Антиоксидантная система

МИКРОСОМАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

Биологическое окисление, не сопряженное с запасанием энергии, называется свободным (несопряженным) окислением. На его долю приходится 5-10% кислорода, поступающего в организм. Оно протекает вне митохондрий, чаще всего в эндоплазматическом ретикулуме, поэтому иногда этот процесс называют микросомальным окислением (микросомы – фрагменты ЭПС).

Одна из функций свободного окисления - превращение природных или неприродных субстратов, называемых ксенобиотиками

Свободное окисление проходит при участии оксигеназ. Оксигеназы - ферменты класса оксидоредуктаз; катализируют окисление субстратов путем включения в их молекулы одного атома кислорода (монооксигеназы) или двух атомов кислорода (диоксигеназы).

Оксигеназы работают в составе мультиферментного комплекса, встроенного в мембрану. Мультиферментный комплекс состоит из трех компонентов: флавиновые дегидрогеназы, железосерный белок, цитохром Р450.

Цитохром Р450 – семейство ферментов, относящихся к гемопротеинам. Система цитохрома P450 участвует в окислении как эндогенных (стероиды, желчные кислоты, ненасыщенные жирные кислоты), так и экзогенных веществ - ксенобиотиков («ксено» - несовместимый, «биос» - жизнь) - лекарств, ядов, наркотиков.

В реакциях свободного окисления участвуют также кислород и восстановленные дыхательные переносчики (чаще всего НАДФН). Акцептором электронов является цитохром Р450:

RH + O₂ + НАДФН + Н⁺ ® ROH + НАДФ⁺ + Н₂О.

Гироксилирование ксенобиотика делает его более растворимым, облегчает последующую деструкцию и выведение из организма.

Регуляция активности микросомальной системы осуществляется на уровне транскрипции или посттранскрипционных изменений. Индукция синтеза позволяет увеличить количество ферментов в ответ на поступление или образование в организме веществ, выведение которых невозможно без участия системы микросомального окисления.

Активные формы кислорода (АФК) – соединения, в которых кислород имеет неспаренный электрон.

АФК образуются при изменении условий функционирования дыхательной цепи (например, при гипоксии), под действием УФ-лучей, при взаимодействии кислорода с ионами металлов переменной валентности (железом), в ходе спонтанного окисления некоторых веществ, при участии ферментов ксантиноксидазы или НАДФН-оксидазы. В этих условиях образуется супероксид-анион кислорода О₂⁻, затем пероксид водорода Н₂О₂ и гидроксид-радикал НО^.. Активные формы кислорода вызывают перекисное окисление липидов - процесс, ведущий к серьезному повреждению мембран, белков и ДНК.

Инактивация активных форм кислорода в клетках происходит под действием антиоксидантной системы.

Антиоксиданты - биологически активные вещества, взаимодействующие со свободными радикалами и препятствующие процессам свободнорадикального окисления органических веществ в организме.

В антиоксидантную систему входят несколько ферментов и низкомолекулярные антиоксиданты (витамины, пептиды).

Супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксид-анион кислорода в пероксид водорода Н₂О₂:

2O₂^- + 2Н⁺ ® H₂O₂ + O₂.

Каталаза - геминовый фермент, содержащий Fe³⁺, катализирует реакцию разложения пероксида водорода. При этом образуются вода и кислород:

2H₂O₂ ® O₂ + 2H₂О.

Наибольшая активность каталазы в организме характерна для печени. Каталазы много в эритроцитах, где она защищает гем гемоглобина от окисления.

Пероксидаза - геминовый фермент, восстанавливает пероксид водорода до воды; при этом идет окисление другого вещества:

2H₂O₂ + R ® 2H₂О + RO₂.

Пероксидаза способна разлагать и другие перекиси, превращая их в спирты. Пероксидазная активность обнаруживается в печени, почках, нейтрофильных лейкоцитах.

Витамины, проявляющие антиоксидантные свойства – С, Е, А, Р. Антиоксидантные свойства проявляют трипептид глутатион, таурин
(2-аминоэтансульфоновая кислота), дипептид карнозин. Так, способность глутатиона участвовать в окислительно-восстановительных реакциях связана с наличием групп -SН:

2Г-SН + R-О-ОН ® Г-S-S-Г + R-ОН + Н₂О.

Полное подавление перекисных процессов в тканях, по-видимому, нецелесообразно. Свободные радикалы индуцируют апоптоз, участвуют в формировании клеточного иммунитета, стимулируют работу фосфолипаз, участвуя, тем самым, в синтезе эйкозаноидов.

Однако усиленная генерация свободных радикалов сопровождает патологические состояния (болезнь Паркинсона, Альцгеймера) и сам процесс биологического старения.

Дата добавления: 2015-03-31