Kehon antioksidanttijärjestelmä

Kehon antioksidanttijärjestelmä on joukko mekanismeja, jotka estävät solujen autohapettumista.

Ei-entsymaattinen autohapetus on tuhoisa prosessi, ellei rajoitu paikalliseen purkaukseen. Hapen ilmakehään ilmestymisestä lähtien prokaryootit ovat tarvinneet jatkuvaa suojaa orgaanisten komponenttiensa spontaaneilta oksidatiivisilta hajoamisreaktioilta.

Antioksidanttijärjestelmään kuuluu antioksidantteja, jotka estävät autohapettumista lipidiperoksidaation alkuvaiheessa (tokoferoli, polyfenolit) tai kalvojen aktiivisia happilajeja (superoksididismutaasi - SOD). Tässä tapauksessa pelkistymisen aikana muodostuneet parittomat elektroni-, tokoferoli- tai polyfenoliradikaalit omaavat hiukkaset regeneroituvat kalvon hydrofiilisessä kerroksessa olevan askorbiinihapon avulla. Askorbaatin hapettuneet muodot puolestaan pelkistyvät glutationin (tai ergotioneiinin) avulla, joka vastaanottaa vetyatomeja NADP:stä tai NAD:sta. Radikaalien eston suorittaa siis glutationin (ergotioneiinin) askorbaatti-tokoferoli (polyfenoli) ketju, joka kuljettaa elektroneja (osana vetyatomeja) pyridiininukleotideista (NAD ja NADP) SR:ään. Tämä varmistaa lipidien ja biopolymeerien stationäärisen, erittäin alhaisen vapaiden radikaalien tilan solussa.

AO-ketjun ohella elävän solun vapaiden radikaalien estojärjestelmään kuuluu entsyymejä, jotka katalysoivat glutationin ja askorbaatin hapetus-pelkistyskonversiota - glutationista riippuvainen reduktaasi ja dehydrogenaasi, sekä peroksideja hajottavia entsyymejä - katalaasia ja peroksidaaseja.

On huomattava, että kahden puolustusmekanismin – bioantioksidanttien ketjun ja antiperoksidientsyymien ryhmän – toiminta riippuu vetyatomien (NADP ja NADH) rahastosta. Tämä rahasto täydentyy energia-aineiden biologisen entsymaattisen hapetuksen ja dehydrogenaation prosesseissa. Siten riittävä entsymaattisen katabolian taso – elimistön optimaalisesti aktiivinen tila – on välttämätön edellytys antioksidanttijärjestelmän tehokkuudelle. Toisin kuin muissa fysiologisissa järjestelmissä (esimerkiksi veren hyytymis- tai hormonaalisissa järjestelmissä), edes lyhytaikainen antioksidanttijärjestelmän puutos ei kulje jäljettömiin – kalvot ja biopolymeerit vaurioituvat.

Antioksidanttisuojan heikkenemiselle on ominaista vapaiden radikaalien aiheuttamien vaurioiden kehittyminen SR:n muodostavien solujen ja kudosten eri osissa. Vapaiden radikaalien patologian ilmentymien monimuotoisuus eri elimissä ja kudoksissa sekä solurakenteiden erilainen herkkyys SR-tuotteiden vaikutuksille viittaavat elinten ja kudosten epätasaiseen bioantioksidanttien saantiin, toisin sanoen niiden antioksidanttijärjestelmässä on ilmeisesti merkittäviä eroja. Alla on esitetty tulokset antioksidanttijärjestelmän pääkomponenttien pitoisuuden määrittämisestä eri elimissä ja kudoksissa, joiden perusteella voimme tehdä johtopäätöksen niiden spesifisyydestä.

Erytrosyyttien erikoisuus on siis antiperoksidientsyymien - katalaasin, glutationiperoksidaasin ja SOD:n - suuri rooli punasolujen synnynnäisissä entsymopatioissa, joissa usein havaitaan hemolyyttistä anemiaa. Veriplasma sisältää seruloplasmiinia, jolla on SOD-aktiivisuutta, jota ei ole muissa kudoksissa. Esitetyt tulokset antavat meille mahdollisuuden kuvitella punasolujen ja plasman antiradikaalisidoksen: se sisältää sekä antiradikaalisen sidoksen että entsymaattisen puolustusmekanismin. Tällainen antioksidanttijärjestelmän rakenne mahdollistaa lipidien ja biopolymeerien FRO:n tehokkaan estämisen punasolujen korkean happisaturaatioasteen vuoksi. Merkittävä rooli FRO:n rajoittamisessa on lipoproteiineilla - tokoferolin pääasiallisilla kantajilla, joista tokoferoli siirtyy punasoluihin kosketuksissa kalvojen kanssa. Samalla lipoproteiinit ovat alttiimpia autohapettumiselle.

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

Eri elinten ja kudosten antioksidanttijärjestelmien spesifisyys

Lipidien ja biopolymeerien ei-entsymaattisen autohapettumisen käynnistävä merkitys antaa meille mahdollisuuden liittää SP:n synnyn laukaisevan roolin kehon antioksidanttipuolustusjärjestelmän riittämättömyyteen. Eri elinten ja kudosten antioksidanttijärjestelmän toiminnallinen aktiivisuus riippuu useista tekijöistä. Näitä ovat:

1. entsymaattisen katabolian taso (dehydrogenaatio) - NAD-H + NADP-H -rahaston tuotanto;
2. NAD-H- ja NADPH-rahaston kulutusaste biosynteettisissä prosesseissa;
3. NADH:n entsymaattisen mitokondriaalisen hapettumisen reaktioiden taso;
4. antioksidanttijärjestelmän välttämättömien komponenttien - tokoferolin, askorbaatin, bioflavonoidien, rikkiä sisältävien aminohappojen, ergotioneiinin, seleenin jne. - saanti

Toisaalta antioksidanttijärjestelmän aktiivisuus riippuu vapaiden radikaalien hapettumista aiheuttavien lipidien vaikutusten vakavuudesta; kun ne ovat liian aktiivisia, esto häiriintyy ja vapaiden radikaalien ja peroksidien tuotanto lisääntyy.

Eri elimissä, aineenvaihdunnan kudosspesifisyyden mukaan, tietyt antioksidanttijärjestelmän komponentit ovat vallitsevia. Solunulkoisissa rakenteissa, joissa ei ole NAD-H- ja NADPH-rahastoa, veren kuljettamien AO-glutationin, askorbaatin, polyfenolien ja tokoferolin pelkistyneiden muotojen virtaus on merkittävää. Kehon AO-varantotason, antioksidanttientsyymien aktiivisuuden ja STO-tuotteiden sisällön indikaattorit kuvaavat kokonaisuudessaan kehon antioksidanttijärjestelmän aktiivisuutta. Nämä indikaattorit eivät kuitenkaan heijasta AS:n tilaa yksittäisissä elimissä ja kudoksissa, jotka voivat vaihdella merkittävästi. Edellä esitetyn perusteella voimme olettaa, että vapaiden radikaalien patologian lokalisoinnin ja luonteen määräävät pääasiassa:

• antioksidanttijärjestelmän genotyyppiset ominaisuudet eri kudoksissa ja elimissä;
• eksogeenisen SR-indusoijan luonne, joka vaikuttaa koko ontogeneesin ajan.

Analysoimalla antioksidanttijärjestelmän pääkomponenttien sisältöä eri kudoksissa (epiteeli-, hermo-, sidekudoskudokset) on mahdollista tunnistaa erilaisia FRO-estäjän kudos- (elin-) järjestelmien variantteja, jotka yleensä vastaavat niiden metabolista aktiivisuutta.

Punasolut, rauhasepiteeli

Näissä kudoksissa aktiivinen pentoosifosfaattikierto toimii ja anaerobinen katabolia on vallitsevaa; antioksidanttijärjestelmän antiradikaaliketjun ja peroksidaasien tärkein vedyn lähde on NADPH. Hapen kantajina toimivat punasolut ovat herkkiä FRO-indusoijille.

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

Lihas- ja hermokudos

Näiden kudosten pentoosifosfaattikierto on passiivinen; NADH, jota muodostuu rasvan ja hiilihydraattien katabolian aerobisessa ja anaerobisessa kierrossa, toimii vallitsevana vedyn lähteenä antiradikaaleille ja antioksidanttientsyymeille. Solujen kyllästyminen mitokondrioilla lisää O2-vuodon riskiä ja biopolymeerien vaurioitumismahdollisuuksia.

Hepatosyytit, leukosyytit, fibroblastit

Tasapainoinen pentoosifosfaattikierto sekä ana- ja aerobiset kataboliset reitit havaitaan.

Sidekudoksen solujen välinen aine on veriplasmaa, kuidut sekä verisuonen seinämän ja luukudoksen perusaine. SR:n esto solujen välisessä aineessa saadaan pääasiassa antiradikaali-inhibiittoreilla (tokoferoli, bioflavonoidit, askorbaatti), jotka aiheuttavat verisuonen seinämän suuren herkkyyden niiden riittämättömyydelle. Niiden lisäksi veriplasma sisältää seruloplasmiinia, jolla on kyky eliminoida superoksidianioniradikaalia. Linssissä, jossa fotokemialliset reaktiot ovat mahdollisia, antiradikaali-inhibiittoreiden lisäksi glutationireduktaasin, glutationiperoksidaasin ja SOD:n aktiivisuus on korkea.

Esitetyt paikallisten antioksidanttijärjestelmien elin- ja kudosominaisuudet selittävät SP:n varhaisten ilmentymien eroja ja FRO:ta aiheuttavia erityyppisiä vaikutuksia.

Bioantioksidanttien erilainen toiminnallinen merkitys eri kudoksille määrää eroja niiden puutoksen paikallisissa ilmentymissä. Vain tokoferolin, kaikenlaisten solu- ja ei-solurakenteiden yleismaailmallisen lipidiantioksidantin, puutos ilmenee varhaisina vaurioina eri elimissä. Kemiallisten prooksidanttien aiheuttaman SP:n alkuvaiheen ilmentymät riippuvat myös tekijän luonteesta. Tiedot antavat ymmärtää, että eksogeenisen tekijän luonteen ohella genotyyppispesifisten lajien ja antioksidanttijärjestelmän kudoskohtaisten ominaisuuksien rooli on merkittävä vapaiden radikaalien patologian kehittymisessä. Kudoksissa, joissa biologisen entsymaattisen hapettumisen nopeus on alhainen, kuten verisuonten seinämässä, radikaalien vastaisen ketjun ergotioneiini-askorbaatti (bioflavonoidit)-tokoferoli rooli, jota edustavat elimistössä syntetisoimattomat bioantioksidantit, on suuri; vastaavasti krooninen polyantioksidanttien puutos aiheuttaa ensisijaisesti vaurioita verisuonten seinämälle. Muissa kudoksissa antioksidanttijärjestelmän entsymaattisten komponenttien - SOD:n, peroksidaasien jne. - rooli on vallitseva. Siten katalaasin tason lasku kehossa on ominaista etenevä parodontiitti.

Antioksidanttijärjestelmän tila eri elimissä ja kudoksissa määräytyy paitsi genotyypin mukaan, myös onkogeneesin aikana antioksidanttijärjestelmän eri komponenttien fenotyyppisesti heterokroonisen aktiivisuuden vähenemisen seurauksena, joka johtuu antioksidanttijärjestelmän indusoijan luonteesta. Näin ollen yksilön todellisissa olosuhteissa antioksidanttijärjestelmän hajoamisen erilaiset eksogeenisten ja endogeenisten tekijöiden yhdistelmät määräävät sekä ikääntymisen yleiset vapaiden radikaalien mekanismit että tietyissä elimissä ilmenevät vapaiden radikaalien patologian erityiset laukaisevat tekijät.

Esitetyt tulokset AS:n päälinkkien aktiivisuuden arvioinnista eri elimissä ja kudoksissa ovat perusta uusien lipidi-FRO:n estäjien etsimiselle kohdennetusti tietyn lokalisaation vapaiden radikaalien patologian ehkäisyyn. Eri kudosten antioksidanttijärjestelmän spesifisyyden vuoksi AO-lääkkeiden tulisi suorittaa puuttuvat linkit eri tavoin tietyssä elimessä tai kudoksessa.

Lymfosyyteissä ja punasoluissa havaittiin erilaisia antioksidanttijärjestelmiä. Gonzalez-Hernandez ym. (1994) tutkivat 23 terveen koehenkilön lymfosyyttien ja punasolujen antioksidanttijärjestelmiä. Osoitettiin, että lymfosyyteissä ja punasoluissa glutationireduktaasin aktiivisuus oli 160 ja 4,1 U/h, glutationiperoksidaasin 346 ja 21 U/h, glukoosi-6-fosfaattidehydrogenaasin 146 ja 2,6 sd/h, katalaasin 164 ja 60 U/h sekä superoksididismutaasin 4 ja 303 μg/s.