Antioxidační systém těla

Antioxidační systém těla je soubor mechanismů, které inhibují autooxidaci v buňce.

Neenzymatická autooxidace, pokud není omezena na lokální ohnisko, je destruktivní proces. Od objevení se kyslíku v atmosféře potřebují prokaryota neustálou ochranu před spontánními reakcemi oxidačního rozkladu svých organických složek.

Antioxidační systém zahrnuje antioxidanty, které inhibují autooxidaci v počáteční fázi peroxidace lipidů (tokoferol, polyfenoly) nebo aktivní formy kyslíku (superoxiddismutáza - SOD) v membránách. V tomto případě jsou částice s nepárovým elektronem, tokoferolové nebo polyfenolové radikály vzniklé během redukce regenerovány kyselinou askorbovou obsaženou v hydrofilní vrstvě membrány. Oxidované formy askorbátu jsou následně redukovány glutathionem (nebo ergothioneinem), který přijímá atomy vodíku z NADP nebo NAD. Radikálová inhibice je tedy prováděna řetězcem glutathion (ergothionein) askorbát-tokoferol (polyfenol), který transportuje elektrony (jako součást atomů vodíku) z pyridinových nukleotidů (NAD a NADP) do SR. To zajišťuje stacionární, extrémně nízkou úroveň volných radikálových stavů lipidů a biopolymerů v buňce.

Spolu s AO řetězcem zahrnuje systém inhibice volných radikálů v živé buňce enzymy, které katalyzují oxidačně-redukční přeměnu glutathionu a askorbátu - glutathion-dependentní reduktázu a dehydrogenázu, a také ty, které štěpí peroxidy - katalázu a peroxidázy.

Je třeba poznamenat, že fungování dvou obranných mechanismů - řetězce bioantioxidantů a skupiny antiperoxidových enzymů - závisí na fondu atomů vodíku (NADP a NADH). Tento fond je doplňován v procesech biologické enzymatické oxidace-dehydrogenace energetických substrátů. Dostatečná úroveň enzymatického katabolismu - optimálně aktivní stav organismu je tedy nezbytnou podmínkou účinnosti antioxidačního systému. Na rozdíl od jiných fyziologických systémů (například krevní srážlivosti nebo hormonálního) ani krátkodobý nedostatek antioxidačního systému neprochází beze stopy - dochází k poškození membrán a biopolymerů.

Porušení antioxidační ochrany je charakterizováno rozvojem poškození volnými radikály různých složek buňky a tkání, které tvoří SR. Polyvalence projevů patologie volných radikálů v různých orgánech a tkáních, rozdílná citlivost buněčných struktur na účinky produktů SR svědčí o nerovnoměrném zásobení orgánů a tkání bioantioxidanty, jinými slovy, jejich antioxidační systém má zřejmě významné rozdíly. Níže jsou uvedeny výsledky stanovení obsahu hlavních složek antioxidačního systému v různých orgánech a tkáních, které nám umožnily vyvodit závěr o jejich specifičnosti.

Zvláštností erytrocytů je tedy velká role antiperoxidových enzymů - katalázy, glutathionperoxidázy, SOD, u vrozených enzymopatií erytrocytů, často se pozoruje hemolytická anémie. Krevní plazma obsahuje ceruloplazmin, který má aktivitu SOD, která v jiných tkáních chybí. Prezentované výsledky nám umožňují představit si AS erytrocytů a plazmy: zahrnuje jak antiradikálovou vazbu, tak enzymatický obranný mechanismus. Taková struktura antioxidačního systému nám umožňuje účinně inhibovat FRO lipidů a biopolymerů díky vysoké úrovni saturace erytrocytů kyslíkem. Významnou roli v omezení FRO hrají lipoproteiny - hlavní nosič tokoferolu, z nichž tokoferol přechází do erytrocytů po kontaktu s membránami. Zároveň jsou lipoproteiny nejvíce náchylné k autooxidaci.

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

Specifičnost antioxidačních systémů různých orgánů a tkání

Iniciační význam neenzymatické autooxidace lipidů a biopolymerů nám umožňuje přiřadit spouštěcí roli ve vzniku SP nedostatečnosti antioxidačního obranného systému těla. Funkční aktivita antioxidačního systému různých orgánů a tkání závisí na řadě faktorů. Patří mezi ně:

1. úroveň enzymatického katabolismu (dehydrogenace) - produkce fondu NAD-H + NADP-H;
2. stupeň spotřeby fondu NAD-H a NADPH v biosyntetických procesech;
3. úroveň reakcí enzymatické mitochondriální oxidace NADH;
4. dodávka esenciálních složek antioxidačního systému - tokoferol, askorbát, bioflavonoidy, aminokyseliny obsahující síru, ergothionein, selen atd.

Na druhou stranu aktivita antioxidačního systému závisí na závažnosti účinků lipidů, které indukují oxidaci volných radikálů; při jejich nadměrné aktivitě je inhibice narušena a zvyšuje se produkce volných radikálů a peroxidů.

V různých orgánech, v závislosti na tkáňové specifičnosti metabolismu, převládají určité složky antioxidačního systému. V extracelulárních strukturách, které nemají fond NAD-H a NADPH, má významný význam přísun redukovaných forem AO-glutathionu, askorbátu, polyfenolů a tokoferolu transportovaných krví. Ukazatele úrovně zásobení organismu AO, aktivita antioxidačních enzymů a obsah produktů STO integrálně charakterizují aktivitu antioxidačního systému organismu jako celku. Tyto ukazatele však neodrážejí stav AS v jednotlivých orgánech a tkáních, které se mohou výrazně lišit. Výše uvedené nám umožňuje předpokládat, že lokalizace a povaha patologie volných radikálů jsou předurčeny především:

• genotypové znaky antioxidačního systému v různých tkáních a orgánech;
• povaha exogenního induktoru SR působícího v průběhu celé ontogeneze.

Analýzou obsahu hlavních složek antioxidačního systému v různých tkáních (epiteliální, nervová, pojivová) je možné identifikovat různé varianty tkáňových (orgánových) systémů inhibice FRO, které se obecně shodují s jejich metabolickou aktivitou.

Erytrocyty, žlázový epitel

V těchto tkáních funguje aktivní pentózofosfátový cyklus a převládá anaerobní katabolismus; hlavním zdrojem vodíku pro antiradikálový řetězec antioxidačního systému a peroxidáz je NADPH. Erytrocyty jako přenašeče kyslíku jsou citlivé na induktory FRO.

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

Svalová a nervová tkáň

Pentózofosfátový cyklus v těchto tkáních je neaktivní; NADH, tvořený v aerobních a anaerobních cyklech katabolismu tuků a sacharidů, převládá jako zdroj vodíku pro antiradikálové inhibitory a antioxidační enzymy. Nasycení buněk mitochondriemi způsobuje zvýšené riziko „úniku“ O2 a možnost poškození biopolymerů.

Hepatocyty, leukocyty, fibroblasty

Je pozorován vyvážený pentózofosfátový cyklus a ana- a aerobní katabolické dráhy.

Mezibuněčnou látkou pojivové tkáně je krevní plazma, vlákna a základní látka cévní stěny a kostní tkáně. Inhibici SR v mezibuněčné látkě zajišťují zejména antiradikálové inhibitory (tokoferol, bioflavonoidy, askorbát), což způsobuje vysokou citlivost cévní stěny na jejich nedostatečnost. Kromě nich krevní plazma obsahuje ceruloplazmin, který má schopnost eliminovat superoxidový aniontový radikál. V čočce, ve které jsou možné fotochemické reakce, je kromě antiradikálových inhibitorů vysoká aktivita glutathionreduktázy, glutathionperoxidázy a SOD.

Prezentované orgánové a tkáňové charakteristiky lokálních antioxidačních systémů vysvětlují rozdíly v časných projevech SP s různými typy účinků vyvolávajících FRO.

Různý funkční význam bioantioxidantů pro různé tkáně předurčuje rozdíly v lokálních projevech jejich deficitu. Pouze deficit tokoferolu, univerzálního lipidového antioxidantu všech typů buněčných i nebuněčných struktur, se projevuje časným poškozením v různých orgánech. Počáteční projevy SP způsobené chemickými prooxidanty také závisí na povaze agensu. Data nám umožňují domnívat se, že kromě povahy exogenního faktoru je ve vývoji patologie volných radikálů významná i role genotypově specifických druhů a tkáňově specifických vlastností antioxidačního systému. V tkáních s nízkou rychlostí biologické enzymatické oxidace, jako je cévní stěna, je vysoká role antiradikálového řetězce ergothionein-askorbát (bioflavonoidy)-tokoferol, který je reprezentován bioantioxidanty nesyntetizovanými v těle; chronický polyantioxidační deficit tedy primárně způsobuje poškození cévní stěny. V jiných tkáních převládá role enzymatických složek antioxidačního systému - SOD, peroxidázy atd. Snížení hladiny katalázy v těle je tedy charakterizováno progresivní patologií parodontu.

Stav antioxidačního systému v různých orgánech a tkáních je určen nejen genotypem, ale také v průběhu onkogeneze fenotypově heterochronním poklesem aktivity různých složek antioxidačního systému, způsobeným povahou induktoru antioxidačního systému. V reálných podmínkách u jedince tedy různé kombinace exogenních a endogenních faktorů rozpadu antioxidačního systému určují jak obecné volnoradikálové mechanismy stárnutí, tak i konkrétní spouštěče volnoradikálové patologie, projevující se v určitých orgánech.

Prezentované výsledky hodnocení aktivity hlavních článků AS v různých orgánech a tkáních jsou základem pro hledání nových léčiv - inhibitorů lipidových FRO s cíleným účinkem pro prevenci patologie volných radikálů určité lokalizace. Vzhledem ke specifičnosti antioxidačního systému různých tkání by léčiva AO měla chybějící články plnit odlišně pro daný orgán nebo tkáň.

V lymfocytech a erytrocytech byly zjištěny různé antioxidační systémy. Gonzalez-Hernandez a kol. (1994) studovali antioxidační systémy v lymfocytech a erytrocytech u 23 zdravých jedinců. Bylo prokázáno, že v lymfocytech a erytrocytech byla aktivita glutathionreduktázy 160 a 4,1 U/h, glutathionperoxidázy - 346 a 21 U/h, glukóza-6-fosfátdehydrogenázy - 146 a 2,6 sd/h, katalázy - 164 a 60 U/h a superoxiddismutázy - 4 a 303 μg/s.