Ελεύθερες ρίζες και αντιοξειδωτικά

Η ανακάλυψη των ελεύθερων ριζών και των αντιοξειδωτικών ήταν ένα εξίσου σημαντικό ορόσημο για την ιατρική επιστήμη με την ανακάλυψη μικροοργανισμών και αντιβιοτικών, καθώς οι γιατροί έλαβαν όχι μόνο μια εξήγηση για πολλές παθολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της γήρανσης, αλλά και αποτελεσματικές μεθόδους για την καταπολέμησή τους.

Η τελευταία δεκαετία έχει σημαδευτεί από την πρόοδο στη μελέτη των ελεύθερων ριζών σε βιολογικά αντικείμενα. Αυτές οι διεργασίες έχουν αποδειχθεί απαραίτητος μεταβολικός κρίκος για την κανονική λειτουργία του σώματος. Συμμετέχουν σε αντιδράσεις οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, στη βιοσύνθεση προσταγλανδινών και νουκλεϊκών οξέων, στη ρύθμιση της λιποτικής δράσης, στις διαδικασίες της κυτταρικής διαίρεσης. Στο σώμα, οι ελεύθερες ρίζες σχηματίζονται συχνότερα κατά την οξείδωση των ακόρεστων λιπαρών οξέων και αυτή η διαδικασία σχετίζεται στενά με την υπεροξείδωση λιπιδίων (LPO).

Τι είναι οι ελεύθερες ρίζες;

Μια ελεύθερη ρίζα είναι ένα μόριο ή άτομο που έχει ένα μη ζευγαρωμένο ηλεκτρόνιο στην εξωτερική του τροχιά, γεγονός που το καθιστά επιθετικό και ικανό όχι μόνο να αντιδρά με μόρια κυτταρικής μεμβράνης αλλά και να τα μετατρέπει σε ελεύθερες ρίζες (μια αυτοσυντηρούμενη αντίδραση χιονοστιβάδας).

Η ρίζα που περιέχει άνθρακα αντιδρά με το μοριακό οξυγόνο για να σχηματίσει την ελεύθερη ρίζα υπεροξειδίου COO.

Η ρίζα υπεροξειδίου εξάγει υδρογόνο από την πλευρική αλυσίδα των ακόρεστων λιπαρών οξέων, σχηματίζοντας ένα υδροϋπεροξείδιο λιπιδίου και μια άλλη ρίζα που περιέχει άνθρακα.

Τα υδροϋπεροξείδια των λιπιδίων αυξάνουν τη συγκέντρωση των κυτταροτοξικών αλδεϋδών και η ρίζα που περιέχει άνθρακα υποστηρίζει την αντίδραση σχηματισμού ριζών υπεροξειδίου κ.λπ. (σε μια αλυσίδα).

Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί με τους οποίους σχηματίζονται οι ελεύθερες ρίζες. Ένας από αυτούς είναι η επίδραση της ιονίζουσας ακτινοβολίας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας μοριακής αναγωγής του οξυγόνου, προστίθεται ένα ηλεκτρόνιο αντί για δύο και σχηματίζεται ένα εξαιρετικά αντιδραστικό ανιόν υπεροξειδίου (Ο). Ο σχηματισμός υπεροξειδίου είναι ένας από τους αμυντικούς μηχανισμούς κατά των βακτηριακών λοιμώξεων: χωρίς τις ελεύθερες ρίζες οξυγόνου, τα ουδετερόφιλα και τα μακροφάγα δεν μπορούν να καταστρέψουν τα βακτήρια.

Η παρουσία αντιοξειδωτικών τόσο στο κύτταρο όσο και στον εξωκυτταρικό χώρο υποδεικνύει ότι ο σχηματισμός ελεύθερων ριζών δεν είναι ένα επεισοδιακό φαινόμενο που προκαλείται από τις επιδράσεις της ιονίζουσας ακτινοβολίας ή των τοξινών, αλλά ένα διαρκές φαινόμενο που συνοδεύει τις αντιδράσεις οξείδωσης υπό κανονικές συνθήκες. Τα κύρια αντιοξειδωτικά περιλαμβάνουν ένζυμα της ομάδας της υπεροξειδικής δισμουτάσης (SOD), των οποίων η λειτουργία είναι η καταλυτική μετατροπή του ανιόντος υπεροξειδίου σε υπεροξείδιο του υδρογόνου και μοριακό οξυγόνο. Δεδομένου ότι οι υπεροξειδικές δισμουτάσες είναι πανταχού παρούσες, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι το ανιόν υπεροξειδίου είναι ένα από τα κύρια υποπροϊόντα όλων των διεργασιών οξείδωσης. Οι καταλάσες και οι υπεροξειδάσες μετατρέπουν το υπεροξείδιο του υδρογόνου που σχηματίζεται κατά τη δισμουτάση σε νερό.

Το κύριο χαρακτηριστικό των ελεύθερων ριζών είναι η εξαιρετική χημική τους δράση. Σαν να νιώθουν την κατωτερότητά τους, προσπαθούν να ανακτήσουν το χαμένο ηλεκτρόνιο, παίρνοντάς το επιθετικά από άλλα μόρια. Με τη σειρά τους, τα «προσβεβλημένα» μόρια γίνονται επίσης ριζικά και αρχίζουν να αυτοαποκτούν ηλεκτρόνια, παίρνοντας ηλεκτρόνια από τους γείτονές τους. Οποιεσδήποτε αλλαγές σε ένα μόριο - είτε πρόκειται για απώλεια είτε για προσθήκη ενός ηλεκτρονίου, είτε για την εμφάνιση νέων ατόμων ή ομάδων ατόμων - επηρεάζουν τις ιδιότητές του. Επομένως, οι αντιδράσεις ελεύθερων ριζών που συμβαίνουν σε οποιαδήποτε ουσία αλλάζουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητες αυτής της ουσίας.

Το πιο γνωστό παράδειγμα μιας διαδικασίας ελεύθερων ριζών είναι η αλλοίωση του λαδιού (τάγγιση). Το ταγγό λάδι έχει μια ιδιαίτερη γεύση και οσμή, η οποία εξηγείται από την εμφάνιση νέων ουσιών σε αυτό, που σχηματίζονται κατά τη διάρκεια αντιδράσεων ελεύθερων ριζών. Το πιο σημαντικό είναι ότι οι πρωτεΐνες, τα λίπη και το DNA των ζωντανών ιστών μπορούν να συμμετάσχουν σε αντιδράσεις ελεύθερων ριζών. Αυτό οδηγεί στην ανάπτυξη διαφόρων παθολογικών διεργασιών που βλάπτουν τους ιστούς, στη γήρανση και στην ανάπτυξη κακοήθων όγκων.

Οι πιο επιθετικές από όλες τις ελεύθερες ρίζες είναι οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου. Μπορούν να προκαλέσουν μια χιονοστιβάδα αντιδράσεων ελεύθερων ριζών σε ζωντανούς ιστούς, οι συνέπειες των οποίων μπορεί να είναι καταστροφικές. Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και οι ενεργές μορφές τους (για παράδειγμα, τα υπεροξείδια λιπιδίων) μπορούν να σχηματιστούν στο δέρμα και σε οποιονδήποτε άλλο ιστό υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας, ορισμένων τοξικών ουσιών που περιέχονται στο νερό και στον αέρα. Αλλά το πιο σημαντικό είναι ότι οι ενεργές μορφές οξυγόνου σχηματίζονται κατά τη διάρκεια οποιασδήποτε φλεγμονής, οποιασδήποτε μολυσματικής διαδικασίας που συμβαίνει στο δέρμα ή σε οποιοδήποτε άλλο όργανο, καθώς αποτελούν το κύριο όπλο του ανοσοποιητικού συστήματος, με το οποίο καταστρέφει τους παθογόνους μικροοργανισμούς.

Είναι αδύνατο να κρυφτείς από τις ελεύθερες ρίζες (όπως είναι αδύνατο να κρυφτείς από τα βακτήρια, αλλά είναι δυνατό να προστατευτείς από αυτά). Υπάρχουν ουσίες που διακρίνονται από το γεγονός ότι οι ελεύθερες ρίζες τους είναι λιγότερο επιθετικές από τις ρίζες άλλων ουσιών. Έχοντας δώσει το ηλεκτρόνιό του στον επιτιθέμενο, το αντιοξειδωτικό δεν επιδιώκει να αντισταθμίσει την απώλεια εις βάρος άλλων μορίων, ή μάλλον, το κάνει μόνο σε σπάνιες περιπτώσεις. Επομένως, όταν μια ελεύθερη ρίζα αντιδρά με ένα αντιοξειδωτικό, μετατρέπεται σε ένα πλήρες μόριο και το αντιοξειδωτικό γίνεται μια ασθενής και ανενεργή ρίζα. Τέτοιες ρίζες δεν είναι πλέον επικίνδυνες και δεν δημιουργούν χημικό χάος.

Τι είναι τα αντιοξειδωτικά;

Τα «αντιοξειδωτικά» είναι ένας συλλογικός όρος και, όπως όροι όπως «αντινεοπλασματικοί παράγοντες» και «ανοσοτροποποιητές», δεν υπονοούν ότι ανήκουν σε κάποια συγκεκριμένη χημική ομάδα ουσιών. Η ιδιαιτερότητά τους είναι η στενότερη σύνδεση με την οξείδωση των λιπιδίων από τις ελεύθερες ρίζες γενικά και την παθολογία από τις ελεύθερες ρίζες ειδικότερα. Αυτή η ιδιότητα ενώνει διαφορετικά αντιοξειδωτικά, καθένα από τα οποία έχει τα δικά του ιδιαίτερα χαρακτηριστικά δράσης.

Οι διεργασίες οξείδωσης των λιπιδίων με ελεύθερες ρίζες είναι γενικής βιολογικής φύσης και, κατά την άποψη πολλών συγγραφέων, αποτελούν έναν καθολικό μηχανισμό κυτταρικής βλάβης σε επίπεδο μεμβράνης όταν ενεργοποιούνται απότομα. Σε αυτή την περίπτωση, στη λιπιδική φάση των βιολογικών μεμβρανών, οι διεργασίες υπεροξείδωσης λιπιδίων προκαλούν αύξηση του ιξώδους και της τάξης της διπλοστοιβάδας της μεμβράνης, αλλάζουν τις ιδιότητες φάσης των μεμβρανών και μειώνουν την ηλεκτρική τους αντίσταση, και επίσης διευκολύνουν την ανταλλαγή φωσφολιπιδίων μεταξύ δύο μονοστοιβάδων (το λεγόμενο flip-flop φωσφολιπιδίων). Υπό την επίδραση των διεργασιών υπεροξείδωσης, αναστέλλεται επίσης η κινητικότητα των πρωτεϊνών της μεμβράνης. Σε κυτταρικό επίπεδο, η υπεροξείδωση λιπιδίων συνοδεύεται από διόγκωση των μιτοχονδρίων, αποσύνδεση της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης (και σε προηγμένες διεργασίες - διαλυτοποίηση των δομών της μεμβράνης), η οποία σε επίπεδο ολόκληρου του οργανισμού εκδηλώνεται με την ανάπτυξη των λεγόμενων παθολογιών των ελεύθερων ριζών.

Ελεύθερες Ρίζες και Κυτταρική Βλάβη

Σήμερα έχει γίνει προφανές ότι ο σχηματισμός ελεύθερων ριζών είναι ένας από τους καθολικούς παθογενετικούς μηχανισμούς σε διάφορους τύπους κυτταρικής βλάβης, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

• επαναιμάτωση των κυττάρων μετά από μια περίοδο ισχαιμίας.
• ορισμένες μορφές αιμολυτικής αναιμίας που προκαλούνται από φάρμακα.
• δηλητηρίαση από ορισμένα ζιζανιοκτόνα·
• διαχείριση τετραχλωράνθρακα·
• ιονίζουσα ακτινοβολία;
• ορισμένοι μηχανισμοί γήρανσης των κυττάρων (για παράδειγμα, η συσσώρευση λιπιδικών προϊόντων στο κύτταρο - κεροειδή και λιποφουσίνες).
• τοξικότητα οξυγόνου;
• αθηρογένεση λόγω οξείδωσης λιποπρωτεϊνών χαμηλής πυκνότητας στα κύτταρα του αρτηριακού τοιχώματος.

Οι ελεύθερες ρίζες συμμετέχουν στις διαδικασίες:

• γηράσκων;
• καρκινογένεση;
• χημική και φαρμακευτική βλάβη στα κύτταρα.
• φλεγμονή;
• ραδιενεργή βλάβη;
• αθηρογένεση;
• τοξικότητα οξυγόνου και όζοντος.

Επιδράσεις των ελεύθερων ριζών

Η οξείδωση των ακόρεστων λιπαρών οξέων στις κυτταρικές μεμβράνες είναι μία από τις κύριες επιδράσεις των ελεύθερων ριζών. Οι ελεύθερες ρίζες βλάπτουν επίσης τις πρωτεΐνες (ειδικά τις πρωτεΐνες που περιέχουν θειόλες) και το DNA. Το μορφολογικό αποτέλεσμα της οξείδωσης των λιπιδίων του κυτταρικού τοιχώματος είναι ο σχηματισμός καναλιών πολικής διαπερατότητας, η οποία αυξάνει την παθητική διαπερατότητα της μεμβράνης για ιόντα Ca2+, η περίσσεια των οποίων εναποτίθεται στα μιτοχόνδρια. Οι αντιδράσεις οξείδωσης συνήθως καταστέλλονται από υδρόφοβα αντιοξειδωτικά όπως η βιταμίνη Ε και η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης. Αντιοξειδωτικά παρόμοια με τη βιταμίνη Ε που διασπούν τις αλυσίδες οξείδωσης βρίσκονται σε φρέσκα λαχανικά και φρούτα.

Οι ελεύθερες ρίζες αντιδρούν επίσης με μόρια στο ιοντικό και υδατικό περιβάλλον των κυτταρικών διαμερισμάτων. Στο ιοντικό περιβάλλον, μόρια ουσιών όπως η αναγμένη γλουταθειόνη, το ασκορβικό οξύ και η κυστεΐνη διατηρούν αντιοξειδωτικό δυναμικό. Οι προστατευτικές ιδιότητες των αντιοξειδωτικών γίνονται εμφανείς όταν, κατά την εξάντληση των αποθεμάτων τους σε ένα απομονωμένο κύτταρο, παρατηρούνται χαρακτηριστικές μορφολογικές και λειτουργικές αλλαγές λόγω της οξείδωσης των λιπιδίων στην κυτταρική μεμβράνη.

Οι τύποι βλάβης που προκαλούνται από τις ελεύθερες ρίζες καθορίζονται όχι μόνο από την επιθετικότητα των παραγόμενων ριζών, αλλά και από τα δομικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά του στόχου. Για παράδειγμα, στον εξωκυτταρικό χώρο, οι ελεύθερες ρίζες καταστρέφουν τις γλυκοζαμινογλυκάνες της κύριας ουσίας του συνδετικού ιστού, κάτι που μπορεί να είναι ένας από τους μηχανισμούς καταστροφής των αρθρώσεων (για παράδειγμα, στη ρευματοειδή αρθρίτιδα). Οι ελεύθερες ρίζες αλλάζουν τη διαπερατότητα (και επομένως τη λειτουργία φραγμού) των κυτταροπλασματικών μεμβρανών λόγω του σχηματισμού καναλιών αυξημένης διαπερατότητας, η οποία οδηγεί σε παραβίαση της ομοιόστασης νερού-ιόντων του κυττάρου. Πιστεύεται ότι είναι απαραίτητο να παρέχονται στους ασθενείς με ρευματοειδή αρθρίτιδα βιταμίνες και μικροστοιχεία, ιδίως διόρθωση της ανεπάρκειας βιταμινών και της ανεπάρκειας μικροστοιχείων με ολιγογαλική Ε. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι έχει αποδειχθεί αισθητή ενεργοποίηση των διεργασιών υπεροξείδωσης και καταστολή της αντιοξειδωτικής δράσης, επομένως είναι πολύ σημαντικό να συμπεριληφθούν βιοαντιοξειδωτικά με υψηλή αντιοξειδωτική δράση στη σύνθετη θεραπεία, τα οποία περιλαμβάνουν αντιοξειδωτικές βιταμίνες (E, C και A) και μικροστοιχεία σελήνιο (Se). Έχει επίσης αποδειχθεί ότι η χρήση μιας συνθετικής δόσης βιταμίνης Ε, η οποία απορροφάται χειρότερα από τη φυσική. Για παράδειγμα, δόσεις βιταμίνης Ε έως 800 και 400 IU / ημέρα οδηγούν σε μείωση των καρδιαγγειακών παθήσεων (κατά 53%). Ωστόσο, η απάντηση στην αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών θα ληφθεί σε μεγάλες ελεγχόμενες μελέτες (από 8.000 έως 40.000 ασθενείς), οι οποίες διεξήχθησαν το 1997.

Οι προστατευτικές δυνάμεις που διατηρούν τον ρυθμό LPO σε ένα ορισμένο επίπεδο περιλαμβάνουν ενζυμικά συστήματα που αναστέλλουν την υπεροξείδωση και φυσικά αντιοξειδωτικά. Υπάρχουν 3 επίπεδα ρύθμισης του ρυθμού οξείδωσης των ελεύθερων ριζών. Το πρώτο στάδιο είναι το αντιοξυγόνο, διατηρεί μια αρκετά χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου στο κύτταρο. Αυτό περιλαμβάνει κυρίως αναπνευστικά ένζυμα που ανταγωνίζονται για το οξυγόνο. Παρά την ευρεία μεταβλητότητα της απορρόφησης O3 στο σώμα και την απελευθέρωση CO2 από αυτό, το pO2 και το pCO2 στο αρτηριακό αίμα παραμένουν κανονικά αρκετά σταθερά. Το δεύτερο στάδιο προστασίας είναι το αντιριζικό. Αποτελείται από διάφορες ουσίες που υπάρχουν στο σώμα (βιταμίνη Ε, ασκορβικό οξύ, ορισμένες στεροειδείς ορμόνες κ.λπ.), οι οποίες διακόπτουν τις διεργασίες LPO αλληλεπιδρώντας με τις ελεύθερες ρίζες. Το τρίτο στάδιο είναι το αντιυπεροξείδιο, το οποίο καταστρέφει τα ήδη σχηματισμένα υπεροξείδια με τη βοήθεια κατάλληλων ενζύμων ή μη ενζυματικά. Ωστόσο, δεν υπάρχει ακόμη ενιαία ταξινόμηση και ενιαίες απόψεις σχετικά με τους μηχανισμούς που ρυθμίζουν τον ρυθμό των αντιδράσεων των ελεύθερων ριζών και τη δράση των προστατευτικών δυνάμεων που διασφαλίζουν την αξιοποίηση των τελικών προϊόντων της υπεροξείδωσης των λιπιδίων.

Πιστεύεται ότι, ανάλογα με την ένταση και τη διάρκεια, οι αλλαγές στη ρύθμιση των αντιδράσεων LPO μπορούν: πρώτον, να είναι αναστρέψιμες με επακόλουθη επιστροφή στο φυσιολογικό, δεύτερον, να οδηγήσουν σε μετάβαση σε ένα άλλο επίπεδο αυτορρύθμισης και, τρίτον, ορισμένες από τις επιδράσεις να διασπούν αυτόν τον μηχανισμό αυτορρύθμισης και, κατά συνέπεια, να οδηγούν στην αδυναμία εφαρμογής ρυθμιστικών λειτουργιών. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η κατανόηση του ρυθμιστικού ρόλου των αντιδράσεων LPO υπό συνθήκες έκθεσης σε ακραίους παράγοντες, ιδίως στο κρύο, είναι ένα απαραίτητο στάδιο της έρευνας που στοχεύει στην ανάπτυξη επιστημονικά τεκμηριωμένων μεθόδων για τη διαχείριση των διαδικασιών προσαρμογής και την πολύπλοκη θεραπεία, την πρόληψη και την αποκατάσταση των πιο κοινών ασθενειών.

Ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα και αποτελεσματικά είναι ένα σύμπλεγμα αντιοξειδωτικών, το οποίο περιλαμβάνει τοκοφερόλη, ασκορβικό και μεθειονίνη. Αναλύοντας τον μηχανισμό δράσης καθενός από τα αντιοξειδωτικά που χρησιμοποιούνται, σημειώθηκαν τα ακόλουθα. Τα μικροσώματα είναι ένας από τους κύριους τόπους συσσώρευσης εξωγενώς εισαγόμενης τοκοφερόλης στα ηπατικά κύτταρα. Το ασκορβικό οξύ, το οποίο οξειδώνεται σε δεϋδροασκορβικό οξύ, μπορεί να λειτουργήσει ως πιθανός δότης πρωτονίων. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί η ικανότητα του ασκορβικού οξέος να αλληλεπιδρά άμεσα με το οξυγόνο singlet, την υδροξυλική ρίζα και την ανιόντος υπεροξειδίου, καθώς και να καταστρέφει το υπεροξείδιο του υδρογόνου. Υπάρχουν επίσης ενδείξεις ότι η τοκοφερόλη στα μικροσώματα μπορεί να αναγεννηθεί από θειόλες και, ειδικότερα, από αναγμένη γλουταθειόνη.

Έτσι, υπάρχει ένας αριθμός διασυνδεδεμένων αντιοξειδωτικών συστημάτων στο σώμα, ο κύριος ρόλος των οποίων είναι η διατήρηση των ενζυματικών και μη ενζυματικών οξειδωτικών αντιδράσεων σε επίπεδο σταθερής κατάστασης. Σε κάθε στάδιο ανάπτυξης των αντιδράσεων υπεροξειδίου, υπάρχει ένα εξειδικευμένο σύστημα που εκτελεί αυτές τις λειτουργίες. Μερικά από αυτά τα συστήματα είναι αυστηρά ειδικά, άλλα, όπως η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης, η τοκοφερόλη, έχουν μεγαλύτερο εύρος δράσης και μικρότερη εξειδίκευση υποστρώματος. Η προσθετικότητα της αλληλεπίδρασης των ενζυματικών και μη ενζυματικών αντιοξειδωτικών συστημάτων μεταξύ τους εξασφαλίζει την αντίσταση του σώματος σε ακραίους παράγοντες που έχουν προοξειδωτικές ιδιότητες, δηλαδή την ικανότητα να δημιουργούν συνθήκες στο σώμα που προδιαθέτουν για την παραγωγή μορφών ενεργοποιημένου οξυγόνου και την ενεργοποίηση αντιδράσεων υπεροξείδωσης λιπιδίων. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η ενεργοποίηση των αντιδράσεων υπεροξείδωσης λιπιδίων παρατηρείται υπό την επίδραση ενός αριθμού περιβαλλοντικών παραγόντων στο σώμα και σε παθολογικές διεργασίες ποικίλης φύσης. Σύμφωνα με τους V. Yu. Kulikov et al. (1988), ανάλογα με τους μηχανισμούς ενεργοποίησης των αντιδράσεων LPO, όλοι οι παράγοντες που επηρεάζουν το σώμα μπορούν να χωριστούν με κάποιο βαθμό πιθανότητας στις ακόλουθες ομάδες.

Παράγοντες φυσικοχημικής φύσης που συμβάλλουν στην αύξηση των προδρόμων ιστών και των άμεσων ενεργοποιητών των αντιδράσεων LPO:

• οξυγόνο υπό πίεση;
• όζο;
• μονοξείδιο του αζώτου;
• ιονίζουσα ακτινοβολία, κ.λπ.

Παράγοντες βιολογικής φύσης:

• διαδικασίες φαγοκυττάρωσης.
• καταστροφή κυττάρων και κυτταρικών μεμβρανών.
• συστήματα για την παραγωγή μορφών ενεργοποιημένου οξυγόνου.

Παράγοντες που καθορίζουν τη δραστηριότητα των αντιοξειδωτικών συστημάτων του σώματος ενζυματικής και μη ενζυματικής φύσης:

• δραστηριότητα διεργασιών που σχετίζονται με την επαγωγή αντιοξειδωτικών συστημάτων ενζυματικής φύσης.
• γενετικοί παράγοντες που σχετίζονται με την καταστολή ενός ή του άλλου ενζύμου που ρυθμίζει τις αντιδράσεις υπεροξείδωσης λιπιδίων (ανεπάρκεια υπεροξειδάσης γλουταθειόνης, καταλάσης κ.λπ.)·
• διατροφικοί παράγοντες (έλλειψη τοκοφερόλης, σεληνίου, άλλων μικροστοιχείων κ.λπ. στα τρόφιμα)·
• δομή των κυτταρικών μεμβρανών;
• η φύση της σχέσης μεταξύ αντιοξειδωτικών ενζυματικής και μη ενζυματικής φύσης.

Παράγοντες κινδύνου που ενισχύουν την ενεργοποίηση των αντιδράσεων LPO:

• ενεργοποίηση του καθεστώτος οξυγόνου του σώματος.
• κατάσταση στρες (κρύο, υψηλή θερμοκρασία, υποξία, συναισθηματική και επώδυνη επίδραση)
• υπερλιπιδαιμία.

Έτσι, η ενεργοποίηση των αντιδράσεων LPO στο σώμα σχετίζεται στενά με τη λειτουργία των συστημάτων μεταφοράς και αξιοποίησης οξυγόνου. Τα προσαρμογόνα αξίζουν ιδιαίτερης προσοχής, συμπεριλαμβανομένου του ευρέως χρησιμοποιούμενου ελευθερόκοκκου. Το παρασκεύασμα από τη ρίζα αυτού του φυτού έχει γενικές τονωτικές, προσαρμογόνες, αντιστρες, αντιαθηροσκληρωτικές, αντιδιαβητικές και άλλες ιδιότητες, μειώνει τη γενική νοσηρότητα, συμπεριλαμβανομένης της γρίπης. Κατά τη μελέτη των βιοχημικών μηχανισμών δράσης των αντιοξειδωτικών σε ανθρώπους, ζώα και φυτά, το εύρος των παθολογικών καταστάσεων για τη θεραπεία των οποίων χρησιμοποιούνται αντιοξειδωτικά έχει επεκταθεί σημαντικά. Τα αντιοξειδωτικά χρησιμοποιούνται με επιτυχία ως προσαρμογόνα για την προστασία από βλάβες από ακτινοβολία, τη θεραπεία τραυμάτων και εγκαυμάτων, τη φυματίωση, τις καρδιαγγειακές παθήσεις, τις νευροψυχιατρικές διαταραχές, τα νεοπλάσματα, τον διαβήτη κ.λπ. Φυσικά, το ενδιαφέρον για τους μηχανισμούς που διέπουν μια τέτοια καθολική δράση των αντιοξειδωτικών έχει αυξηθεί.

Προς το παρόν, έχει πειραματικά αποδειχθεί ότι η αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών καθορίζεται από τη δράση τους στην αναστολή της υπεροξείδωσης των λιπιδίων λόγω της αλληλεπίδρασης με το υπεροξείδιο και άλλες ρίζες που προκαλούν την LPO, καθώς και λόγω των επιδράσεων των αντιοξειδωτικών στη δομή της μεμβράνης, διευκολύνοντας την πρόσβαση των λιπιδίων στο οξυγόνο. Η LPO μπορεί επίσης να αλλάξει με ένα διαμεσολαβούμενο σύστημα αντιοξειδωτικής δράσης μέσω νευροορμονικών μηχανισμών. Έχει αποδειχθεί ότι τα αντιοξειδωτικά επηρεάζουν την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών και ορμονών, την ευαισθησία των υποδοχέων και τη σύνδεσή τους. Με τη σειρά της, μια αλλαγή στη συγκέντρωση ορμονών και νευροδιαβιβαστών αλλάζει την ένταση της LPO στα κύτταρα-στόχους, γεγονός που οδηγεί σε αλλαγή στον ρυθμό καταβολισμού των λιπιδίων και, κατά συνέπεια, σε αλλαγή στη σύνθεσή τους. Η σχέση μεταξύ του ρυθμού LPO και μιας αλλαγής στο φάσμα των φωσφολιπιδίων της μεμβράνης παίζει ρυθμιστικό ρόλο. Ένα παρόμοιο ρυθμιστικό σύστημα έχει βρεθεί στις κυτταρικές μεμβράνες ζώων, φυτών και μικροβιακών οργανισμών. Όπως είναι γνωστό, η σύνθεση και η ρευστότητα των λιπιδίων της μεμβράνης επηρεάζουν τη δραστηριότητα των πρωτεϊνών της μεμβράνης, των ενζύμων και των υποδοχέων. Μέσω αυτού του συστήματος ρύθμισης, τα αντιοξειδωτικά δρουν στην αποκατάσταση της μεμβράνης, η οποία έχει αλλάξει στην παθολογική κατάσταση του οργανισμού, ομαλοποιώντας τη σύνθεση, τη δομή και τη λειτουργική του δραστηριότητα. Οι αλλαγές στη δραστηριότητα των ενζύμων που συνθέτουν μακρομόρια και στη σύνθεση του πυρηνικού πλέγματος με μια αλλαγή στη σύνθεση των λιπιδίων της μεμβράνης που προκαλούνται από τη δράση των αντιοξειδωτικών μπορούν να εξηγηθούν από την επίδρασή τους στη σύνθεση DNA, RNA, πρωτεϊνών. Ταυτόχρονα, εμφανίστηκαν στη βιβλιογραφία δεδομένα για την άμεση αλληλεπίδραση των αντιοξειδωτικών με τα μακρομόρια.

Αυτά τα δεδομένα, καθώς και τα πρόσφατα ανακαλυφθέντα δεδομένα σχετικά με την αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών σε πικομοριακές συγκεντρώσεις, υπογραμμίζουν τον ρόλο των οδών υποδοχέων στην επίδρασή τους στον κυτταρικό μεταβολισμό. Στην εργασία του VE Kagan (1981) σχετικά με τους μηχανισμούς δομικής και λειτουργικής τροποποίησης των βιομεμβρανών, αποδείχθηκε ότι η εξάρτηση του ρυθμού των αντιδράσεων LPO στις βιομεμβράνες εξαρτάται όχι μόνο από τη σύνθεση λιπαρών οξέων τους (βαθμός ακορεστότητας), αλλά και από τη δομική οργάνωση της λιπιδικής φάσης των μεμβρανών (μοριακή κινητικότητα των λιπιδίων, ισχύς πρωτεΐνης-λιπιδίου και αλληλεπιδράσεων λιπιδίου-λιπιδίου). Διαπιστώθηκε ότι ως αποτέλεσμα της συσσώρευσης προϊόντων LPO, συμβαίνει ανακατανομή λιπιδίων στη μεμβράνη: η ποσότητα των υγρών λιπιδίων στη βιοστιβάδα μειώνεται, η ποσότητα των λιπιδίων που ακινητοποιούνται από τις πρωτεΐνες της μεμβράνης μειώνεται και η ποσότητα των διατεταγμένων λιπιδίων στη βιοστιβάδα (συστάδες) αυξάνεται. V.

Κατά τη μελέτη της φύσης, της σύνθεσης και του μηχανισμού της ομοιόστασης του αντιοξειδωτικού συστήματος, αποδείχθηκε ότι η εκδήλωση της βλαβερής δράσης των ελεύθερων ριζών και των ενώσεων υπεροξειδίου εμποδίζεται από ένα σύνθετο πολυσυστατικό αντιοξειδωτικό σύστημα (AOS), το οποίο παρέχει δέσμευση και τροποποίηση των ριζών, αποτρέποντας τον σχηματισμό ή την καταστροφή των υπεροξειδίων. Περιλαμβάνει: υδρόφιλες και υδρόφοβες οργανικές ουσίες με αναγωγικές ιδιότητες· ένζυμα που διατηρούν την ομοιόσταση αυτών των ουσιών· αντιυπεροξειδικά ένζυμα. Μεταξύ των φυσικών αντιοξειδωτικών υπάρχουν λιπιδικές (στεροειδείς ορμόνες, βιταμίνες E, A, K, φλαβονοειδή και πολυφαινόλες βιταμίνη P, ουβικινόνη) και υδατοδιαλυτές (χαμηλού μοριακού βάρους θειόλες, ασκορβικό οξύ) ουσίες. Αυτές οι ουσίες είτε παγιδεύουν τις ελεύθερες ρίζες είτε καταστρέφουν τις ενώσεις υπεροξειδίου.

Ένα μέρος των αντιοξειδωτικών των ιστών έχει υδρόφιλο χαρακτήρα, το άλλο - υδρόφοβο, το οποίο καθιστά δυνατή την ταυτόχρονη προστασία λειτουργικά σημαντικών μορίων από οξειδωτικούς παράγοντες τόσο στην υδατική όσο και στην λιπιδική φάση.

Η συνολική ποσότητα βιοαντιοξειδωτικών δημιουργεί ένα «ρυθμιστικό αντιοξειδωτικό σύστημα» στους ιστούς, το οποίο έχει μια ορισμένη ικανότητα, και η αναλογία των προοξειδωτικών και αντιοξειδωτικών συστημάτων καθορίζει την λεγόμενη «αντιοξειδωτική κατάσταση» του οργανισμού. Υπάρχουν κάθε λόγος να πιστεύουμε ότι οι θειόλες κατέχουν μια ξεχωριστή θέση μεταξύ των αντιοξειδωτικών των ιστών. Αυτό επιβεβαιώνεται από τα ακόλουθα γεγονότα: υψηλή αντιδραστικότητα των σουλφυδρυλικών ομάδων, λόγω της οποίας ορισμένες θειόλες οξειδώνονται με πολύ υψηλό ρυθμό, εξάρτηση του ρυθμού οξειδωτικής τροποποίησης των SH ομάδων από το ριζικό τους περιβάλλον στο μόριο. Αυτή η περίσταση μας επιτρέπει να ξεχωρίσουμε μια ειδική ομάδα εύκολα οξειδούμενων ουσιών από μια ποικιλία θειολικών ενώσεων, οι οποίες εκτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες των αντιοξειδωτικών: αναστρεψιμότητα της αντίδρασης οξείδωσης των σουλφυδρυλικών ομάδων σε δισουλφιδικές ομάδες, η οποία καθιστά δυνατή, κατ' αρχήν, την ενεργειακά διατηρούμενη ομοιόσταση των θειολικών αντιοξειδωτικών στο κύτταρο χωρίς να ενεργοποιείται η βιοσύνθεσή τους· την ικανότητα των θειολών να εμφανίζουν τόσο αντιριζικές όσο και αντιυπεροξειδικές επιδράσεις. Οι υδρόφιλες ιδιότητες των θειολών καθορίζουν την υψηλή περιεκτικότητά τους στην υδατική φάση του κυττάρου και τη δυνατότητα προστασίας από οξειδωτική βλάβη βιολογικά σημαντικών μορίων ενζύμων, νουκλεϊκών οξέων, αιμοσφαιρίνης κ.λπ. Ταυτόχρονα, η παρουσία μη πολικών ομάδων στις ενώσεις θειόλης εξασφαλίζει τη δυνατότητα της αντιοξειδωτικής τους δράσης στη λιπιδική φάση του κυττάρου. Έτσι, μαζί με ουσίες λιπιδικής φύσης, οι ενώσεις θειόλης συμμετέχουν εκτενώς στην προστασία των κυτταρικών δομών από τη δράση οξειδωτικών παραγόντων.

Το ασκορβικό οξύ υπόκειται επίσης σε οξείδωση στους ιστούς του σώματος. Όπως και οι θειόλες, αποτελεί μέρος του AOS, συμμετέχοντας στη δέσμευση των ελεύθερων ριζών και στην καταστροφή των υπεροξειδίων. Το ασκορβικό οξύ, το μόριο του οποίου περιέχει τόσο πολικές όσο και μη πολικές ομάδες, παρουσιάζει στενή λειτουργική αλληλεπίδραση με την SH-γλουταθειόνη και τα λιπιδικά αντιοξειδωτικά, ενισχύοντας την επίδραση των τελευταίων και αποτρέποντας την υπεροξείδωση των λιπιδίων. Προφανώς, τα θειολικά αντιοξειδωτικά παίζουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην προστασία των κύριων δομικών συστατικών των βιολογικών μεμβρανών, όπως τα φωσφολιπίδια ή οι πρωτεΐνες που είναι βυθισμένες στο λιπιδικό στρώμα.

Με τη σειρά τους, τα υδατοδιαλυτά αντιοξειδωτικά - οι ενώσεις θειόλης και το ασκορβικό οξύ - εμφανίζουν την προστατευτική τους δράση κυρίως σε ένα υδατικό περιβάλλον - το κυτταρόπλασμα των κυττάρων ή το πλάσμα του αίματος. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι το αιμοποιητικό σύστημα είναι ένα εσωτερικό περιβάλλον που παίζει καθοριστικό ρόλο σε μη ειδικές και ειδικές αντιδράσεις της άμυνας του οργανισμού, επηρεάζοντας την αντίσταση και την αντιδραστικότητά του.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

Ελεύθερες ρίζες στην παθολογία

Το ζήτημα των σχέσεων αιτίας-αποτελέσματος στις αλλαγές στην ένταση της υπεροξείδωσης των λιπιδίων στη δυναμική της ανάπτυξης ασθενειών εξακολουθεί να συζητείται στη βιβλιογραφία. Σύμφωνα με ορισμένους συγγραφείς, η παραβίαση της στασιμότητας αυτής της διαδικασίας είναι η κύρια αιτία των ενδεικνυόμενων ασθενειών, ενώ άλλοι πιστεύουν ότι η αλλαγή στην ένταση της υπεροξείδωσης των λιπιδίων είναι συνέπεια αυτών των παθολογικών διεργασιών που ξεκινούν από εντελώς διαφορετικούς μηχανισμούς.

Έρευνες που έχουν διεξαχθεί τα τελευταία χρόνια έχουν δείξει ότι οι αλλαγές στην ένταση της οξείδωσης των ελεύθερων ριζών συνοδεύουν ασθένειες ποικίλης αιτιολογίας, γεγονός που επιβεβαιώνει τη θέση σχετικά με τη γενική βιολογική φύση της βλάβης των κυττάρων από τις ελεύθερες ρίζες. Έχουν συσσωρευτεί επαρκή στοιχεία για την παθογενετική συμμετοχή της βλάβης των ελεύθερων ριζών σε μόρια, κύτταρα, όργανα και το σώμα στο σύνολό του και την επιτυχή θεραπεία με φαρμακολογικά φάρμακα που έχουν αντιοξειδωτικές ιδιότητες.