Антиоксидантная защитная система организма

УДК 615.322.451.16.01.07:535.379:[577.15:576.3/4]
Д. М. Габитова 1, В. О. Рыжикова 2, М. А. Рыжикова
1
Антиоксидантная защитная система организма
1
2
Башкирский государственный медицинский университет
450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3; тел. (3472) 724173
Уфимский государственный авиационный технический университет
450000, г. Уфа, ул. К. Маркса, 12; тел. (3472) 722215
В данной статье рассмотрены разнообразные
факторы, барьеры антиоксидантной защитной
системы организма.
Ключевые слова: антиоксиданты, свободно
радикальное окисление, перекисное окисление
липидов.
Согласно современным представлениям,
многие жизненно важные метаболические
и физиологические процессы, протекающие
в организме, тесно связаны со свободноради
кальным окислением (СРО). Оно влияет
на физикохимические свойства биологичес
ких мембран, их проницаемость, структуру,
что отражается на обмене веществ, функцио
нальном состоянии клеток и организма в це
лом. Свободные радикалы участвуют в под
держании гомеостаза, аккумуляции и био
трансформации энергии, обеспечивают защит
ные функции, в частности, детоксикацию
чужеродных соединений (как поступающих
извне, так и образующихся в организме), обла
дают микробиоцидными свойствами, влияют
на иммунитет и т. д. В животных и раститель
ных тканях постоянно обнаруживается некото
рое количество свободных радикалов различ
ного происхождения и продукты, образующи
еся при перекисном окислении липидов
(ПОЛ). В то же время при избытке свободных
радикалов и перекисных продуктов ингибиру
ется созревание и пролиферация клеток, про
исходят структурные и функциональные по
вреждения биологических мембран.
В нормально функционирующих клетках
содержание продуктов свободнорадикального
окисления находится на крайне низком уров
не, несмотря
на обилие субстратов ПОЛ.
Этот факт свидетельствует о наличии антиок
сидантной защитной системы. Было показано,
что липидные вытяжки из тканей тормозят сво
боднорадикальные процессы. Е. Б. Бурлакова в
1985 г. показала универсальность антиоксидант
ной активности для всех живых тканей. К насто
ящему времени сложилось представление о
единой многофакторной антиокислительной
системе, основная функция которой – регуля
ция свободнорадикальных процессов. В нор
мально функционирующих клетках представ
лены разнообразные факторы, барьеры, огра
ничивающие воздействие свободных радика
лов 1–6.
Первый барьер антиоксидантной защиты
представляет собой смесь трахеобронхиальной
слизи, гликопротеидов и сахара, который спо
собен инактивировать пероксид водорода
и гидроксильный радикал.
Вторым барьером является сурфактант,
в поверхностноактивной фракции которого
обнаружены многие антиоксиданты (супер
оксиддисмутаза – СОД, глутатионпероксида
за, глутатионредуктаза).
Третий барьер составляют собственно ан
тиоксиданты, которые могут быть разделены
на 3 группы 1, 5:
–ферменты, обладающие антиоксидант
ным действием (СОД, каталаза, система глута
тионпероксидазаглутатионредуктаза);
–антиоксиданты неферментативного дей
ствия (жирорастворимые – токоферол, поли
фенолы, убихинол, тканевые липиды, витами
ны К, А, водорастворимые – аскорбиновая
кислота, мочевина, глутатион, цистеин, нико
тинамид, бензойная кислота);
–синергисты, которые потенциируют дей
ствие других антиоксидантов (аскорбиновая,
глутаминовая и лимонная кислоты).
К ферментам, обладающим антиоксидант
ным действием, как сказано выше, относятся
супероксиддисмутаза, каталаза, сопряженная
система глутатионпероксидазаглутатионре
дуктаза. Ключевое значение имеет супероксид
дисмутаза – внутриклеточный фермент, инак
тивирующий супероксидный анион, строение
которого установлено в настоящее время пол
ностью.
Каталаза метаболизирует пероксид водо
рода с образованием воды и кислорода. Уста
новлено, что при обострении бронхиальной ас
Дата поступления 28.12.06
94
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. № 2
тмы, особенно в состоянии приступа, актив
ность этого фермента резко снижена 4.
Глутатионпероксидаза катализирует реак
цию гидропероксидов с восстановленным
глутатионом, в результате чего образуется
окисленный глутатион и восстановленный
гидропероксид 4.
В легких после вдыхания озона или воз
духа с высоким содержанием кислорода значи
тельно нарастает количество окисленного глу
татиона. Глутатионпероксидаза не обладает
большой
субстратной
специфичностью,
поэтому она способна инактивировать
и липидные гидроперекиси. Глутатионперок
сидаза – селенсодержащий фермент. При со
держании экспериментальных животных
на бесселеновой диете у них наблюдаются на
растание гемолиза, изменения в печени и лег
ких, обусловленное резкой активацией ПОЛ 4.
Антиоксиданты неферментативного дей
ствия представлены как жирорастворимыми,
так и водорастворимыми соединениями. Жи
рорастворимые: токоферол, полифенолы, уби
хинон, тканевые липиды, витамины К, А. Ан
тиоксиданты водорастворимые: аскорбиновая
кислота, мочевина, глутатион, цистеин, нико
тинамид, бензойная кислота, некоторые анти
биотики 3, 5, 6.
Синергисты – вещества, которые сами
слабо тормозят окисление липидов, но способ
ны потенцировать действия других антиокси
дантов. Это глутаминовая, лимонная и аскор
биновая кислоты. Действие последней зависит
от дозы, поэтому некоторые авторы признают
ее истинные антиокислительные свойства.
Надо заметить, что в легких находится боль
шое количество аскорбиновой кислоты, рас
пределенной по внутренним стенкам альвеол
и бронхов 7–9. Основным механизмом дей
ствия антиоксидантов неферментативной при
роды является обрыв свободнорадикальной
реакции; они выступают в роли «ловушек»
свободных радикалов. Такой механизм
действия характерен, в первую очередь,
для группы токоферолов, наиболее активным
из которых является αтокоферол 4, 6, 7, 10–12.
Это позволяет считать основой биологического
эффекта витамина Е его антирадикальные
свойства. Важной характеристикой токоферо
лов является их жирорастворимость, которая
позволяет им встраиваться в липидный слой
мембраны и оказывать преимущественно мемб
ранопротектирующее действие 1, 13.
Ряд авторов выявил выраженное стабили
зирующее действие витамина Е на мембраны
лизосом, нормализацию тканевого дыхания
в мембранах митохондрий, снижение активно
сти мембранных фосфолипаз, стабилизацию
ферментной системы транспорта ионов Са
в мембранах саркоплазматического ретикулу
ма, процессы, ограничивающие активацию
ПОЛ 13–15. В последние годы большой интерес
вызывают антиокислительные свойства медь
содержащего белка – церулоплазмина, кото
рый ранее рассматривался исключительно
как белок острой фазы воспаления. Показано
ингибирующее действие церулоплазмина
на процессы ПОЛ 4, 6, 16–18. Церулоплазмин яв
ляется феррооксидазой, переводящей двухва
лентное железо в трехвалентное и, таким обра
зом, убирающий инициаторы перекисного
окисления из среды. Антиокислительная ак
тивность церулоплазмина не является един
ственной, тем не менее, обнаружена тесная
корреляция его концентрации с антиокис
лительной активностью сыворотки крови,
что позволяет считать его основным внекле
точным антиоксидантом 19, 20. Описанные выше
вещества являются наиболее активными компо
нентами антиоксидантной системы, однако она
включает и другие вещества: биофлавоно
иды 3, убихинон, билирубин 21.
Показано, что введение экзогенных (син
тетических) антиоксидантов вызывает резкое
снижение собственной антиокислительной ак
тивности тканей 22. Авторы приходят к выводу
о конкуренции и быстром расходовании снача
ла более сильных ингибиторов. При повыше
нии содержания одного из факторов антиокис
лительной системы неизбежно снижаются дру
гие. В связи с этим, в клинических исследова
ниях представляется нецелесообразным
изолированное изучение отдельных компонен
тов антиокислительной системы без учета сум
марной антиокислительной активности. Так,
авторы 15 пришли к выводу, что определение
содержания αтокоферола в плазме или мемб
ранах недостаточно информативно, а его отно
шение к уровню липидов (плазмы или мембра
ны) более точно характеризует состояние ан
тиокислительной системы.
Ключевым вопросом в понимании регуля
ции антиокислительной системы является
ее соотношение с уровнем ПОЛ. Эксперимен
тальные данные позволяют прийти к выводу
о существовании замкнутого контура регуля
ции интенсивности свободных радикальных
процессов системой природных антиоксидан
тов по принципу отрицательной обратной
связи 1, 14, 15, 23–25.
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. № 2
95
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
96
Сыромятникова Н. В., Гончарова В. А.,
Котенко Т. В. Метаболическая активность лег
ких.– Л., 1987.
Владимиров Ю. А. // Патол. физиол. и экспе
рим. терапия.– 1989.– №4.– С. 7.
Даниляк И. Г., Коган А. Х., Болевич С. //
Пульмонология.– 1991.– №1.– С. 39.
Клаус Д. Лимфоциты. Методы. «Медицина»,
М.:– 1987.
Лукьянова Л. О., Балмуханов Б. С.,
Уголев А. Т. Кислородзависимые процессы
в клетке и ее функциональное состояние.–
М.: Наука, 1982.– 233 с.
Нактинис И., Ругявичус М. Актуальные вопро
сы экспериментальной и клинической медици
ны.– Каунас: 1981.– С. 134–135.
Семенкова Г. Г., Проваторов В. М., Зиземская
Е. В. Коррекция дисбаланса протеиназингиби
торов и системы ПОЛ медикаментозным и неме
дикаментозным воздействием при лечении боль
ных затяжной пневмонией /Всесоюзный конг
ресс по болезням органов дыхания. 2й.– Челя
бинск, 1991.– 67 с.
Ahmed Т. et al. // Am. Rev. Resp. Dis.– 1981.–
V. 124, №2.– Р. 110.
Eldefawi M. E., Eldefawi A. T., Penfield L. A.,
O’Brien R. D., Van Campen D.//Life Sci.–
1975.– V. 16.– Р. 925.
Карр Я. Макрофаги. Пер. с англ.– М., 1987.
Резник Б. Я., Бирюков B. C. и др. // Педиат
рия.– 1984.– №9.– С. 16.
Diplock A. T. Fatsoluble vitamins.– London:
Heinemann, 1985.– Р. 154.
Антипин А. Н. Исследование динамики хеми
люминесценции лейкоцитов и антиоксидантной
защиты у больных пневмониями в зависимости
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
от проводимой терапии: Автореф. дисс. … канд.
мед. наук.– М., 1993.
Антипин А. Н. Исследование динамики хеми
люминесценции лейкоцитов и антиоксидантной
защиты у больных пневмониями в зависимости
от проводимой терапии: Автореф. дисс. … канд.
мед. наук.– М., 1993.
Мелетко B. E., Угрин О. М. Актуальные про
блемы гемостаза в клинической практике.– М.,
1987.– 253 с.
Гончаров В. А. Биохимические аспекты тучной
клетки / Пробл. пульмонол.– 1985.– Вып.9.–
С. 81.
Поберезкина Н. Б., Осинская Л. Ф. //Украин
ский биохимический журнал.–1989.– Т.61,
№2.– С. 14.
Freeman B. A., Young S. L., Crapo J. D. // J.
Biol. Chem.– 1983.– Vol. 258.– Р. 12534.
Субботина Т. Ф. Роль перекисного окисления
липидов в патогенезе и клинике бронхиальной
астмы: Автореф. дис. канд. мед. наук.– Л.,
1986.
Тимофеев А. А., Глебов Р. Н., Калинина М. В.
и др. //Бюлл. экспер. биол. и мед.– 1992.–
№7.– С. 29.
Кожевников Ю. Н. // Вопр. мед. химии.–
1985.– Т. 31, №5.– С. 2.
Бабенко Г. А., Погрибной И. П. // Укр. био
хим. журнал.– 1985.– №6.– С. 51.
Верболович В. П., Петренко Е. П., Подгорный
Ю. К. Свободнорадикальные реакции сурфак
тантов легкого и ферментативные антиоксидан
ты / В кн.: Сурфактанты легкого в норме
и патологии.– Киев: 1983.– С. 91–108.
Сейфулла Р. Д., Борисова И. Г. // Фармакол.
и токсил.– 1990.– №6.– С. 3.
Freeman B. A., Panus P. C. // Am. Rev. respir.
Dis.– 1988.– V.137.– 84 р.
Башкирский химический журнал. 2006. Том 13. № 2