Slobodni radikali i antioksidanti

Otkriće slobodnih radikala i antioksidansa je za medicinske znanosti kao značajan inozemstvu kao u vrijeme kada je otkriće mikroorganizama i antibiotika jer liječnici dobivaju ne samo objašnjenje mnogih patoloških procesa, uključujući starenje, ali i učinkovite metode koje se bave s njima.

Posljednje desetljeće obilježili su uspjesi u istraživanju slobodnih radikala u biološkim objektima. Ti su procesi pokazali potrebnu metaboličku vezu u normalnoj vitalnoj aktivnosti tijela. Oni sudjeluju u reakcijama oksidacijske fosforilacije, u biosintezi prostaglandina i nukleinskih kiselina, u regulaciji lipotičke aktivnosti, u procesima diobe stanica. U tijelu se slobodni radikali najčešće formiraju tijekom oksidacije nezasićenih masnih kiselina, a taj proces je usko povezan s peroksidacijom lipidne oksidacije slobodnih radikala (LPO).

Što su slobodni radikali?

Slobodni radikal - molekula ili atom koji nespareni elektron u vanjskoj stazi, koja čini njegovu agresivnost i sposobnosti, ne samo da reagira s molekulama stanične membrane, ali da ih u slobodnih radikala (samoodržive lavina reakcija).

Ugljik koji sadrži radikal reagira s molekulskim kisikom, stvarajući slobodni radikal peroksida COO.

Peroksidni radikal ekstrahira vodik iz bočnog lanca nezasićenih masnih kiselina, stvarajući lipidni hidroperoksid i drugi ugljik koji sadrži neki radikal.

Lipidni hidroperoksidi povećavaju koncentraciju citotoksičnih aldehida, a ugljik koji sadrži radikal podržava stvaranje peroksidnih radikala, itd. (Duž lanca).

Poznati su razni mehanizmi stvaranja slobodnih radikala. Jedan od njih je učinak ionizirajućeg zračenja. U nekim situacijama, u procesu redukcije molekularnih kisika, umjesto dva se dodaje jedan elektron, te se stvara visoko reaktivni superoksidni anion (O). Formiranje superoksida jedan je od zaštitnih mehanizama protiv bakterijske infekcije: bez slobodnih radikala kisika, neutrofili i makrofagi ne mogu ubiti bakterije.

Prisutnost antioksidansa u stanici i u izvanstanični prostor pokazuje da je stvaranje slobodnih radikala, nije slučajna pojava zbog izlaganja zračenju ili toksina i stalno prati reakciju oksidacije u uobičajenim uvjetima. Glavni antioksidansi su enzimi superoksid dismutaza skupine (SOD), čija je funkcija katalizirati peroksid anion u vodikov peroksid i molekularni kisik. Budući da su superoksidne dismutaze sveprisutni, legitimno je pretpostaviti da je superoksidni anion jedan od glavnih nusproizvoda svih oksidacijskih procesa. Katalaze i peroksidaze pretvaraju vodikov peroksid formiran tijekom postupka dismutacije u vodu.

Glavna značajka slobodnih radikala je njihova neobična kemijska aktivnost. Kao da osjećaju svoju neispravnost, pokušavaju vratiti izgubljeni elektron, agresivno ga odvlačeći od drugih molekula. S druge strane, "uvrijedene" molekule također postaju radikali i već se počinju robovati, oduzimajući elektrone od svojih susjeda. Svaka promjena molekule - bilo gubitak ili dodavanje elektrona, pojava novih atoma ili skupina atoma - utječe na njezina svojstva. Stoga, reakcije slobodnih radikala koje se odvijaju u tvari, mijenjaju fizikalno-kemijske osobine ove tvari.

Najpoznatiji primjer procesa slobodnih radikala je uništavanje ulja (rancidnost). Rancidno ulje ima osebujan okus i miris, što je objašnjeno pojavom novih tvari nastalih tijekom reakcije slobodnih radikala. Najvažnije, sudionici reakcija slobodnih radikala mogu postati proteini, masti i DNA živih tkiva. To dovodi do razvoja raznih patoloških procesa koji oštećuju tkivo, starenje i razvoj malignih tumora.

Najagresivniji od svih slobodnih radikala su slobodni radikali kisika. Oni mogu izazvati lavinu reakcija slobodnih radikala u živom tkivu, čije posljedice mogu biti katastrofalne. Slobodni radikali kisika i njegovi aktivni oblici (na primjer lipidni peroksidi) mogu nastati u koži i bilo kojem drugom tkivu pod utjecajem UV zračenja, nekih toksičnih tvari koje se nalaze u vodi i zraku. Ali što je najvažnije, da se formiraju reaktivni kisikovi kada bilo upale, sve zarazne procesa koji se odvijaju u koži, ili bilo koji drugi organ, budući da su glavno oružje imunološkog sustava, što ga uništava patogene.

Skrivanje od slobodnih radikala je nemoguće (također kao što je nemoguće nestati iz bakterija, ali od njih je moguće zaštititi). Postoje tvari koje se razlikuju po tome što su njihovi slobodni radikali manje agresivni od radikala drugih tvari. Nakon što je svojim elektronom davao agresora, antioksidant ne nastoji nadoknaditi gubitak zbog drugih molekula, ili bolje, to čini samo u rijetkim slučajevima. Stoga, kada slobodni radikali reagiraju s antioksidansom, ona se pretvara u punopravnu molekulu, a antioksidant postaje slab i neaktivan radikal. Takvi radikali su već bezopasni i ne stvaraju kemijski kaos.

Što su antioksidansi?

"Antioksidansi" kolektivni su pojmovi i, poput pojmova kao što su "antiloblastici" i "imunomodulatori", ne podrazumijevaju članstvo u bilo kojoj kemijskoj skupini tvari. Njihova specifičnost je najbliži odnos s oksidacijom lipida slobodnih radikala općenito i posebno patologijom slobodnih radikala. Ova svojstva kombiniraju različite antioksidante, od kojih svaka ima svoje osobitosti djelovanja.

Procesi slobodnih radikala oksidacijom lipida su opće biološku i na iznenadni aktivacije, prema autorima, mnogi univerzalnog mehanizam oštećenja stanica na razini membrane. U lipidne peroksidacije bioloških membrana faze procesa uzrokovati povećanje viskoznosti i naručivanje membrane dvosloj, membrana svojstva promjena faza i smanjiti njihov električni otpor i olakšati razmjenu fosfolipida između dva monosloja (zove fosfolipid flip-flop). Pod utjecajem peroksidnih procesa, postoji i inhibicija pokretljivosti membranskih proteina. Na staničnoj razini lipidne peroksidacije uz oticanje mitohondrija, razdvajanje od oksidativne fosforilacije (i napredne proces - otapanje membranski strukture), koja je na razini cijelog organizma očituje u razvoju tzv slobodnih radikala patologije.

Slobodni radikali i oštećenja stanica

Danas je postalo jasno da je stvaranje slobodnih radikala jedan od univerzalnih patogenih mehanizama za različite vrste oštećenja stanica, uključujući sljedeće:

• reperfuzija stanica nakon razdoblja ishemije;
• neki lijekovi inducirani oblici hemolitičke anemije;
• trovanje s nekim herbicidima;
• upravljanje ugljikovim tetrakloridom;
• ionizirajuće zračenje;
• neki mehanizmi staničnog starenja (na primjer, akumulacija lipidnih produkata u stanici - ceroida i lipofuscina);
• Toksičnost kisika;
• aterogeneza zbog oksidacije lipoproteina niske gustoće u arterijalnim zidnim stanicama.

Slobodni radikali sudjeluju u procesima:

• starenje;
• karcinogeneze;
• kemijska i oštećenja lijeka stanica;
• upala;
• radioaktivno oštećenje;
• aterogeneze;
• kisik i ozonski omotač.

Učinci slobodnih radikala

Oksidacija nezasićenih masnih kiselina u sastavu staničnih membrana jedan je od glavnih učinaka slobodnih radikala. Slobodni radikali također oštećuju proteine (osobito proteine koji sadrže tiol) i DNA. Morfološki rezultat stanične stijenke lipida oksidacija je formiranje polarnih propusnosti kanala, što povećava pasivnu propusnost membrane za Ca2 +, čija je višak se odlaže u mitohondrijima. Oksidacijske reakcije obično potiskuju hidrofobni antioksidansi, poput vitamina E i glutation peroksidaze. Vitamin E poput antioksidansa koji razbijaju oksidacijske lance nalaze se u svježem povrću i voću.

Slobodni radikali također reagiraju s molekulama u ionskim i vodenim okolišima staničnih odjeljaka. U ionskom mediju, antioksidacijski potencijal zadržava molekule tvari kao što su smanjeni glutation, askorbinska kiselina i cistein. Zaštitna svojstva antioksidansa postaju očigledna kada se, kada su iscrpljeni od svojih zaliha u izoliranoj stanici, opažene karakteristične morfološke i funkcionalne promjene zbog oksidacije lipida stanične membrane.

Vrste oštećenja uzrokovanih slobodnim radikalima su odlučni ne samo agresivnost proizvodi radikalima, ali i strukturne i biokemijske karakteristike osobe izložene. Na primjer, u izvanstanični prostor slobodnih radikala uništiti glikosaminoglikan tla tvari vezivnog tkiva, koji može biti jedan od mehanizama za uništavanje zglobova (na primjer reumatoidnog artritisa). Promjenom propusnosti slobodnih radikala (i stoga je prepreka funkcija) citoplazmatske membrane u vezi s formiranjem povećane permeabilnosti kanala, što dovodi do poremećaja i vode iona homeostaze stanica. Smatra se da je potrebna ponuda vitamina i elemenata u tragovima u bolesnika s reumatoidnim artritisom, posebice, korekcija nedostataka vitamina i mikronutrijenata nedostataka oligogalom E. To je zato pokazala značajan aktivacija peroksidacija inhibicija i antioksidativno djelovanje, tako da je važno uključivanje kompleks terapija s visokim bioantioxidants antiradikalna aktivnost, na koje su antioksidansi (vitamin E, C i a) i elemenata u tragovima selen (se). Također je pokazano da korištenjem doza sintetskog vitamina E, koji se apsorbira gore od prirodnog. Na primjer, doze vitamina E i 400 do 800 IU / dan dovesti do smanjenja kardiovaskularnih bolesti (53%). Međutim, odgovor učinkovitosti antioksidansi će se dobiti u velikim kontroliranim ispitivanjima (od 8000 do 40 000 bolesnika) koji su provedeni 1997. Godine

Kao zaštitne sile koje održavaju stopu LPO na određenoj razini, izoliraju se enzimski sustavi za inhibiranje oksidacijske peroksidacije i prirodnih antioksidansa. Postoje 3 razine regulacije brzine oksidacije slobodnih radikala. Prva faza je anoksična, održavajući relativno mali parcijalni tlak kisika u stanici. To uključuje prvenstveno respiratorne enzime koji se natječu za kisik. Unatoč širokom varijabilnosti apsorpcije O3 u tijelu i osloboditi ga od CO2, pO2 i pCO2 u arterijskoj krvi obično se pohranjuju prilično konstantna. Druga faza obrane je anti-radikalna. Sastoji se od raznih supstanci u tijelu (vitamin E, askorbinska kiselina, određeni steroidni hormoni, itd.), Koji prekidaju procese LPO, u interakciji s slobodnim radikalima. Treća faza je antiperoksid, koji uništava već formirane perokside uz pomoć odgovarajućih enzima ili ne-enzimatski. Međutim, još uvijek nema jedinstvenog razvrstavanja i jedinstvenih stavova o mehanizmima regulacije brzine reakcija slobodnih radikala i djelovanja zaštitnih sila koje osiguravaju odlaganje konačnih proizvoda LPO.

Smatra se da je, ovisno o intenzitetu i trajanju promjene u regulaciji lipidne peroksidacije reakcije su: prvo nošenje lica s naknadnim povratkom u normalu, kao drugo, izazvati prijelaz na drugu razinu autoregulacije i treće, neki od učinaka taj je mehanizam samoregulacije disunited, i time dovodi do nemogućnosti ostvarivanja regulatornih funkcija. To je razlog zašto razumijevanje regulatornu ulogu lipidne peroksidacije reakcija u kontekstu djelovanja na organizam ekstremnih faktora, kao što su hladnoća, nužan stadij istraživanja usmjerena na razvoj znanosti-based metoda kontrole procesa prilagodbe i kombinirane terapije, prevencije i rehabilitacije uobičajenih bolesti.

Jedno od najčešće korištenih i učinkovitih je kompleks antioksidansa, koji uključuje tokoferol, askorbat i metionin. Analizirajući mehanizam djelovanja svakog od upotrijebljenih antioksidansa, zabilježeno je sljedeće. Mikrosomi - jedno od glavnih mjesta akumulacije u stanicama jetre egzogeno uvedenog tokoferola. Kao mogući donator protona može djelovati askorbinska kiselina, koja se oksidira u dehidroaskorbinsku kiselinu. Nadalje, prikazana je sposobnost askorbinske kiseline da izravno reagira s singletnim kisikom, hidroksilnim radikalom i anoksidom superoksidnih radikala, te također uništava vodikov peroksid. Postoje također dokazi da se tokoferol u mikrosomima može regenerirati pomoću tiola i, osobito, smanjenog glutationa.

Tako, u tijelu postoji niz međusobno povezanih antioksidansa sustava, glavna uloga u održavanju enzimsko i ne-enzimatskih reakcija oksidacije na stacionarni razini. U svakoj fazi razvoja peroksidnih reakcija postoji specijalizirani sustav koji provodi ove funkcije. Neki od tih sustava je strogo specifični, drugi poput glutationa, tokoferol, imaju veću širinu djelovanja i manju specifičnost za supstrat. Aditivnosti interakcija enzimska i neenzimska antioksidativni sustavi zajedno osigurava otpornost na ekstremne čimbenika koji pro-oxidant svojstva, tj. E. Sposobnost za stvaranje uvjeta u tijelu, predispoziciju za razvoj aktiviranih vrsta kisika i lipidne peroksidacije aktivirati reakcije. Nema sumnje da je činjenica da je aktivacija lipidne peroksidacije reakcije promatra pod utjecajem tijela niza faktora okoliša i patoloških procesa drugačije prirode. Prema V. Yu. Kulikov et al. (1988), ovisno o aktivaciji lipidne peroksidacije reakcijskim mehanizmima svi čimbenici koji djeluju na tijelo, to je moguće sa određenom vjerojatnošću podijeliti u sljedeće skupine.

Čimbenici fizikalno-kemijske prirode koji potiču povećanje tkiva prekursora i neposrednih aktivatora LPO reakcija:

• kisik pod pritiskom;
• ozona;
• dušikov oksid;
• ionizirajuće zračenje itd.

Čimbenici biološke prirode:

• procesi fagocitoze;
• uništavanje stanica i staničnih membrana;
• generacijskog sustava aktiviranih kisikovih vrsta.

Čimbenici koji određuju aktivnost antioksidacijskih sustava organizma su enzimski i neenzimski u prirodi:

• aktivnost procesa povezanih s indukcijom antioksidacijskih sustava enzimske prirode;
• genetički čimbenici povezani s depresijom određenog enzima koji regulira reakcije LPO (nedostatak glutation-peroksidaze, katalaze, itd.);
• faktori hrane (nedostatak hrane u tokoferolu, selenu, drugim elementima u tragovima itd.);
• struktura staničnih membrana;
• priroda odnosa između antioksidansa enzimske i neenzimske prirode.

Čimbenici rizika koji potiču aktivaciju LPO reakcija:

• aktivacija režima kisika tijela;
• stanje stresa (hladnoća, visoka temperatura, hipoksija, emocionalni i bolni učinci);
• giperlipidemiya.

Prema tome, aktiviranje lipidne peroksidacije reakcije u tijelu usko je vezan uz funkcioniranje transporta i korištenja kisika. Posebno valja istaknuti su adaptogens, a među njima je naširoko koristi eleutherococcus. Priprema korijena ove biljke ima tonik, adaptogeni, anti-stres, anti-aterosklerotične, anti-dijabetes i druga svojstva, smanjuje ukupnu incidenciju, uključujući i gripu. Kada proučavanje biokemijske mehanizme djelovanja antioksidansa u ljudi, životinja i biljaka znatno proširio paletu patoloških stanja za čije liječenje se koriste antioksidansi. Antioksidansi su se uspješno koristi kao adaptogen za zaštitu od ozljeda od zračenja, u liječenju rana i opeklina, tuberkuloze, kardiovaskularne bolesti, neuropsihijatrijske bolesti, tumora, dijabetesa i drugih. Naravno, povećan interes u mehanizmima koji tu univerzalnost djelovanja antioksidansa.

Trenutno eksperimentalno utvrdio da je učinkovitost antioksidansi određuje njihove aktivnosti u inhibiciji peroksidaciju lipida u interakciji s peroksi i drugih radikala koji potiču LPO, ali i zbog djelovanja antioksidansa o strukturi membrane kako bi se olakšao pristup kisika lipida. LPO se također može promijeniti s posredovanim sustavom antioksidacijskog djelovanja putem neurohormonalnih mehanizama. Pokazano je da antioksidanti utječu na oslobađanje neurotransmitera i oslobađanje hormona, osjetljivost receptora i njihovo vezanje. S druge strane, promjena koncentracije hormona i neurotransmitera mijenja intenzitet peroksidacije lipida u ciljnim stanicama, što dovodi do promjene u lipidima i katabolizam stopa, kao posljedica toga, promjene u svom sastavu. Odnos između brzine LPO i promjene fosfolipidnog spektra membrana ima regulatornu ulogu. Sličan sustav regulacije nalazi se u staničnim membranama životinja, biljaka i mikroorganizama. Kao što je poznato, sastav i fluidnost membranskih lipida utječu na aktivnost membranskih proteina, enzima i receptora. Putem ovog sustava regulacija antioksidansi djeluju popraviti membrane, promijenila patološko stanje tijela, normalizirati njegov sastav, strukturu i funkcionalnu aktivnost. Mijenjanje makromolekularni sinteza enzimske aktivnosti i sastav nuklearne matrica kao sastav membranskih lipida induciranih djelovanjem antioksidansa može se objasniti njihovim učinkom na sintezu DNA, RNA, proteina. Istodobno se u literaturi pojavljuju podaci o izravnoj interakciji antioksidansa s makromolekulama.

To, kao i nedavno otkriveni dokazi za učinkovitost antioksidansi u pikomolarnim koncentracijama, istaknuti ulogu receptora puteva u njihovim učincima na stanični metabolizam. U VE Kagan (1981), na mehanizme strukturnih i funkcionalnih modifikacije bioloških membrana Pokazano je da je ovisnost peroksidacije lipida reakcije u biološkim membranama ne ovisi samo o sastavu masnih kiselina (stupanj nezasićenja), ali i na strukturne organizacije lipidne faze membrana (lipid molekularna pokretljivost , čvrstoća na protein-lipid i lipid-lipid interakcije). Utvrđeno je da je kao posljedica nakupljanja lipidne peroksidacije proizvoda preraspodjele javlja u membrani: količina tekućine smanjuje u liptsdov biosloe smanjuje količinu imobilizirane lipida membranskih proteina i lipida povećanje broja naručiti biosloe (klastera). V.

Pri proučavanju prirode, sastav i homeostazi mehanizam antioksidanta sustava pokazala da je manifestacija štetnog djelovanja slobodnih radikala i peroksi spojeve otežava složeni višekomponentna antioksidans sustava (AOS), što omogućava vezanje i modifikacije od radikala koji sprječavaju nastajanje ili uništavanje peroksida. To uključuje: hidrofilne i hidrofobne organske tvari s redukcijskim svojstvima; Enzimi koji podržavaju homeostazu tih tvari; antiperoksidni enzimi. Među antioksidansi su prirodni lipid (steroidne hormone, vitamina E, A, K, flavonoide i polifenole, vitamin E, ubikinona) i topivi u vodi (tiole male molekularne težine, askorbinska kiselina) tvari. Te tvari su ili zamke slobodnih radikala, ili uništavaju peroksidne spojeve.

Jedan dio tkanine ima hidrofilne antioksidanse, a drugi - hidrofobna svojstva koja omogućuje istodobnu zaštitu od oksidacijskog sredstva funkcionalno važan molekula u vodi i u lipidima fazi.

Ukupna količina bioantiokisliteley stvara u tkivu „međuspremnik antioksidativni sustav” ima određeni kapacitet i omjer prooksidativne i antioksidansa sustava određuje takozvani „antioksidativni status” tijela. Tu je svaki razlog da vjerujemo da je među antioksidans tkiva zauzimaju posebno mjesto tiola. Potvrda sljedećih činjenica su: velika reaktivnost sulfhidrilnim skupinama, pri čemu neki oksidirani tiole na vrlo visoke stope ovisnosti brzine oksidacijskog modifikacije SH-skupine na njihovu okolinu radikal u molekuli. Ta okolnost omogućuje odabir iz niza tiolne posebne grupe spojeva lako oksidirati tvari, antioksidansi obavljaju određene funkcije: reverzibilnost oksidaciju sulfhidrilnih skupina u disulfid, što je moguće u principu energetski povoljan održavanju homeostaze tiolnih antioksidansa u stanici, bez aktiviranja svoje biosinteze; sposobnost tiola pokazati kako protiv radikala i antiperoxide akcija. Hidrofilni tioli zbog visokog sadržaja u vodenoj fazi stanica i sposobnost za zaštitu od oksidativnog oštećenja biološki važnih molekula, enzima, nukleinske kiseline, hemoglobina, i drugi. Međutim, prisustvo tiolnih spojeva nepolarne skupine omogućava manifestacija njihovog antioksidativnog djelovanja u fazi lipida stanica. Tako, uz tvari lipidne prirode, tiolnih spojeva sa značajnim uključivanje u zaštiti stanične strukture od učinaka oksidaciju čimbenika.

Oksidaciju u tkivima tijela također utječe askorbinska kiselina. Ona, poput tiola, dio je AOC-a, sudjeluje u vezivanju slobodnih radikala i uništavanju peroksida. Askorbinska kiselina, čija molekula sadrži i polarne i nepolarne ostatke, pokazuje blisku funkcionalnu interakciju s SH-glutationom i lipidnim antioksidansima, pojačavajući učinak potonjeg i sprečavanje LPO. Očigledno, tiolni antioksidansi imaju dominantnu ulogu u zaštiti osnovnih strukturnih komponenti bioloških membrana, kao što su fosfolipidi ili uronjeni u lipidni sloj proteina.

S druge strane, antioksidanti topljivi u vodi - tiolni spojevi i askorbinska kiselina - pokazuju svoje zaštitno djelovanje uglavnom u vodenom okolišu - citoplazmu stanice ili krvne plazme. Treba imati na umu da je krvni sustav unutarnji okoliš koji igra odlučujuću ulogu u nespecifičnim i specifičnim obrambenim reakcijama, koji utječu na njegovu otpornost i reaktivnost.

[1], [2], [3], [4], [5], [6],

Slobodni radikali u patologiji

Do sada, u literaturi se raspravlja o problemu uzročno-posljedičnih odnosa u promjenama intenziteta lipoperoksidacije u dinamici razvoja bolesti. Prema mišljenju nekih autora, to je poremećaj stacionarnosti ovog procesa koji je glavni uzrok tih bolesti, dok drugi vjeruju da je promjena intenziteta lipidne peroksidacije posljedica ovih patoloških procesa pokrenutih potpuno različitim mehanizmima.

Istraživanja provedena posljednjih godina pokazala su da promjene intenziteta oksidacije slobodnih radikala prate bolesti različitih geneza, što potvrđuje tezu opće biološke prirode oštećenja slobodnih radikala na stanicama. Prikupili su dovoljno dokaza o patogenetskoj uključenosti oštećenja slobodnih radikala na molekule, stanice, organe i tijelo u cjelini i uspješno liječenje njihovim farmakološkim pripravcima koji imaju antioksidacijska svojstva.