Защита от активных форм кислорода (АФК)

Система зашиты от АФК включает два основных способа: неферментативный и ферментативный.

Неферментативная защита. Она осуществляется с помощью антиоксидантов — веществ, выступающих в качестве ловушки кислородных радикалов. Эти вещества взаимодействуют с АФК, тем самым снижают их реакционную активность и прерывают цепной процесс образования.

К основным природным антиоксидантам относятся аскорбиновая кислота (витамин С) и а-токоферол (витамин Е,). Аскорбиновая кислота, будучи хорошо растворимой в воде, способна защитить от АФК компоненты цитозоля, а гидрофобный токоферол — мембранные липиды от пероксидного окисления.

Антиоксидантным действием обладают ряд других природных веществ: (5-каротин, мочевая кислота, трипептид глутатион, дипептид карнозин, таурин и ряд других.

Ферментативная защита. Супсроксиддисмутаза (СОД) — специфический фермент, открытый в 1969 г. (И. Фридович и Дж. Мак-Корд), катализирует реакцию дисмутации, в которой супероксид выступает одновременно как окислитель и как восстановитель:

Образующийся пероксид водорода разлагает до воды другой фермент — каталаза:

Пероксид водорода может расщепляться также под действием пероксноазы — фермента, использующего в качестве донора водорода различные органические соединения, например полифенолы:

Пероксидазы содержатся в животных тканях (кровь, печень, почки), но особенно активны эти ферменты в тканях высших растений.

СОД и каталаза обнаружены во всех типах прои эукариотических аэробных клеток. Они присутствуют нс только в клетках животных тканей, но и плазме крови, лимфе, синовиальной жидкости. В клетках больше всего этих ферментов содержится в псроксисомах и митохондриях.

СОД относится к металлоферментам, у которых в активном центре происходит восстановление и окисление иона металла. Дисмутаза клеток эукариот содержит Zn²⁺ и Си²⁺; в бактериях выявлена СОД, содержащая Мп²⁺; в бактериях и синезеленых водорослях найдены дисмутазы, содержащие Fe³⁺.

В последние годы появились сообщения об успешном применении СОД как мощного противовоспалительного средства, эти исследования в настоящее время продолжаются.

Кроме каталазы и СОД, в защите тканей от АФК участвует еще один фермент — глутатионпероксидаза (ГП), восстанавливающая пероксид водорода (а также органические гидропероксиды R—О—ОН), донором водорода в этой реакции является восстановленный трипептид глутатион (Глу— SH):

где Глу—S—S—Глу — окисленный глутатион.

Защитная функция глютатионпероксидазы особенно важна для мозговой ткани, содержащей мало каталазы.

Митоптоз как форма защиты от АФК. Недавно было высказано предположение, что при образовании в митохондриях большого количества АФК, когда они становятся опасными для клетки, происходит выбраковка митохондрий — процесс, названный В. П. Скулачевым митоптозом. В случае генерации в митохондриях супсроксида становится возможным окислительное повреждение митохондриальной ДНК, что ведет к нарушению синтеза белков — переносчиков электронов дыхательной цепи, а это, в свою очередь, ускоряет генерацию супероксида и продукция этого вещества может приобрести цепной характер. Возрастание количества супероксида увеличивает вероятность повреждения также ядерной ДНК, а следовательно, может привести к гибели клетки. В настоящее время установлено, что при старении происходит нарастание АФК. Неполное подавление генерации этих радикалов и неполная «уборка» образовавшихся АФК рассматриваются как один из молекулярных механизмов процессов запрограммированной смерти организма — «феноптоза» (В. П. Скулачев).

Однако полное подавление пероксидных процессов вряд ли является целесообразным. Важное биологическое действие супсроксида связывают с его регуляторным действием на NO-синтазу — фермент, приводящий к образованию радикала NO, обладающего свойством вторичного посредника (активатора растворимой гуанилатциклазы). Известно, что супероксидный радикал участвует в формировании клеточного иммунитета, способствует высвобождению жирных кислот из мембранных липидов, индуцирует апоптоз — запрограммированную гибель клеток, оказавшихся вредными или просто ненужными для организма.