Материал: 9. Лекция. Антиоксидантная защита организма

На основе СОД и каталазы разработаны лекарственные препараты:

1)пероксинорм (препарат СОД из печени крупного рогатого скота);

2)эпурокс (СОД + каталаза);

3)редоксан (препарат СОД из эритроцитов человека).

II. линия антиоксидантной защиты (ГПО + ГР – глутатион-зависимые ферменты)

Глутатион – трипептид (глу – цис – гли). Свои восстановительные свойства глутатион проявляет за счёт SH-групп цистеина.

Глутатионпероксидаза (ГПО) не обладает строгой специфичностью. Фермент содержится во всех клетках: в мембранах и протоплазме. В активном центре содержит Se. ГПО способна разрушать гидроперекиси ЖК за счёт SH-групп глутатиона и образования дисульфидных мостиков:

Помимо этого, ГПО обладает псевдокаталазной активностью и может разрушать пероксид водорода подобно каталазе. Необходимо отметить, что каталазную активность фермент проявляет при более низких концентрациях Н2О2, чем каталаза.

глутатион

Источником НАДФН+Н+ является пентозофосфатный путь окисления глюкозы (печень и эритроциты). Реакцию, в которой генерируется НАДФН+Н+ катализирует фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа.

Помимо ГПО инактивацию гидроперекисей ЖК может осуществлять мембранный фермент глутатионтрансфераза, который входит в общую пероксидазную активность клетки.

III. линия антиоксидантной защиты

Церулоплазмин (ЦП) – белок плазмы крови и её основной антиоксидант. Является белком острой фазы при воспалении. В активном

центре содержит Cu2+. Другое название фермента – ферроксидаза, так как он окисляет Fe2+:

Церулоплазмин ингибирует ПОЛ на стадии разветвления цепи, так как окисляет Fe2+ - донор электронов.

В плазме церулоплазмин за счёт Cu2+ может проявлять свойства СОД. Трансферрин – плазменный белок, обеспечивающий связывание и

транспортировку Fe3+ в депо. Образуя координационные связи с атомом Fe3+, трансферрин работает по типу хелатора (комплексообразователя).

Неферментативная система регуляции ПОЛ

Природные антиоксиданты:

1. α-токоферол (витамин Е) – α-ТФ в больших количествах содержится в семенной жидкости и развивающихся клетках. Благодаря своей структуре погружается в мембрану и является мембранным антиокисдантом. В основе действия α-ТФ лежит взаимодействие с радикалами, образующимся в цепи окисления жирных кислот (RO2˙):

Радикалы α-ТФ˙ выталкиваются на поверхность мембраны. Два радикала способны к рекомбинации с образованием димеров нерадикальной природы. В мембранах α-ТФ сохраняется в постоянном количестве, хотя является витамином и в организме человека не синтезируется. Восстановление радикалов α-ТФ˙ осуществляет аскорбиновая кислота.

Подобно α-ТФ проявляют активность стероидные гормоны, убихиноны, витамин К и пуриновые основания.

2. аскорбиновая кислота (витамин С)

Суточная норма витамина-С составляет 70 мг.

При восстановлении α-ТФ˙ аскорбиновая кислота отдаёт один из атомов водорода, переходя в семидегидроаскорбиновую кислоту (радикальная форма аскорбиновой кислоты). Это соединение является прооксидантом, так как может восстанавливать Fe3+ в Fe2+:

Две радикальные формы аскорбиновой кислоты могут взаимодействовать между собой с образованием восстановленной и полностью окисленной формы аскорбиновой кислоты.

Помимо этого, существует НАД-зависимая и глутатион-зависимая системы восстановления аскорбиновой кислоты, но их активность низкая.

3. амины

К природным антиоксидантам относятся различные амины, но они не являются истинными антиоксидантами.

Например, цистамин (SH–CH2–CH2–NH2) взаимодействует с МДА, а не со свободными радикалами, тем самым препятствуя реализации его повреждающего действия на биологически важные молекулы.

4. HS-соединения

Соединения, в состав которых входит SH-группа, являются инактиваторами гидроперекисных радикалов ЖК. К ним относятся глутатион и серосодержащие аминокислоты – метионин и цистеин. Наибольшее количество глутатиона содержится в печени и эритроцитах:

Например, цистеин обезвреживает перекисный радикал ЖК, образуя менее агрессивное соединение гидроперекиси ЖК и радикал цистеина.

Две радикальные формы цистеина могут взаимодействолвать между собой с образованием нерадикального соединения – цистина:

5. многоатомные спирты

Ловушками свободных радикалов являются многоатомные спирты (сорбит, ксилит, манит, а также альдегидоспирт – глюкоза). Они связывают свободные радикалы и АФК, включая гидроксильный радикал, за счёт своих ОН-групп. Например, введение 10 мл 40% раствора глюкозы обеспечивает нейтрализацию свободных R˙.

6. комплексообразователи

Комплексообразователи или хелаторы – способны образовывать координационные связи с ионами Fe2+/3+. В результате образуются комплексные соли. Примерами комплексообразователей являются ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота), ди- и трикарбоновые кислоты.

7. мембрана сама является структурным антиоксидантом. Структура мембраны такова, что она препятствует вхождению катализатора ПОЛ и контакта интактной мембраны с продуктами ПОЛ. На мембране находятся мембранные глутатион-зависимые ферменты – Глутатион-S-трансфераза; α- токоферол, восстанавливаемый витамином С.

Синтетические антиоксиданты

1. Существуют синтетические антирадикальные органические вещества, которые выступают в роли конкурента субстратов ПОЛ (ЖК). Обозначим их как InH.

У ингибитора связь с протоном очень лабильна и гораздо слабее, чем у α-углеродного атома в молекуле ненасыщенной ЖК. Энергия, необходимая для разрыва связи In–H равна 40 – 60 ккал/моль. Энергия, необходимая для разрыва связи С–Н в молекуле жирной кислоты равна 70 – 90 ккал/моль. Поэтому реакция InH с RO2˙ идёт легче, чем с RH.

Образовавшийся радикал ингибитора (In˙) малоактивен и не способен инициировать новые цепи окисления жирных кислот, так как не обладает достаточным запасом энергии для разрыва связи С–Н.

Как правило, радикалы ингибиторов взаимодействуют друг с другом с

вещества, как ионол (дитретбутилфенол) и дибунол (на его основе готовят лекарственный препарат – линимент дибунола).

третбутиловая группировка

ионол

Экранированная НО-группа, которая принимает на себя атаку свободных радикалов, окружённая с двух сторон гидрофобными метильными группами, защищающими мембрану.

В организме человека ионол оказывает меньшую активность чем α- токоферол, так как строение молекулы ионола не позволяет погружаться в мембрану в отличие от α-токоферола и ионол более гидрофобен. Ионол используется для наружного применения, чаще всего при ожогах.