37. Свободнорадикальные процессы в организме. Биоантиокислители (антиоксиданты)

На определенных этапах окисления углеводов, жиров или белков в клетке появляются свободные радикалы-называют атомы или молекулы, имеющие на внешней валентной орбитали неспаренный электрон. Свободные радикалы обладают очень высокой химической активностью за счет нескомпенсированного магнитного момента (а, значит, и магнитного поля) неспаренного электрона. С участием свободных радикалов осуществляется ферментативное и неферментативное окисление. Свободнорадикальное окисление протекает в тканях живого организма в норме за счет наличия кислорода, молекула которого имеет два неспаренных электрона О2 ••, а также ненасыщенных жирных кислот: олеиновой, линолевой, арахидиновой.

Этапы свободнорадикального окисления.

Инициирование – образование первичных радикалов в организме.

а) В жирных кислотах под действием электрических разрядов, УФизлучения, ионизирующей радиации происходит отрыв слабо связанного (подвижного) атома водорода H с образованием свободных радикалов

б) Иногда в дыхательной цепи митохондрий происходит неферментативный процесс одноэлектронного восстановления поглощаемого кислорода с образованием сильнейшего окислителя супероксид-анионрадикала • . − O2

Развитие цепи.

Образующиеся первичные радикалы R• реагируют с кислородом с образованием перекисного радикала ROO• . Этот радикал ищет жирные кислоты и присоединяет подвижный атом водорода с образованием промежуточных продуктов – гидроперекисей ROOH. Тем временем первичный радикал R• не исчезает, а появляется в каждом новом звене.

Разветвление цепи.

Накапливающиеся до некоторого предела гидроперекиси – соединения неустойчивые и через некоторое время начинают распадаться ROOH → RO• + • OH. Образовавшиеся два новых радикала начинают две новые цепи, что резко лавинообразно ускоряет свободнорадикальное окисление

Избыток продуктов свободнорадикального окисления ускоряет полимеризацию, инициирует новые цепи, например, в липидах мембран, нарушая их проницаемость. Этот эффект организм использует для иммунологической защиты. Фагоциты (нейтрофилы и макрофаги) синтезируют супероксиданионрадикал. Этим супероксидом они поражают мембраны чужеродных бактерий и вирусов. Супероксид инициирует в чужеродных мембранах процессы свободнорадикального окисления, что и является основой их поражения и служит одним из факторов иммунитета. Однако в случае избытка супероксид поражает клетки своего организма. Если реакции свободнорадикального окисления не будут контролироваться, то все клеточные липиды рано или поздно будут уничтожены. Поэтому в состав всех живых тканей входят антиокислители (токоферол, аскорбиновая кислота и др.), которые нейтрализуют возникающие при окислении липидов радикалы и постоянно удерживают процессы окисления на стабильном уровне.

Непрерывное протекание свободнорадикального окисления в течение всей жизни является одной из основных причин преждевременного старения и появления возрастных катаракт как следствия свободнорадикальной полимеризации – нуклеиновых (NH) и жирных (RH) кислот. Причем могут сшиваться даже разнородные биомолекулы , например, нуклеиновых кислот с жирными. Накопление таких «неправильных» полимеров делает кожу менее эластичной, хрусталик непрозрачным, приводит к отложению в клетках пигмента старения бурого цвета – липофусцина, и, что самое главное, постепенно инактивирует все ферментативные, иммунологические и генетические системы. К факторам, ускоряющим процессы свободнорадикального окисления в организме человека и животных, относятся употребление в пищу окисленных прогорклых жиров, недостаток в рационе биоантиокислителей, перекармливание концентрированными комбикормами, ионизирующая радиация, курение, обездвиживание (гиподинамия), стрессы.

Биоантиокислители или антиоксиданты- это ингибиторы процессов свободнорадикального окисления. В начале 60-х годов прошлого века профессор А.И. Журавлев обнаружил антиоксидантную активность у ряда соединений: токоферола, глютатиона, цистеина, витамина K, аскорбиновой кислоты (эти вещества содержатся в яичном желтке), салициловой кислоты, каротина. НО применение людьми антиоксидантов в неумеренных дозах тоже приводит к росту различных патологий, так как понижается иммунная функция фагоцитов.