Текстовые фрагменты публикации
Феруз Назиров
Уткур Ибрагимов Зарина Хайбуллина
Эффекты активных форм кислорода и антиоксидантов
Феруз Назиров
Уткур Ибрагимов Зарина Хайбуллина
Эффекты активных форм кислорода и антиоксидантов
LAP LAMBERT Academic Publishing
Impressum / Выходные данные
Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet uber http://dnb.d-nb.de abrufbar.
Alle in diesem Buch genannten Marken und Produktnamen unterliegen warenzeichen-, marken- oder patentrechtlichem Schutz bzw. sind Warenzeichen oder eingetragene Warenzeichen der jeweiligen Inhaber. Die Wiedergabe von Marken, Produktnamen, Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen u.s.w. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden durften.
Библиографическая информация, изданная Немецкой Национальной Библиотекой. Немецкая Национальная Библиотека включает данную публикацию в Немецкий Книжный Каталог; с подробными библиографическими данными можно ознакомиться в Интернете по адресу http://dnb.d-nb.de.
Любые названия марок и брендов, упомянутые в этой книге, принадлежат торговой марке, бренду или запатентованы и являются брендами соответствующих правообладателей. Использование названий брендов, названий товаров, торговых марок, описаний товаров, общих имён, и т.д. даже без точного упоминания в этой работе не является основанием того, что данные названия можно считать незарегистрированными под каким-либо брендом и не защищены законом о брендах и их можно использовать всем без ограничений.
Coverbild / Изображение на обложке предоставлено: www.ingimage.com
Verlag / Издатель:
LAP LAMBERT Academic Publishing
ist ein Imprint der/ является торговой маркой
OmniScriptum GmbH & Co. KG
Heinrich-Bocking-Str. 6-8, 66121 Saarbrucken, Deutschland / Германия
Email / электронная почта: info@lap-publishing.com
Herstellung: siehe letzte Seite/
Haпечатано: см. последнюю страницу
ISBN: 978-3-659-52905-4
Copyright/АВТОРСКОЕ ПРАВО © 2014 OmniScriptum GmbH & Co. KG
Alle Rechte vorbehalten. / Все права защищены. Saarbrucken 2014
ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 2
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ 8
1.1. Супероксид-радикал и продукты его метаболизма 12
1.2. Оксид азота 17
1.3. Семихиноны 20
1.4. Вторичные радикалы 21
1.5. Третичные радикалы 23
Глава 2. МЕХАНИЗМ РЕАКЦИЙ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО 24
ОКИСЛЕНИЯ
Глава 3. ЭФФЕКТЫ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА 31
Глава 4. ЭФФЕКТЫ ИЗБЫТОЧНОЙ ГЕНЕРАЦИИ АКТИВНЫХ 37
ФОРМ КИСЛОРОДА, ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС
4.1. Повреждающий эффект АФК и АФА 37
4.2. Изменения мембранных компонентов клеток при 39 окислительном стрессе
4.3. Окислительная модификация нуклеиновых кислот и 43 действие окисленных фосфолипидов
4.4. Токсическое действие продуктов пероксидации 46 биомолекул
4.5. АФК и апоптоз 48
4.6. Окислительный стресс в патогенезе заболеваний 51
Глава 5. СИСТЕМА АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ 53
5.1. Ферменты АОС 54
5.2. Природные и синтетические антиоксиданты 64
5.2.1. Биоантиоксиданты 64
5.2.2. Синтетические антиоксиданты 73
5.2.3. Структурные аналоги природных антиоксидантов 80
5.3. Показания к антиоксидантной терапии и выбор 82
антиоксиданта
5.4. Механизмы действия антиоксидантов 84
5.5. Сверхмалые дозы антиоксидантов 88
ЗАКЛ ЮЧЕНИЕ 94
ЛИТЕ РАТУРА 96
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
Bcl-2 лейкемия В-клетки-2
NO Оксид азота
NOS Синтетаза оксида азота
АО Антиоксиданты
АОС Антиоксидантная система
АФА Активные формы азота
АФК Активные формы кислорода
БАВ Биологически активные вещества
ГП Г лутатионпероксидаза
ГР Глутатионредуктаза
ИЛ Интерлейкин
КЛ Кардиолипин
КсО Ксантиноксидаза
ЛФК Лизофосфатидная кислота
ЛФХ Лизофосфатидилхолин
МДА Малоновый диальдегид
MX Митохондрии
НАД(Ф) Никотинамид-аденин-динуклеотид (фосфат)
ОФЛ Окисленные фосфолипиды
ПАРИ Поли-(АДФ- рибозо)-полимераза
пкд Протеинкиназа Д
ИКС Протеинкиназа С
пнжк Полиненасыщенные жирные кислоты
пол Перекисное окисление липидов
РТР Гигантская пора в митохондриальной мембране
смд Сверхмалые дозы
СОД Супероксиддисмутаза
СРОЛ Свободно-радикальное окисление липидов
2
СФМ Сфингомиелин
ФИ Фосфатидилинозитол
ФК Фосфатидная кислота
ФЛ Фосфолипиды
ФЛА2 Фосфолипаза А2
ФС Фосфатидилсерин
ФХ Фосфатидилхолин
ФЭА Фосфатид илэтаноламин
ЭПР Эндоплазматический ретикулум
NF-kB Ядерный фактор каппа В
АР-1 Адаптерный протеин
JNK N концевая киназа транскрипционного фактора c-jun
с-Jun Транскрипционный фактор
ERC Киназа, регулируемая внеклеточными сигналами
SRF Стресс-регулируемый фактор
3
ВВЕДЕНИЕ
Механизмы свободно-радикальных окислительных процессов и химической трансформации молекул в биологических системах детально описаны в работах основоположников данной теории - Н.Н.Семенова и Н.М. Эмануэля. Современный уровень понимания данной проблемы отражен в фундаментальных трудах В.П. Скулачева, А.И. Арчакова, Ю.И. Владимирова, в работах представителей научной школы Н.М. Эмануэля - С.Д. Варфаломеева, Е.Б. Бурлаковой, Л.Д. Смирнова, А.В. Алесенко, У.К. Ибрагимова, а также в исследованиях McCord, I. J. Fridovich, A.W.Girotti, M.Valco и др. Развитие идей Н.М. Эмануэля относительно четкой регуляции на клеточном уровне свободнорадикальных процессов привело к формированию концепции об ингибиторах свободно-радикального окисления и биоантиоксидантах.
Целью создания настоящей монографии явилась попытка обобщения имеющихся современных представлений и собственных данных о физиологических и патологических эффектах активных форм кислорода, выделение патологических процессов, где окислительный стресс патогенетически значим, освещение широкого спектра антиоксидантов и механизмов их действия, в том числе и в сверхмалых дозах.
Свободно-радикальное окисление биомолекул под действием активных форм кислорода (АФК) - это процесс, который универсально распространен в живых клетках. Он является физиологическим, постоянно протекает на определенном низком уровне во всех биологических мембранах, и неразрывно связан с жизнедеятельностью. АФК широко используются в метаболических реакциях, хотя в избыточном количестве они представляют серьезную угрозу для жизни клетки.
Использование кислорода организмами в процессе жизнедеятельности началось около 1.4 миллиарда лет назад. Древнейшие организмы были анаэробами, но когда возник фотосинтез и на Земле появился кислород, то представилась возможность из органических веществ и кислорода за счет солнечной энергии получить «биологическую энергию». Этот процесс
4
является «обратным» фотосинтезу и положил начало появлению аэробных (кислород-потребляющих) форм живых существ. Утилизация кислорода в энергетических процессах в качестве конечного акцептора электронов способствовала появлению более сложных форм жизни. Таким образом кислород сыграл исключительно важную роль в регуляции клеточного деления и в эволюции живой материи. Современные организмы активно используют кислород для запасания энергии, в основном в форме аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая, в свою очередь, тратит энергию на все нужды клетки.
Однако все это стало возможным лишь после нейтрализации токсичности кислорода. В виду особенностей климата, сильнейшей солнечной радиации, имевшихся в то время на Земле, и уникальности своей электронной структуры кислород оказался «губительным» для организмов. Молекулярный кислород и продукт его полного восстановления - вода, не представляют опасности для клеток. Угрозой являются радикалы кислорода - промежуточные метаболиты, образующиеся в процессе его ступенчатого восстановления. Чтобы выжить, необходимо было создать мощную систему защиты от АФК, предохраняющую от их чрезвычайно токсического и разрушительного воздействия. С той поры, вероятно, сохранились ферменты, защищающие от образования токсичных кислородсодержащих радикалов, такие, как каталаза, супероксиддисмутазы и пероксидазы.
Говоря о свободных радикалах кислорода и процессах свободнорадикального окисления в клетках, необходимо подчеркнуть их удивительную распространенность и значимость для организма. В норме процессам свободнорадикального окисления липидов (СРОЛ) принадлежит существенная роль в регуляции метаболизма мембранных липидов, обновлении их состава, изменении физико-химических свойств биологических мембран, их вязкости и проницаемости. Например, аутоокисление адреналина протекает исключительно при участии супероксидных радикалов. От интенсивности перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) фосфолипидов мембран зависит ионный транспорт и активность
5
мембраносвязанных ферментов. С процессом СРОЛ в животных клетках связаны регуляция синтеза ДНК, функционирование рецепторов, отзывчивость клеток к гормонам и цитокинам, трансформация энергии и перенос электронов в дыхательной цепи митохондрий, состояние оксидазных систем эндоплазматического ретикулума, окисление эндогенных субстратов (холестерина, желчных кислот, стероидных гормонов) и обезвреживание ксенобиотиков в микросомальной системе. Продукты свободнорадикального окисления участвуют в регуляции скорости роста организма и пролиферации клеток, их деления, дифференцировки и старения.
АФК участвуют в осуществлении иммунного ответа, проведении нервного импульса, в мышечном сокращении. АФК являются участниками рецепторных функций ЦНС - N-метил-Б-аспартатной, глутаматной и других рецепторных систем, обеспечивая механизмы синаптогенеза и памяти. Липоперекиси, образовавшиеся в результате СРОЛ, являются активными интермедиатами, участвующими в осуществлении фаго- и пиноцитоза, регулируя проницаемость мембран лизосом. Степень окисленности фосфолипидов оказывает существенное влияние на конформацию и активность мембраносвязанных белков-ферментов, клеточных рецепторов. Свободнорадикальные процессы лежат в основе синтеза циклических и алифатических гидроперекисей, служащих интермедиатами ферментативного синтеза простагландинов и лейкотриенов, мочевой кислоты. АФК являются вторичными мессенджерами передачи сигналов от ростовых факторов и способны влиять на регуляцию клеточного цикла в физиологических и патологических условиях, они участвуют в реализации путей апоптоза и пролиферации, являясь непосредственными активаторами транскрипционных факторов, в том числе белка р53, ядерного фактора каппа В (NF-kB) и адаптерного протеина -1 (AP-1), контролирующих провоспалительные и иммуномодулирующие сигнальные пути. АФК - сенсоры изменения концентрации кислорода в клетке, регуляторы сосудистого тонуса, клеточной пролиферации и роста, посредством АФК осуществляется интеграция между
6
всеми типами клеточных элементов тканей, чувствительность этих клеток к действию стресс-фактора.
В физиологических условиях свободно-радикальное окисление липидов представляет собой классический путь образования вторичных кислородных свободных радикалов и обусловливает динамическое изменение структуры мембран в норме и нарушение целостности фосфолипидной мембраны при патологических состояниях.
Активация свободнорадикального окисления до порогового уровня рассматривается как адаптативный ответ на воздействие экзогенных и эндогенных факторов. Отклонение интенсивности генерации АФК от стационарного уровня считается универсальным механизмом повреждения мембран и клеток в целом. Изменение функций мембран под действием АФК происходит на заключительных этапах гибели клетки при апоптозе, а для некроза состояние биомембран является фактором, определяющим обратимость поражения. Мембранные структуры непосредственно вовлечены в механизмы клеточной гибели: апоптоз, некроз, некроапоптоз и являются мишенями действия антиоксидантов. Антиоксиданты, в том числе и в сверхмалых дозах (10⁻⁹-10⁻¹⁸ моль/л), способствуют стабилизации фосфолипидного состава субклеточных и плазматических мембран, проявляют модулирующий эффект на уровень генерации активных форм кислорода, активность ферментов антиоксидантной системы, содержание индивидуальных фракций фосфолипидов, рецепторные механизмы, активность транскрипционных факторов, предотвращая проявления окислительного стресса.
7
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
