Prosti radikali in antioksidanti

Odkritje prostih radikalov in antioksidantov je za medicinske znanosti kot pomemben tujini kot v času, ko je odkritje mikroorganizmov in antibiotike, ker zdravniki prejeli ne samo razlago številnih bolezenskih procesov, vključno s staranjem, pa tudi učinkovite metode, ki se ukvarjajo z njimi.

Zadnje desetletje so zaznamovali uspehi v študiji prostih radikalov v bioloških objektih. Ti procesi so se izkazali za nujno presnovo v normalni življenjski aktivnosti telesa. Sodelujejo pri reakcijah oksidativne fosforilacije, pri biosintezi prostaglandinov in nukleinskih kislin, pri regulaciji lipotske aktivnosti, v procesih delitve celic. V telesu se med oksidacijo nenasičenih maščobnih kislin najpogosteje oblikujejo prosti radikali, ki so tesno povezani s peroksidantno prosti radikalni lipidni oksidaciji (LPO).

Kaj so prosti radikali?

Prosti ostanek - molekulo ali atomom ob neparni elektron v zunanji orbiti, ki za svoje agresivnosti in sposobnosti, ne samo, da reagira z molekulami celične membrane, ampak tudi, da jih v prostih radikalov (samofinancirajuća plaz reakcija).

Ogljik, ki vsebuje radikal, reagira z molekularnim kisikom in tvori peroksidni prosti radikal COO.

Peroksidni radikal ekstrahira vodik iz stranske verige nenasičenih maščobnih kislin, ki tvorijo lipidni hidroperoksid in drugi ogljik, ki vsebuje ostanek.

Lipidni hidroperoksidi povečujejo koncentracijo citotoksičnih aldehidov in ogljik, ki vsebuje ostanek, podpira nastanek peroksidnih radikalov itd. (Vzdolž verige).

Znani so različni mehanizmi tvorbe prostih radikalov. Eden od njih je učinek ionizirajočega sevanja. V nekaterih primerih se v procesu redukcije molekulskega kisika namesto dveh doda en elektron in nastane zelo reaktiven superoksidni anion (O). Tvorba superoxida je eden od zaščitnih mehanizmov proti bakterijskim okužbam: brez kisikovih radikalov, nevtrofilcev in makrofagov ne morejo uničiti bakterij.

Prisotnost antioksidantov v celici in v ekstracelularni prostor označuje, da je tvorba prostih radikalov ni naključni pojav povzroči izpostavljenost ionizirajočim sevanjem ali toksine, in konstantno spremlja reakcijo oksidacije v običajnih pogojih. Glavni antioksidanti vključujejo superoksid dismutaza encimov skupino (Busenje), katere funkcija je sestavljena iz katalitsko pretvorbo superoksidnega aniona v vodikov peroksid in molekularnega kisika. Ker so superoxide dismutaze povsod navzoči, je upravičeno domnevati, da je superoxidni anion eden glavnih stranskih produktov vseh oksidacijskih procesov. Katalaze in peroksidaze pretvorijo vodikov peroksid, ki se tvori med postopkom razplamevanja v vodo.

Glavna značilnost prostih radikalov je njihova nenavadna kemična aktivnost. Kot da bi občutili svojo pomanjkljivost, poskušajo ponovno izgubiti izgubljeni elektron, ki ga agresivno vzamejo od drugih molekul. V zameno pa tudi "ožgane" molekule postanejo tudi radikalne in se že začnejo oropati, pri čemer odstranijo elektrone od svojih sosedov. Kakršne koli spremembe v molekuli - bodisi izguba ali dodajanje elektronov, pojav novih atomov ali skupin atomov - vplivajo na njegove lastnosti. Zato se reakcije prostih radikalov, ki potekajo v snovi, spremenijo fizikalno-kemijske lastnosti te snovi.

Najbolj znan primer prostih radikalov je uničenje olja (rancidnost). Rancidno olje ima poseben okus in vonj, kar je razloženo s pojavljanjem v njej novih snovi, ki so nastale med reakcijami prostih radikalov. Najpomembneje je, da lahko udeleženci reakcij prostih radikalov postanejo beljakovine, maščobe in DNA živih tkiv. To vodi k razvoju različnih patoloških procesov, ki poškodujejo tkiva, staranje in razvoj malignih tumorjev.

Najbolj agresivni med vsemi prostimi radikali so prosti radikali kisika. Lahko povzročijo plaz reakcij prostih radikalov v živih tkivih, katerih posledice so lahko katastrofalne. Prosti radikali kisika in njenih aktivnih oblik (npr. Lipidni peroksidi) se lahko pojavijo v koži in drugih tkivih pod vplivom UV sevanja, nekaterih strupenih snovi, ki jih vsebujejo voda in zrak. Najpomembneje pa je, da se oblikujejo reaktivne kisikove spojine, kadar koli vnetje, vse nalezljive procesov, ki se pojavljajo na koži, ali kateri koli drug organ, saj so glavno orožje imunskega sistema, ki ga uničuje patogene.

Za skrivanje pred prostimi radikali je nemogoče (prav tako kot je nemogoče izginiti iz bakterij, vendar jih je mogoče zaščititi). Obstajajo snovi, ki se razlikujejo po tem, da so njihovi prosti radikali manj agresivni kot radikali drugih snovi. Po tem, ko je svoj agron dati svoj elektron, antioksidant ne poskuša nadomestiti izgube zaradi drugih molekul, ali pa to počne le v redkih primerih. Zato, ko prosti radikal reagira z antioksidantom, se pretvori v popolno molekulo in antioksidant postane šibek in neaktiven radikal. Taki radikali so že neškodljivi in ne ustvarjajo kemičnega kaosa.

Kaj so antioksidanti?

"Antioxidanti" so kolektivni koncept in kot koncepti, kot so "anttiloblastiki" in "imunomodulatorji", ne pomeni članstva v nobeni določeni kemični skupini snovi. Njihova specifičnost je najbližja povezava z lipidno oksidacijo prostih radikalov na splošno in še posebej pri prostovoljni patologiji. Ta lastnost združuje različne antioksidante, od katerih ima vsaka svojo posebnost delovanja.

Procesi prostih radikalov oksidacija lipidov splošnega biološkega učinka in so na svojem nenadni aktiviranje, po katerem mnogih avtorjev, univerzalni mehanizem poškodbe celic na nivoju membrane. V lipidne peroksidacije bioloških membran faze postopkov povzročila povečanje viskoznosti in naročanje membranski Dvoslojni, membranske lastnosti fazno spremembo ter zmanjšanje električnega upora, in olajšati izmenjavo fosfolipidov med dvema monosloje (imenovano fosfolipid flip-flop). Pod vplivom peroksidnih procesov obstaja tudi zaviranje mobilnosti membranskih proteinov. Na celičnem nivoju peroksidacije lipidov, ki jo spremlja otekanje mitohondrije, odpenjanje oksidativne fosforilacije (in pri napredovalem procesu - solubiliziranje membransko strukture), ki je na nivoju celotnega organizma se kaže v razvoju tako imenovanega prostih radikalov patologije.

Prosti radikali in poškodbe celic

Danes je postalo očitno, da je oblikovanje prostih radikalov eden od univerzalnih patogenetskih mehanizmov za različne vrste poškodb celic, vključno z naslednjimi:

• reperfuzija celic po obdobju ishemije;
• nekatere medicinsko inducirane oblike hemolitične anemije;
• zastrupitev z nekaterimi herbicidi;
• upravljanje ogljikovega tetraklorida;
• ionizirajoče sevanje;
• nekateri mehanizmi staranja celic (na primer kopičenje lipidnih produktov v celici - ceroidov in lipofuscin);
• Toksičnost za kisik;
• aterogeneza zaradi oksidacije lipoproteinov z nizko gostoto v arterijskih stenskih celicah.

Prosti radikali sodelujejo v procesih:

• staranje;
• karcinogeneza;
• kemične in zdravilne poškodbe celic;
• vnetje;
• radioaktivne poškodbe;
• aterogeneza;
• kisik in toksičnost za ozon.

Učinki prostih radikalov

Oksidacija nenasičenih maščobnih kislin v sestavi celičnih membran je eden glavnih učinkov prostih radikalov. Prosti radikali tudi poškodujejo beljakovine (zlasti proteine, ki vsebujejo tiol), in DNA. Morfološki izid lipidne oksidacije celične stene je tvorba polarnih prepustnih kanalov, kar povečuje pasivno prepustnost membrane za Ca2 + ione, katerih presežek se odlaga v mitohondriji. Oksidacijske reakcije običajno zavirajo hidrofobni antioksidanti, kot sta vitamin E in glutation peroksidaza. Antioksidanti, podobni vitaminu E, ki razgrajujejo oksidacijske verige, najdemo v svežem zelenjavi in sadju.

Prosti radikali reagirajo tudi z molekulami v ionskih in vodnih okoljih celičnih predelkov. V ionskem mediju se antioksidacijski potencial zadržujejo z molekulami snovi, kot so reducirajoči glutation, askorbinska kislina in cistein. Zaščitne lastnosti antioksidantov postanejo očitne, ko se ob izčrpanosti njihovih zalog v izolirani celici pojavijo značilne morfološke in funkcionalne spremembe zaradi oksidacije lipidov v celični membrani.

Vrste poškodb, ki jih povzročajo prosti radikali so odločeni, ne samo agresivnosti, ki jo proizvaja radikali, ampak tudi strukturne in biokemične značilnosti osebo, izpostavljeno. Na primer, v ekstracelularni prostor prosti radikali uničujejo glikozaminoglikan zmlete snovi vezivnega tkiva, ki je lahko eden od mehanizmov za uničenje sklepov (npr revmatoidnega artritisa). Spreminjanje prepustnosti prostih radikalov (in s tem Funkcija pregrade) citoplazemskih membran v zvezi s tvorbo povečano prepustnostjo poti, ki vodi do motenj vodnih in ionske homeostaze celic. Domneva se, da je potrebno dobava vitaminov in elementov v sledovih pri bolnikih z revmatoidnim artritisom, še posebej, popravljanje pomanjkanja vitaminov in pomanjkanja mikrohranil oligogalom E. To je zato, ker je izkazalo znatna inhibicija aktivacije peroksidacijo in antioksidativno aktivnost, zato je pomembno, inkluzijski kompleks zdravljenje z visokimi bioantioxidants antiradical aktivnosti, za katere so antioksidanti vitamini (E, C in A) in elemente v sledeh selen (se). Prikazan je tudi, da uporaba odmerkov sintetičnega vitamina E, ki se absorbira slabše kot naravno. Na primer, odmerke vitamina E in 400 do 800 IU / dan vodi do zmanjšanja kardiovaskularnih bolezni (53%). Vendar pa bo odziv učinkovitosti antioksidantov mogoče dobiti pri velikih, kontroliranih študijah (od 8000 do 40 000 bolnikov), ki so bile izvedene v letu 1997

Kot zaščitne sile, ki vzdržujejo stopnjo LPO na določeni stopnji, izoliramo encimske sisteme za zaviranje oksidacijske peroksidacije in naravnih antioksidantov. Obstajajo tri stopnje uravnavanja hitrosti oksidacije prostih radikalov. Prva faza je anoksična, ki ohranja precej nizek delni tlak kisika v celici. To vključuje predvsem dihalne encime, ki tekmujejo za kisik. Kljub veliki variabilnosti absorpcije O3 v telesu in sproščanja CO2, pO2 in pCO2 v arterijski krvi iz nje je norma precej konstantna. Druga stopnja obrambe je protikoraktična. Sestavljen je iz različnih snovi v telesu (vitamin E, askorbinska kislina, nekateri steroidni hormoni itd.), Ki prekinjajo procese LPO, ki interagirajo s prostimi radikali. Tretja stopnja je antiperoxid, ki uniči perokside, ki so že oblikovani s pomočjo ustreznih encimov ali ne-encimsko. Vendar še vedno ni enotne razvrstitve in enotnih pogledov na mehanizme regulacije hitrosti reakcij prostih radikalov in delovanja zaščitnih sil, ki zagotavljajo odstranjevanje končnih izdelkov LPO.

Menijo, da so glede na intenzivnost in trajanje sprememb v ureditvi peroksidacije lipidov reakcij: najprej nosil reverzibilna s kasnejšo vrnitev v normalno, drugič, povzroči prehod na drugo stopnjo avtoregulacije in tretjič, nekateri učinki ta mehanizem samoregulacije je ločen in posledično vodi do nezmožnosti izvajanja regulativnih funkcij. To je razlog, zakaj razumevanje regulatorno vlogo peroksidacije lipidov reakcij v okviru delovanja na organizem ekstremnih dejavnikov, kot so mraz, nujna faza raziskav, katerih cilj je razvoj, ki temelji na znanstvenih metodah nadzora procesov prilagajanja in kombinirani terapiji, preprečevanje in sanacijo skupnih bolezni.

Eden najpogosteje uporabljenih in učinkovitih je kompleks antioksidantov, ki vključuje tokoferol, askorbat in metionin. Pri analizi mehanizma delovanja vsakega od uporabljenih antioksidantov se opazi naslednje. Mikrosomi - eno glavnih mest kopičenja v celicah jeter eksogenega tvorbe tokoferola. Kot možen donor protonov lahko deluje askorbinska kislina, ki se oksidira v dehidroaskorbinsko kislino. Poleg tega je prikazana sposobnost askorbinske kisline, da interagira neposredno s singletovim kisikom, hidroksilnim radikalom in superoxidnim radikalskim anionom in uniči vodikov peroksid. Obstajajo tudi dokazi, da se tokoferol v mikrosomih regenerira s tiolom in zlasti z redukcijo glutationa.

Tako je v telesu obstajajo številne medsebojno antioksidativnih sistemov, glavna vloga je pri ohranjanju encimski in ne-encimske oksidacijske reakcije na stacionarni ravni. Na vsaki stopnji razvoja peroksidnih reakcij je specializiran sistem, ki izvaja te funkcije. Nekateri od teh sistemov je strogo specifična, druge, kot so glutation, tokoferol, imajo večjo širino delovanja in nižje substrata specifičnost. Seštevnost interakcija encimska in ne-encimski antioksidant sistemi skupaj zagotavlja odpornost proti ekstremnim dejavnikov, pro-oksidant lastnosti, da je. E. Sposobnost za ustvarjanje pogojev v telesu, predispozicije za razvoj aktiviranih prostih kisikovih radikalov, peroksidacije lipidov aktiviranje reakcije. Nobenega dvoma ni, da se aktivacija reakcij LPO opazuje pod vplivom številnih okoljskih dejavnikov na telo in patoloških procesov druge narave. Po V. Yu. Kulikov et al. (1988), odvisno od mehanizmov aktivacije reakcij LPO, lahko vse dejavnike, ki delujejo na telo, razdelimo v naslednje skupine z določeno verjetnostjo.

Dejavniki fizikalno-kemične narave, ki spodbujajo povečanje tkiv predhodnih sestavin in direktne aktivatorje reakcij POL:

• kisik pod pritiskom;
• ozon;
• dušikov oksid;
• ionizirajoče sevanje itd.

Dejavniki biološke narave:

• procesi fagocitoze;
• uničenje celic in celičnih membran;
• generacijski sistem aktiviranih vrst kisika.

Dejavniki, ki določajo aktivnost antioksidantnih sistemov organizma, so po naravi encimski in ne-encimski:

• aktivnost procesov, povezanih z indukcijo antioksidativnih sistemov encimske narave;
• genetski dejavniki, povezani z depresijo encima, ki uravnava reakcije LPO (pomanjkanje glutation peroksidaze, katalaze itd.);
• dejavniki hrane (pomanjkanje hrane v tokoferolu, selenu, drugih elementov v sledovih itd.);
• struktura celičnih membran;
• naravo razmerja med antioksidanti iz encimske in ne-encimske narave.

Faktorji tveganja, ki povečujejo aktivacijo reakcij LPO:

• aktiviranje kisikovega režima telesa;
• stanje stresa (mraz, visoka vročina, hipoksija, čustveni in boleči učinki);
• hiperlipidemija.

Tako je aktivacija peroksidacijo lipidov reakcij v telesu tesno povezana z delovanjem transporta in uporabe kisika. Posebej opazne so Adaptogen, med njimi pogosto uporablja Eleutherococcus. Priprava koren te rastline ima tonik, adaptogenih, proti stresu, proti aterosklerozi, antidiabetično in druge lastnosti, zmanjšuje celotne pojavnost, vključno z gripo. Pri proučevanju biokemične mehanizme delovanja antioksidantov na ljudi, živali in rastline bistveno razširili paleto bolezenskih stanj, za katere zdravljenje uporabljajo antioksidante. Antioksidanti so bili uspešno uporablja kot adaptogen za zaščito pred poškodbami sevanji, zdravljenju ran in opeklin, tuberkulozo, bolezni srca in ožilja, nevropsihiatrične motnje, tumorji, diabetes, in drugi. Seveda, povečano zanimanje mehanizmov temelji ta univerzalnost delovanja antioksidantov.

Trenutno eksperimentalno bilo ugotovljeno, da je bila učinkovitost antioksidantov določimo z njihovo dejavnostjo inhibitorji lipidne peroksidacije z vplivom peroksi in drugimi ostanki, ki sprožijo LPO, pa tudi zaradi učinkov antioksidantov na strukturo membrane za lažji dostop kisika do lipidov. LPO se lahko spremeni tudi s posredovanim sistemom antioksidacijskega delovanja z nevrohormonskimi mehanizmi. Pokazalo se je, da antioksidanti vplivajo na sproščanje nevrotransmiterja in sproščanje hormonov, vezave receptorja in občutljivosti. Po drugi strani pa je sprememba koncentracije hormonov in nevrotransmiterjev spreminja intenzivnost peroksidacije lipidov v ciljnih celicah, kar vodi do lipidov spremembe tečaja katabolizem in posledično spremembo njihove sestave. Povezava med LPO in spremembo hitrosti v spektra fosfolipidnih membran opravlja regulativno vlogo. Podoben sistem regulacije najdemo v celičnih membranah živali, rastlin in mikrobnih organizmov. Kot je znano, sestavek in fluidnost membrane lipidov vpliva na aktivnost membranskih proteinov, encimov in receptorjev. S pomočjo tega sistema regulacija antioksidantov deluje za popravilo membrane, spremenili patološkega stanja telesa, normalizira njeno sestavo, strukturo in funkcionalno aktivnost. Spreminjanje makromolekulski sinteza encimsko aktivnost in sestavo jedrskega matriks sestavka membranskih lipidov z delovanjem antioksidantov induciranih je mogoče razložiti z njihovega vpliva na sintezo DNA, RNA, proteina. Hkrati je v literaturi obstajajo dokazi neposredno interakcijo antioksidantov z makromolekul.

Ti, kot tudi pred kratkim odkrili dokazov o učinkovitosti antioksidantov v pikomolarnih koncentracijah, poudarjajo vlogo poti receptorjev v njihovih učinkih na celično presnovo. V VE Kagan (1981) na mehanizme strukturne in funkcionalne spremembe bioloških membran je pokazala, da je odvisnost peroksidacijo lipidov reakcije v bioloških membran odvisna samo od sestave maščobnih kislin (stopnje nenasičenja), ampak tudi na strukturni ureditvi lipidne faze membran (lipidov molekulsko mobilnosti , jakost beljakovin-lipidnih in lipid-lipidnih interakcij). Ugotovljeno je bilo, da zaradi kopičenja peroksidacijo lipidov izdelkov redistribucijo pojavlja v membrani: količino tekočine zmanjša na liptsdov biosloe zmanjša količino imobiliziranih lipidni membranskih proteinov in lipidov povečanje števila razvrščeno v biosloe (grozdov). B.

Pri preučevanju naravo, sestavo in homeostazo mehanizem antioksidanta sistema je pokazala, da je manifestacija škodljivimi učinki prostih radikalov in peroksilni spojin ovira kompleksen multikomponentni antioksidativni sistem (AOS), ki določa zavezujoč in modifikacije od ostankov, ki preprečujejo nastanek ali uničenje peroksidov. Vključuje: hidrofilne in hidrofobne organske snovi z zmanjšanimi lastnostmi; Encimi, ki podpirajo homeostazo teh snovi; antiperoxidni encimi. Med antioksidanti so naravni lipid (steroidnih hormonov, vitamina E, A, K, flavonoide in polifenole, vitamin E, ubikinon) in vodotopen (tioli nizko molekulsko maso, askorbinska kislina) snov. Te snovi so pasti prostih radikalov ali uničijo peroksidne spojine.

En del tkivnih antioksidantov je hidrofilen, drugi je hidrofoben po naravi, kar omogoča istočasno zaščito pred oksidacijskimi sredstvi funkcionalno pomembnih molekul v vodni in lipidni fazi.

Skupni znesek bioantiokisliteley ustvarja v tkivu "blažilce antioksidativni sistem" ima določeno kapaciteto in razmerje prooxidant in antioksidantne sisteme določa tako imenovani "antioksidativni status" telesa. Tam je vsak razlog za domnevo, da med antioksidant tkiva zavzemajo posebno mesto tiole. Potrditev naslednja dejstva so: visoka reaktivnost sulfhidrilne skupine, pri čemer nekateri oksidirani tioli v odvisnosti zelo visoka stopnja stopnja oksidacijske modifikacije -SH skupin v njihovem okolju ostankom v molekuli. Ta okoliščina omogoča izbiro med različnimi tiolne posebni skupini spojin zlahka oksidirajo snovi, antioksidantov, ki opravljajo posebne funkcije: reverzibilnosti oksidaciji sulfhidrilne skupine v disulfid, ki omogoča, da načeloma energijsko ugoden vzdrževanju homeostaze tiolnimi antioksidantov v celici brez aktiviranja njihovo biosintezo; sposobnost tiolov pokazati, kako anti-radikalna in antiperoxide ukrepanje. Hidrofilni tiolov zaradi visoke vsebnosti v vodni fazi celic in sposobnost za zaščito pred oksidativnimi okvar biološko pomembnih molekul, encimov, nukleinskih kislin, hemoglobin, in drugi. Vendar prisotnost tiolnimi spojin nepolarne skupine omogoča manifestacijo njihovo antioksidativno aktivnost v fazi lipidnih celic. Tako je skupaj s snovmi lipidne narave, tiol spojin s pomembno udeležbo pri zaščiti celičnih struktur od učinkov oksidativnih dejavnikov.

Na oksidacijo v tkivih telesa vpliva tudi askorbinska kislina. To je, kot so tiole, del AOC, ki sodeluje pri vezavi prostih radikalov in uničenju peroksidov. Askorbinska kislina, molekula, ki vsebuje obe polarni in nepolarni skupine kažejo tesne funkcionalne interakcijo z glutationom-SH in lipidov antioksidantov, okrepitev ukrepov slednjega in preprečuje peroksidacijo. Očitno, tiol antioksidanti igrajo glavno vlogo pri zaščiti glavna strukturna komponenta bioloških membran, kot so fosfolipidi, ali lipidni sloj vdelan v proteinih.

Po drugi strani pa vodotopni antioksidanti - tiolne spojine in askorbinska kislina - kažejo svoj zaščitni ukrep predvsem v vodnem okolju - citoplazem celice ali krvne plazme. Treba je upoštevati, da je krvni sistem notranje okolje, ki ima odločilno vlogo pri nespecifičnih in specifičnih obrambnih reakcijah, ki vplivajo na njegovo odpornost in reaktivnost.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]

Prosti radikali v patologiji

V literaturi doslej se razpravlja o vprašanju vzročno-posledičnih odnosov pri spremembah intenzitete lipoperoksidacije v dinamiki razvoja bolezni. Po mnenju nekaterih avtorjev je motnja postojanosti tega procesa, ki je glavni vzrok teh bolezni, medtem ko drugi menijo, da je sprememba intenzivnosti peroksidacije lipidov posledica teh patoloških procesov, ki jih spodbujajo popolnoma drugačni mehanizmi.

Študije, izvedene v zadnjih letih, so pokazale, da spremembe intenzivnosti oksidacije prostih radikalov spremljajo bolezni različnih genez, kar potrjuje tezo o splošni biološki naravi poškodbe celic v prosti radikali. Doseženi dovolj dokazov o patogenetski vpletenosti oškodovanja prostih radikalov na molekule, celice, organe in telo kot celoto ter uspešno zdravljenje s farmakološkimi pripravki, ki imajo antioksidativne lastnosti.