Пероксидное окисление липидов (ПОЛ)

При воздействии высокоактивных свободных радикалов липиды могут подвергаться ПОЛ. В небольшом количестве свободные радикалы присутствуют всегда в нормальных условиях физиологической среды, и свободнорадикальные процессы в норме проходят в клетке постоянно.

Однако под воздействием неблагоприятных факторов эти процессы могут усиливаться.

Факторы. Усиление свободнорадикального окисления вызывают разнообразные физические факторы: радиоактивное, ультрафиолетовое и лазерное излуче­ние, шум, вибрация, а также различные болезни: простудные и легочные заболевания, атеросклероз, инфаркт миокарда, инсульт мозга, остеохондроз, диабет, язва желудка, туберкулез, злокаче­ственные образования. Возможно, что свободнорадикальное окис­ление в перечисленных случаях является не только следствием этих болезней, но и одной из причин их возникновения.

В составе липидов наиболее подвержены действию свободных радикалов высшие жирные кислоты, содержащие двойные связи. Местом радикальной атаки будут атомы водорода метиленовых групп, связанных с sр²-гибридизованными атомами углерода.

При атаке гидроксильным радикалом метиленовой группы, соседней с двойной связью, возникают радикалы аллильного типа, стабилизированные за счет участия π-электронов двойной связи (схема).

При действии кислорода образуются два пероксильных (весьма нестабильны) радикала, различающиеся расположением пероксидной группы, а именно у атомов углерода С-8 и С-11. В водной среде пероксильные радикалы легко превращаются в гидропероксиды, которые ввиду своей нестабильности уже при комнатной температуре распадаются с образованием альдегидов, далее окисляющихся в кислоты.

При окислении полиненасыщенных высших жирных кислот, входящих в состав липидов мембран, изменяются биофизические свойства мембран (эластичность, вязкость, проницаемость, гидрофобность и др.), что приводит к их повреждению.

Активные формы кислорода нужны лишь для инициирования цепной реакции, а начавшись, она продолжается уже независимо от инициирующих веществ, потенциально может продолжаться бесконечно.

Скорость свободнорадикального окисления определяется концентрацией радикалов и практически не регулируется организмом.

Образовавшиеся радикальные частицы эффективно атакуют биосубстрат прежде всего по пространственно доступным и малополярным связям С-Н. Они способны отнимать водород из определенных групп –СН₂- ненасыщенной жирной кислоты, превращая их в свободнорадикальные группы . Такой радикал жирной кислоты легко присоединяет молекулу кислорода и превращается в пероксидный радикал жирной кислоты. Пероксидный радикал может отнимать водород от другой молекулы жирной кислоты

Схема. Пероксидное окисление высших жирных кислот как структурных компонентов липидов

Существует прямая связь между степенью недостаточности рибофлавина (В2) у животных и накоплением в крови продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), развитием атеросклероза и катаракты что указывает на важную роль флавопротеинов в молекулярных механизмах синтеза и распада ПОЛ.

4. Антиоксиданты. Антиоксиданты - вещества, обратимо реагирующие со свободными радикалами и окислителями и предохраняющие от их воздействия жизненно важные метаболиты.

В организме свободнорадикальное окисление сдерживается многокомпонентной антиоксидантной буферной системой, которая, превращая радикалы в малоактивные соединения, прерывает цепные реакции. Эти функции осуществляют:

— антиоксидантные и антиперекисные ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза;

— антиоксиданты - органические соединения с выраженными восстановительными свойствами: различные тиолы (глутатион, цистеин, дигидролипоат), Витамин С, β-каротин, витамины Е, К, Р и стероидные гормоны.

Эффективными антиоксидантами являются тиолы R—SH, т. е. соединения, содержащие тиольную группу. Окисление тиолов слабыми окислителями приводит к образованию дисульфидов , при этом степень окисления серы повышается с -2 до -1 и одновременно высвобождаются два протона, причем реакция обратима, так как абсолютная величина ее восстановительного потенциала не превышает 0,3 В.

тиол тиол-дисульфидная система   (восстановленная форма)	дисульфид (окисленная форма)

За счет сильных восстановительных свойств тиолы являются эффективными ловушками радикалов, и поэтому на их основе созданы радиопротекторы - средства, защищающие организм от радиации, например, синтетические препараты:

унитиол (2,3-димеркаптопропан-1-сульфонат натрия)	N-ацетилцистеин

Тиолы вносят значительный вклад в буферную емкость антиоксидантной системы. Восстановление дисульфидов в тиолы в организме происходит под действием восстановленных форм пиридин-протеинов, содержащих НАД(Н) и НАДФ(Н).

Увеличение в клетке (ткани) концентрации свободных радикалов или пероксидов приводит к снижению буферной емкости антиоксидантной системы, что создает реальную угрозу воздействия этих окислителей на жизненно важные субстраты и развития так называемого «окислительного стресса». Для оценки буферной емкости антиоксидантной системы предложено (В. В. Соколовский, 1984) использовать коэффициент тиол-дисульфидного соотношения крови. Буферная емкость антиоксидантной системы будет тем больше, чем больше в системе содержится тиолов. Контроль за тиол-дисульфидным соотношением дает более полную информацию об уровне активности антиоксидантной системы, чем другие показатели: содержание витамина А, витамина С, витамина Е или активность супероксиддисмутазы. Этот показатель позволяет судить о состоянии одного из важных звеньев биохимического механизма неспецифической реакции организма на экстремальные воздействия. Понятие «экстремальный» соотносят с крайним, предельным, выходящим за рамки обычного чрезвычайным воздействием.

При излишнем накоплении в организме окислителей, например за счет свободнорадикального окисления, их действие, прежде всего, направляется на белки, содержащие аминокислоту цистеин (Cys-SH), которая, окисляясь, превращается в цистин (Cys-S-S-Cys):

	окисление   восстановление
цистеиновые фрагменты		цистиновый фрагмент

В результате цистеиновые фрагменты белка сшиваются ковалентными дисульфидными мостиками, что приводит к фиксации новой конформации (пространственной структуры) белка и к нарушению его биологических функций.

Тиолсодержащие компоненты антиоксидантной буферной системы, принимая на себя действие окислителя, защищают белки со свободными тиольными группами от окисления. С этой целью в организме используются тиол-дисульфидные сопряженные окислительно-восстановительные пары на основе трипептида глютатиона (G-SH) и дигидролипоевой кислоты.

дигидролипоевая кислота (восстановленная форма)	липоевая кислота (окисленная форма) 6,8 –дитиоктовая кислота

восстановленный глютатион	окисленный глютатион

Тиоловые протекторы, взаимодействуя с радикалами, нейтрализуют их. При этом появляются тиоловые радикалы, менее активные и склонные к самоликвидации за счет образования дисульфидов:

Вопросы к теме №10

Поиск по сайту: