Το αντιοξειδωτικό σύστημα του οργανισμού

Το αντιοξειδωτικό σύστημα του σώματος είναι ένα σύνολο μηχανισμών που αναστέλλουν την αυτοοξείδωση στο κύτταρο.

Η μη ενζυμική αυτοοξείδωση, αν δεν περιορίζεται σε μια τοπική έξαρση, είναι μια καταστροφική διαδικασία. Από την εμφάνιση του οξυγόνου στην ατμόσφαιρα, οι προκαρυώτες χρειάζονται συνεχή προστασία από αυθόρμητες αντιδράσεις οξειδωτικής αποσύνθεσης των οργανικών συστατικών τους.

Το αντιοξειδωτικό σύστημα περιλαμβάνει αντιοξειδωτικά που αναστέλλουν την αυτοοξείδωση στο αρχικό στάδιο της υπεροξείδωσης λιπιδίων (τοκοφερόλη, πολυφαινόλες) ή ενεργά είδη οξυγόνου (υπεροξειδική δισμουτάση - SOD) σε μεμβράνες. Σε αυτήν την περίπτωση, σωματίδια με ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο, ρίζες τοκοφερόλης ή πολυφαινόλης που σχηματίζονται κατά την αναγωγή αναγεννώνται από το ασκορβικό οξύ που περιέχεται στο υδρόφιλο στρώμα της μεμβράνης. Οι οξειδωμένες μορφές ασκορβικού με τη σειρά τους ανάγονται από γλουταθειόνη (ή εργοθειονεΐνη), η οποία λαμβάνει άτομα υδρογόνου από NADP ή NAD. Έτσι, η αναστολή των ριζών πραγματοποιείται από την αλυσίδα γλουταθειόνης (εργοθειονεΐνης) ασκορβικού-τοκοφερόλης (πολυφαινόλης), μεταφέροντας ηλεκτρόνια (ως μέρος ατόμων υδρογόνου) από νουκλεοτίδια πυριδίνης (NAD και NADP) σε SR. Αυτό εξασφαλίζει ένα σταθερό, εξαιρετικά χαμηλό επίπεδο καταστάσεων ελεύθερων ριζών λιπιδίων και βιοπολυμερών στο κύτταρο.

Μαζί με την αλυσίδα AO, το σύστημα αναστολής των ελεύθερων ριζών σε ένα ζωντανό κύτταρο περιλαμβάνει ένζυμα που καταλύουν την οξειδοαναγωγική μετατροπή της γλουταθειόνης και του ασκορβικού - γλουταθειονοεξαρτώμενη αναγωγάση και αφυδρογονάση, καθώς και εκείνα που διασπούν τα υπεροξείδια - καταλάση και υπεροξειδάσες.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η λειτουργία δύο αμυντικών μηχανισμών - της αλυσίδας των βιοαντιοξειδωτικών και της ομάδας των αντιυπεροξειδικών ενζύμων - εξαρτάται από το απόθεμα ατόμων υδρογόνου (NADP και NADH). Αυτό το απόθεμα αναπληρώνεται στις διαδικασίες βιολογικής ενζυματικής οξείδωσης-αφυδρογόνωσης ενεργειακών υποστρωμάτων. Έτσι, ένα επαρκές επίπεδο ενζυματικού καταβολισμού - μια βέλτιστα ενεργή κατάσταση του σώματος - είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την αποτελεσματικότητα του αντιοξειδωτικού συστήματος. Σε αντίθεση με άλλα φυσιολογικά συστήματα (για παράδειγμα, πήξη αίματος ή ορμονικό), ακόμη και μια βραχυπρόθεσμη ανεπάρκεια του αντιοξειδωτικού συστήματος δεν περνάει χωρίς ίχνος - οι μεμβράνες και τα βιοπολυμερή καταστρέφονται.

Η αποικοδόμηση της αντιοξειδωτικής προστασίας χαρακτηρίζεται από την ανάπτυξη βλάβης από ελεύθερες ρίζες σε διάφορα συστατικά του κυττάρου και των ιστών που αποτελούν το SR. Η πολυδύναμη έκφραση της παθολογίας των ελεύθερων ριζών σε διαφορετικά όργανα και ιστούς, η διαφορετική ευαισθησία των κυτταρικών δομών στις επιδράσεις των προϊόντων SR υποδηλώνουν άνιση παροχή οργάνων και ιστών με βιοαντιοξειδωτικά, με άλλα λόγια, προφανώς, το αντιοξειδωτικό τους σύστημα έχει σημαντικές διαφορές. Παρακάτω παρατίθενται τα αποτελέσματα του προσδιορισμού της περιεκτικότητας των κύριων συστατικών του αντιοξειδωτικού συστήματος σε διαφορετικά όργανα και ιστούς, τα οποία μας επέτρεψαν να καταλήξουμε σε συμπέρασμα σχετικά με την εξειδίκευσή τους.

Έτσι, η ιδιαιτερότητα των ερυθροκυττάρων είναι ο μεγάλος ρόλος των αντιυπεροξειδικών ενζύμων - καταλάση, υπεροξειδάση γλουταθειόνης, SOD, σε συγγενείς ενζυμοπάθειες των ερυθροκυττάρων, παρατηρείται συχνά αιμολυτική αναιμία. Το πλάσμα αίματος περιέχει σερουλοπλασμίνη, η οποία έχει δραστικότητα SOD, η οποία απουσιάζει σε άλλους ιστούς. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται μας επιτρέπουν να φανταστούμε την AS των ερυθροκυττάρων και του πλάσματος: περιλαμβάνει τόσο έναν αντιριζικό σύνδεσμο όσο και έναν ενζυματικό αμυντικό μηχανισμό. Μια τέτοια δομή του αντιοξειδωτικού συστήματος μας επιτρέπει να αναστέλλουμε αποτελεσματικά την FRO των λιπιδίων και των βιοπολυμερών λόγω του υψηλού επιπέδου κορεσμού των ερυθροκυττάρων με οξυγόνο. Σημαντικό ρόλο στον περιορισμό της FRO παίζουν οι λιποπρωτεΐνες - ο κύριος φορέας της τοκοφερόλης, από τις οποίες η τοκοφερόλη περνά στα ερυθροκύτταρα κατά την επαφή με τις μεμβράνες. Ταυτόχρονα, οι λιποπρωτεΐνες είναι πιο ευαίσθητες στην αυτοοξείδωση.

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

Ειδικότητα των αντιοξειδωτικών συστημάτων διαφόρων οργάνων και ιστών

Η αρχική σημασία της μη ενζυματικής αυτοοξείδωσης λιπιδίων και βιοπολυμερών μας επιτρέπει να αποδώσουμε έναν παράγοντα ενεργοποίησης στη γένεση της οξείδωσης των λιπιδίων (SP) στην ανεπάρκεια του αντιοξειδωτικού αμυντικού συστήματος του σώματος. Η λειτουργική δραστηριότητα του αντιοξειδωτικού συστήματος διαφόρων οργάνων και ιστών εξαρτάται από διάφορους παράγοντες. Αυτοί περιλαμβάνουν:

1. το επίπεδο ενζυματικού καταβολισμού (αφυδρογόνωση) - παραγωγή του ταμείου NAD-H + NADP-H.
2. ο βαθμός κατανάλωσης του ταμείου NAD-H και NADPH σε βιοσυνθετικές διεργασίες·
3. το επίπεδο των αντιδράσεων ενζυματικής μιτοχονδριακής οξείδωσης του NADH·
4. η παροχή βασικών συστατικών του αντιοξειδωτικού συστήματος - τοκοφερόλη, ασκορβικό, βιοφλαβονοειδή, αμινοξέα που περιέχουν θείο, εργοθειονεΐνη, σελήνιο κ.λπ.

Από την άλλη πλευρά, η δράση του αντιοξειδωτικού συστήματος εξαρτάται από τη σοβαρότητα των επιδράσεων των λιπιδίων που προκαλούν οξείδωση των ελεύθερων ριζών· όταν αυτά είναι υπερβολικά δραστικά, η αναστολή διαταράσσεται και η παραγωγή ελεύθερων ριζών και υπεροξειδίων αυξάνεται.

Σε διαφορετικά όργανα, ανάλογα με την εξειδίκευση του μεταβολισμού στους ιστούς, επικρατούν ορισμένα συστατικά του αντιοξειδωτικού συστήματος. Σε εξωκυτταρικές δομές που δεν διαθέτουν απόθεμα NAD-H και NADPH, η εισροή μειωμένων μορφών AO-γλουταθειόνης, ασκορβικού οξέος, πολυφαινολών και τοκοφερόλης που μεταφέρονται από το αίμα έχει σημαντική σημασία. Δείκτες του επιπέδου εφοδιασμού του σώματος με AO, της δραστικότητας των αντιοξειδωτικών ενζύμων και της περιεκτικότητας σε προϊόντα STO χαρακτηρίζουν ολοκληρωτικά τη δραστηριότητα του αντιοξειδωτικού συστήματος του σώματος στο σύνολό του. Ωστόσο, αυτοί οι δείκτες δεν αντικατοπτρίζουν την κατάσταση του AS σε μεμονωμένα όργανα και ιστούς, η οποία μπορεί να διαφέρει σημαντικά. Τα παραπάνω μας επιτρέπουν να υποθέσουμε ότι ο εντοπισμός και η φύση της παθολογίας των ελεύθερων ριζών προκαθορίζονται κυρίως από:

• γονοτυπικά χαρακτηριστικά του αντιοξειδωτικού συστήματος σε διαφορετικούς ιστούς και όργανα·
• η φύση του εξωγενούς επαγωγέα SR που δρα καθ' όλη τη διάρκεια της οντογένεσης.

Αναλύοντας την περιεκτικότητα των κύριων συστατικών του αντιοξειδωτικού συστήματος σε διάφορους ιστούς (επιθηλιακούς, νευρικούς, συνδετικούς), είναι δυνατό να εντοπιστούν διάφορες παραλλαγές συστημάτων ιστών (οργάνων) αναστολής του FRO, οι οποίες γενικά συμπίπτουν με τη μεταβολική τους δραστηριότητα.

Ερυθροκύτταρα, αδενικό επιθήλιο

Σε αυτούς τους ιστούς, λειτουργεί ο ενεργός κύκλος των φωσφορικών πεντόζων και κυριαρχεί ο αναερόβιος καταβολισμός. Η κύρια πηγή υδρογόνου για την αντιοξειδωτική αλυσίδα του αντιοξειδωτικού συστήματος και τις υπεροξειδάσες είναι το NADPH. Τα ερυθροκύτταρα ως φορείς οξυγόνου είναι ευαίσθητα στους επαγωγείς FRO.

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

Μυϊκός και νευρικός ιστός

Ο κύκλος των φωσφορικών πεντόζων σε αυτούς τους ιστούς είναι ανενεργός. Το NADH, που σχηματίζεται στους αερόβιους και αναερόβιους κύκλους του καταβολισμού λιπών και υδατανθράκων, κυριαρχεί ως πηγή υδρογόνου για τους αναστολείς των ριζών και τα αντιοξειδωτικά ένζυμα. Ο κορεσμός των κυττάρων με μιτοχόνδρια προκαλεί αυξημένο κίνδυνο «διαρροής» O2 και την πιθανότητα βλάβης των βιοπολυμερών.

Ηπατοκύτταρα, λευκοκύτταρα, ινοβλάστες

Παρατηρείται ισορροπημένος κύκλος φωσφορικών πεντόζων και ανα- και αερόβιες καταβολικές οδοί.

Η μεσοκυττάρια ουσία του συνδετικού ιστού είναι το πλάσμα του αίματος, οι ίνες και η βασική ουσία του αγγειακού τοιχώματος και του οστίτη ιστού. Η αναστολή των SR στην μεσοκυττάρια ουσία παρέχεται κυρίως από αναστολείς των ελεύθερων ριζών (τοκοφερόλη, βιοφλαβονοειδή, ασκορβικό), οι οποίοι προκαλούν υψηλή ευαισθησία του αγγειακού τοιχώματος στην ανεπάρκεια τους. Εκτός από αυτούς, το πλάσμα του αίματος περιέχει σερουλοπλασμίνη, η οποία έχει την ικανότητα να αποβάλλει τις ελεύθερες ριζικές ανιόντες υπεροξειδίου. Στον φακό, στον οποίο είναι δυνατές οι φωτοχημικές αντιδράσεις, εκτός από τους αναστολείς των ελεύθερων ριζών, η δράση της γλουταθειονικής αναγωγάσης, της γλουταθειονικής υπεροξειδάσης και της SOD είναι υψηλή.

Τα χαρακτηριστικά των τοπικών αντιοξειδωτικών συστημάτων σε όργανα και ιστούς εξηγούν τις διαφορές στις πρώιμες εκδηλώσεις της SP με διαφορετικούς τύπους επιδράσεων που προκαλούν FRO.

Η διαφορετική λειτουργική σημασία των βιοαντιοξειδωτικών για διαφορετικούς ιστούς προκαθορίζει τις διαφορές στις τοπικές εκδηλώσεις της ανεπάρκειάς τους. Μόνο η ανεπάρκεια της τοκοφερόλης, ενός καθολικού λιπιδικού αντιοξειδωτικού όλων των τύπων κυτταρικών και μη κυτταρικών δομών, εκδηλώνεται με πρώιμη βλάβη σε διαφορετικά όργανα. Οι αρχικές εκδηλώσεις της SP που προκαλούνται από χημικά προοξειδωτικά εξαρτώνται επίσης από τη φύση του παράγοντα. Τα δεδομένα μας επιτρέπουν να πιστεύουμε ότι, μαζί με τη φύση του εξωγενούς παράγοντα, ο ρόλος των γονότυπο-ειδικών ειδών και των ιστών-ειδικών χαρακτηριστικών του αντιοξειδωτικού συστήματος είναι σημαντικός στην ανάπτυξη της παθολογίας των ελεύθερων ριζών. Σε ιστούς με χαμηλό ρυθμό βιολογικής ενζυματικής οξείδωσης, όπως το αγγειακό τοίχωμα, ο ρόλος της αντιριζικής αλυσίδας εργοθειονεΐνης - ασκορβικού (βιοφλαβονοειδή) - τοκοφερόλης, η οποία αντιπροσωπεύεται από βιοαντιοξειδωτικά που δεν συντίθενται στο σώμα, είναι υψηλός. Συνεπώς, η χρόνια πολυαντιοξειδωτική ανεπάρκεια προκαλεί κυρίως βλάβη στο αγγειακό τοίχωμα. Σε άλλους ιστούς, υπερισχύει ο ρόλος των ενζυματικών συστατικών του αντιοξειδωτικού συστήματος - SOD, υπεροξειδάσες κ.λπ. Έτσι, η μείωση του επιπέδου της καταλάσης στο σώμα χαρακτηρίζεται από προοδευτική περιοδοντική παθολογία.

Η κατάσταση του αντιοξειδωτικού συστήματος σε διαφορετικά όργανα και ιστούς καθορίζεται όχι μόνο από τον γονότυπο, αλλά και κατά την ογκογένεση από τη φαινοτυπικά ετεροχρονή μείωση της δραστηριότητας διαφόρων συστατικών του αντιοξειδωτικού συστήματος, που προκαλείται από τη φύση του επαγωγέα του αντιοξειδωτικού συστήματος. Έτσι, σε πραγματικές συνθήκες σε ένα άτομο, διαφορετικοί συνδυασμοί εξωγενών και ενδογενών παραγόντων της διάσπασης του αντιοξειδωτικού συστήματος καθορίζουν τόσο τους γενικούς μηχανισμούς γήρανσης των ελεύθερων ριζών όσο και τους συγκεκριμένους παράγοντες που πυροδοτούν την παθολογία των ελεύθερων ριζών, που εκδηλώνεται σε ορισμένα όργανα.

Τα παρουσιαζόμενα αποτελέσματα της αξιολόγησης της δραστηριότητας των κύριων συνδέσμων του AS σε διαφορετικά όργανα και ιστούς αποτελούν τη βάση για την αναζήτηση νέων φαρμάκων-αναστολέων λιπιδίων FRO στοχευμένης δράσης για την πρόληψη της παθολογίας των ελεύθερων ριζών μιας συγκεκριμένης εντόπισης. Λόγω της ιδιαιτερότητας του αντιοξειδωτικού συστήματος διαφορετικών ιστών, τα φάρμακα AO θα πρέπει να εκτελούν τους ελλείποντες συνδέσμους διαφορικά για ένα συγκεκριμένο όργανο ή ιστό.

Διαφορετικά αντιοξειδωτικά συστήματα αποκαλύφθηκαν σε λεμφοκύτταρα και ερυθροκύτταρα. Οι Gonzalez-Hernandez et al. (1994) μελέτησαν τα αντιοξειδωτικά συστήματα σε λεμφοκύτταρα και ερυθροκύτταρα σε 23 υγιή άτομα. Αποδείχθηκε ότι στα λεμφοκύτταρα και τα ερυθροκύτταρα η δραστικότητα της γλουταθειονικής αναγωγάσης ήταν 160 και 4,1 U/h, της γλουταθειονικής υπεροξειδάσης - 346 και 21 U/h, της γλυκόζης-6-φωσφορικής αφυδρογονάσης - 146 και 2,6 sd/h, της καταλάσης - 164 και 60 U/h, και της υπεροξειδικής δισμουτάσης - 4 και 303 μg/s, αντίστοιχα.