Параграф 27. АФК Активные формы кислорода

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив НЕ НУЖНО зубрить. Замечания можно прислать по почте: exam_bch@mail.ru

ПАРАГРАФ 27:
«Активные формы кислорода.
Антиокислительная система».

См. сначала п.22.

Некоторые используемые термины:

Анион – ион (вещество) с отрицательным зарядом.
Свободный радикал – вещество с неспаренным электроном.

К молекуле кислорода (О2)
могут присоединиться 4 электрона
(по 2 электрона к каждому из двух атомов О2).

Это приводит к превращению молекулы кислорода
в молекулу кислорода с четырьмя дополнительными электронами,
к образованию частицы,
которая называется кислород-анионом и обозначается О22–.

К отрицательным зарядам четырех электронов
притягиваются 4 Н+
(положительно заряженных протона),
в результате чего образуются две молекулы воды.

Присоединение 4-х электронов к молекуле кислорода
называется четырех/электронным восстановлением молекулы кислорода
(т.к. восстановление – это присоединение электронов)
и, как уже сказано, превращает молекулу кислорода О2 в воду.

Присоединение 4-х электронов к О2
осуществляет белковый комплекс (№4) дыхательной цепи (см. п. 22),
который называется оксидазой цитохрома с.

При этом не происходит освобождения в среду
промежуточных продуктов присоединения электронов к О2,
в среду поступает только Н2О.

27.1. Активные формы кислорода.

Но к молекуле кислорода
могут присоединиться менее 4-х электронов,
то есть 1, 2 или 3.

Это приводит к образованию веществ,
которые называются активными формами кислорода (АФК),
потому что АФК обладают большой способностью «забирать» электроны
у других веществ организма,
то есть являются сильными окислителями.

К АФК относятся 4 вещества:

1) СуперОксидРадикал (СОР),
2) перекись водорода (НООН),
3) гидроксильный радикал (;ОН)
4) и перекиси органических соединений (R-O-O-H).

Окисление молекул клетки
(белков, липидов и ДНК)
активными формами кислорода
называется оксидативной модификацией молекул (ОММ).

Синонимы ОММ –
перекисное окисление,
свободно-радикальное окисление.

Часть реакций молекул ОММ полезна
и необходима для организма,
и поэтому называется физиологическими эффектами ОММ (см. далее).

Часть реакций ОММ вредна для организма,
и поэтому называется патологическими эффектами ОММ (см. далее).

Патологические эффекты ОММ ускоряют старение
и способствуют развитию многих заболеваний
(атеросклероза, катаракты и т.д.).

В организме есть вещества (в том числе ферменты),
которые снижают ОММ
и развитие заболеваний ОММ –
эти вещества называют антиокислительной системой (АОС).

Факторы, которые способствуют ОММ,
называют прооксидантами (ПО).
К прооксидантам относится радиация и др. факторы).

За счет избегания ПО
и поддержания АОС
можно предотвратить развитие заболеваний ОММ
или отдалить их на десятки лет.

М е т а б о л и з м  А Ф К (образование и превращения).

О б р а з о в а н и е   С О Р а .

Присоединение к О2 первого электрона
приводит к образованию частицы,
которая называется СуперОксидРадикалом (СОРом)
и обозначается ;О2–:
точка означает, что частица
имеет неспаренный электрон
и является свободным радикалом,
а минус означает, что у частицы есть отрицательный заряд
(частица является анионом).

И с т о ч н и к и   э л е к т р о н а  для образования СОРа.

1.  В   ф а г о ц и т а х
источником электрона для образования СОР
является кофермент НАДФН.

НАДФН отдает 2 электрона:
по одному каждой из двух молекул кислорода.
Реакция образования СОРа в фагоцитах:
НАДФН + Н++ 2О2 ;
НАДФ+ + 2;О2–.

Катализатором переноса электронов
от НАДФН на О2
является фермент НАДФН-оксидаза.

Для чего фагоцитам СОР?
Образующийся в фагоцитах СОР
используется для уничтожения фагированных микробов.

Как будет показано далее, из СОРа образуется Н2О2;
Н2О2 используется для образования вещества с формулой НОCl (гипохлориТ),
который повреждает микроорганизмы.

Реакция образования гипохлорита
катализируется ферментом миело/пероксидаза:

Н2О2 + НCl ;
НОCl + Н2О:

«атом кислорода переносится из перекиси в молекулу соляной кислоты.

Сниженная активность НАДФН-оксидазы
(обычно из-за мутации в её гене)
приводит в дефициту СОРа, гипохлорита
и к неспособности фагоцитов убивать микробы –
в результате развивается заболевание,
которое называется хроническим грануломатозом.

(ХГ – пример наследственного заболевания,
наследственной, первичной энзимопатии – п.8).

Образование и действие СОРа в фагоцитах на микробы
относится к физиологическим эффектам ОММ.
Но СОР может повреждать молекулы самих фагоцитов
(липиды мембран и т.д),
поэтому фагоцитам нужна АОС
для защиты от избытка собственных АФК –
иначе фагоциты разрушаются,
что приводит к снижению иммунитета.

2. В  э р и т р о ц и т а х

источником электрона для образования СОРа
является ион железа Fe2+,
входящий в состав гема гемоглобина.

В отличие от СОРа в фагоцитах,
образование СОР в эритроцитах
никакой пользы не приносит
и относится к патологическим эффектам ОММ.

СОР и образующиеся из него АФК
окисляют липиды мембран эритроцитов,
что привело бы к разрушению эритроцитов,
если бы антиокислительная система эритроцитов не разрушала АФК
и не восстанавливала бы мембраны эритроцитов – п.121.
 
Разрушение эритроцитов
называется гемолизом и приводит к:

1) дефициту эритроцитов (разновидность анемии),
2) дефициту кислорода в тканях (гипоксии),
3) накоплению лактата и ацидозу, слабости,
4) дефициту АТФ в клетках и слабости,
5) накоплению билирубина и желтухе.

Таблица
«П о с л е д с т в и я   г е м о л и з а  (разрушения эритроцитов)»
в другом файле.

Гемоглобин, ион железа которого
отдал электрон и превратился в Fe3+,
называется мет/гемоглобином (МеtHb).

Проблема образованного мет/гемоглобина в том,
что он не способен доставлять кислород клеткам,
что приводит к возникновению дефицита кислорода
(развитию гипоксии) в тканях
с соответствующими последствиями
(накопление лактата и ацидоз,
дефицит АТФ в клетках и т.д. – см. выше).

Эритроциты способны исправлять ситуацию:
превращать метгемоглобин в нормальный гемоглобин.

Для этого нужно «вернуть» электрон
иону железа Fe3+, превратив его в Fe2+
(восстановить ион Fe3+;
при этом метгемоглобин превратится в гемоглобин).

Источником электрона для восстановления Fe3+
является (по разным источникам) НАДН или глутатион.
Катализатором восстановления метгемоглобина
является мет/гемоглобин/редуктаза. Реакция: МеtHb (с Fe3+) + НАДН ; Hb (с Fe2+) + НАД+.

3. В большинстве клеток
источником электрона для образования СОРа
является дыхательная цепь.

В норме дыхательная цепь является для О2
источником 4-х электронов (см. выше).
Но промежуточный переносчик ДЦ
кофермент Q способен дать молекуле кислорода один электрон,
превратив ее в СОР.

(Факультативно).
Q превращается в QH2 поэтапно:

1) к Q присоединяется один электрон и один протон
(«в сумме» – атом водорода Н),
превращая Q в так называемый семихинон,
который обозначается как ;QH,
потому что присоединенный электрон является неспаренным,
2) к семихинону  присоединяется еще один электрон и еще один протон,
превращая семихинон в QH2=убихинОЛ.

Именно семихинон может
отдать один полученный электрон молекуле кислорода:
семихинон (;QH) + О2 ; Q + СОР.

М е т а б о л и з м   С О Р а .

Для чего метаболизировать СОР?
Поскольку СОР способен забирать электроны у молекул клетки
(осуществлять ОММ и приводить к развитию заболеваний ОММ),
то нужно как можно быстрее обезвредить его.

Обезвреживание СОРа заключается в том,
чтобы дать ему столько электронов,
сколько он может «принять» (восстановить СОР),
превратив СОР в неактивную форму кислорода –
в такую, которая не может больше принимать электроны
и поэтому не может забирать их у молекул клетки,
приводя к ОММ.

Такой неактивной формой кислорода
и конечным результатом обезвреживания СОРа (и других АФК)
является вода.

Превращение СОРа в воду происходит через Н2О2.

Присоединение к СОРу второго электрона
приводит к образованию частицы,
у которой на два электрона больше,
чем у молекулы кислорода:
АФК с двумя «добавленными»» к О2 электронами.

Эта частица называется пероксид-анионом.
Реакция:
 ;О2–  + электрон ;
пероксид-анион.

К двум электронам пероксид-аниона притягиваются два протона (Н+),
в результате чего образуется Н2О2 – перекись водорода:

пероксид-анион + 2Н+ ; Н2О2.

(Структурная формула: Н-О-О-Н).

Источником электрона для присоединения к СОРу
является вторая частица СОРа,
которая после отдачи электрона
превращается в молекулу кислорода:
;О2– + ;О2– ;
пероксид-анион + О2.

Для ускорения этой реакции
нужен фермент супероксид/дисмутаза (СОД).

(Дисмутаза – потому что реакция,
которую он катализирует,
относится к реакциям диспропорционирования:
один атом отдает электрон, окисляется,
а другой атом такого же элемента принимает электрон, восстанавливается).

Таблица
«И с т о ч н и к и   э л е к т р о н о в  для образования СОРа»
в отдельном файле.

1. 2. Н2О2:  п е р е к и с ь   в о д о р о д а .

1. 2. 1. О б р а з о в а н и е  перекиси.
2.
Об образовании перекиси из СОРа
и о значении перекиси для фагоцитов рассказано выше.

Н2О2 образуется не только под действием СОД из СОРа –
при работе оксидаз (п.20.2) тоже образуется Н2О2.

Среди оксидаз есть:
1) оксидазы аминокислот
2) и оксидазы пероксисом,
укорачивающие длинные жирные кислоты (более С20)
до более коротких для их ;-окисления.

1.2.2. О п а с н о с т ь   п е р е к и с и  и её обезвреживание.

Из перекиси водорода образуется
самая опасная АФК
(гидроксильный радикал – ;ОН),
поэтому [Н2О2] нужно снижать:
превращая Н2О2 в воду.

Для превращения перекиси в воду
нужна работа ферментов
каталазы и глутатион/пероксидазы (ГПО)
и восстановленная форма глутатиона.

Если эти ферменты не работают,
то перекись накапливается,
и из нее образуется много ;ОН,
что приводит к заболеваниям ОММ.

Для превращения Н2О2 в воду
нужно добавить к Н2О2 два электрона
(к двум электронам притянутся два Н+ –
то есть «в сумме» присоединятся 2 атома Н).

Источником 2Н
для перекиси водорода
может быть либо другая молекула перекиси,
либо глутатион (GSH).

SH группы двух молекул GSH (п.56)
отдают по одному атому водорода,
после этого атомы серы соединяются,
образуя дисульфидную связь.

Образованное вещество обозначается GS-SG
и называется окисленной формой глутатиона
или дисульфид-глутатионом.

Перенос 2Н на Н2О2 от другой молекулы Н2О2
катализирует фермент каталаза.

Реакция каталазы:
Н2О2 + Н2О2 ;
2Н2О + О2.
(Эта реакция является реакцией диспропорционирования).

Перенос 2 атомов Н на Н2О2 от глутатиона (GSH)
катализирует глутатион/пероксидаза
(ГПО; для ее работы нужен селен).
Реакция ГПО:
Н2О2 + GSH ;
2Н2О + GS-SG.

Для работы ГПО нужен GSH.
Поэтому GSSG нужно постоянно превращать в GSH
(глутатион окисленный в глутатион восстановленный),
то есть восстанавливать окисленный глутатион.

Это восстановление глутатиона (окисленного)
происходит за счет расщепления связи
между атомами серы
и присоединения к атомам серы – атомов водорода
(то есть за счет восстановления глутатиона):
GS-SG ; GSH + GSH.

Источником атомов водорода для восстановления глутатиона
является кофермент НАДФН (п.35).

Катализатор восстановления глутатиона
называется глутатион/редуктазой (ГР).

Реакция ГР:
GSSG + НАДФН + Н+ ;
2GSH + НАДФ+.

Если ГР не работает, то
весь запас молекул GSH быстро растрачивается,
превращаясь в GS-SG.

Без GSH не может работать ГПО,
это приводит к развитию заболеваний ОММ.

Чтобы ГР работала,
ей нужен кофактор ФАД
с витамином В2 в его составе (В2 должен быть в пище).

Еще для ГР нужен НАДФН с витамином РР в его составе
(РР должен поступать с пищей).

Для образования НАДФН из НАДФ+
должен работать ПФП;
для работы ПФП нужен витамин В1,
стимуляция гормоном инсулином
и наличие в организме глюкозы.
Активность ГР снижается при дефиците в пище РР, В2, В1 и при гипогликемии.
Поэтому к антиоксидантам можно отнести все эти витамины.

Превращение Н2О2 в гидроксильный радикал

происходит при присоединении к пероксидному аниону электрона
(это уже третий электрон,
который присоединен к исходной молекуле кислорода):

пероксид-анион (то есть О2 с двумя добавленными электронами) + электрон ;
О2 с тремя электронами.

О2 с тремя электронами распадается на атом О с двумя электронами (О2–)
и атом О с одним электроном (О–).

О2– не может принимать больше электроны
(и поэтому не является АФК),
к отрицательным зарядам его двух электронов
притягиваются два Н+,
в результате чего образуется молекула воды Н2О.

Но другая частица, образованная из перекиси (О–),
может принимать электрон:
ему нужен всего один электрон,
чтобы превратиться в О2– и перестать быть АФК.

И этот электрон О– отнимает
у любого вещества клетки,
которое ему встретится,
окисляя это вещество (то есть осуществляя ОММ).

К отрицательному заряду электрона О– притягивается Н+,
превращая О– в ;ОН (гидроксильный радикал).

Избыток ;ОН способствует развитию заболеваний ОММ,
поэтому для предотвращения ОММ нужно не допускать накопления ;ОН.

Поскольку ;ОН образуется из Н2О2,
нужно быстро снижать [Н2О2],
превращая ее в воду с помощью ферментов каталазы и ГПО.

Если эти ферменты малоактивны,
накапливается Н2О2,
а затем образующийся из Н2О2 гидроксильный радикал –
и происходит ОММ.

Источником электрона,
который присоединяется к Н2О2,
приводя к образованию ;ОН,
является ион железа Fe2+,
превращающийся после отдачи электрона в Fe3+.

(Это одна из причин опасности избытка в организме железа).

Ион железа входит в состав многих белков клетки, обычно в составе гема.

Реакция образования ;ОН:

Н2О2 + Fe2+ + Н+ ;
;ОН + Н2О + Fe3+.

Результат реакций с участием ;ОН.

К полученному гидроксильным радикалом электрону (–ОН)
притягивается Н+, в результате чего образуется НОН (молекула воды).

Реакция:
;ОН + электрон (от молекулы клетки) + Н+ ;
НОН.

После получения электрона
и превращения в НОН
гидроксильный радикал теряет способность принимать новые электроны,
то есть перестает быть АФК.

Что касается молекулы клетки, у которой ОН забрал электрон

(другим словами, которая подверглась ОММ),
то она становится окисленной,
ее свойства и функции нарушаются.

Молекулы клетки, которые окислены активными формами кислорода,
обычно приобретают группу: - О-О-Н,
которая называется перекисной группой.

А органические молекулы с такой перекисной группой
называются органическими перекисями.

Если эта молекула – ДНК,
то ее окисление (ОММ ДНК, ПО ДНК)
может привести к нарушению синтеза белков в клетке
(вообще любое изменение ДНК называется мутацией),
в том числе к такому нарушению,
которое способствует образованию вредных для клетки белков.

Окисление белков (ОММ, ПО белков)
приводит к нарушению их конформации, функций
и впоследствии к разрушению (к протеолизу).

Например, окисление белков хрусталика
приводит к его помутнению
и к развитию катаракты.

Окисление белков ЛПВП
способствует развитию атеросклероза – п.50.

Часто окисление белков происходит
за счет потери атома водорода SH-группами
радикалов цистеина (вместе с атомом Н теряется электрон).

Между атомами серы, отдавшими Н,
образуются связи (дисульфидные «мостики», «сшивки»).
Появление дисульфидных мостиков в окисленных белках
может привести к их разрушению.

Окисление липидов мембран (ОММ липидов, ПО липидов)
приводит к тому, что в гидрофобном слое мембраны
появляются так называемые гидрофильные зоны,
в результате чего мембрана становится проницаемой для ионов,
они могут поступать в клетку, когда это не нужно,
за ионами в клетку может пойти избыток воды –
это приводит к набуханию клеток,
нарушению их функций и гибели.

Факультативно.
Особенно легко электроны отнимаются
от компонентов мембраны,
содержащих в своем составе
остатки (ацилы) полиненасыщенных жирных кислот
(то есть жирных кислот с двойными связями –НС=СН–) – п.40.

Каждая из связей двойной связи – это пара электронов (;;).

Один из двух электронов двойной связи
отнимается гидроксильным радикалом,
а второй электрон двойной связи остается на атоме углерода,
а так как он оказывается неспаренным,
то оставшаяся с ним молекула (липид мембраны)
становится свободным радикалом
(–СН–;С–, можно липидный радикал обозначать как L;).

К липидному радикалу может присоединиться О2,
в результате чего образуется L-О-О;
(радикал липидной перекиси = липопероксирадикал):
L; + O2 ;
LOO;.

LOO; способен отнимать Н от других молекул
(чтобы вместе с Н получить электрон
и сделать свой неспаренный электрон спаренным
и перестать быть свободным радикалом),
превращаясь в LOОН
(пероксид липида, перекись липида, разновидность органической перекиси).

Молекулы, от которых LOO; отнял Н,
окисляются и превращаются в свободные радикалы
(LH ; L;),
которые, в свою очередь способны отнимать электроны от других молекул.

Поэтому говорят, что свободно-радикальные реакции являются цепными.

Органические перекиси ROOH
относятся к активным формам кислорода.
О разрушении липидных и других органических перекисей ферментом ГПО см. далее.

Метаболизм органических перекисей
(восстановление   R O O H до ROH).

Для чего нужно восстанавливать ROOH?
Восстановление ROOH нужно
для замедления развития болезней ОММ.

Источниками 2Н
для восстановления ROOH
являются глутатион (с помощью НАДФН – см. выше)
или витамин Е (в помощью витамина С).

Катализатором переноса 2Н
от глутатиона на ROOH
(то есть катализаторов восстановления перекиси)
является фермент ГПО.

Действие ГПО на ROOH
похоже на действие ГПО на перекись водорода.

Результатом восстановления ROOH
под действием ГПО
является ROH
(молекула со спиртовой группой
вместо перекисной -О-О-).

Реакция ГПО:
ROOH + 2GSH ;
ROH + GSSG + НОН.

Напомним, что для работы ГПО
и тем самым для восстановления ROOH
нужны помощь:
1) селена,
2) ГР,
3) НАДФН, РР, ПФП
4) В2, В1.

Витамин Е после отдачи своих двух электронов
превращается в окисленную форму витамина Е,
которая не может работать
в качестве источника электронов (антиоксиданта).
2Н может дать окисленной форме витамина Е витамин С –
это приводит к превращению окисленной формы витамина Е
в восстановленную форму Е:
Еокисл + С ;
Евосст + Сокисл (дегидроаскорбат – п.15).

27. 2. А н т и о к и с л и т е л ь н а я   с и с т е м а  ( А О С ) .

Результатом ОММ становится повреждение органов,
развитие многих заболеваний и старения.

Поэтому в организме есть вещества, снижающие ОММ.
Эти вещества называют антиоксидантами,
а их совокупность называют антиокислительной системой (АОС).

За счет чего АОС снижает ОММ?

Вещества АОС снижают ОММ за счет
1) снижения [АФК],
2) за счет восстановления веществ, уже окисленных АФК
(за счет восстановления ROOH – см. выше).

Что нужно присоединить к АФК для их разрушения?
И снижение [АФК], и восстановление окисленных веществ клетки
происходит за счет присоединения к ним электронов
(то есть за счет восстановления АФК и ROOH).

Поэтому клеткам нужны вещества,
которые являются источниками электронов
(или в составе атомов Н, или в чистом виде)
для восстановления АФК и ROOH
и катализаторы переноса электронов.

Источники электронов в АОС
называются низкомолекулярными антиоксидантами (НМАО).

Катализаторы переноса электронов или Н
(СОД, каталаза, ГПО и ГР)
называются высокомолекулярными антиоксидантами (ВМАО)
или антиокислительными ферментами.

Для того, чтобы АОС работала хорошо,
нужна достаточная концентрация антиокислительных ферментов.

Для образования этих ферментов,
как и любых белков, нужно «сырье»:
20 типов аминокислот,
в том числе те, которые
не синтезируются в организме (незаменимые)
и должны поступать с определенной пищей
(творог и другие молочные продукты, яйца, рыба, мясо, соя).

При дефиците белковых продуктов
(норма – от 50 грамм полноценных белков в сутки – п.60)
в организме мало АОФ,
снижается активность АОС,
накапливаются АФК и продукты ОММ,
что способствует развитию болезней ОММ.

(Есть и другие последствия дефицита полноценных белков в пище – п.60).

Значение наследственности для АОС

Кроме полноценных белков в пище
(и здоровой пищеварительной системы,
обеспечивающей их усвоение в организме),
для синтеза АОФ
нужно хорошее качество генов,
которые кодируют АОФ.

Хорошее качество генов –
это значит, что белки получаются активные и хорошо регулируемые.

У одного человека ген (или гены), который кодирует ГПО,
может быть таким, что ГПО получается активная,
а у другого человека ген ГПО такой, что ГПО менее активная.

Человек с более активной ГПО
меньше пострадает от прооксидантов
(например, от радиации)
и от болезней ОММ,
и дольше будет молодым,
а для человека с менее активной ГПО
опасность прооксидантов больше.
То есть активность АОС
и защищенность от прооксидантов
у разных людей разные,
и эти различия обусловлены особенностями генов.

27. 2. 1. Н и з к о м о л е к у л я р н ы е  антиоксиданты.

Одним из самых важных НМАО является глутатион,
потому что именно глутатион
является источником 2Н
при работе ГПО.

Для поддержания [GSH]
нужен его синтез из глутамата, цистеина и глицина
при участии ряда ферментов.

Желательно, чтобы цистеин поступал с пищей;
в крайнем случае с пищей должны поступать
аминокислота метионин и витамин фолат,
при наличии которых
в организме может синтезироваться цистеин.

Для синтеза в организме глутамата и глицина
нужны витамины В6, фолат.
Для превращения GSSG в GSH (см. выше)
нужны НАДФН
(в качестве источника 2Н для GSSG), ПФП, В1 и В2 (см. выше).

Важными НМАО являются
витамины А (но не в больших дозах),
Е, С,
каротиноиды (;-каротин),
ликопин и др.),
биофлавоноиды (витамин Р) –
все эти вещества не образуются в организме и должны поступать с пищей.

Витамин Е содержится в растительном масле
и содержащих растительные жиры продуктах (семечках, орехах и т.д.).

Витамин С (аскорбат) содержится в ягодах
(шиповник, облепиха, смородина и т.д.),
фруктах, овощах
(в картофеле до ноября и правильно сваренном, в перце, капусте),
укропе и т.д..

Витамин А содержится в животных жирах
(молоко, масло, сыр и т.д.)
и образуется в организме из ;-каротина
(который поэтому называют провитамином А).
;-каротин содержится в желто-оранжевых плодах:
моркови, облепихе, абрикосах и т.д.
(он является тем пигментом, который обусловливает их цвет).

Ликопин содержится в помидорах (красный цвет придает ликопин).

Биофлавоноиды можно найти там же, где содержится С.

Кроме перечисленных НМАО,
есть антиоксиданты, которые образуются в организме:
ураты, билирубин, карнозин.

Карнозин – это пептид мышц;
кроме того что карнозин является НМАО,
он способен связывать в мышцах Н+ (является основанием),
что увеличивает работоспособность мышц.

Ураты и билирубин
в качестве НМАО приносят пользу,
но при избытке этих веществ они опасны для организма:
избыток уратов может привести к артритам (см. о подагре п.71)
и к почечной недостаточности,
а избыток билирубина может привести к смерти (см. о желтухах п.118).

Ураты образуются из пуринов организма и пищи
(шоколад, животная пища, пища с большим количеством нуклеиновых кислот и т.д.).
Билирубин образуется при гемолизе из гема гемоглобина и из гема других белков (гемопротеинов).

27. 3. П р о о к с и д а н т ы . (ПО)

ПО – это факторы, которые способствуют накоплению АФК
и в результате этого – оксидативной модификации,
старению и болезням ОММ.

Поэтому такие факторы должны быть по возможности избегаемы.
Или хотя бы действие прооксидантов должно нейтрализовываться действием антиоксидантов.

П р и м е р ы   П О.

ПО можно разделить на три группы по их природе:
ПО физической природы,
химические ПО
и биологические.

Ф и з и ч е с к и е   П О .

Самый известный ПО – это радиация,
ионизирующее излучение.

Способствует образованию свободных радикалов
и далее – ОММ, повреждению клеток и развитию болезней.

Чем больше АФК. свободных радикалов
успеет нейтрализовать АОС
и чем быстрее АОС превратит образованные ROOH в ROH,
тем меньше повреждений причинит радиация организму.

Какие вещества и почему нужны для работы АОС
(и самым – для защиты от радиации), говорилось выше.

Еще один пример ПО физической природы –
это ультрафиолетовое облучение (УФО),
особенно «жесткое» УФО,
то есть лучи с короткой длиной волны
(появление озоновых дыр увеличивает поступление к Земле таких лучей).

УФО в лучшем случае ускоряет старение кожи,
а в худшем приводит к развитию болезней ОММ.

Поэтому время пребывания на солнце или в солярии,
площадь открытых участков кожи должны быть разумно определены.

При этом нужно помнить, что
некоторое время пребывания кожи под лучами солнца полезно,
т.к. в коже по действием УФО происходит синтез витамина Д
(необходимого для прочности костей, зубов,
для тонуса мышц и хорошего настроения, иммунитета и т.д. – п.114).


Вред от избыточного пребывания на солнце
тоже может снижаться работой АОС
и употреблением в пищу фруктов и других источников антиоксидантов.

Повышенная температура тоже относится к ПО.
Ситуации, в которых ткани человека подвергаются воздействию высокой температуры:
1) работа в горячих цехах
(рабочие должны питаться так,
чтобы поддерживать свою АОС:
витамины АЕС, полноценные белки и т.д.,
2) многочасовое ношение памперсов,
3) горячее питье или пища,
4) вдыхание горячего дыма при курении.

Х и м и ч е с к и е  ПО:

1) О2,
2) Fe2+ и Cu+ (металлы с переменной валентностью)
3) некоторые лекарства и другие ксенобиотики,
4) витамин А в больших дозах
5) и витамин Д.

О2 является ПО, поскольку из О2 образуются АФК.
Чем больше О2, тем больше может образоваться АФК.

Но в то же время совсем без кислорода обойтись невозможно,
так как он нужен для работы ДЦ и выработки АТФ – п.22.
Пользы от кислорода больше, чем вреда.

Пример ситуации, когда в ткани возникает избыток О2 –
это реперфузия,
то есть восстановление кровотока после ишемии
(из-за закупорки сосуда тромбом, из-за спазма сосуда или из-за жгута).

Восстановление кровотока необходимо,
но из поступающего после реперфузии О2
образуется много АФК,
что вносит вклад в развитие патологии ткани
наряду с предшествовавшей ишемией.
Вероятно, степень повреждения ткани после реперфузии активными формами кислорода
можно снизить с помощью антиоксидантов.

Еще один пример избытка О2 –
гипербария (лечение кислородом под высоким давлением).

Fe2+ в качестве ПО:
как говорилось выше, Fe2+ способствует образованию АФК
за счет отдачи своего электрона
молекуле кислорода или Н2О2,
в результате чего образуются АФК
(СОР из О2 и ОН-радикал из Н2О2).

То, что А и Д являются ПО,
является одной из причин токсичности
больших доз этих витаминов
и того, что самые опасные гипервитаминозы – это гипервитаминозы А и Д
(головная боль, тошнота, рвота и диарея –
это некоторые примеры проявления гипервитаминозов А и Д).

Высокие дозы А и Д особенно опасны для эмбриона,
поэтому особенно тщательно следить за отсутствием передозировки А и Д должны женщины.

В нормальных дозах витамин А является антиоксидантом
и выполняет ряд других важных функций.
Опасен только избыток витамина А.

Является необходимым и поступление некоторого количества витамина Д.
(В нормальных дозах Д приносит больше пользы, чем вреда).

К химическим ПО (высокомолекулярным ПО)
можно отнести фермент,
который катализирует образование СОРа и называется НАДФН-оксидазой (см. выше).

Б и о л о г и ч е с к и е   П О :

инвазивные агенты
(патогенные бактерии, простейшие, глисты и т.д.)
способствуют накоплению АФК потому,
что при инвазии фагоциты увеличивают выработку АФК
для уничтожения агентов (п.121),
но АФК повреждают не только фагированные организмы, но и сами фагоциты.

Итак, замедлить старение можно
снижением действия ПО
за счет
1) избегания ПО
(в разумных пределах, т.к. совсем без А, Д, О2 и солнечного света тоже не прожить),
2) за счет поддержки АОС употреблением витаминов и полноценных белков.

27.4. Примеры  ф и з и о л о г и ч е с к и х   ( п о л е з н ы х )   э ф ф е к т о в  ОММ:
1) синтез эйкозаноидов (см.п.108),
2) функционирование фагоцитов (макрофагов и нейтрофилов),
3) редокс-регуляция работы генов, связанных с воспалением и иммунитетом (см. п. 85),
4) апоптоз.

Все эти эффекты связаны
с поддержанием  н о р м а л ь н о г о   и м м у н и т е т а,
поэтому дефицит АФК приводит к снижению иммунитета.

Но избыток АФК тоже снижает иммунитет,
потому что АФК разрушают и сами фагоциты;
то есть для нормального иммунитета нужно
некоторое оптимальное количество АФК.

Пример снижения иммунитета из-за дефицита АФК – хронический грануломатоз (ХГ).
При ХГ фагоциты не могут уничтожить фагоцитированные («проглоченные») клетки,
потому что в фагоцитах мало АФК –
средств уничтожения микробов;
причиной дефицита АФК при хроническом грануломатозе
является низкая активность НАДФН-оксидазы
из-за мутации кодирующего ее гена.

Э й к о з а н о и д ы (п.109) – это гормоны,
участвуют в регуляции
тонуса гладких мышц,
лейкоцитов
(и вследствие этого – в воспалительных, иммунных и аллергических реакциях).

Р е д о к с - р е г у л я ц и я  экспрессии генов –
это регуляция работы генов, при которой регуляторами являются АФК (п.85.

АФК способствуют работе генов,
кодирующих белки, участвующие в воспалении, иммунных реакциях и т.д.

Физиологические эффекты ОММ необходимы организму.
Поэтому нужно некоторое количество АФК и ПО.