možnosť poškodenia biopolymérov.

Hepatocyty, leukocyty, fibroblasty

Pozoruje sa vyvážený pentózofosfátový cyklus a anabolické a aeróbne katabolické dráhy.

Medzibunkovú látku spojivového tkaniva tvoria krvná plazma, vlákna a základná látka cievnej steny a kostného tkaniva. Inhibíciu SR v medzibunkovej látke zabezpečujú najmä antiradikálové inhibítory (tokoferol, bioflavonoidy, askorbát), čo spôsobuje vysokú citlivosť cievnej steny na ich nedostatočnosť. Okrem nich krvná plazma obsahuje ceruloplazmín, ktorý má schopnosť eliminovať superoxidový aniónový radikál. V šošovke, v ktorej sú možné fotochemické reakcie, je okrem antiradikálových inhibítorov vysoká aktivita glutatiónreduktázy, glutatiónperoxidázy a SOD.

Prezentované orgánové a tkanivové charakteristiky lokálnych antioxidačných systémov vysvetľujú rozdiely v skorých prejavoch SP s rôznymi typmi účinkov indukujúcich FRO.

Rôzny funkčný význam bioantioxidantov pre rôzne tkanivá predurčuje rozdiely v lokálnych prejavoch ich nedostatku. Iba nedostatok tokoferolu, univerzálneho lipidového antioxidantu všetkých typov bunkových a nebunkových štruktúr, sa prejavuje skorým poškodením v rôznych orgánoch. Počiatočné prejavy SP spôsobené chemickými prooxidantmi závisia aj od povahy agensu. Údaje nám umožňujú domnievať sa, že popri povahe exogénneho faktora je pri rozvoji patológie voľných radikálov významná aj úloha genotypovo špecifických druhov a tkanivovo špecifických vlastností antioxidačného systému. V tkanivách s nízkou rýchlosťou biologickej enzymatickej oxidácie, ako je cievna stena, je úloha antiradikálového reťazca ergotioneín - askorbát (bioflavonoidy) - tokoferol, ktorý je reprezentovaný bioantioxidantmi nesyntetizovanými v tele, vysoká; preto chronický polyantioxidačný nedostatok spôsobuje primárne poškodenie cievnej steny. V iných tkanivách prevláda úloha enzymatických zložiek antioxidačného systému - SOD, peroxidázy atď. Zníženie hladiny katalázy v tele je teda charakterizované progresívnou parodontálnou patológiou.

Stav antioxidačného systému v rôznych orgánoch a tkanivách nie je určený len genotypom, ale aj počas onkogenézy fenotypovo heterochrónnym poklesom aktivity rôznych zložiek antioxidačného systému, spôsobeným povahou induktora antioxidačného systému. V reálnych podmienkach u jednotlivca teda rôzne kombinácie exogénnych a endogénnych faktorov rozpadu antioxidačného systému určujú ako všeobecné mechanizmy starnutia spôsobené voľnými radikálmi, tak aj konkrétne spúšťače patológie spôsobenej voľnými radikálmi, ktoré sa prejavujú v určitých orgánoch.

Prezentované výsledky hodnotenia aktivity hlavných článkov AS v rôznych orgánoch a tkanivách sú základom pre hľadanie nových liečiv - inhibítorov lipidových FRO s cieleným účinkom na prevenciu patológie voľných radikálov určitej lokalizácie. Vzhľadom na špecifickosť antioxidačného systému rôznych tkanív by liečivá AO mali chýbajúce články plniť diferencovane pre konkrétny orgán alebo tkanivo.

V lymfocytoch a erytrocytoch boli zistené rôzne antioxidačné systémy. Gonzalez-Hernandez a kol. (1994) študovali antioxidačné systémy v lymfocytoch a erytrocytoch u 23 zdravých jedincov. Ukázalo sa, že v lymfocytoch a erytrocytoch bola aktivita glutatiónreduktázy 160 a 4,1 U/h, glutatiónperoxidázy - 346 a 21 U/h, glukózo-6-fosfátdehydrogenázy - 146 a 2,6 sd/h, katalázy - 164 a 60 U/h a superoxiddismutázy - 4 a 303 μg/s.