Оксидативный стресс

В организме человека в нормальных условиях 98-99 % молекулярного кислорода подвергается тетравалентному восстановлению в цитохромной системе без образования стабильных промежуточных продуктов: 02+4е" + 4Н+ => 2Н20. Лишь 1-2 % общего количества потребляемого в организме кислорода подвергается одновалентному восстановлению с образованием активных форм кислорода (АФК), т. е. соединений, имеющих неспаренный электрон. К АФК относят супероксидный анион (0~), пероксид водорода (Н202), гидроксильный ион (ОН-) и синглетный (атомарный) кислород.

Основные источники АФК

Это нейтрофилы и другие фагоциты (моноциты, макрофаги, эозинофилы) в процессе активации их функционального состояния. Мембраны названных клеток содержат фермент НАДФ-оксидазу, который способен катализировать процесс восстановления молекулярного кислорода в супероксидный анион (0~), используя в качестве донора электрона НАДФ. В обычном состоянии этот фермент находится в неактивной форме, но при адгезии фагоцитирующих клеток к бактериям или другим поглощаемым субстратам происходит его активация. Образующийся супероксидный радикал переходит в фагосому, формирующуюся при инвагинации мембраны фагоцитирующей клетки, и воздействует на чужеродный объект; к образованию АФК приводит гипоксантин, накапливающийся при гипоксии и утилизируемый при реоксигенации. Процессы образования метаболитов арахидоновой кислоты, в частности простагландинов G, и Н2 (эндопероксидов) и лейкотриенов (ЛтВ4 и др.), а также процессы образования катехоламинов, для которых АФК являются обязательными продуктами реакций. Еще один источник АФК в организме - это аутоокисление гемоглобина до метгемоглобина с образованием супероксидного аниона; повышает количество АФК, в частности, их неферментативное образование в реакции Хабера-Вейса при взаимодействии супероксидного радикала с пероксидом водорода в присутствии ионов металла с переменной валентностью (железа или меди) или в реакции Фентона при взаимодействии пероксида водорода с двухвалентным железом. В обоих случаях образуется гидроксильный ион.

АФК могут повреждать структуру различных белков и ферментов, что нарушает биокаталитические процессы и оказывать влияние на генетический аппарат клетки, которое заключается в деструктурировании ДНК и нарушении ее синтеза. Однако одними из самых чувствительных к действию свободнорадикальных форм компонентов клетки являются входящие в состав фосфолипидов клеточных и субклеточных мембран ненасыщенные жирные кислоты. Взаимодействие свободных радикалов с полиненасыщенными жирными кислотами приводит к цепным реакциям, известным как реакции ПОЛ. чрезмерная активация ПОЛ приводит к модификации мембранных липидов, уменьшению текучести мембран и мембранного потенциала, к увеличению проницаемости мембран для различных ионов, в частности для Са2+, активирующего многие протеолитические и липолитические ферменты, что существенно нарушает функции клетки и даже может привести к ее гибели. образующиеся при ПОЛ гидропероксиды и продукты их распада обладают цитотоксичностью. Различные химические реакции, с или без ферментативного катализа, генерируют АФК. Антиоксидантная система выступает в качестве «мусорщиков» АФК поддерживая внутриклеточный окислительно-восстановительный статус.