Фармацевтические науки
Фармацевтическая химия, фармакогнозия
Головина Н.В., кандидат фармацевтических наук, доцент Кондрашев С.В., кандидат фармацевтических наук, доцент Филиппова А.А., кандидат химических наук, доцент
Гарнова Н.Ю., кандидат педагогических наук, доцент
(Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова)
ЗАЩИТА ОТ ДЕЙСТВИЯ ОН*-РАДИКАЛОВ
В данной работе анализируются процессы, которые могут повлиять на действие ОН*- радикалов, защитить организм от воздействия их воздействия, а также некоторых полезных свойствах радикалов кислорода. Processes that can affect the action of ОН oradicals, protect the body from their influence, as well as some useful properties of the oxygen radicals are analyzed in this paper.
Ключевые слова: аскорбиновая кислота, глутатион, тиольный радикал, фагоцитирующие клетки, пероксид водорода, супероксидный радикал, нейтрофилы, лактоферрин, гипохлорит.
ОН * RADICALS ACTION PROTECTION
Processes that can affect the action of ОН oradicals, protect the body from their influence, as well as some useful properties of the oxygen radicals are analyzed in this paper.
Key words: ascorbic acid, glutathione,thiolradical, phagocytosed cell, hydrogen peroxide, superoxide radical, neutrophils, lactoferrin, hypochlorite.
Аскорбиновая кислота - распространенный двух -электронный донор электронов. Защитный эффект основан на том, что образующиеся в результате окисления промежуточные радикалы и молекулы гораздо менее активны, чем ОН* - радикалы.
аскорбат - е -► семидегидроаскорбат - е -► дегидроаскорбат
Реакция с глутатионом протекает возможно с образованием тиольного радикала GS*: GSH + OH* -► GS*+ Н2О
Этот радикал обладает меньшей активностью, чем OH*. Но все равно способен окислять биологически важные молекулы - спирты, аскорбат, сахара. Одно- и многоатомные спирты легко окисляются в присутствии ОН*
радикалов: СН3СН2ОН + ОН* -► Н2О + СН3СН* - ОН
Радикалы спиртов могут затем присоединять молекулу кислорода и превращаться в гид-ропероксидных соединениях с последующим образованием альдегидов и других продуктов окисления. Но продукты взаимодействия спиртов с радикалами не способны индуцировать реакции цепного свободно-радикального окисления липидов.
В основном, образование радикалов кислорода приводит к разрушительным процессам модификации биологически важных соединении, нарушению жизнедеятельности и в конечном итоге - гибели клеток. Такое образование радикалов можно рассматривать как побочные реакции, сопровождающие процессы переноса электронов в митохондриях или нежелательные ферментативные реакции. Но, при этом в организме есть специализированная система, для которой образование супероксидных радикалов является главной функцией. Основная задача данной системы - уничтожение чужеродных объектов, попавших в организм, клетками - фагоцитами. Такие фагоцитирующие клетки довольно широко рапространены в организме. Это - нейтрофилы, моноциты, эозинофилы, базофилы крови, тканевые макрофаги, остеокласты костной ткани. Без них любое существо вряд ли долго проживет. Взаимодействие чужеродных частиц с поверхностью фагоцита вызывает его активацию, которая выражается в перестройке метаболизма клетки. В результате усиливается ионная проницаемость клеточной мембраны, усиливается окисление глюкозы. В десятки раз возрастает потребление кислорода ( «респираторный взрыв »). В клетке активизируется окисление НАДФН ферментом НАДФ-Н -оксидазой. Этот фермент является мембранно связанным и восстанавливает молекулярный кислород до супероксидного радикала на внешней поверхности плазматической мембраны за счет окисления НАДФН на ее внутренней стороне.
Образование О2 - фагоцитами приводит к появлению также и Н2О2 . Пероксид водорода в присутствии ионов металлов с переменной степенью окисления может стать источником ОН* радикалов. Но кроме ОН* радикалов, пероксида водорода при взаимодействии с хлорид -ионами , может образоваться гипохлорит ( при условии, что в системе есть миелоперокси-даза - фермент, который содержится в гранулах фагоцитов:
Н2О2 + си -► НОСЬ + Н2О + Н+
Таким образом, образующийся гипохлорит - сильнейший окислитель, взаимодействует со многими биомолекулмами, образуя хлор-производные , в том числе и хлорамины. Взаимодействие гипохлорита с пероксидом водорода сопровождается образованием синглетного кислорода :
НОСЬ + Н2О2 -► Н + СЬ- + О2 1
Значит, при активации фагоцитов происходит образование сначала супероксид-иона, а затем к другим сильнейшим окислителям - ОН*, гипохлорита и синглетного кислорода. Эти окислители способны модифицировать белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Модификация белков приводит к появлению у них антигенных свойств, а окисление липидов ведет к появлению веществ увеличивающих миграцию фагоцитов к месту их образования. Выходит, что активация фагоцитов - процесс, который обладает свойством самопроизвольно усиливаться. Стимулированные фагоциты продуцируют радикалы кислорода и другие окислители (например, гипохлорит), которые вызывают модификацию тканевых и сывороточных белков и липидов. Это, в свою очередь, вызывает еще большую активацию клеток и миграцию фагоцитов к очагу процесса. В ходе воспаления кислотность тканей снижается, что усиливает образование ОН*-радикалов, а также способствует выделению свободного каталитически активного железа из лактоферрина и трансферрина. Это приводит к еще большему повреждению клеток в очаге воспаления. В организме существуют естественные механизмы торможения воспаления. Например, нейтрофилы при активации выделяют лактоферрин, который может связывать до двух атомов железа за одну молекулу, переводя его в неактивную форму. Фагоциты содержат СОД, которая тормозит воспаление.
Нейтрофилы человека содержат высокие концентрации таурина, реагирующего с гипо-хлоритом и тем самым защищает нейтрофилы от поражения.
Таким образом, свободные радикалы кислорода могут не только наносить вред организму, но и быть ему полезными. Основная часть свободных радикалов, регистрируе- мых в клетках, находится в митохондриях и так, как образование кислорода является побочной реакцией, то логично предположить образование свободных радикалов в самих окислительных процессах. Например, в качестве свободно радикальных промежуточных продуктов окисления. Но это станет предметом наших дальнейших исследований.
ЛИТЕРАТУРА
1. Козлов Ю.П. Свободные радикалы и их роль в нормальных и патологических процессах. - М.:Изд.Университета,1975.
2. У.Прайор. Свободные радикалы в биологии. - М.: Мир, 1979.- 45с.
3. Головина Н.В. Свободные радикалы в биосистемах.- М.:ММА им. Сеченова , 1995.- 15с.
4. Пузаков С.А. Химия. - М.: Геотар-медиа, 2006.-337с.
5. Румянцев Е.В. Антина Е.В., Чистяков Ю.В. Химические основы жизни.-М.: Химия, 2007.-442-451с.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.