Свободнорадикальное окисление

Использование кислорода в организме. До 80-90% фонда кислорода расходуется на окисление субстратов в митохондриальной дыхательной цепи. Помимо тканевого дыхания кислород расходуется в реакциях микросомального окисления, в реакциях, катализируемых оксигеназами, монооксигеназами, диоксигеназами.

Свободный радикал – молекула с неспаренным электроном на орбите. Избыток кислорода повреждает мембраны.
При гипероксии образуются свободные радикалы. Свободнорадикальное окисление – универсальный процесс, сопровождающий нормальную жизнедеятельность и активирующийся при патологии. Свободные радикалы образуются в живом организме в результате естественного метаболизма кислорода, а также в процессе окислительно-восстановительных превращений различных эндогенных субстратов, лекарств, ксенобиотиков. При физиологических условиях 5-6% потребляемого кислорода восстанавливается до О2.

Активные формы кислорода - перекись водорода, свободные радикалы: супероксидрадикал, гидроксилрадикал, оксид азота.

Активность форм кислорода. Свободные радикалы - промежуточные продукты нормального метаболизма.
Образуются: при синтезе простагландинов, при синтезе стероидных гормонов, в дыхательной цепи, в цепи микросомального окисления, при фагоцитозе.

Образование активных форм кислорода

При восстановлении кислорода до воды образуются активные формы кислорода. Конечным этапом четырёхэлектронного восстановления кислорода является вода. Суммарно: О2 + 4ē + 4Н → 2 Н2О

Токсичность кислорода. Свободные радикалы вовлекаются в механизмы, повышающие выживаемость клеток в неблагоприятных условиях, а снижение генерации свободных радикалов в организме способствует ослаблению клеточного иммунитета.

Пути образования супероксидрадикалов.

Ферментативные. Супероксидрадикал может продуцироваться в клетках ферментами: ксантиноксидазой, НАДФ-оксидазой, альдегидоксидазой, дигидрооротатоксидазой. Источник супероксидрадикала – убихинон. В процессе одноэлектронного восстановления кислорода. Под влиянием УФО. Путём взаимодействия кислорода с ионами металлов переменной валентности.

Неферментативные пути - спонтанное окисление некоторых соединений: гидрохинонов, катехоламинов, лейкофлавинов, тетрагидроптеринов, фередоксина.

Гидрофильный супероксидрадикал не может покидать клетку и накапливается в цитоплазме. Его превращения приводят к образованию ряда активных окислителей. Супероксидрадикал способен активировать NO-синтазу, которая образует в тканях NO-радикал.

Оксид азота - вазодилятатор, антикоагулянт, снижает проницаемость сосудов, вторичный посредник: активирует растворимую гуанилатциклазу, продукт которой цГМФ проявляет вазодилятаторные свойства.

Супероксидрадикал способен снижать содержание оксида азота, превращая его в пероксинитрит ONOOH.

Пероксинитрит - может индуцировать апоптоз, в ходе распада может превращаться гидроксилрадикал. Токсичность нитратов и нитритов. Основное повреждающее и токсическое действие нитратов и нитритов осуществляется на стадии превращения нитритов в оксид азота. Нитриты стимулируют развитие лейкозов.

Перекисное окисление липидов физиологически необходимо для - синтеза простагландинов, синтеза лейкотриенов, фагоцитоза, пиноцитоза.

Тетрада ПОЛ - повреждение мембран и других липопротеинов, инактивация ферментов, подавление деления клеток, накопление инертных полимеров.

Для развития ПОЛ необходимо образование радикала жирной кислоты, лишённого атома водорода путём его отрыва. RH→R · → ROO· → ROOH Затем кислород внедряется в ПНЖК с образованием пероксидного радикала ROO·.ROO· с другой ПНЖК приводит к образованию гидропероксида ROOH и нового радикала R1 ·.Гидропероксиды липидов ROOH в присутствии ионов железа распадаются с образованием RО· и ·ОН, поддерживая СРО.

В тканях ПОЛ имеет цепной характер. В клетках накапливаются вторичные продукты ПОЛ: альдегиды, кетоны, спирты. Накопление вторичных продуктов ПОЛ ведёт к гибели клетки. Фосфолипиды мембран содержат много ПНЖК, они легко окисляются.

Модификация белковых фрагментов под действием альдегидов. ПОЛ in vivo катализируется гемовыми соединениями, липооксигеназами тромбоцитов, липооксигеназами лейкоцитов.

Активация ПОЛ играет роль в развитии многих патологических процессов - лучевые поражения, злокачественный рост, гипоксия, ишемия, атеросклероз, старение, стресс.

Резкое усиление СРО при недостаточности АОС приводит к развитию «оксидантного стресса» - один из общих механизмов повреждения тканей организма. В организме существует две системы защиты от чужеродных агентов: иммунная, фагоцитарная. Достоинство иммунной системы – специфичность её реакций. Преимущество фагоцитарной системы – быстрое реагирование.

Гидрофобный АО α-токоферол прерывает ПОЛ, инициируемое в гидрофобном пространстве клеточных мембран.

3. Ответ. Кофермент – витамин B6.