Н2О2+ 2GSH ® GSSG + 2Н2О

Н2О2® 2Н2О + О2

глутатионпероксидаза

В присутствии ионов двухвалентного железа перекись водорода разлагается с образованием гидроксильного радикала (НО •):

Н2О2+ Fe2+® Fe3++ НО - + НО•

Эта реакция (известная как реакция Фентон) приводит к тяжелым последствиям для окружающих клеток. Радикал гидроксила чрезвычайно активен химически и разрушает почти любую встретившуюся ему молекулу. Действуя на SH-группы, гистидиновые и другие аминокислотные остатки белков, НО • вызывает денатурацию последних и инактивирует ферменты. В нуклеиновых кислотах НО • разрушает углеводные мостики между нуклеотидами и таким образом разрывает цепи ДНК и РНК, в результате чего происходят мутации и гибель клеток. Внедряясь в липидный слой клеточных мембран, гидроксильный радикал запускает (инициирует) реакции цепного окисления липидов, что приводит к повреждению мембран, нарушению их функций и гибели клеток.

Гидроксильный радикал образуется не только в реакции Фентон, но и при взаимодействии ионов железа (Fe 2+) с гипохлоритом (реакция Осипова):

ClО -+ Fe2++ H+ ® Fe3++ Cl -+ НО•

Супероксидный радикал (• OO-)и продукты его метаболизма (H2O2, HO •, ClO-) называют активными формами кислорода.

Окись азота. К числу радикалов, синтезируемых клетками, относится монооксид азота •NO, называемый также нитроксидом. Нитроксид образуется клетками стенок кровеносных сосудов (эндотелия); эта реакция катализируется гемсодержащим ферментом NO -синтазой. •NO играет ключевую роль в регуляции тонуса сосудов и кровяного давления: его недостаток приводит к гипертензии, избыток - к гипотензии. Нарушение метаболизма фактора расслабления вызывает заболевания, связанные с изменением кровяного давления.

• NO выделяется также клетками-фагоцитами и вместе с супероксид-радикалами используется для борьбы с микробами (преимущественно грибковой природы). Полагают, что цитотоксическое действие • NO обусловлено его реакцией с супер-оксидом

•N = О + •ОО-+ Н+® ONOOH (пероксинитрит)

Пероксинитрит, образующийся в этой реакции, может разлагаться с образованием • ОН:

О = N - О - ОН ® О = N - О•+ •OH (радикал гидроксила)

Образование пероксинитрита и радикала гидроксила приводит к повреждению клеток. По-видимому, одна из функций супероксиддисмутазысостоит в предотвращении образования пероксинитрита за счет удаления супероксида из зоны образования окиси азота.

Радикал коэнзима Q. Биологическое окисление субстратов клеточного дыхания, таких как глюкоза, пировиноградная и янтарная кислоты и другие, осуществляется, как известно, в два этапа. Нa первом этапе в цикле трикарбоновых кислот происходит последовательный отрыв атомов водорода от субстрата и образование восстановленных форм пиридиннуклеотидов НАДН и НАДФН. На втором этапе электроны от НАДН и НАДФН переносятся по так называемой дыхательной цепи на кислород. В состав дыхательной цепи входят флавопротеиды, комплексы негемового железа, убихинон и гемопротеиды (цитохромы а, b и с и цитохромоксидаза). Схема дыхательной цепи дана на рис. 11.

Важным звеном цепи переноса электронов служит убихинон (коэнзим Q):

радикал которого (семихинон, • QH на рис. 11) образуется либо при одноэлектронном окислении убихинона (QH2, гидрохинон-форма):

гидрохинон катион-радикал нейтральный гидрохинона радикал (семихинон)

либо при одноэлектронном восстановлении убихинона (Q на рис. 11):

хинон анион-радикал нейтральный

хинона радикал (семихинон)

В норме этот радикал является рядовым участником процесса переноса электронов, но при нарушении работы дыхательной цепи он может стать источником других, менее безобидных радикалов, в первую очередь радикалов кислорода.

Основные стадии цепного окисления. Реакция цепного окисления липидов играет исключительную роль в клеточной патологии. Она протекает в несколько стадий, которые получили название инициирование, продолжение, разветвление и обрыв цепи (см. схему 3).

Инициирование цепной реакции начинается с того, что в липидный слой мембран или липопротеинов внедряется свободный радикал. Чаще всего это радикал гидроксила. Будучи небольшой по размеру незаряженной частицей, он способен проникать в толщу гидрофобного липидного слоя и вступать в химическое взаимодействие с полиненасыщенными жирными кислотами (которые принято обозначать как LH), входящими в состав биологических мембран и липопротеинов плазмы крови. При этом образуются липидные радикалы:

НО•+ LH ® Н2О + L•

Липидный радикал (L•) вступает в реакцию с растворенным в среде молекулярным кислородом, при этом образуется новый свободный радикал - радикал липоперекиси (LOO•):

L•+ О2® LOO•

Этот радикал атакует одну из соседних молекул фосфолипида с образованием гидроперекиси липида LOOH и нового радикала L •:

LOO•+ LH ® LOOН + L•

Чередование двух последних реакций как раз и представляет собой цепную реакцию перекисного окисления липидов (см. схему 3).

Существенное ускорение пероксидации липидов наблюдается в присутствии небольших количеств ионов двухвалентного железа. В этом случае происходит разветвление цепей в результате взаимодействия Fe2+ с гидроперекисями липидов:

Fe2++ LOOН ® Fe3++ НО-+ LО•

Образующиеся радикалы LО • инициируют новые цепи окисления липидов (см. схему 3):

LО•+ LH ® LOН + L•; L•+ О2 ® LOO•® и т.д.

В биологических мембранах цепи могут состоять из десятка и более звеньев. Но в конце концов цепь обрывается в результате взаимодействия свободных радикалов с антиоксидантами (InH), ионами металлов переменной валентности (например, теми же Fe2+) или друг с другом:

LOO•+ Fe2++ H+® LOOН + Fe3+

Дата добавления: 2015-06-04