Методы защиты человека от воздействия приоритетных поллютантов (стр. 35 )

В целом, видимо, имеет место сложная динамическая регуляция иммунной системы с участием АФК, в которой принимают участие, кроме выше описанных, также Р-белки сыворотки крови, обладающие СОД-активностью и комплексированные с ними сывороточные гамма-глобулины, снижающие интенсивность свободнорадикальных процессов. В экологическом плане рассматривают также участие глобальной экспансии цианобактерий, оказывающих негативное влияние на иммунитет.

Старение организма – сложный и многогранный процесс, он не может быть в принципе сведен к одному конкретному механизму (наши ссылки), но среди групп влияний, играющих важную роль в старении, безусловно важное значение имеет механизм повреждения биомолекул самыми разнообразными внешними влияниями.

Среди таких влияний многие авторы давно пытались выделить наиболее значимые. Среди таких попыток один из наиболее значимых факторов оказался окислительный метаболизм – оказалось, что его интенсивность обратно пропорциональна продолжительности жизни для многих далеко отстоящих друг от друга видов, хотя некоторые исследователи отмечают, что это соблюдается достаточно хорошо только для относительного (на единицу массы) значения его, причем в расчете на единицу активности супероксиддисмутазы – ключевого фермента антиоксидантной защиты организма. Эти факты послужили основой для выдвижения свободнорадикальной теории старения.

Основное положение свободнорадикальной теории старения сформулировано было в 1954 году D. Harman, предположившим, что универсальной причиной старения служит свободнорадикальное окисление липидов, жиров и белков всех организмов кислородом воздуха.

Фармакокоррекция системы антиоксидантной защиты организма также мало достоверна – активность обычных ферментов (СОД, каталаза, перкосидаза) очень высока и специфична, поэтому способы фармакологического "тушения" антиоксидантов, видимо, мало эффективны в принципе. Более эффективны непрямые методы, например, нормализации функции митохондрий, где эффективны окись азота, кортикостероиды, тиреоидные гормоны.

В то же время, с возрастом повышается содержание в тканях человека и животных продуктов окислительного повреждения макромолекул, в том числе ДНК.

Возможно, АФК стимулируют и апоптоз – программируемую гибель клеток, путем раскрытия каналов мембраны для белка, находящегося в межмембранном пространстве и запускающего этот процесс. АФК, несомненно, главный мутаген аэробных клеток.

Конкретный механизм индукции старения свободными радикалами мало понятен. Предполагают, что АФК повреждают хроматин, ДНК, мембраны, коллаген, изменяют регуляцию внутриклеточного кальция и пр. Важным также является разнонаправленность изменений антиоксидантного статуса в различных органах, что соответствует и различной чувствительности к химическим канцерогенам и ионизирующему облучению. Скорость накопления соматических мутаций в разных тканях может существенно различаться с возрастом, причем она выше в печени, чем в мозге.

Все это позволяет говорить о возможности использования антиоксидантов в качестве геропротекторов и средств коррекции возрастной патологии.

Действие внешних прооксидантов, повышенное потребление кислорода, ионизирующее и ультрафиолетовое облучение, загрязнение воздуха, воды и продуктов, недостаток естественных антиоксидантов (витамины Е, К, А, селен и пр.), врожденная недостаточность ферментов антиокосидантной защиты, другие состояния могут приводить к напряжению системы антиоксидантной защиты организма и вызывать так называемый "оксидативный стресс", проявляющийся на молекулярном, клеточном и организменном уровне.

2.2.5 Факторы антиоксидантной защиты клеток

Высказывается точка зрения о нескольких уровнях защиты клеток мак-роорганизма от активных форм кислорода, которые могут быть представлены следующим образом:

1-й уровень - системная защита клеток за счет значительного снижения напряжения O2 в тканях по сравнению с атмосферным воздухом;

2-й уровень - обеспечивается в процессе четырехэлектронного восстановления основной массы внутриклеточного O2 при участии цитохромоксидазы без освобождения свободных радикалов;

3-й уровень - ферментативное удаление образовавшихся супер-оксидного анион-радикала и H2O2;

4-й уровень - наличие ловушек свободных радикалов (антиоксидантов);

5-й уровень - ферментативное восстановление гидроперекисей полиненасыщенных жирных кислот.

Число эндогенных соединений, относимых к антиоксидантам, постоянно возрастает. Нет единой универсальной классификации антиоксидантов.

Некоторыми авторами предпринята попытка классификации антиоксидантов с точки зрения их ММ на 2 группы:

I группа. Высокомолекулярные соединения - ферменты антиокси-дантной защиты, а также белки, способные связывать ионы Fe и Cu, являющиеся катализаторами свободнорадикальных процессов. Антиоксидантные ферменты (СОД, каталаза, глутатионзависимые ферменты) обеспечивают комплексную антирадикальную защиту биополимеров.

Для ферментативных антиоксидантов характерны высокая специ-фичность, строго определенная органная и клеточная локализация, а также использование в качестве катализаторов металлов Cu, Fe, Mn, Zn, Se.

К числу белков, обладающих способностью связывать металлы с переменной валентностью и соответственно обладающих антиоксидантными свойствами, относят альбумины крови, трансферрин, ферритин, лактоферрин. Многие из них весьма эффективны в ингибировании свободнорадикальных процессов, но слабо проникают через мембраны и тканевые барьеры.

II группа. Низкомолекулярные антиоксиданты: некоторые аминокислоты, полиамины, мочевина, мочевая кислота, глутатион, аскорбиновая кислота, б-токоферол, витамины группы A, K, P.

При этом можно говорить о своеобразных антиоксидантных цепях переноса электронов, эффективность функционирования которых определяется работой всех компонентов.

Эффекты антагонизма установлены в действии α-токоферола в смеси с природными хинонами (убихиноном, филлохиноном). Напротив, фосфолипиды усиливают активность всех антиоксидантов, независимо от их природы.

Таким образом, рассматривая в общем виде антиоксидантные системы, следует иметь в виду, что организм располагает ферментативными системами, ингибирующими ПОЛ на этапе инициации. Так, СОД инактивирует супероксиданионрадикал, субстратами действия глутатионпероксидазы и каталазы являются перекись водорода и гидроперекиси липидов.

Действие ферментных антиоксидантов дополняется в целостном организме естественными антиоксидантами, в частности, витаминами группы Е, стероидными гормонами, серусодержащими аминокислотами, аскорбиновой кислотой, витаминами группы A, K и P, убихиноном, пептидами, производными гамма-аминомасляной кислоты, фосфолипидами, продуктами метаболизма эйкозаноидов, а также тиолами, в частности, эрготионеином, содержащимся в эритроцитах печени, мозге.

Важную роль в антиоксидантной защите играют карнозин и его производные. Как известно, карнозин является природным дипептидом, способным метаболизироваться в организме человека и животных, обладает стабилизирующим эффектом в отношении pH среды, а также способностью взаимодействия с OHˉ, супероксиданионрадикалом и гипохлорид-анионом с последующей их инактивацией. Карнозин регулирует за счет антиоксидантных свойств поведенческие реакции.

Касаясь особенностей функционирования ферментного звена анти-оксидантной системы следует отметить, что реакции дисмутации супер-оксиданионрадикала и разложения H2O2 экзотермичны, а катализирующие эти реакции СОД и каталаза не нуждаются в кофакторах, что делает их активность не зависящей от функционирования других клеточных структур. СОД ускоряет спонтанную реакцию в 200 раз.

Полагают, что уровень активности внутриклеточных ферментативных антиоксидантных систем генетически детерминирован, причем избыточное накопление в клетках супероксидного анионрадикала или перекиси водорода сопровождается депрессией участков генома, ответственного за активность внутриклеточных ферментативных антиоксидантных систем. У человека ген, кодирующий синтез СОД, локализован в 21-й хромосоме.

Супероксиддисмутазную активность могут проявлять комплексы меди с аминокислотами и пептидами, а также многие медьсодержащие белки.

В последние годы были синтезированы модифицированные препараты СОД и каталазы, ассоциированные с иммуноглобулинами, сывороточным альбумином, высокомолекулярными спиртами, в частности, полиэтиленгликолями, что обеспечивало стабильность ферментов и длительность их циркуляции в крови. Подобные ассоциированные формы фермента нашли применение в эксперименте при эндотоксикозе, инфаркте миокарда, региональной ишемии, ожогах кожи, а также при стрессорных и воспалительных повреждениях тканей.

Важнейшей системой инактивации свободных радикалов являются восстановленный глутатион и комплекс ферментов – глутатионпер-оксидазы, глутатионтрансферазы и глутатионредуктазы.

Глутатион синтезируется в печени, откуда транспортируется в различные органы и ткани, обеспечивает восстановление дисульфидных групп белков, дигидроаскорбиновой кислоты, с участием глутатион-трансферазы образует конъюгаты в печени с электрофильными соединениями и последующим выведением их с мочой.

Важную роль в инактивации свободных радикалов отводят внутриклеточным и внеклеточным ловушкам, обеспечивающим обрыв цепи свобод-норадикального окисления.

Эффективными «перехватчиками» радикалов являются фенольные антиоксиданты, в частности, простые фенолы, нафтолы и оксипроиз-водные других ароматических соединений. В настоящее время выделено несколько тысяч фенольных соединений, среди которых выраженным антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин, а также большинство растительных и животных пигментов, в частности, каротиноиды, флавоноиды, фенокарбоксильные кислоты.

Большое биологическое значение для человека имеет антиоксидант - α-токоферол. Он жирорастворим, его основная локализация – гидрофобный слой биологических мембран; инактивирует главным образом радикалы жирных кислот.

Недостаток витамина Е способствует деструкции мембран и экскреции креатина с мочой. Витамин Е – мощный антимутаген, в физиологических концентрациях является регулятором тканевого дыхания, а антиоксидантные свойства его проявляются при 10-15-кратном повышении этих доз. Кроме токоферола, в клетках содержатся водорастворимые антиоксиданты, в том числе аскорбат, которые реагируют с более широким спектром свободных радикалов и поддерживают содержание токоферола.