Med-Practic
Посвящается выдающемуся педагогу Григору Шагяну

События

Анонс

У нас в гостях

Aктуальная тема

Фармацевт практик 3.2008 (11)

Кислород-разрушитель

Кислород-разрушитель

Появление в атмосфере Земли кислорода было обусловлено жизнедеятельностью древних одноклеточных организмов, способных к фотосинтезу, — синезеленых водорослей. Накопление отходов фотосинтеза в атмосфере во многом определило пути дальнейшей биологической эволюции на Земле: кислород стал играть ключевую роль в обеспечении энергией, а значит, и в существовании большинства живых организмов. Однако, как это ни парадоксально, являясь основой жизни клетки, он в то же время может стать беспощадным разрушителем и даже причиной ее гибели.


Кислородная зависимость

 

Все проявления жизни - рост, движение, самовоспроизведение и реакции на раздражение - требуют затрат энергии. Пополнение ее запаса осуществляется при клеточном дыхании - сложном многоступенчатом процессе, в который вовлечено множество ферментных систем. Между тем, его можно представить как ряд последовательных реакций окисления - восстановления, при которых электроны отсоединяются от молекулы какого-либо питательного вещества и переносятся сначала на первичный акцептор, затем на вторичный и далее - до конечного. При этом энергия потока электронов накапливается в макроэргических химических связях (главным образом, фосфатных связях универсального источника энергии - АТФ). Для большинства организмов конечным акцептором электронов служит кислород, который, реагируя с электронами и ионами водорода, образует молекулу воды. Без кислорода обходятся лишь анаэробы, покрывающие свои энергетические потребности за счет брожения. К анаэробам относятся многие бактерии, ресничные инфузории, некоторые черви и несколько видов моллюсков. Эти организмы в качестве конечного акцептора электронов используют этиловый или бутиловый спирт, глицерин и др.

 

Преимущество кислородного, то есть аэробного типа энергетического обмена над анаэробным очевидно: количество энергии, выделяющееся при окислении питательного вещества кислородом, в несколько раз выше, чем при его окислении, например, пировиноградной кислотой (происходит при таком распространенном типе брожения, как гликолиз). Таким образом, благодаря высокой окислительной способности кислорода, аэробы эффективнее используют потребляемые питательные вещества, чем анаэробы. Вместе с тем, аэробные организмы могут существовать лишь в среде, содержащей свободный молекулярный кислород. В противном случае они погибают.


Свободные радикалы на тропе войны


Высокая окислительная способность кислорода, обеспечивающая эффективное пополнение запасов энергии аэробными организмами, имеет и оборотную сторону. Нередко его функция не ограничивается лишь «прямыми обязанностями» - участием в клеточном дыхании, он также может «несанкционированно» окислять различные вещества живой клетки (процесс аутоокисления). Подобные реакции, протекающие самопроизвольно и без действия ферментов, обычно начинаются с образования активных форм кислорода - свободных радикалов, то есть частиц с неспаренным электроном.

 

Основным таким свободным радикалом является супероксид-радикал. Он образуется в клетке достаточно медленно и сам по себе не опасен. Однако беда состоит в том, что супероксид-радикал легко превращается в перекись водорода, которая, в свою очередь, восстанавливаясь, дает гидроксил-радикал. Реакционная способность последнего очень высока, поэтому гидроксил-радикал может очень быстро окислить практически любое вещество клетки, включая белки, ДНК, липиды клеточных мембран. Свободнорадикальное, или перекисное, окисление развивается как цепная лавинообразная реакция, вовлекающая все новые молекулы субстрата. Последствия этого процесса могут быть весьма тяжелыми, а подчас необратимыми. Действуя на SH-группы, гистидиновые и другие аминокислотные остатки белков, он вызывает денатурацию и инактивацию ферментов. В нуклеиновых кислотах гидроксил-радикал разрушает углеводные мостики между нуклеотидами и, таким образом, разрывает цепи ДНК и РНК, в результате чего происходят мутации, приводящие к злокачественному перерождению или гибели клеток.

 

Отдельное внимание заслуживают реакции цепного окисления липидов клеточных мембран. Мембраны не только окружают протоплазму живой клетки, обеспечивая обмен веществ с окружающей средой, но также, формируя эндоплазматическую сеть, ядро, митохондрии, выполняют множество функций внутри клетки. Поэтому вполне естественно, что нарушение структуры и функций мембран может привести к изменению жизнедеятельности клетки в целом и даже к ее смерти.

 

Свободные радикалы - разрушители мембран

 

Инициирование цепной реакции перекисного окисления липидов начинается с того, что в толщу липидного слоя мембраны внедряется свободный радикал, чаще всего радикал гидроксила, и вступает в химическое взаимодействие с полиненасыщенными жирными кислотами. В результате реакции образуются липидные радикалы, которые, в свою очередь, взаимодействуют с растворенным в среде молекулярным кислородом с образованием нового свободного радикала - радикала липоперекиси. Он атакует одну из соседних молекул фосфолипида с образованием гидроперекиси липида и нового липидного радикала. Чередование двух последних реакций как раз и представляет собой цепную реакцию перекисного окисления липидов. Существенное ускорение пероксидации липидов (разветвление цепи окисления) наблюдается в присутствии небольших количеств ионов двухвалентного железа. В биологических мембранах цепи могут состоять из десятка и более звеньев. Но, в конце концов, цепная реакция обрывается в результате взаимодействия свободных радикалов с антиоксидантами, ионами металлов переменной валентности или друг с другом.

 

Перекисное окисление липидов (его иногда называют оксидативным стрессом) сопровождается рядом нарушений свойств биологических мембран и функций клеток. В последнее время ученые уделяют все большее внимание взаимодействию мембран с нуклеиновыми кислотами в ядре и митохондриях. По-видимому, одним из результатов пероксидации липидов может стать повреждение этих макромолекул со всеми вытекающими последствиями.

 

Наиболее изучены три прямых следствия перекисного окисления липидов. Первое, оно сопровождается окислением сульфгидрильных групп мембранных белков. Например, этот процесс, приводящий к образованию белковых агрегатов в хрусталике глаза, заканчивается его помутнением. Сульфгидрильные группы входят в активные центры целого ряда ферментов, и их окисление ведет к инактивации таковых. Второе - продукты пероксидации обладают способностью непосредственно увеличивать ионную проницаемость липидного бислоя. В мембранах митохондрий этот процесс приводит к нарушению клеточного дыхания и развитию энергетического голодания. Третий результат пероксидации - уменьшение стабильности липидного слоя и потеря мембраной ее барьерных функций. Кроме того, свободнорадикальное окисление липидов может приводить к разрушению мембран лизосом с последующим выходом из них гидролитических ферментов, способных вызвать аутолиз клетки.

 

Защита внутренняя...


Плохо бы пришлось живым клеткам, если бы они не имели в своем арсенале достойных средств защиты от агрессивных свободных радикалов. В нормальных условиях процесс свободнорадикального окисления находится под строгим контролем ферментных и неферментных систем клетки. В связи с этим его скорость невелика (тотальное подавление образования свободных радикалов не оправдано, так как многие из них выполняют важные физиологические функции, например, участвуют в борьбе с чужеродными микроорганизмами). Вещества, тормозящие реакции с участием свободных радикалов, называются антиоксидантами. К ним можно отнести следующие клеточные ферменты: супероксиддисмутазу, снижающую концентрацию супероксидных радикалов; каталазу и глутатион-пероксидазу, которые удаляют перекись водорода; фосфолипазу и глутатионпероксидазу, разрушающие гидроперекиси липидов и предотвращающие, таким образом, разветвление цепей окисления липидов в мембранах. Кроме того, к веществам с антиоксидантным действием относятся «ловушки радикалов» - a-токоферол (витамин Е), убихинон, тироксин и др.

 

Однако при патологических состояниях (стрессах, хронических заболеваниях, воспалении и др.) процесс образования активных форм кислорода и других свободных радикалов в клетке может выходить из-под контроля указанных систем. В том числе, это происходит под воздействием ультрафиолетового излучения, ионизирующей радиации, при метаболизме некоторых ксенобиотиков. Более того, есть свидетельства того, что свободнорадикальные механизмы участвуют в патогенезе атеросклероза и его тромбонекротических исходов (инфаркт, инсульт), сахарного диабета, хронических неспецифических заболеваний легких, заболеваний репродуктивной системы, лучевого поражения, гепатита, снижения клеточного и гуморального иммунитета и др. Ряд исследователей-геронтологов еще в середине минувшего века выдвинули теорию (не опровергнутую до настоящего времени) о том, что непрерывно накапливающиеся в клетках свободнорадикальные соединения напрямую ответственны за процессы старения организма.

 

…и лекарственная

 

В профилактике и лечении стрессов, атеросклероза, интоксикаций, ишемических и других заболеваний, так или иначе связанных с повышенной генерацией свободных радикалов, широко используют антиоксидантные препараты. Их действие неспецифично, то есть проявляется при самых разных патологических процессах. Лекарственное влияние антиоксидантов реализуется либо непосредственным связыванием свободных радикалов (прямые антиоксиданты), либо через активацию антиоксидантной системы организма (непрямые антиоксиданты).

 

К числу наиболее известных прямых антиоксидантов относятся токоферолы и аскорбиновая кислота (витамин С). Их применяют для лечения заболеваний, в патогенезе которых установлено участие аутоокисления: воспаление, атеросклероз, сахарный диабет, бронхолегочная патология. За счет прямого антирадикального действия выраженные антиоксидантные свойства проявляют многие биофлавоноиды - рутин, кверцетин, флакумин, силимарин. Антиоксидантный эффект, наряду с адаптогенным и общим стимулирующим действием, оказывают препараты женьшеня и элеутерококка.

 

Среди синтетических прямых антиоксидантов можно выделить бутилгидрокситолуол, фенбутол и эмоксипин. Первые два препарата применяют в терапии атеросклероза и его тромбонекротических исходов, а также для лечения пародонтита. Эмоксипин назначают при острой лучевой болезни, а также при воздействии света высокой интенсивности.

 

К непрямым антиоксидантам относят витамины группы В, ионы железа, меди, селен, каротины и каротиноиды, а также липоевую кислоту. Эти вещества стимулируют энергетические процессы в организме. Их применяют с профилактической и лечебной целью в комплексной терапии коронарного атеросклероза и других заболеваний.

 

Несмотря на широкий ассортимент средств с антиоксидантной активностью на аптечных прилавках, врачи отмечают, что основой профилактики оксидативного стресса должны стать не медикаменты, а коррекция диеты. Показано, что рацион с преобладанием фруктов, овощей и злаков при сниженном потреблении оксидантов кулинарного происхождения, образующихся, например, при поджаривании мяса, способствует нормализации показателей липидного обмена и снижению риска развития заболеваний, связанных с повышенной генерацией свободных радикалов.Показано, что рацион с преобладанием фруктов, овощей и злаков при сниженном потреблении оксидантов кулинарного происхождения, образующихся, например, при поджаривании мяса, способствует нормализации показателей липидного обмена и снижению риска развития заболеваний, связанных с повышенной генерацией свободных радикалов.

 

Источник. РА - Журнал “Фармацевт практик” 3-2008 (11)
Информация. med-practic.com
Авторские права на статью (при отметке другого источника - электронной версии) принадлежат сайту www.med-practic.com
Share |

Вопросы, ответы, комментарии

Читайте также

13 ноября родился Николай Иванович Пирогов
13 ноября родился Николай Иванович Пирогов

Удивительно, но почему даже самые искусные врачи плохо понимали, что грязный инструмент, невымытый операционный стол или кровать, застеленная несвежим бельем, неряшливость хирурга, неопрятность...

Из жизни великих врачей Праздники, памятные дни
В США определили самые ''депрессивные'' профессии
В США определили самые ''депрессивные'' профессии

Няни и сиделки, а также сотрудники общепита чаще других страдают от депрессии. К такому заключению пришли сотрудники Управления наркологических и психиатрических служб США (SAMHSA), исследовавшие взаимосвязь между профессиональной деятельностью и риском депрессии...

Знаете, что...?
Быть счастливым довольно опасно
Быть счастливым довольно опасно

Специалисты из Университета Вирджинии, Университета Иллинойса, Калифорнийского Университета, Колледжа Нью-Джерси и Сеульского Национального Университета провели...

НОВОСТИ. Психическое здоровье
Британские ученые вывели сопливых мышей
Британские ученые вывели сопливых мышей

Риновирусное заболевание, или заразный насморк, - острая респираторная болезнь, вызываемая риновирусами, характеризуется преимущественным поражением слизистой оболочки носа и слабо выраженными симптомами общей интоксикации. Кроме того, риновирусы могут вызывать обострение астмы и хронических обструктивных болезней легких. В организм человека они проникают через дыхательные пути. Перед тем как проникнуть в клетки, 90 из 100 известных подтипов риновирусов соединяются с особым рецептором, расположенным на их поверхности...

Знаете, что...?
Компонент манго и клубники лечит рак не хуже химиотерапии
Компонент манго и клубники лечит рак  не хуже химиотерапии

Лупеол, содержащийся в манго, винограде и клубнике, подавляет рост и препятствует метастазированию рака головы и шеи. Так утверждают гонконгские ученые...

НОВОСТИ. Онкология НОВОСТИ. Питание и здоровье НОВОСТИ. Что полезно?
В ожидании тупика

Серьезные проблемы в фармакологии уже к 2011-2012 годам приведут к сокращению прибыли в отрасли, которой придется искать способ сохранения позиций.

Фармацевтическую промышленность ждет серьезный кризис

К 2012 году существующая модель фармацевтической промышленности исчерпает свои ресурсы, утверждают эксперты рынка. Сроки действия основных патентов подходят к концу, а исследовательские центры не справляются с созданием принципиально новых лекарственных средств...

Фармацевтический рынок Актуальная тема в Армении
Российский рынок лекарств от гепатита привлекает иностранцев

Сегодня различными формами гепатита инфицирована треть населения Земли, 15% из них заболеют, а из количества больных еще у 15% разовьются хронические формы болезни. Для России проблема гепатита тоже крайне остра. Только больных хроническим гепатитом В в России 8 млн человек. А люди, страдающие заболеваниями, требующими частых переливаний крови, по словам медиков, заражены на 100%...

Фармацевтический рынок
Технология privat label завоевывает российский лекарственный рынок

Технология контролируемого бренда (он же privat lable), то есть продажи товаров под марками торговых сетей, известна с 1970-х годов. Тогда в американской продуктовой, а затем и аптечной рознице ритейлеры противопоставили эту технологию действиям конкурентов - дискаунтеров. При помощи privat lable можно добиться лучшего соотношения цена - качество. Постепенно товар под собственной торговой маркой захватывает рынок, поскольку всегда продвигается сетью активнее чужих брендов, маржа на этом товаре выше обычной...

Фармацевтический рынок
Поговорим о суспензиях
Поговорим о суспензиях

Многие лекарственные формы, хорошо зарекомендовавшие себя в течение многих лет, в последнее время, к сожалению, стали исчезать из аптечной практики…

Mixturae agitandae

Во второй половине XIX века суспензии, в отличие от эмульсий, считали не самостоятельной лекарственной формой, а разновидностью микстур - взбалтываемыми, или встряхиваемыми, микстурами (Mixturae agitandae), так как в форме суспензий в большинстве случаев прописывали лекарства для внутреннего применения. Общая статья «Суспензии» появилась только в Государственной Фармакопее ХI издания...

Лекарственные средства
Три сюжета из жизни ДНК
Три сюжета из жизни ДНК

Заглянув в каталог исследований, предлагаемых современными диагностическими центрами, вы непременно отметите: с названиями различных выявляемых инфекций часто соседствует загадочная аббревиатура «ПЦР». За этими буквами скрывается уникальный метод, разработка которого имела грандиозное значение как для фундаментальной молекулярной биологии, так и для решения множества практических задач. Этот метод называется «полимеразная цепная реакция» и является важнейшим этапом исследований ДНК...

Генетика
Фармацевтическая опека. Ночная изжога
Фармацевтическая опека. Ночная изжога

Д.м.н., профессор И. А. Зупанец

Изжога (pyrosis) - ощущение жжения в эпигастральной области и за грудиной, обусловленное забрасыванием желудочного содержимого в нижний отдел пищевода - один из симптомов диспепсии. В 33–40% случаев она может свидетельствовать о заболеваниях желудка, двенадцатиперстной кишки, желчевыводящих путей и др., а в 60–70% - является функциональной...

Лечение Альгоритмы Гастроэнтерология и гепатология
Подходы к изучению лояльности на фармацевтическом рынке
Подходы к изучению лояльности на фармацевтическом рынке

Зачем формировать лояльность покупателей?

Рост уровня конкуренции в розничном секторе фармацевтической отрасли, потребительская разборчивость и требовательность, высокая сегментация потребительских рынков вызывает необходимость поиска наиболее эффективных форм и методов обслуживания покупателей, которые дают возможность аптечным организациям разрабатывать конкурентоспособные стратегии развития. Важнейшим направлением маркетинговых исследований в аптечных организациях является изучение поведения потребителей. В условиях рынка именно за ним остается право выбора аптечной организации...

Актуальная тема в Армении
Конфликтная личность
Конфликтная  личность

Вы просто хотели доказать свою правоту... И вот опять это тягостное молчание и пустота вокруг. Может быть, виноваты в этом вы сами? Предлагаем Вам ответить на вопросы и оценить степень Вашей конфликтности или тактичности. Выберите один из трех предложенных вариантов ответов, соответствующий Вашим взглядам, и отметьте его знаком «+»...

Тесты Я

САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ