Ферменты окислительного стресса

Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Окислительный стресс

Медицинские аспекты мембранологии. Свободнорадикальное пероксидное окисление липидов мембран в норме и при патологических процессах. Активные формы кислорода, механизм их образования, свойства, пути утилизации, роль в регулировании метаболических процессов в биосистемах. Антиоксиданты, их классификация, локализация, свойства, механизм биологического действия. Понятие о прооксидантах и окислительном стрессе. [c.283]

Считают, что при окислительном стрессе ферментативная антиоксидантная защита оказывается малоэффективной по сравнению с действием низкомолекулярных соединений. Это связа- [c.118]

Окислительный стресс в отдельных клетках и организме в целом характеризуется преобладанием продукции АФК и других биорадикалов над их утилизацией различными антирадикальными системами. Известно, что умеренный окислительный стресс может стимулировать пролиферацию клеток или, напротив, запустить реализацию программы гибели клетки — апоптоз. Сильный окислительный стресс ведет к повреждению цитоскелета и хромосомного аппарата и в итоге — гибели клеток и некрозу ткани. Десятки заболеваний, включая сердечно-сосудистые, СПИД, рак, диабет, ревматоидный артрит, эпилепсию, катаракты и многие другие сопровождаются развитием окислительного стресса. И хотя во многих случаях окислительный стресс является не причиной, а одним из симптомов заболевания, имеются убедительные свидетельства эффективного профилактического и терапевтического применения природных антиоксидантов, в том числе флавоноидов (кверцетин, рутин, катехины зеленого чая) [9, 152, 153]. [c.137]

Пероксидное окисление липидов приводит к деструктивным изменениям в клетках, что связано с накоплением продуктов, способных инактивировать ферменты мембран, нарушать взаимодействия между белками и липидами в мембранах, образовывать межмолекулярные ковалентные сшивки между молекулами липидов или липидов и белков, изменять вязкость липидной фракции, что препятствует образованию фермент-субстратных комплексов и т. д. Для снижения уровня активности пероксидного окисления липидов существуют антиоксиданты, к которым можно отнести витамины Е, С, Р-каротин, кофермент Q и гемсодержащие ферменты супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, глутати-онредуктаза. Но при активизации процессов пероксидного окисления липидов (как следствие простудных и легочных заболеваний, атеросклероза, инфаркта миокарда, инсульта мозга, диабета, язвы желудка, туберкулеза, остеохондроза, злокачественных опухолей и др.) возможно подавление активности антиоксидантных веществ, и тогда в клетках происходят вышеописанные процессы, которые с клеточных мембран переходят на цитоплазматические структуры. В результате происходят денатурация белков, снижение активности ферментов, повреждается геном. Такое явление носит название окислительный стресс, который завершается гибелью клетки путем некроза (разрушения клеточных структур) или апоптоза (запрограммированной гибели). [c.433]

З. Защитное действие флавоноидов в условиях клеточного окислительного стресса [c.137]

Показанная возможность разложения такого токсичного субстрата, как фенол, микроорганизмами, адаптированными к окислительному стрессу, и без накопления продуктов, ингибирующих процесс биологическою разложения создает базу для разработки замкнутых систем биологического окисления, сопряженного с процессами, индуцированными агрессивными химическими окислителями. Такие системы прежде всего могут наши применение при обезвреживании стоков с высокой концентрацией органических зафязнений, в частности, фенолов и их производных, других ароматических соединений. Процесс дает возможность интенсифицировать биодеструкцию и минимизировать количество вторичных отходов и остаточного загрязнения, поступающих в окружающую среду со стадии биологической переработки. [c.239]

Токсическое действие. Молекулярный К. (О2) как окислитель не представляет опасности для клетки. Токсическое действие К. проявляется в тех ситуациях, когда в условиях окислительного стресса система ферментативной защиты организма оказывается несостоятельной. Механизм токсического действия кислорода связан с образованием супероксидного радикала (СОР). [c.454]

Защита от окислительного стресса [c.24]

На примере деструкции фенола рассматривается возможность совершенствования процесса обезвреживания токсичных стоков ксенобиотиков с использованием гибридной системы очистки с совмещением процесса химического и биологического окисления по месту и времени. Показана возможность биологического окисления токсичных веществ в виде высококонцентрированных стоков в условиях замкнутой системы. Процесс реализуется с использованием микробного ценоза, преадаптированного к окислительному стрессу в периодическом режиме с подпиткой концентрированным субстратом. Полученные показатели в 2-3 раза (по скорости окисления) и в 10-20 раз (по количеству суммарно окисленного фенола в среде биологического культивирования) превышают величины, реализуемые в традиционных процессах биологического окисления. Обнаруженное явление роста преадаптированной к окислительному стрессу популяции микроорганизмов без накопления токсичных продуктов метаболизма позволяет создавать малоотходные высокопроизводительные системы культивирования микроорганизмов и биологической очистки и обезвреживания высококонцентрированпых стоков. [c.227]

Предполагают, что активные формы кислорода как в физиологических условиях, так и при окислительном стрессе, вызванном различным факторами, могут выполнять роль инициаторов эндонуклеазной фрагментации ДНК (апоптозис, запрограммированная гибель клетки) или даже непосредственно атаковать ДНК (гидроксильный радикал). Биологическое значение клеточного апоптозиса заключается в заш ите организма от злокачественного перерождения клеток. [c.65]

Ферментативные антиоксиданты (АО) характеризуются высокой специфичностью действия, а также клеточной и органной локализации, использованием в качестве катализаторов некоторых металлов (Си, Zn, Fe, Se). Уровень внутриклеточных ферментативных АО находится под генетическим контролем. У животных в условиях гипоксии и гипероксии, усиливающих образование АКМ, повышается уровень внутриклеточных ферментативных АО, что связано с механизмами поддержания устойчивости организмов к окислительному стрессу, [c.115]

Что называют оксидативной модификацией макромолекул и окислительным стрессом [c.125]

Увеличение в выдыхаемом воздухе пентана (одного из продуктов перекисного распада жирных кислот) при сильных мышечных лагрузках свидетельствует об интенсификации липопереокисления. При определении содержания пентана в выдыхаемом воздухе у 15 нетренированных практически здоровых мужчин в возрасте 20—23 лет до физической нагрузки, а также в различные сроки после нее (работа на велоэргометре с частотой вращения педалей 60 об/мин, мощность нагрузки 1500 кгм/мин до произвольного отказа) установлена активация липопереокисления, которая достигает максимума через 2 ч после произвольного отказа от нагрузки. Наиболее выраженная активация липопереокисления, являющаяся конечным результатом развивающегося окислительного стресса, регистрируется не сразу после произвольного отказа от физической нагрузки, а по прошествии двух часов и сохраняется еще в течение четырех часов (Каган и др., 1982). [c.194]

Высокая антиокислительная активность выявлена у некоторых гормонов, в частности, содержапцих фенольную группу эстрогенов (женских половых гормонов) — эстрадиола, эстриола и эст-рона [378]. Химическая модификация этих соединений и исследование антиокислительного и запцитного действия полученных производных при развитии окислительного стресса может быть перспективным направлением по созданию новых антиоксидантов — более эффективных, чем их эндогенные аналоги. [c.51]

Атерогенез начинается с проникновения в интиму сосудистой стенки ЛПНП. Нарушению целостности эндотелия и прохождению через него липопротеидов способствует целый ряд внутренних и внешних факторов. По-видимому, наиболее важен гидродинамический эффект потока крови. Даже при нормальном артериальном давлении механическое воздействие на эндотелий в крупных сосудах, и особенно — в области разветвления, где возникают турбулентные потоки, весьма значительно. И именно здесь наиболее часто развивается атеросклеротическое повреждение. Повышенное АД — один из факторов риска атеросклероза. Другими факторами, влияющими на состояние эндотелия, является курение, вирусные инфекции (герпес), хронические воспалительные процессы, окислительный стресс, обусловленный воздействием на организм различных физических и химических факторов внешней среды [126]. [c.122]

Сравнение величин ЭЦД и значений констант скорости реакции флавоноидов с анион-радикалом кислорода методом корреляционного анализа позволяет сделать вывод о наличии прямой зависимости между эффективностью цитопротекторного действия флавоноидов в условиях развития окислительного стресса in vitro и их антирадикальной активностью по отношению к О2 (рис. 2.29а). Значительно хуже корреляция у исследованных флавоноидов между величинами ЭЦД и тролоксовьш эквивалентом (рис. 2.296). [c.142]

Высокая эффективность цитопротекторного действия металлокомплексов флавоноидов в условиях экспериментального окислительного стресса обусловлена не только их антирадикальными свойствами, но и более высокой (в три раза) способностью сорбироваться на поверхности волокон асбеста. По-видимому, комплексы флавоноидов с металлами связываются с поверхностью волокон асбеста непосредственно в центрах генерации кислородных радикалов, то есть обладают уникальными сайт-специфичны- [c.153]

Видно, что во всех исследованных культурах в контрольных условиях степень апоптоза была незначительной. Депривация же вызывала существенную гибель клеток. Этот эффект был еще более выражен при окислительном стрессе. Наиболее выраженная гибель клеток в обоих случаях наблюдалась в культуре 410Y-poly, в которой за 24 ч исчезало более 70% [c.278]

Pu . 100. Влияние депривации и окислительного стресса на количество нормальных и апоптотических клеток в стабильно трансфицированных и контрольных культурах [c.280]

В 80-e ГГ. прошлого века мы уже были уверены, и независимые эксперименты, проведенные в различных научных лабораториях, подтвердили справедливость этого заключения биологическая функция карнозина заключаются в защите возбудимой летки от различных проявлений окислительного стресса. Пос- Чедние годы уходящего века дали новые подтверждения этой точке зрения, но до самых последних дней жизни (последняя оя научная беседа с ним состоялась 4 августа 1993 г. [c.21]

Библиография для Окислительный стресс: [c.216] [c.278] [c.218] Смотреть страницы где упоминается термин Окислительный стресс: [c.238] [c.72] [c.403] [c.111] [c.114] [c.115] [c.88] [c.113] [c.184] [c.3] [c.24] [c.137] [c.140] [c.153] [c.163] [c.145] [c.153] [c.163] [c.18] [c.153] [c.278] [c.20] [c.37] Смотреть главы в:

Биологические мембраны Структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами (2000) — [ c.113 ]

chem21.info

Окислительный стресс и воспаление: роль полифенолов

Вступление

  • Окислительный стресс – это избыточное образование в клетках и тканях активных форм кислорода (АФК), которые не могу быть нейтрализованы антиоксидантами.
  • Дисбаланс в работе защитных механизмов может приводить к повреждению молекул ДНК, белков, жиров и увеличить вероятность мутагенеза.
  • Активные формы кислорода в норме образуются в ограниченном количестве и являются необходимой частью процессов поддержания клеточного гомеостаза и функций.
  • В процессе клеточного дыхания митохондрии продуцируют АФК и органические перекиси.
    • При гипоксии в реакциях дыхательной цепи может синтезироваться активная форма азота (АФА), которая в дальнейшем может влиять на синтез других активных соединений.
    • Избыточная продукция АФК/АФА, особенно в течение длительного периода, может стать причиной повреждения клеточной структуры и нарушения функции и приводить к соматическим мутациям и предраковым и раковым изменениям; в дальнейшем она может вызывать необратимые изменения в клетках, некроз и апоптотические процессы.
    • Полифенолы — это натуральные соединения, встречающиеся в растениях, со множеством биологических эффектов. Фенольные соединения и флавоноиды могут взаимодействовать с АФК/АФА и прерывать цепную реакцию до того, как она сильно повредит клетку.

    • Различные воспалительные стимулы, такие как избыточная продукция АФК/АФА в окислительном фосфорилировании и некоторые натуральные или искусственные соединения, инициируют противовоспалительный процесс с синтезом и секрецией противовоспалительных цитокинов.
    • Критическую роль в воспалительном процессе играют активация ядерного фактора «каппа би»/ активирующего белка-1 (NF-κB/AP-1) и синтез фактора некроза опухолей альфа (TNF-α), они приводят к развитию некоторых хронических заболеваний.
    • Фитохимические вещества, такие как полифенолы, могут модулировать воспалительные процессы.
    • Это исследование описывает биологические эффекты полифенолов и их возможное противовоспалительное действие.

      Отношения между окислительным стрессом и воспалением

    • Воспаление — это естественный защитный механизм, направленный против патогенов. Оно ассоциировано со множеством патогенетических состояний, таких как микробные и вирусные инфекции, воздействия аллергенов, радиации и токсических химикатов, аутоиммунные и хронические заболевания, алкоголизм, курение и выскокалорийная диета.
    • Многие из хронических заболеваний, при которых синтезируются АФК, приводят к окислительному стрессу и окислению белков.
      • Более того, окисление белков переходит в выброс молекулярных воспалительных сигналов, например, пероксиредоксина.
      • Данные свидетельствуют о том, что окислительный стресс играет патогенную роль в заболеваниях, обусловленных хроническим воспалением.
        • Повреждения, вызванные им, такие как окисленные белки, продукты гликозилирования и липидное перокисление приводят к дегенеративным изменениям нейронов при заболеваниях мозга.
          • АФК, продуцируемые в мозге, могут модулировать синаптическое и несинаптическое взаимодействие между нейронами, что приводит к воспалению и смерти клеток, а потом и к нейродегенеративным процессам и потере памяти.
          • Трипептидный гютатион (GSH) – это внутриклеточный тиольный антиоксидант; его низкий уровень вызывает повышенный синтез АФК и приводит к дисбалансированному иммунному ответу, воспалению и инфекции.
          • Были проведены исследования роли GSH и его окисленной формы, их регуляторых функций и генной экспрессии отдельно от поглощения радикалов.
          • GSH участвует в окисительно-восстановительной регуляции иммунитета через смешанные дисульфиды между цистеинами и глутатионами.
            • Это явление известно как глутатионилирование, осуществляющее свои функции через сигнальные белки и транскрипционные факторы.
            • Воспалительные стимулы индуцируют выброс PRDX2 — убиквитинового редокс-активного внутриклеточного фермента.

            • После выброса он работает как редокс-зависимый медиатор воспаления и стимулирует синтез и выброс ФНО-α макрофагами.
            • Глутатионилирование GSH происходит до или во время выброса PRDX2, что регулирует иммунитет.
            • Salzano и др. при использовании протеомных методов масс-спектрометрии выявили PRDX2 среди глютатинированных белков, синтезированных in vitro LPS-стимулированными макрофагами.
            • PRDX2 также является частью воспалительного каскада и может индуцировать выброс ФНО-α.
            • В классической воспалительной реакции цитокины синтезируются, но PRDX2 не влияет на мРНК или на синтез белка, опосредованный липосазаридом (LPS), хотя впоследствии он и обнаруживается в макрофагах, но в более низком уровне, чем при стимуляции LPS и выработке в окисленной форме.
            • В исследовании приходят к заключению, что PRDX2 и тиоредоксин макрофагов могут изменять редокс-статус поверхностных рецепторов клетки и позволять индуцировать воспалительный процесс, что делает их новой терапевтической мишенью.
            • Избыточный окислительный стресс вызывает сильное повреждение клеток мозга при диабете.
              • Высокая липидная пероксидация, уровень нитритов, малондиальдегида и общий окислительный статус были ниже в полностью антиоксидантных маркерных ферментах мозга крыс с диабетом.
              • Также окислительный стресс увеличивает уровень воспалительных цитокинов (напр. ФНО-α) и активирует воспалительные молекулы, например, VCAM-1 и NF-κB, что приводит к дегенерации нейронов и диабетической энцефалопатии.
              • В Схеме 1 показаны факторы хронического воспаления, связанного с ожирением; воспаление не может рассматриваться как болезнь, а должно рассматриваться как биологический процесс, участвующий в патогенезе многих заболеваний. Совместное лечение значительно снижает концентрацию TBARS и фрагментацию ДНК в легких.

                Исследование эффекта экстракта лимонной вербены на аккумуляцию триглицеридов в инсулин-резистеных гипертрофированных 3T3-L1 адипоцитах показало, что полифенолы, входящие в ее состав уменьшают аккумуляцию триглицеридов и генерацию АФК в данных клетках.

                Биодоступность полифенолов

              • Полифенолы — натуральные вещества, однако существуют и синтетические и полусинтетические формы.
              • Они содержатся в фруктах, овощах, хлопьях, а также в красном вине, чае, кофе, шоколаде и в сухих бобах. Наконец, они есть в травах, специях, стеблях и цветах.
              • Суточное потребление полифенолов может достигать 1 г и, таким образом, это – наиболее потребляемые фитохимические антиоксиданты.
              • Полифенолы — это вторичные растительные метаболиты, участвующие в защите организма от ультрафиолетового излучения и патогенов.

              • Они характеризуются горьким, вяжущим вкусом и специфическим запахом. В растениях обнаружено более 8000 фенольных веществ.
              • Примерами их являются флавоноиды: флавонолы, флавоны, изофлавоны, антоцианиды и др.
              • Они могут активировать транскрипционный фактор Nrf2, играющий ключевую роль в защите от окислительного стресса и воспаления.
              • Факторы окружающей среды также влияют на содержание полифенолов в диете.

              • Это почва, количество света и влаги, хозяйственные методики и урожайность растения.
              • При созревании плода также изменяется содержание фенольных кислот.
              • Биодоступность зависит от пищеварения, абсорбции и метаболизма, а вот количество поступивших полифенолов на нее не влияет.
              • Большая часть этих веществ представлена в эфирной форме.
              • Они плохо абсорбируются в кишечнике и сначала гидролизуются ферментами или микрофлорой.
              • В кровь они поступают в измененной форме.
              • Некоторая часть может достигать толстого кишечника и метаболизироваться кишечной микробиотой, давая начало некоторым бактериальным метаболитам.
              • Микромолярная часть флавоноидов и монофенолов обнаруживается в фекалиях.
              • Полифенолы в окислительном стрессе

                Антиоксидантные возможности полифенолов

              • Антиоксидантная активность полифенолов зависит от структуры их функциональных групп.
              • Количество гидроксильных групп влияет на такие процессы, как поглощение радикалов и хелатирование ионов металлов.
              • Антиоксидантная активность определяется возможностью полифенолов поглощать широкий диапазон АФК. Антиоксидантные свойства полифенолов заключаются в подавлении формирования АФК. Это осуществляется ингибированием ферментов, поглощением АФК или усилением антиоксидантной защиты.
              • Полифенолы могут снижать каталитическую активность ферментов, участвующих в генерации АФК.
              • При синтезе АФК увеличивается число свободных ионов металлов благодаря подавлению водородной пероксидазы и генерации активных гидроксильных радикалов.
              • Низкие редокс-потенциалы полифенолов могут термодинамически редуцировать высокоокислительные свободные радикалы, так как они могут хелатировать ионы металлов и свободные радикалы.
                • Например, у кверцетина есть возможности к хелатированию и стабилизации ионов железа.
                • Взаимодействие со свободными радикалами

                • Полифенолы могут взаимодействовать с неполярными компонентами гидрофобной части плазматической мембраны; эти изменения в мембране влияют на скорость окисления липидов и белков.
                • Некоторые флавоноиды гидрофобного слоя защищают структуру и функцию мембраны от окислителей.
                • Взаимодействие полифенолов с синтазой оксида азота (NOS) может модулировать продукцию NO.
                • Ксантиноксидаза (КО) рассматривается как основной источник свободных радикалов и некоторых флавоноидов, таких как кверцетин. Она подавляет этот процесс. Флавоноиды могут уменьшать активность пероксидазы и ингибировать генерацию свободных радикалов нейтрофилами и активацию этих клеток α1-антитрипсином.
                • Ингибирование ферментов при окислении

                • Было показано, что разные полифенолы модулируют активность ферментов, метаболизирующих арахидоновую кислоту, таких как циклооксигеназа (COX), липоксигеназа (LOX) и NOS.
                • Подавление их активности уменьшает продукцию арахидоновой кислоты, простогландинов, лейкотриенов и NO — одних из ключевых медиаторов воспаления. Развитие воспаления при метаболизме арахидоновой кислоты показано в Схеме 2.
                • Бактериальные эндотоксины и воспалительные цитокины стимулируют макрофаги с последующим увеличением экспрессии iNOS, синтезом NO и окислительным повреждением.

                • Полифенолы подавляют LPS-индуцированную экспрессию генов iNOS и ассоциированную с ней активность в макрофагах, что уменьшает окислительное повреждение.
                • COX и LOX ответственны за продукцию метаболитов и могут усиливать окислительное повреждение тканей.

                • Некоторые полифенолы могут подавлять их активность.
                • Окислительное повреждение тканей может усиливаться метаболитами, продуцированными при метаболизме КO. При ишемии активность ксантиндегидрогеназы может преобразовываться в активность КO, что приводит к образованию АФК. Окислительное повреждение снижается при снижении активности КО.
                • Полифенолы в воспалении

                  Модулирующие функции полифенолов по отношению к клеткам в воспалительном процессе

                • При остром хроническом воспалении в животной модели была обнаружена противовоспалительная активность полифенолов (кверцетина, рутина, гесперетина). Таблица 1.
                • Рутин эффективен только при хроническом воспалении, особенно при артрите, а флаваноны – при неврогенном воспалении, индуцированном ксиленом.
                • Кверцетин может уменьшать отек лапы, вызванный каррагинаном.
                • Воспаление, индуцированное LPS может модулироваться даидзеином, глицитином и их гликозидами.
                • Полифенолы могут влиять на ферментативные и сигнальные системы воспалительного процесса, например,на тирозиновую и серин-теониновую киназы.

                  • Эти ферменты участвуют в пролиферации Т-клеток, активации В-лимфоцитов и синтезе цитокинов. Специфическим ингибитором тирозиновой киназы является генистеин.
                  • Он также вовлечен в пролиферацию Т-клеток, которая сопровождается фосфорилированием тирозина в белковых цепях.
                  • Было также отмечено воздействие полифенолов на секреторную активность клеток.
                  • Лютеолин, апигенин и кверцетин являются сильными ингибиторами б-глюкуронидазы и лизосом, выделенных нейтрофилами.
                  • Эти вещества также ингибируют выделение арахидоновой кислоты из мембраны.

                  Механизм противовоспалительных эффектов полифенолов

                • Противовоспалительные эффекты заключаются в поглощении свободных радикалов, регуляции клеточной активности и модулировании активности ферментов, участвующих в метаболизме арахидоновой кислоты и аргинина, а также в модулировании синтеза других провоспалительных молекул.
                • Молекулярные противовоспалительные механизмы включают в себя ингибирование провоспалительных ферментов (COX-2, LOX, iNOS), NK-кB, активирующего белка-1 (AP-1), активацию антиоксидантных детоксифирующих ферментов фазы 2 и активацию митоген актиированной белковой киназы, киназы-С и ядерного эритроид 2-связанного фактора.
                • Эксперименты с фитохимическими веществами показали возможность модулирования других медиаторов воспаления, например, метаболитов арахидоновой кислоты, различных белков, возбуждающих аминокислот и цитокинов. Центральной в воспалительном процессе может быть также активность некоторых вторичных посредников (cGMP, cAMP, киназ и кальция) и некоторых белков и их компонентов (iNOS), цитокинов, нейропептидов и протеаз.
                • Роль полифенолов в хронических заболеваниях, обусловленных воспалением

                  Полифенолы и сердечно-сосудистые заболевания

                • Антиоксидантные свойства полифенолов могут играть положительную роль в воспалении и канцерогенезе.
                • Благоприятные эффекты наблюдались при включении в диету продуктов с высоким содержанием полифенолов: фруктов, овощей, кофе, красного вина и др. были показаны положительные результаты такой диеты и снижение вероятности ССЗ.
                • Механизм действия заключается в работе синтазы оксида азота (eNOS) и ее биодоступности для эндотелия.
                  • В этом регуляторном механизме оксида азота участвуют полифенолы, сигнальные пути, такие как PI3-киназа/Akt и внитриклеточный Са 2+ , которые фосфорилируют eNOS, что приводит к продукции NO.
                  • Флаванолы и флавонолы тоже могут уменьшать возрастные сосудистые повреждения, взаимодействуя с МАРК и снижать количество транскрипционных факторов, что редуцирует НАДФ-оксидазу.
                  • Полифенолы и неврологические заболевания

                  • Регуляция развития неврологических заболеваний может осуществляться диетой с большим количеством флавоноидов.
                  • Нейродегенеративные заболевания предупреждаются полифенолами путем модулирования нейрональных и глиальных сигнальных путей.
                  • Полифенолы снижают количество транскрипционных факторов NF-κB, реагирующих на р58 и индуцирующих iNOS.
                    • При исследовании нейровоспалительных процессов в ЦНС выявляется возможная связь между сигнальными путями и транскрипционными факторами и продукцией цитокинов.
                    • Также полифенолы оказывают защиту при нейротоксичности, вызванную конечными продуктами гликолиза (AGEs)
                    • Полифенолы, как альтернативная цель раковой терапии

                    • При достаточном поступлении полифенолов в организм снижается частота возникновения некоторых форм рака.
                    • Так, эти соединения защищают от желудочно-кишечных раков, а полифенолы в овощах и фруктах предотвращают рак толстого кишечника.
                    • Зеленый чай может снижать риск возникновения раков желчных протоков, мочевого пузыря, груди и толстого кишечника.
                    • Механизмы противоракового действия включают в себя элиминацию карциногенов, модификацию сигналов раковых клеток, стимулирование клеточного цикла и апоптоза и модуляцию активности ферментов. Антиоксидантные свойства полифенолов подавляют формирование и развитие рака, например, взаимодействие с активными интермедиатами и стимулируют карциногенез и мутагенез. Флаванол, галлат эпигаллокатехина, содержащийся в зеленом чае, индуцирует апоптоз и предотвращает рост клеток путем взаимодействия с регуляторными и сигнальными белками клеточного цикла.
                    • Заключение

                      • Полифенолы обладают многими свойствами, например, антиоксидантными, противовоспалительными, противоопухолевными, против старения, кардиопротекторными, противораковыми и противомикробными. Они широко представлены в различных патологических ситуациях.
                      • Окислительный стресс активирует медиаторы воспаления, задействованные в некоторых хронических заболеваниях. Окислительный стресс и воспаление, вызванные избыточной продукцией АФК, могут играть важную роль в развитии заболеваний, включая хронические, ассоциированные с воспалением. Употребление продуктов, содержащих полифенолы, может положительно влиять предотвращение и лечение подобных заболеваний. Однако исследований данной проблемы все еще мало.
                      • Более полное понимание механизмов действия полифенолов может помочь точнее определять клинические случаи, при которых потребление полифенолов может быть полезно. Эти исследования также помогут создать новые средства с противовоспалительным эффектом.
                        1. Tarique Hussain, Bie Tan, Yulong Yin, Francois Blachier, Myrlene C. B. Tossou, and Najma Rahu, “Oxidative Stress and Inflammation: What Polyphenols Can Do for Us?,” Oxidative Medicine and Cellular Longevity, vol. 2016, Article ID 7432797, 9 pages, 2016. doi:10.1155/2016/7432797
                        2. actendocrinology.ru

                          Ферменты окислительного стресса

                          ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС И ФЕРМЕНТЫ-АНТИОКСИДАНТЫ

                          Ломихина Мария Сергеевна

                          студент 2 курса, кафедра медицинской химии НГМУ, РФ, г. Новосибирск

                          Терах Елена Игоревна

                          научный руководитель, канд. хим. наук, доцент НГМУ, РФ, г. Новосибирск

                          Проведенные в разных странах за последние десятилетия исследования подтверждают, что одной из основных причин патологических изменений в человеческом организме является избыточное накопление в тканях кислородных свободных радикалов и активных форм кислорода. Это приводит к возникновению окислительного стресса, лежащего в основе целого ряда патологических процессов и заболеваний: воспаления, реперфузионное поражение тканей, старение, канцерогенез и др. [5].

                          Биохимические процессы в тканях сопровождаются образованием целого ряда реакционно-способных соединений и радикалов (H2O2, ROOH, О2 – , НО2•, НО•, RO2• и др.) — активных форм кислорода (АФК), представляющих собой продукты метаболизма в клетках при физиологических условия существования организма. Действие АФК на функциональную активность клеток двойственно [2, 4]. В норме АФК участвуют в метаболизме структурных компонентов клеточных мембран (белков, липидов, углеводов), изменяя текучесть и деполяризацию мембран. Но при патологических состояниях, протекающих на фоне интенсивной генерации АФК, последние начинают проявлять свое цитотоксическое действие, приводящее к окислительной деструкции белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот, а также разрушению клеточных структур.

                          Усиление свободнорадикальных процессов и развитие окислительного стресса является одним из патогенетических звеньев психических и неврологических поражений центральной нервной системы. С развитием окислительного стресса связывают воспалительные и травматические поражения мозга, психические нарушения, алкоголизм, наркоманию и др. При этом нарушаются процессы передачи сигналов внешней и внутренней среды организма, что и приводит к неисправностям функционирования сложных каскадных циклов в клетке, метаболизма медиаторов, состояния рецепторного аппарата и пр. [2, 4].

                          Цитотоксическое действие АФК предотвращается в результате функционирования антиоксидантной защиты, регулирующей физиологический уровень оксидантов в тканях, следовательно, для поддержания гомеостаза необходима непрерывная регенерация антиоксидантной способности. К антиоксидантам можно отнести вещества, которые понижают активность ферментативных реакций наработки АКМ. По химической природе антиоксиданты представляют собой широкий класс соединений, такие как ферменты, фенолы, полифенолы, стероидные гормоны и многие другие соединения [4].

                          В клетках для защиты от АКМ имеются специализированные системы антиоксидантов, для которых характерны: высокая специфичностью действия, направленная против определенных форм АКМ, а также специфичность клеточной (органной) локализации и использование металлов в качестве катализаторов. Уровень внутриклеточных ферментов-антиоксидантов (ФА) находится под генетическим контролем, а их активность изменяется в зависимости от гормонального статуса. В нормальных условиях у человека содержание ФА постоянно вне зависимости от пола, возраста, веса и прочих физических параметров, в то время как при патологических состояниях изменяется их концентрация и активность в клетках и тканях [1]. Рассмотрим наиболее важные ФА и их биологическую роль.

                          Супероксиддисмутаза (СОД) имеет несколько изоферментных форм, которые отличаются строением активного центра и структурной организацией молекулы [2—4]. Медь-цинковая форма (Cu, Zn-СОД) наиболее изучена, она состоит из двух идентичных субъединиц, каждая из которых содержит в области активного центра один атом меди и один атом цинка (медь принимает участие в дисмутации супероксидного анион-радикала, а цинк способствует стабилизации белковой молекулы). Марганцевая форма (Mn-СОД) состоит из четырех субъединиц, содержащих в активном центре ион марганца. Железосодержащая форма (Fe-СОД) представляет собой димер, в области активного центра которого основное место занимает железо.

                          Механизм антиоксидантного действия СОД основан на протекании следующих реакций [2-4]. СОД ускоряет реакцию дисмутации супероксид-аниона, при этом О2 – переходит в протонированную форму:

                          Cu, Zn-СОД при высоких pH и концентрациях перекиси может взаимодействовать с H2O2 с образованием радикалов НО• и O2 – :

                          Сu + -СОД + Н2О2 ↔ Сu 2+ -СОД + ОН + + НО – ,

                          а также восстанавливать NO-радикалы с образованием иона NO – , который, в свою очередь, образуют с кислородом агрессивный пероксинитрит:

                          Сu + -СОД + NO• ↔ Сu 2+ -СОД + NO – ,

                          СОД, удаляя О2 – , не дает ему провзаимодействовать с NO•, предотвращая образование пероксинитрила, более опасного, чем H2O2.

                          Супероксилредуктаза (СОР) — фермент, содержащийся в анаэробных микроорганизмах, является гомоди- или гомотетрамером (в зависимости от вида бактерий) [3—4]. Каждый мономер СОР содержит 1—2 атома негемового железа.

                          СОР осуществляет восстановление супероксид-аниона О2 – до перекиси водорода, которая затем восстанавливается пероксидазами до воды:

                          В ходе данной реакции не образуется кислород, который токсичен для микроорганизмов.

                          Каталаза — гемсодержащий фермент, который катализирует реакцию расщепления перекиси водорода [2—4]. Разложение перекиси водорода каталазой протекает в две стадии:

                          Кат-Fe 3+ + H2O2 → (окисленная каталаза),

                          Одна молекула каталазы за секунду восстанавливает до 44 тысяч молекул перекиси водорода. В окисленном состоянии она катализирует окисление спиртов, фенолов, альдегидов. Каталаза может выступать источником образования АКМ. В клетках она препятствует накоплению перекиси, оказывающей повреждающее действие на клеточные компоненты.

                          Глутатионпероксидаза (ГПО) представлена несколькими изоформами (желудочно-кишечной, внеклеточной, секреторной и др.), в состав которых либо входит, либо не входит селен [3—4]. Все формы ГПО в большей или меньшей степени катализируют реакции восстановления глутатионом нестойких органических гидропероксидов в стабильные соединения:

                          2GSH + ROOH → GSSG + ROH + H2O.

                          Подобно каталазе ГПО способны также утилизировать перекись водорода:

                          В результате взаимодействия селенсодержащих форм фермента с гидропероксидом ROOH селеноцистеиновый остаток переходит из селенола в селененовую кислоту, с которой затем связывается GSH с образованием селененилсульфида:

                          ГПО-SeH + ROOH → ROH + ГПО-SeOH,

                          ГПО-SeOH + GSH → H2O + ГПО-Se-SG.

                          Прореагировав со второй молекулой глутатиона, ГПО возвращается в исходное состояние:

                          ГПО-Se-SG + GSH → ГПО-SeH + GSSG.

                          При недостатке селена в рационе питания уменьшается уровень ГПО, что снижает устойчивость организма к окислительному стрессу и может приводить к развитию свободнорадикальной патологии.

                          Глутатион-S-трансферазы (ГТ) представляют собой гомо- и гетеродимерные белки, которые способны использовать восстановленный глутатион для конъюгации с гидрофобными соединениями и восстановления органических пероксидов [3—4]. Основная функция ГТ — защита клеток от ксенобиотиков и продуктов перекисного окисления липидов посредством их восстановления, глутатионилирования или нуклеофильного замещения гидрофобных групп:

                          2GSH + ROOH → GSSG + ROH + H2O,

                          GSH + RX → RSG + HX.

                          ГТ могут восстанавливать гидропероксильные группы окисленных фосфолипидов непосредственно в мембранах без их предварительного фосфолипазного гидролиза. Кроме этого, ГТ конъюгируют с SGH токсичные продукты перекисного окисления липидов и способствуют их выведению из организма.

                          Таким образом, в организме осуществляются процессы, с которыми связано образование АФК, различных реакционно-способных радикальных соединений, концентрация которых в тканях зависит от активности антиоксидантной защиты. Ферментативные элементы антиоксидантной защиты в норме поддерживают в тканях физиологический уровень оксидантов, а при патологических состояниях действие ферментов направлено на снижение и предотвращение токсического действия АФК, интенсивно генерируемых в организме.

                          Список литературы:

                        3. Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология. М.: Академия, 2005. — 480 с.
                        4. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток: жизнь и смерть, созидание и разрушение. СПб: Медицинская пресса, 2006. — 397 с.
                        5. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. М.: Наука/Интерпериодика, 2001. — 343 с.
                        6. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Проантиоксиданты и антиоксиданты М.: Слово, 2006. — 556 с.
                        7. Яшин Я.И., Рыжнев В.Ю., Яшин А.Я. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и влияние их на здоровье и старение человека. М.: ТрансЛит, 2009. — 212 с.

                        sibac.info