Sistemul antioxidant al organismului

Sistemul antioxidant al organismului este un set de mecanisme care inhibă autooxidarea în celulă.

Autooxidarea neenzimatică, dacă nu se limitează la un focar local, este un proces distructiv. De la apariția oxigenului în atmosferă, procariotele au avut nevoie de protecție constantă față de reacțiile spontane de descompunere oxidativă a componentelor lor organice.

Sistemul antioxidant include antioxidanți care inhibă autooxidarea în stadiul inițial al peroxidării lipidice (tocoferol, polifenoli) sau specii de oxigen activ (superoxid dismutază - SOD) în membrane. În acest caz, particulele cu un electron nepereche, tocoferol sau radicali polifenolici formați în timpul reducerii sunt regenerate de acidul ascorbic conținut în stratul hidrofil al membranei. Formele oxidate de ascorbat sunt la rândul lor reduse de glutation (sau ergotioneină), care primește atomi de hidrogen de la NADP₄ sau NAD₄. Astfel, inhibarea radicalică este realizată de lanțul glutation (ergotioneină) ascorbat-tocoferol (polifenol), transportând electroni (ca parte a atomilor de hidrogen) de la nucleotidele piridinice (NAD₄ și NADP₄) la SR. Acest lucru asigură un nivel staționar, extrem de scăzut, al stărilor radicalice libere ale lipidelor și biopolimerilor din celulă.

Împreună cu lanțul AO, sistemul de inhibare a radicalilor liberi dintr-o celulă vie implică enzime care catalizează conversia oxido-reducere a glutationului și ascorbatului - reductază și dehidrogenază dependente de glutation, precum și cele care descompun peroxizii - catalază și peroxidazele.

Trebuie menționat că funcționarea a două mecanisme de apărare - lanțul bioantioxidanților și grupul enzimelor antiperoxidice - depinde de fondul de atomi de hidrogen (NADP și NADH). Acest fond este alimentat în procesele de oxidare-dehidrogenare enzimatică biologică a substraturilor energetice. Astfel, un nivel suficient de catabolism enzimatic - o stare optim activă a organismului este o condiție necesară pentru eficacitatea sistemului antioxidant. Spre deosebire de alte sisteme fiziologice (de exemplu, coagularea sângelui sau hormonale), chiar și o deficiență pe termen scurt a sistemului antioxidant nu trece fără urmă - membranele și biopolimerii sunt deteriorați.

Deteriorarea protecției antioxidante se caracterizează prin dezvoltarea deteriorării radicalilor liberi la nivelul diferitelor componente ale celulei și țesuturilor care alcătuiesc SR. Polivalența manifestărilor patologiei radicalilor liberi în diferite organe și țesuturi, sensibilitatea diferită a structurilor celulare la efectele produselor SR indică o furnizare inegală a organelor și țesuturilor cu bioantioxidanți, cu alte cuvinte, aparent, sistemul lor antioxidant prezintă diferențe semnificative. Mai jos sunt prezentate rezultatele determinării conținutului principalelor componente ale sistemului antioxidant în diferite organe și țesuturi, ceea ce ne-a permis să tragem o concluzie despre specificitatea acestora.

Astfel, particularitatea eritrocitelor constă în rolul important al enzimelor antiperoxidice - catalază, glutation peroxidază, SOD, în enzimopatiile congenitale ale eritrocitelor, adesea observându-se anemia hemolitică. Plasma sanguină conține ceruloplasmină, care are activitate SOD, care este absentă în alte țesuturi. Rezultatele prezentate ne permit să ne imaginăm AS-ul eritrocitelor și plasmei: acesta include atât o legătură antiradicală, cât și un mecanism enzimatic de apărare. O astfel de structură a sistemului antioxidant ne permite să inhibăm eficient FRO-ul lipidelor și biopolimerilor datorită nivelului ridicat de saturație a eritrocitelor cu oxigen. Un rol semnificativ în limitarea FRO-ului îl joacă lipoproteinele - principalul purtător de tocoferol, din care tocoferolul trece în eritrocite la contactul cu membranele. În același timp, lipoproteinele sunt cele mai susceptibile la autooxidare.

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

Specificitatea sistemelor antioxidante ale diferitelor organe și țesuturi

Semnificația inițială a autooxidării non-enzimatice a lipidelor și biopolimerilor ne permite să atribuim un rol declanșator în geneza SP insuficienței sistemului de apărare antioxidant al organismului. Activitatea funcțională a sistemului antioxidant al diferitelor organe și țesuturi depinde de o serie de factori. Aceștia includ:

1. nivelul catabolismului enzimatic (dehidrogenare) - producerea fondului NAD-H + NADP-H;
2. gradul de consum al fondului NAD-H și NADPH în procesele biosintetice;
3. nivelul reacțiilor de oxidare mitocondrială enzimatică a NADH;
4. furnizarea de componente esențiale ale sistemului antioxidant - tocoferol, ascorbat, bioflavonoide, aminoacizi care conțin sulf, ergotioneină, seleniu etc.

Pe de altă parte, activitatea sistemului antioxidant depinde de severitatea efectelor lipidelor care induc oxidarea radicalilor liberi; atunci când aceștia sunt excesiv de activi, inhibiția este perturbată, iar producția de radicali liberi și peroxizi crește.

În diferite organe, în funcție de specificitatea metabolismului tisular, predomină anumite componente ale sistemului antioxidant. În structurile extracelulare care nu au un fond de NAD-H și NADPH, afluxul de forme reduse de AO-glutation, ascorbat, polifenoli și tocoferol transportate prin sânge are o importanță semnificativă. Indicatorii nivelului de aprovizionare a organismului cu AO, activitatea enzimelor antioxidante și conținutul de produse STO caracterizează integral activitatea sistemului antioxidant al organismului în ansamblu. Cu toate acestea, acești indicatori nu reflectă starea AS în organele și țesuturile individuale, care pot diferi semnificativ. Cele de mai sus ne permit să presupunem că localizarea și natura patologiei radicalilor liberi sunt predeterminate în principal de:

• caracteristici genotipice ale sistemului antioxidant în diferite țesuturi și organe;
• natura inductorului SR exogen care acționează pe parcursul ontogenezei.

Prin analiza conținutului principalelor componente ale sistemului antioxidant în diverse țesuturi (epiteliale, nervoase, conjunctive), este posibil să se identifice diverse variante ale sistemelor tisulare (de organe) de inhibare a FRO, care coincid în general cu activitatea lor metabolică.

Eritrocite, epiteliu glandular

În aceste țesuturi funcționează ciclul activ al pentozei fosfat și predomină catabolismul anaerob; principala sursă de hidrogen pentru lanțul antiradicalic al sistemului antioxidant și peroxidazele este NADPH. Eritrocitele, ca purtători de oxigen, sunt sensibile la inductorii FRO.

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

Țesut muscular și nervos

Ciclul pentozo-fosfatului din aceste țesuturi este inactiv; NADH, format în ciclurile aerobe și anaerobe ale catabolismului grăsimilor și carbohidraților, predomină ca sursă de hidrogen pentru inhibitorii antiradicalici și enzimele antioxidante. Saturația celulelor cu mitocondrii provoacă un risc crescut de „scurgere” de O2 și posibilitatea deteriorării biopolimerilor.

Hepatocite, leucocite, fibroblaste

Se observă un ciclu echilibrat al pentozelor fosfat și căi catabolice anabolice și aerobe.

Substanța intercelulară a țesutului conjunctiv este plasma sanguină, fibrele și substanța fundamentală a peretelui vascular și a țesutului osos. Inhibarea SR în substanța intercelulară este asigurată în principal de inhibitori antiradicalici (tocoferol, bioflavonoide, ascorbat), ceea ce determină o sensibilitate ridicată a peretelui vascular la insuficiența acestora. Pe lângă aceștia, plasma sanguină conține ceruloplasmină, care are capacitatea de a elimina radicalul anion superoxid. În cristalin, unde sunt posibile reacții fotochimice, pe lângă inhibitorii antiradicalici, activitatea glutation reductazei, glutation peroxidazei și SOD este ridicată.

Caracteristicile prezentate la nivel de organe și țesuturi ale sistemelor antioxidante locale explică diferențele în manifestările timpurii ale SP, cu diferite tipuri de efecte care induc FRO.

Semnificația funcțională diferită a bioantioxidanților pentru diferite țesuturi predetermină diferențele în manifestările locale ale deficitului lor. Doar deficitul de tocoferol, un antioxidant lipidic universal al tuturor tipurilor de structuri celulare și non-celulare, se manifestă prin deteriorarea timpurie a diferitelor organe. Manifestările inițiale ale SP cauzate de prooxidanții chimici depind și de natura agentului. Datele ne permit să credem că, odată cu natura factorului exogen, rolul speciilor specifice genotipului și al caracteristicilor specifice țesuturilor ale sistemului antioxidant este semnificativ în dezvoltarea patologiei radicalilor liberi. În țesuturile cu o rată scăzută de oxidare enzimatică biologică, cum ar fi peretele vascular, rolul lanțului antiradicalic ergotioneină - ascorbat (bioflavonoide) - tocoferol, care este reprezentat de bioantioxidanții necintențializați în organism, este ridicat; în consecință, deficitul cronic de poliantioxidanți provoacă în primul rând deteriorarea peretelui vascular. În alte țesuturi, predomină rolul componentelor enzimatice ale sistemului antioxidant - SOD, peroxidazele etc. Astfel, o scădere a nivelului de catalază din organism este caracterizată de patologia parodontală progresivă.

Starea sistemului antioxidant în diferite organe și țesuturi este determinată nu numai de genotip, ci și în timpul oncogenezei de declinul fenotipic heterocron al activității diferitelor componente ale sistemului antioxidant, cauzat de natura inductorului sistemului antioxidant. Astfel, în condiții reale la un individ, diferite combinații de factori exogeni și endogeni ai descompunerii sistemului antioxidant determină atât mecanismele generale ale radicalilor liberi ale îmbătrânirii, cât și factorii declanșatori particulari ai patologiei radicalilor liberi, manifestați în anumite organe.

Rezultatele prezentate privind evaluarea activității principalelor verigi ale AS în diferite organe și țesuturi stau la baza căutării de noi medicamente-inhibitori ai FRO lipidici cu acțiune țintită pentru prevenirea patologiei radicalilor liberi cu o anumită localizare. Datorită specificității sistemului antioxidant al diferitelor țesuturi, medicamentele AO ar trebui să îndeplinească verigile lipsă în mod diferențiat pentru un anumit organ sau țesut.

Diferite sisteme antioxidante au fost identificate în limfocite și eritrocite. Gonzalez-Hernandez și colab. (1994) au studiat sistemele antioxidante în limfocite și eritrocite la 23 de subiecți sănătoși. S-a demonstrat că în limfocite și eritrocite activitatea glutation reductazei a fost de 160 și 4,1 U/h, glutation peroxidazei - 346 și 21 U/h, glucozo-6-fosfat dehidrogenazei - 146 și 2,6 sd/h, catalazei - 164 și 60 U/h și superoxid dismutazei - 4 și respectiv 303 μg/s.