Het antioxidantensysteem van het lichaam

Het antioxidantensysteem van het lichaam bestaat uit een aantal mechanismen die auto-oxidatie in de cel remmen.

Niet-enzymatische auto-oxidatie is, indien niet beperkt tot een lokale uitbraak, een destructief proces. Sinds de komst van zuurstof in de atmosfeer hebben prokaryoten constante bescherming nodig tegen spontane reacties van oxidatieve ontleding van hun organische componenten.

Het antioxidantensysteem omvat antioxidanten die autooxidatie remmen in de beginfase van lipideperoxidatie (tocoferol, polyfenolen) of actieve zuurstofsoorten (superoxidedismutase - SOD) in membranen. In dit geval worden deeltjes met een ongepaard elektron, tocoferol- of polyfenolradicalen die tijdens de reductie worden gevormd, geregenereerd door ascorbinezuur in de hydrofiele laag van het membraan. Geoxideerde vormen van ascorbaat worden op hun beurt gereduceerd door glutathion (of ergothioneïne), dat waterstofatomen ontvangt van NADP of NAD. Radicale remming wordt dus uitgevoerd door de glutathion (ergothioneïne) ascorbaat-tocoferol (polyfenol) keten, die elektronen (als onderdeel van waterstofatomen) transporteert van pyridinenucleotiden (NAD en NADP) naar SR. Dit zorgt voor een stationaire, extreem lage concentratie vrije radicalen van lipiden en biopolymeren in de cel.

Het systeem voor de remming van vrije radicalen in levende cellen bestaat, naast de AO-keten, uit enzymen die de oxidatie-reductie-omzetting van glutathion en ascorbaat katalyseren: glutathion-afhankelijke reductase en dehydrogenase, en uit enzymen die peroxiden afbreken: catalase en peroxidasen.

Opgemerkt moet worden dat de werking van twee afweermechanismen – de keten van bioantioxidanten en de groep antiperoxide-enzymen – afhankelijk is van de voorraad waterstofatomen (NADP en NADH). Deze voorraad wordt aangevuld tijdens de biologische enzymatische oxidatie-dehydrogenering van energiesubstraten. Een voldoende niveau van enzymatisch katabolisme – een optimaal actieve toestand van het lichaam – is dus een noodzakelijke voorwaarde voor de effectiviteit van het antioxidantensysteem. In tegenstelling tot andere fysiologische systemen (bijvoorbeeld bloedstolling of hormonale regulatie) gaat zelfs een kortdurend tekort aan het antioxidantensysteem niet zonder sporen voorbij – membranen en biopolymeren raken beschadigd.

De afbraak van antioxidante bescherming wordt gekenmerkt door de ontwikkeling van schade door vrije radicalen aan verschillende componenten van de cellen en weefsels die de SR vormen. De polyvalentie van manifestaties van pathologie door vrije radicalen in verschillende organen en weefsels, en de verschillende gevoeligheid van celstructuren voor de effecten van SR-producten, wijzen op een ongelijke voorziening van organen en weefsels met bioantioxidanten. Met andere woorden, hun antioxidantsysteem vertoont blijkbaar significante verschillen. Hieronder vindt u de resultaten van de bepaling van het gehalte van de belangrijkste componenten van het antioxidantsysteem in verschillende organen en weefsels, wat ons in staat stelde een conclusie te trekken over hun specificiteit.

De bijzonderheid van erytrocyten is dus de grote rol van antiperoxide-enzymen - catalase, glutathionperoxidase en SOD - bij aangeboren enzymopathieën van erytrocyten, waarbij hemolytische anemie vaak wordt waargenomen. Bloedplasma bevat ceruloplasmine, dat SOD-activiteit heeft, wat in andere weefsels afwezig is. De gepresenteerde resultaten stellen ons in staat om de AS van erytrocyten en plasma te begrijpen: het omvat zowel een antiradicalenverbinding als een enzymatisch afweermechanisme. Een dergelijke structuur van het antioxidantensysteem stelt ons in staat om de FRO van lipiden en biopolymeren effectief te remmen dankzij de hoge zuurstofverzadiging van erytrocyten. Een belangrijke rol bij het beperken van de FRO wordt gespeeld door lipoproteïnen - de belangrijkste drager van tocoferol; van daaruit komt tocoferol in erytrocyten terecht bij contact met membranen. Tegelijkertijd zijn lipoproteïnen het meest gevoelig voor auto-oxidatie.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Specificiteit van antioxidantensystemen van verschillende organen en weefsels

De initiërende betekenis van niet-enzymatische auto-oxidatie van lipiden en biopolymeren stelt ons in staat om een stimulerende rol toe te kennen aan de insufficiëntie van het antioxidatieve afweersysteem van het lichaam bij het ontstaan van SP. De functionele activiteit van het antioxidatieve systeem van verschillende organen en weefsels hangt af van een aantal factoren, waaronder:

1. het niveau van enzymatisch katabolisme (dehydrogenering) - productie van het NAD-H + NADP-H-fonds;
2. de mate van consumptie van het NAD-H- en NADPH-fonds in biosynthetische processen;
3. het niveau van reacties van enzymatische mitochondriale oxidatie van NADH;
4. de aanvoer van essentiële componenten van het antioxidantensysteem - tocoferol, ascorbaat, bioflavonoïden, zwavelhoudende aminozuren, ergothioneïne, selenium, enz.

De activiteit van het antioxidantensysteem hangt daarentegen af van de ernst van de effecten van lipiden die de oxidatie van vrije radicalen induceren. Wanneer deze lipiden overmatig actief zijn, wordt de remming verstoord en neemt de productie van vrije radicalen en peroxiden toe.

In verschillende organen, afhankelijk van de weefselspecificiteit van het metabolisme, overheersen bepaalde componenten van het antioxidantensysteem. In extracellulaire structuren die geen NAD-H en NADPH bevatten, is de instroom van gereduceerde vormen van AO-glutathion, ascorbaat, polyfenolen en tocoferol, die door het bloed worden getransporteerd, van aanzienlijk belang. Indicatoren van de AO-voorziening van het lichaam, de activiteit van antioxidantenzymen en het gehalte aan STO-producten karakteriseren integraal de activiteit van het antioxidantensysteem van het lichaam als geheel. Deze indicatoren weerspiegelen echter niet de toestand van de antioxidatieve werking in individuele organen en weefsels, die aanzienlijk kunnen verschillen. Het bovenstaande stelt ons in staat om aan te nemen dat de lokalisatie en aard van de pathologie van vrije radicalen voornamelijk worden bepaald door:

• genotypische kenmerken van het antioxidantensysteem in verschillende weefsels en organen;
• de aard van de exogene SR-inductor die gedurende de gehele ontogenese werkzaam is.

Door de inhoud van de hoofdbestanddelen van het antioxidantensysteem in verschillende weefsels (epitheel, zenuw, bindweefsel) te analyseren, is het mogelijk om verschillende varianten van weefsel- (orgaan)systemen van FRO-remming te identificeren, die over het algemeen samenvallen met hun metabolische activiteit.

Erytrocyten, klierepitheel

In deze weefsels overheerst de actieve pentosefosfaatcyclus en anaëroob katabolisme; de belangrijkste bron van waterstof voor de antiradicalenketen van het antioxidantensysteem en peroxidasen is NADPH. Erytrocyten zijn als zuurstofdragers gevoelig voor FRO-inductoren.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Spier- en zenuwweefsel

De pentosefosfaatcyclus in deze weefsels is inactief; NADH, gevormd in de aerobe en anaerobe cycli van vet- en koolhydraatkatabolisme, is de belangrijkste bron van waterstof voor antiradicalenremmers en antioxidantenzymen. De verzadiging van cellen met mitochondriën veroorzaakt een verhoogd risico op O2-"lekkage" en de mogelijkheid van schade aan biopolymeren.

Hepatocyten, leukocyten, fibroblasten

Er worden een gebalanceerde pentosefosfaatcyclus en ana- en aerobe katabole routes waargenomen.

De intercellulaire substantie van bindweefsel bestaat uit bloedplasma, vezels en de basissubstantie van de vaatwand en het botweefsel. Remming van SR in de intercellulaire substantie wordt voornamelijk veroorzaakt door antiradicalenremmers (tocoferol, bioflavonoïden, ascorbaat), wat een hoge gevoeligheid van de vaatwand voor deze insufficiëntie veroorzaakt. Daarnaast bevat bloedplasma ceruloplasmine, dat superoxide-anionradicalen kan elimineren. In de lens, waar fotochemische reacties mogelijk zijn, is naast antiradicalenremmers de activiteit van glutathionreductase, glutathionperoxidase en SOD hoog.

De gepresenteerde orgaan- en weefselkenmerken van lokale antioxidantensystemen verklaren de verschillen in de vroege manifestaties van SP met verschillende soorten effecten die FRO induceren.

De verschillende functionele betekenis van bioantioxidanten voor verschillende weefsels bepaalt de verschillen in lokale manifestaties van hun deficiëntie. Alleen een deficiëntie van tocoferol, een universele lipide-antioxidant van alle soorten cellulaire en niet-cellulaire structuren, manifesteert zich door vroege schade in verschillende organen. De eerste manifestaties van SP veroorzaakt door chemische pro-oxidanten hangen ook af van de aard van het middel. De gegevens laten ons geloven dat, naast de aard van de exogene factor, de rol van genotype-specifieke soorten en weefselspecifieke kenmerken van het antioxidantsysteem significant is bij de ontwikkeling van vrije radicalenpathologie. In weefsels met een lage snelheid van biologische enzymatische oxidatie, zoals de vaatwand, is de rol van de antiradicalenketen ergothioneïne - ascorbaat (bioflavonoïden) - tocoferol, die wordt vertegenwoordigd door bioantioxidanten die niet in het lichaam worden aangemaakt, hoog; chronisch polyantioxidantendeficiëntie veroorzaakt dan ook voornamelijk schade aan de vaatwand. In andere weefsels overheerst de rol van enzymatische componenten van het antioxidantensysteem - SOD, peroxidasen, enz. Zo wordt een daling van het catalasegehalte in het lichaam gekenmerkt door progressieve parodontale pathologie.

De toestand van het antioxidantensysteem in verschillende organen en weefsels wordt niet alleen bepaald door het genotype, maar ook tijdens oncogenese door de fenotypisch heterochrone afname van de activiteit van verschillende componenten van het antioxidantensysteem, veroorzaakt door de aard van de inductor van het antioxidantensysteem. Zo bepalen verschillende combinaties van exogene en endogene factoren die bijdragen aan de afbraak van het antioxidantensysteem in de praktijk bij een individu zowel de algemene mechanismen van vrije radicalen bij veroudering als de specifieke triggers van vrije radicalenpathologie, die zich in bepaalde organen manifesteren.

De gepresenteerde resultaten van de beoordeling van de activiteit van de belangrijkste verbindingen van de AS in verschillende organen en weefsels vormen de basis voor de zoektocht naar nieuwe geneesmiddelen - lipide-FRO-remmers - met een gerichte werking ter preventie van vrije-radicalenpathologie in een bepaalde lokalisatie. Vanwege de specificiteit van het antioxidantensysteem van verschillende weefsels, zouden AO-geneesmiddelen de ontbrekende schakels voor een bepaald orgaan of weefsel verschillend moeten kunnen vervullen.

Verschillende antioxidantsystemen werden aangetroffen in lymfocyten en erytrocyten. Gonzalez-Hernandez et al. (1994) bestudeerden de antioxidantsystemen in lymfocyten en erytrocyten bij 23 gezonde proefpersonen. Er werd aangetoond dat de activiteit van glutathionreductase in lymfocyten en erytrocyten 160 en 4,1 U/u bedroeg, glutathionperoxidase 346 en 21 U/u, glucose-6-fosfaatdehydrogenase 146 en 2,6 sd/u, catalase 164 en 60 U/u en superoxidedismutase respectievelijk 4 en 303 μg/s.