Продукты перекисного окисления липидов образуются в клетке. Продукты перекисного окисления липидов. Перекисное окисление липидов и ишемическая болезнь сердца. V Наименование лабораторной работы

Федеральное агентство по образованию

ФГОУ ВПО Сибирский федеральный университет

Институт фундаментальной биологии и биотехнологии

Кафедра биохимии и физиологии человека и животных

В.С. Выборова

студентка V курса

(дипломная работа)

Допустить к защите:

Зав. кафедрой, д.м.н., проф. А.А. Савченко

Научный руководитель:

Канд. биол. наук, проф.

Н.М. Титова

Красноярск 2008


Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Активные формы кислорода – классификация и свойства

1.2. Перекисное окисление липидов

1.3. Антиоксидантная система

Глава 2. Материалы и методы

2.1 Объект исследования

2.2. Определение содержания малонового диальдегида

2.3. Определение содержания диеновых коньюгатов

2.4. Статистическая обработка результатов

Глава 3. Результаты исследований и обсуждение

Список литературы

В последние годы широко обсуждается роль активных форм кислорода (АФК) и инициируемых ими свободнорадикальных процессов при различных патологических процессах, а так же при беременности. В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, но при стрессовых ситуациях происходит усиленное образование АФК, под действием которых происходит избыточная и неконтролируемая активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), что в конечном итоге может привести к патологическому состоянию, которое сопровождается дисбалансом ферментативных и неферментативных компонентов системы антиоксидантной защиты. Физиологическая беременность может сопровождаться существенными изменениями в про/антиоксидантном статусе.

Характерным проявлением окислительного стресса является интенсификация процессов перекисного окисления липидов, индикатором которой служит увеличение содержания хотя бы одного из его продуктов. Данные о содержании продуктов ПОЛ в биологических объектах могут нести в себе информацию о глубине и степени патологического процесса. В качестве количественных маркеров наиболее часто используются такие интермедиаты ПОЛ, как диеновые конъюгаты (ДК), а также один из его конечных продуктов – малоновый диальдегид (МДА).

Цель данной работы – определение содержания ДК и МДА в плазме крови у женщин в разные периоды беременности.

В задачи работы входило:

1. Определить содержание продуктов перекисного окисления липидов в плазме крови небеременных женщин.

2. Определить содержание ДК в плазме крови женщин в динамике беременности.

3. Определить содержания МДА в плазме крови женщин в динамике беременности.

Работа выполнена на базе кафедры биохимии и физиологии человека и животных Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского Федерального университета и Хакасского республиканского центра планирования семьи.


Глава 1. Обзор литературы .

Термин активные формы кислорода (АФК) объединяет целый ряд образующихся в организме промежуточных и побочных продуктов восстановления молекул кислорода, таких как супероксидный (О2-), гидроксильный (НО·), пергидроксильный (НО2∙), пероксильный (RO2∙) и алкоксильный (RO∙) радикалы, оксид азота (NO∙), пероксинитрит (ONOO-), гипохлорит (HOCl), перекись водорода (H2O2) и др. Помимо продуктов восстановления О2, к АФК относят также озон (О3) и синглетный кислород 1О2, то есть кислород, находящийся в возбужденном (синглетном) состоянии [Владимиров, 1998; Осипов, Азизова, Владимиров, 2003]. Все АФК, кроме синглетного кислорода, представляют собой разные химические соединения: молекулы (Н2О2), свободные радикалы (ОН, НО2), ион-радикалы (О2-). Поэтому термин активные формы кислорода следует считать собирательным, он подчеркивает высокую реакционную способность промежуточных продуктов восстановления молекулы кислорода, кислородных радикалов и их прекурсоров.

Радикалы кислорода образуются в ходе процессов, связанных с транспортом электронов по дыхательной цепи. В обычных условиях на генерацию АФК расходуется от 1 до 5% потребляемого кислорода. Однако эта величина может существенно возрастать при изменении кислородного бюджета организма – при гипероксии или гипоксии. В результате последовательного восстановления молекулярного кислорода происходит образование супероксидного аниона, перекиси водорода, гидроксильного радикала.

Супероксидный анион-радикал (О2-). Среди кислородных свободных радикалов ему отводят наиболее значительную роль, так как считается, что именно он является родоначальником многих других активных форм кислорода. Супероксидный радикал (СОР) образуется при присоединении одного электрона к молекуле кислорода в основном состоянии . Химическая активность О2- в значительной степени зависит от физико-химического состояния окружающей его клеточной или внеклеточной среды. В водных растворах О2- способен окислять аскорбиновую кислоту, адреналин и тиоловые соединения, выступая как слабый окислитель [Хавинсон, Баринов, Арутюнян 2003]. Значительно более выражены восстановительные свойства супероксидного радикала. В присутствии ионов негемового железа СОР достаточно активно восстанавливает его из трехвалентного в двухвалентное состояние. Это свойство СОР чрезвычайно важно, поскольку двухвалентное железо играет большую роль в образовании агрессивных липидных и гидроксильных радикалов [Владимиров, 1998]. Супероксидный радикал также может восстанавливать содержащие трехвалентное железо комплексы (цитохром с, ферри-ЭДТА) и нитросиний тетразолий .

Образование супероксида в организме в основном происходит при работе митохондриальной и микросомальной цепей переноса электронов, в результате «утечки» электронов с восстановленных элементов этих цепей на молекулярный кислород [Осипов, Азизова, Владимиров, 2003], при активации фагоцитирующих клеток крови и тканевых макрофагов [Владимиров, 1998], в ходе энзиматических реакций при действии, так называемых «перекись продуцирующих ферментов», моно-и диаминооксидаз, моно-и диоксигеназ, при окислении гемоглобина и миоглобина, а также любых, склонных к аутоокислению биомолекул: аскорбиновой кислоты, восстановленного глутатиона, биогенных аминов [Хавинсон, Баринов, Арутюнян, 2003].

Супероксиданион-радикал – пусковое звено каскада радикальных реакций, приводящих к возникновению большинства АФК и продуктов перекисного окисления липидов. Он участвует в синтезе хемотаксических пептидов, усиливает митогенстимулированную пролиферацию лимфоцитов, ингибирует действие эндотелиального фактора расслабления, может повреждать мембраны эритроцитов, ингибировать Са-АТФазу, синтез РНК и белка эндотелиальных клеток, окислять белки сыворотки, в тоже время его непосредственная цитотоксичность невелика [Воейков, 2004].

Для регуляции уровня О2- в клетках служит высокоспецифичный фермент-антиоксидант – супероксиддисмутаза (СОД), которая обладает существенной способностью ускорять реакции дисмутации радикала с образованием молекул перекиси водорода и кислорода.

О2- + О2- + 2Н+ → Н2О2 + О2

Пероксид водорода. Н2О2 не является свободным радикалом. Образование О2- в любой биологической модельной системе сопровождается накоплением Н2О2, образующимся в результате дисмутации (неферментативно или в присутствии супероксиддисмутазы) [Дубина, 2004]. Поэтому в организме повышение концентрации Н2О2 наблюдается при активации процессов, которые связаны с генерацией супероксидного радикала: при состояниях метаболического взрыва фагоцитирующих клеток; при усиленной деятельности митохондриальных и микросомальных электронтранспортных цепей; при повышении активности оксидазных ферментов.

Будучи стабильным продуктом восстановления кислорода, Н2О2 обладает свойствами слабого окислителя. Эти свойства проявляются, в частности, в присутствии ионов металлов с переменной валентностью в восстановленной форме [Осипов, Азизова, Владимиров, 2003], в результате чего образуется высокоактивный гидроксильный радикал:

Н2О2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH

В отсутствии каталазы и ионов металлов переменной валентности пероксид водорода довольно стабилен и вследствие своей незаряженной ковалентной структуры воспринимается клеткой, как молекула воды. Благодаря этому Н2О2 может легко проникать в клетки и ткани, при этом наличие нейтральных аддуктов пероксида водорода (например, гистидина) обеспечивает проникновение внутрь клеток даже в присутствии каталазы. Считается, что биологическая активность Н2О2 существенно зависит от её концентрации. Так, при низких (микромолярных) уровнях Н2О2 является относительно слабореактивной. Однако с ростом концентрации агрессивность пероксида водорода увеличивается и при достаточно высоком (миллимолярном) уровне Н2О2 обладает цитотоксическим действием и может вызывать гибель фибробластов и других типов клеток, включая гепатоциты и эндотелиальные клетки. В сублетальных концентрациях пероксид водорода существенно изменяет статус эндотелиальных клеток, что проявляется в ингибировании транспорта анионов через мембрану, увеличении внутриклеточной концентрации Са2+, активации фосфолипаз и фосфоинозитидного обмена, повреждает Сu,Zn-СОД, тем самым снижая антиоксидантную защиту клеток [Меньщикова с соавт., 2006].

Клетки млекопитающих достаточно устойчивы к воздействию пероксида водорода, благодаря наличию глутатионпероксидазной и каталазной ферментативных систем, первая из которых эффективно работает при малых концентрациях перекиси, вторая – при высоких.

Гидроксильный радикал (НО∙). Одноэлектронное восстановление Н2О2 приводит к образованию гидроксильных радикалов, обладающих чрезвычайно высокой реакционной способностью. Разложение Н2О2 в присутствии ионов двухвалентного железа является основным путем образования НО∙ (реакция Фентона) [Владимиров, Арчаков, 2003]:

H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + HO∙

Другой путь образования гидроксильного радикала – это реакция разложения гипохлорита, которая также протекает с участием Fe2+ [Осипов, Якутова, Владимиров 2003; Якутова с соавт., 2004]:

НОCl + Fe2+ → HO + Cl- + Fe3+

Установлено, что образование гидроксильного радикала возможно при разложении гипохлорита также и железонезависимым путем

HOCl +O2- → HO + Cl- + O2-

Вследствие высокой химической активности время жизни ОН-радикалов в клетке составляет около 10-9 с, а расстояние, которое они успевают пройти за это время от места их образования, не превышает 100 нм. Таким образом, клеточная топография повреждающего действия ∙ОН-радикалов и, как следствие этого, характер эффекта повреждения будет зависеть от места их образования. Например, возникновение ОН-радикалов вблизи молекулы ДНК с высокой вероятностью приведет к модификации основания и взрыву одной из цепей ДНК .

Обладая наиболее высоким в живой природе редокс-потенциалом (Е0=+2.7В), и будучи вследствие этого чрезвычайно агрессивным, ∙ОН оказывает действие практически на любую биологическую молекулу. Но наибольший ущерб клетке наносят его реакции с ДНК, белками и полиненасыщенными жирными кислотами внутриклеточных и плазматических мембран, что определяет сильнейшее мутагенное и цитотоксическое действие гидроксильного радикала .

Важно отметить, что в организме нет специальных ферментативных систем, обладающих способностью инактивировать гидроксильный радикал. Низкомолекулярные соединения, такие как урацил, мочевая кислота, салицилаты, глюкоза, диметилсульфоксид, обладают способностью ингибировать ∙ОН-радикал только при достаточно высоких концентрациях [Зенков, Ланкин, Меньщикова, 2004]. Таким образом, при целом ряде патологических состояний, сопровождающихся избыточным образованием АФК и, соответственно, гидроксильного радикала, организм становится практически беззащитным перед повреждающим действием этого соединения. Предотвращение повреждений клеточных структур осуществляется только за счет снижения концентрации радикалов предшественников ОН, в частности, супероксиданион-радикала и пероксида водорода.

Синглетный кислород (1О2). Образуется при изменении спина одного из электронов π-орбитали в молекуле кислорода. Источником синглетного кислорода являются реакции фотосенсибилизированного окисления биологических субстратов [Осипов, Азизова, Владимиров, 2003]. При нефотохимических реакциях образование 1О2 возможно в результате неферментативной дисмутации супероксидных радикалов, протекающей с образованием перекиси водорода в присутствии ионов металлов с переменной валентностью:

О2- + О2- + Н2 → Н2О2 + 1О2

А также при взаимодействии некоторых сильных окислителей, например гипохлорита с Н2О2 и ферментативно – в реакциях восстановления цитохрома с . В отличие от молекулы О2, синглетный кислород обладает высокой химической активностью, особенно по отношению к молекулам, содержащим участки повышенной электронной плотности (ненасыщенные жирные кислоты, ароматические аминокислоты, основания). Типичным для 1О2 являются реакции взаимодействия с двойной связью. Это свойство 1О2 особенно важно для инициирования перекисного окисления ненасыщенных липидов в биологических мембранах [Меньщикова с соавт., 2006]. Кроме того, синглетный кислород, как и гидроксильный радикал, вызывает окисления сульфгидрильных групп в белках, декарбоксилирует аминокислоты, расщепляет нуклеиновые кислоты . Энергичное образование 1О2 в клетке может приводить к её повреждению или даже к гибели [Осипов, Азизова, Владимиров, 2003].

Одним из наиболее эффективных гасителей синглетного кислорода в клетке является β-каротин, одна молекула которого способна потушить около 1000 его молекул прежде, чем он подвергнется окислительной деструкции [Владимиров, Арчаков, 2003].

Гипохлорит (НОСl). Хлорноватистая кислота – сильнейший окислитель, образуется в нейтрофилах при участии гем-содержащего цитоплазматического фермента миелопероксидазы . Миелопероксидаза окисляет ионы солей хлористоводородной кислоты, Сl- в присутствии Н2О2 в ходе реакции:

Н2О2 + Сl- + Н+ → НОСl + Н2О

НОСl не является свободным радикалом, но выступает как один из наиболее сильных окислителей.

НОСl атакует простейшие амины, сульфгидрильные группы в белках и хлорированные пуриновые основания в ДНК [Хавинсон c соавт., 2003]. НОСl может взаимодействовать с замещенными арил-аминами (например, с анилином, 1-нафтиламином и 1-нафтолом) даже при физиологических уровнях, образуя долгоживущие продукты, которые связываются с ДНК и являются генотоксичнымим для клеток человека [Осипов, Азизова, Владимиров, 2003].

1.2. Перекисное окисление липидов .

Все активные формы кислорода обладают высокой цитотоксичностью в отношении любых типов клеток и клеточных образований, что определяется их химической активностью. Можно выделить 4 наиболее вероятные мишени окислительной цитотоксической атаки АФК: индукция процессов ПОЛ в биологических мембранах, повреждение мембраносвязанных белков, инактивация ферментов и повреждение ДНК клеток.

Одним из важнейших следствий избыточного образования АФК является избыточная в этих условиях активация процессов ПОЛ [Барабой, 1991]. В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, обеспечивающим протекание ряда физиологических процессов. Чрезмерная, патологически усиленная активация процессов ПОЛ под действием АФК приводит к необратимому изменению или повреждению мембранных структур, нарушению их проницаемости для ионов. Процессы ПОЛ можно условно подразделить на 3 последовательных этапа, или фазы развития: процесс зарождения цепей, процессы развития цепных реакций и обрыв цепей [Зенков, Ланкин, Меньщикова, 2004].

В биологических мембранах окислению подвергаются преимущественно полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов . На стадии инициирования под действием свободных радикалов О2, ионизирующей радиации, ультрафиолетового облучения и ряда химических веществ, относящихся к прооксидантам, происходит отрыв атома водорода в альфа-положении по отношению к двойной связи. Присутствие двойной связи в жирной кислоте (ЖК) ослабляет связь С-Н в смежных углеродных атомах и тем самым облегчает отщепление Н∙. Чем длиннее ненасыщенная боковая цепь кислоты жирного ряда, тем сильнее у неё склонность подвергнуться липидному окислению [Хавинсон, Баринов, Арутюнян, 2003]. Радикал с углеродом в центре претерпевает молекулярную перегруппировку с образование диена, содержащего сопряженные двойные связи, который в дальнейшем соединяется с О2 и образует радикал пероксида, способный отделить атом водорода от другой ЖК. Возникновение в результате этой реакции органических перекисей и нового радикала способствует продолжению окислительных реакций, приобретающих цепной характер [Зенков, Ланкин, Меньщикова, 2004].

Таким образом, перекисное окисление липидов представляет собой процесс, связанный с активацией кислорода, особенность которого заключается в том, что молекула О2 присоединяется к свободному радикалу :

О2 + L∙ → LO2

В результате получается новый пероксильный радикал органического соединения. В дальнейшем происходит взаимодействие этого радикала с новой молекулой органического соединения, в результате чего протекает процесс цепного ПОЛ.

LO2∙ + LH → LOOH + L

L∙ + O2 → LO2∙

Реакции перекисного окисления липидов указаны на рис. 1.

Рис.1. Реакции перекисного окисления липидов [Владимиров, 1998]

Считается, что образование перекисей липидов осуществляется двумя путями: неферментативным – аскорбатзависимым (аскорбиновая кислота регенерирует ионы за счет обратного восстановления Fe3+ до Fe2+), активируемым металлами с переменной валентностью, и ферментативным (НАДФН-зависимым). По первому пути образование перекисей липидов происходит во всех мембранных структурах, а по второму – преимущественно в эндоплазматическом ретикуломе .

Ферментативное ПОЛ относится только к генерации липидных перекисей в активном центре фермента. Образованные при этом гидроперекиси и эндоперекиси являются стереоспецифическими и имеют важные биологические функции. В частности, это относится к циклооксигеназе и липооксигеназе.

Особенность неферментативного цепного окисления в биологических мембранах заключается в том, что оно практически не происходит в отсутствие металлов с переменной валентностью, в частности ионов двухвалентного железа [Владимиров, Арчаков, 2003]. Резко выраженное прооксидантное действие Fe2+ на ненасыщенные жирные кислоты (НЖК) в биологических мембранах обусловлено разложением продуктов реакции гидроперекисей, в результате которого в системе появляются новые свободные радикалы, инициирующие новые цепи окисления:

Fe2+ + LOOH → Fe3+ + OH + LO

При этом радикал LO вступает в дальнейшие реакции цепного окисления:

LO + LH → LOH + L

В последние годы появилось много данных, свидетельствующих, что ионы железа активируют процессы перекисного окисления также за счет того, что они участвуют в образовании гидроксильного радикала [Владимиров, 1998].

В ходе ПОЛ субстрат (полиненасыщенные ЖК) продолжают расходоваться, если только в этот процесс не вмешивается глутатионпероксидаза, восстановленный глутатион, витамин Е или другой антиоксидант , что ведет к прерыванию цепной реакции. Благодаря наличию в организме антирадикальной защиты, процессы пероксидации ограничиваются [Зенков, Ланкин, Меньщикова, 2004]. Физиологическая роль перекисного окисления заключается в участии в процессах самообновления, самоперестройки биологических мембран, ионного транспорта, регуляции активности мембраносвязанных ферментов и других физиологических реакций . При интенсивном воздействии на организм химических или физических факторов процессы ПОЛ многократно усиливаются, образование АФК возрастает, а когда происходит срыв механизмов антирадикальной защиты, развивается окислительный стресс, который может проявляться на клеточном, тканевом и организменном уровнях. При этом усиление перекисного окисления липидов, чрезмерная продукция органических перекисей приводят к развитию патологических процессов [Суханова, 2004; Барабой с соавт., 2004].

Повышение уровня ПОЛ наблюдается при многих заболеваниях, различных патологических состояниях и интоксикациях. При этом считают, что в случае болезни и интоксикации происходит возрастание ПОЛ, продукты которого и являются ответственными за повреждение клеток и тканей. Однако, как было установлено , поврежденные ткани подвержены перекисному окислению липидов в гораздо большей степени, чем здоровые. Причина этого явления – инактивация некоторых биоантиоксидантов, утечка антиоксидантов из поврежденных клеток и выделение ионов металлов (особенно железа и меди) из мест их накопления в клетках и из металлопротеинов, гидролизованных освободившимися из разрушенных липосом ферментами [Воскресенский, Левицкий, 2003].

Состав продуктов перекисного окисления липидов достаточно сложен. К продуктам цепной реакции ПОЛ, прежде всего, относятся разновидности гидроперекисей, которые способны подвергаться нерадикальным окислительным превращениям, что приводит к образованию первичных (диеновые коьюгаты), и конечных продуктов ПОЛ (малоновый диальдегид, основания шиффа) [Журавлева с соавт., 2003].

Избыточное образование продуктов пероксидации приводит к целому комплексу цитотоксических эффектов, включающих инактивацию ряда ферментных систем, угнетение синтеза белка, повреждение и угнетение синтеза ДНК, лизис клеточных структур, нарушение репродуктивных процессов деления клеток.

Рис.2. Радикальные и нерадикальные продукты ПОЛ

Особенно важно подчеркнуть, что происходит нарушение мембранных структур, изменение транспорта ионов Са2+, создающее угрозу жизни клетки .

Образование АФК, известных как прооксиданты, наблюдается во многих метаболических процессах и является обязательным атрибутом нормальной аэробной жизни. Функционирование и развитие клеток, а так же организма в целом, в кислородсодержащем окружении не могло бы быть возможным без существования защитных систем, основу которых составляют ферментативные и неферментативные антиоксиданты [Петрович, Гуткин, 2005]. Постоянное образование прооксидантов в живых организмах уравновешено их дезактивацией антиоксидантами, поэтому для поддержания гомеостаза необходима непрерывная регенерация антиоксидантной способности. Отсутствие или сбои этой непрерывности сопровождаются накоплением окислительных повреждений и приводят к возникновению окислительного стресса [Меньщикова с соавт., 2006].

Основными функциями антиоксидантной системы являются: ограничение интенсивности реакции свободнорадикального и перекисного окисления; защита чувствительных к окислительным повреждениям биомолекул мембран, внутри - и внеклеточных структур от действия свободных радикалов и перекисных соединений; восстановление окислительных молекулярных повреждений [Шепелев с соавт., 2004]. В целом основная задача системы антиоксидантной защиты состоит в предотвращении и ограничении развития патологических состояний, вызываемых окислительными повреждениями структур организма [Владимиров, 1998; Журавлев, 2003].

Общепринятой номенклатуры антиоксидантов в настоящее время нет. По химической природе биоантиокислители представляют собой широкий класс соединений: ферменты (СОД, каталаза, глутатионпероксидаза (ГПО)), фенолы и полифенолы (токоферолы, эвгенол), флавоноиды (рутин, кверцетин), стероидные гормоны и многие другие соединения [Бурлакова, Храпова, 2004]. В зависимости от растворимости различают жирорастворимые (витамин Е, А, К, убихинон) и водорастворимые (витамин С, SH-содержащие соединения) биоантиокислители, по молекулярной массе выделяют группу низкомолекулярных антиоксидантов (глутатион, α-токоферол, мочевая кислота) и высокомолекулярных (ферритин, каталаза) [Кения, Лукаш, Гуськов, 1993].

К числу энзимных антиоксидантов относят прежде всего супероксидредуктазу (СОР), восстанавливающую О2- в пероксид водорода, СОД, катализирующую реакцию дисмутации О2- с образованием пероксида водорода и молекулярного кислорода , каталазу, восстанавливающую Н2О2, глутатионзависимые пероксидазы и трансферазы (ГТ) .

Рис.3. Антиоксиданты водной фазы [Владимиров, 1998]

Главной ферментативной системой плазмы крови является ГПО внеклеточных жидкостей и ГПО гидроперекисей липидов (ГПО 4), которая будучи липофильным соединением эффективно взаимодействует с гидроперекисями фосфотидилхолина, холестерина и эфиров холестерина в липопротеинах низкой плотности (ЛПНП), восстанавливая их, следовательно, защищая от окислительной модификации . Кроме того ГПО 4 совместно с токоферолом практически полностью подавляет ПОЛ в биологических мембранах благодаря тому, что витамин Е эффективно восстанавливает пероксирадикалы, а фермент разлагает гидроперекиси, препятствуя тем самым их вовлечению в окислительный цикл .

ГТ, в отличие от селенсодержащей ГПО, для которой лучшими субстратами являются гидрофильные гидроперекиси с малым размером молекул, эффективно восстанавливает гидрофобные гидроперекиси с большим объемом молекулы: гидроперекиси полиненасыщенных жирных кислот (линолевой и арахидоновой), фосфолипидов [Бобырев, Почерняева, Стародубцев, 2005; Колесниченко, Кулинский, 2004].

Вместе с тем во всех водных и липидных фазах организма могут протекать радикальные окислительные процессы, в защите от которых важную роль играют антиоксиданты-ингибиторы органических радикалов, среди которых важное место занимают соединения фенольного типа. В настоящее время выделено несколько тысяч фенольных соединений, среди которых выраженным антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин, а так же большинство растительных (флавоноиды) и животных пигментов [Дубина, 2005].

В антирадикальной защите липопротеинов плазмы крови и клеточных мембран α-токоферолу принадлежит ведущая роль – одна его молекула защищает ≈10000 молекул ненасыщенных жирных кислот [Евстигнеева, Волков, Чудинова, 2003], при этом считается, что α-токоферол способен обезвредить не менее 60% образующихся пероксильных радикалов [Тиунов, 1995]. Окисление α-токоферола со свободными радикалами компенсируется биорегенерацией молекул этого антиоксиданта в реакциях восстановления коантиоксидантами (АН), редокс-потенциал которых ниже, чем у радикала α-токоферола (α-Тф-О.) [Бурлакова, Крашков, Храпова, 1998]. В результате такой реакции не только происходит восстановление витамина Е, но и предотвращается возможность инициации α-токофероксильным радикалом окисления липидов:

α-Тф-О. + RH→ α-Тф-ОH + R. (1)

α-Тф-О. + АH→ α-Тф-ОH + А. (2)

В физиологических условиях вторая реакция обычно превалирует над первой, так как константа скорости реакции α-Тф-О. с НЖК не превышает 103М-1с-1, в то время как для реакции (1) константа скорости может достигать значений 104-107М-1с-1.К наиболее изученным коантиоксидантам относятся убихинол, аскорбиновая кислота (АК), билирубин [Менщикова, Зенков, 1993].

Рис.4. Окислительно-восстановителные превращения α-токоферола и сопряженных с ним коантиоксидантов [Меньщикова с соавт., 2006].

АК превосходит другие антиоксиданты плазмы в защите липидов от перекисного окисления, так как только это соединение достаточно реакционноспособно, чтобы эффективно ингибировать инициацию ПОЛ в водной фазе .

Важными внеклеточными антиокислителями являются альбумины – простые гидрофильные белки плазмы крови, которые являются основными носителями SН групп. SН содержащим соединениям принадлежит ведущая роль в защите клеток от ОН-радикала, образующегося в реакции Фентона или в результате разложения молекул воды под действием ионизирующих излучений.

Необходимо отметить наличие антирадикальных свойств у белков, хелатирующих ионы железа и других металлов с переменой валентностью. В первую очередь это трансферрин, лактоферрин и церулоплазмин. Основная роль трансферрина и близкого ему по структуре лактоферрина, содержащегося в молоке и выделяющегося фагоцитами при их активации, состоит в акцептировании «свободного» железа, что препятствует образованию радикалов НО.в реакциях Фентона, катализируемых ионами Fe [Зборовская, Банникова, 2000].Значимую роль в этом процессе играет церулоплазмин, Cu-содержащий белок, обеспечивающий окисление Fe 2+ до Fe3+ и делающий тем самым железо доступным для связывания трансферрина [Воскресенский с соавт., 2004; Krsek-Staples, Wbster, 2004; Василец, 2004]

Наиважнейшим антиоксидантом внеклеточной жидкости является мочевая кислота (МК). Ввиду высокого ее содержания в плазме крови человека некоторые исследователи считают, что на нее приходится 35-65% защиты липопротеинов от окисления, 10-15% ингибирования НО. и 12% ингибирования синглетного кислорода. Кроме того МК может выступать синергистом с радикалами α-токоферола и аскорбиновой кислотой, что усиливает их антиоксидантное действие [Булгакова, 2006].


Объектом исследования явилась замороженная плазма крови относительно здоровых небеременных и беременных женщин, поставляемая из Хакасского республиканского центра планирования семьи. Плазма хранилась при температуре -20° С до определения концентрации диеновых коньюгатов и малонового диальдегида. Всего было обследовано 127 женщин, деление на группы приведено в таблице 1.

Таблица 1

Группы обследованных женщин

В липидных системах в результате процессов ПОЛ образуется МДА, взаимодействие которого с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК) приводит к образованию хромогена с максимумом поглощения в красной области видимого спектра при длине волны 532 нм. [Стальная, 1997].

Реактивы:

1. 30%-ная трихлоруксусная кислота (ТХУ);

2. 0,1 М этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА);

3. 1%-ная тиобарбитуровая кислота;

4. 0,05 н раствор NaOH;

5. Физиологический раствор.

Ход определения:

К 0,2 мл образца добавляли 0,8 мл физиологического раствора и 0,5 мл ТХУ. Перемешивали, оставляли стоять на льду 2 часа. Затем центрифугировали 15 мин. при 3000 об/мин. 1 мл супернатанта переносили в другую пробирку, добавляли 0,075 мл 0,1 М ЭДТА и 1%-ного ТБК, растворенной в 0,05 Н растворе NaOH. Содержимое перемешивали и ставили в кипящую водяную баню на 15 минут. Затем пробирки охлаждали при комнатной температуре и измеряли поглощение при длинах волн 532нм, а затем при 600 нм.

Расчет МДА производят по формуле:

C= _________________ x f,

C – концентрация МДА, мкмоль/л плазмы (эритроцитов),

D600 – оптическая плотность при длине волны 600 нм;

E – коэффициент экстинции 1,56x105М-1см-1;

f – коэффициент разведения. (f=9,94)

Вследствие π-π переходов спектры конъюгированных гидроперекисей полиненасыщенных жирных кислот характеризуются интенсивным поглощением в ультрафиолетовой области спектра с максимумом при 232-234 нм.

Определение содержания ДК проводили в экстрактах эритроцитов. Для этого липиды из эритроцитов экстрагировали стократным избытком смеси растворителей (гептан-изопропанольная смесь в соотношении 1:1). В гомогенизатор вносили 0,1 мл. упакованных эритроцитов, добавляли 5 мл. изопропилового спирта и тщательно растирали до получения гомогенной суспензии. Содержимое гомогенизатора количественно переносили в мерную центрифужную пробирку, в которую затем добавляли 5 мл. гептана.

Экстракт центрифугировали в течение 10 минут при 1700g. Надосадочную фракцию переносили в градуированную пробирку и добавляли 1/5 объема 0,74%-ного водного раствора KCI для отмывки липидного экстракта от нелипидных примесей. После тщательного встряхивания образовавшаяся эмульсия расслаивалась на две прозрачные фазы. В гептановом экстракте (верхняя фаза) измеряли спектрофотометрически содержание сопряженных диенов в кювете с длиной оптического пути 1,0 см против гептана. Расчет количества ДК производили, используя молярный коэффициент экстинкции при длине волны 233 нм, равный 27000 М¯¹*см¯¹ [Паранич и соавт., 1993] и выражали в ммолях на мл клеток.

Д – оптическая плотность;

К – коэффициент ммолярной экстинкции = 21,0 мМ-1 см-1;

Статистическую обработку результатов осуществляли общепринятыми методами с использованием пакета прикладных программ Statistica 7.0. Достоверность различий оценивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни, с достоверностью Р<0,05 [Лакин, 1980].


Говоря об общей опасности воздействия свободных радикалов на организм, нельзя обойти эту проблему и у беременных женщин, от здоровья которых зависит будущее целого поколении детей.

При неосложненной беременности в организме женщин происходит целый ряд адапционно-приспособительных процессов, направленных на обеспечение адекватного течения гестационного периода, роста и развития плода. Известно, что важными составляющими адаптивных перестроек являются показатели агрегатного состояния крови, иммунного статуса, эндокринной системы а так же перекисного окисления липидов. В их сбалансированном взаимодействии в ответ на регулирующее влияние гипоталамуса заложено качество адаптации организма [Гусак, 2006].

Физиологическая беременность может сопровождаться существенными изменениями в про/антиоксидантном статусе. Одними из параметров, которые позволяют оценить состояние свободнорадикальных процессов является диеновые коньюгаты и малоновый диальдигид. В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, но при стрессовых ситуациях происходит усиленная активация процессов ПОЛ под действием АФК, что приводит к патологическому состоянию.

В данной работе было определено содержание диеновых коньюгатов и малонового диальдегида у небеременных женщин (N=31), которые составили группу контроля. Согласно литературным данным содержание продуктов ПОЛ в частности МДА, являющегося одним из конечных продуктов данного процесса, с возрастом неуклонно возрастает [Банкова, Никанорова, 1988]. В группе небеременных женщин возраст значительно варьировал: от 18 до 39 лет. В связи с этим, мы разделили женщин контрольной группы по возрастному критерию на две подгруппы: в первую подгруппу вошли женщины в возрасте 18-28 лет (N=18), во вторую – 29-39 лет (N=13).

Содержание ДК и МДА в этих подгруппах приведены на рисунках 5 и 6.

В возрастной подгруппе от 18 до 28 лет содержание ДК составило 0,28 ммоль/л, а в возрастной подгруппе от 29 до 39 лет концентрация увеличилась на 28%. Та же закономерность выявлена и в содержании МДА.

Концентрация МДА в первой подгруппе составила 0,85мкмоль/л, во второй подгруппе уровень МДА повысился на 31%.

Наблюдаемые изменения свидетельствуют о том, что с возрастом на фоне усиления процессов ПОЛ происходит угнетение антиоксидантной системы. Нарушения в системе перекисного окисления липидов и антиоксидантной активности являются одним из механизмов формирования антиоксидантной недостаточности вследствие чрезмерного усиления ПОЛ.


В результате активации ПОЛ и накопления свободных радикалов происходит окислительная модификация липопротеинов плазмы крови, нарушение структурно-функциональной целостности клеточных мембран, освобождение лизосомальных ферментов, что в конечном итоге приводит к патологическим процессам в клетке и организме в целом.

При анализе содержания ДК и МДА между двумя возрастными подгруппами достоверных отличий не выявлено. Вследствие чего при сравнительном анализе содержания продуктов ПОЛ у беременных и небеременных женщин будут использованы данные по общей контрольной группе. Результаты исследования содержания ДК и МДА в общей контрольной группе приведены на рисунке 7.

Уровень ДК в контрольной группе женщин составил 0,35 ммоль/л, а МДА – 0,96 мкмоль/л. Наши данные по содержанию МДА в плазме крови согласуются с приведенными в литературе [Гусак, 2006]. Данных по содержанию ДК в плазме крови у относительно здоровых женщин мы в доступной литературе не встретили.

Анализ полученных результатов показал, что уровень ДК, являющихся первичными продуктами ПОЛ, существенно превышает таковой для конечного продукта – МДА.

Согласно данным литературы, у женщин показатели перекисного окисления липидов, а так же антиоксидантной системы изменяются в динамике репродуктивного цикла (1, 7, 14, 21 дни) [Гусак, 2006]. В первые дни менструального цикла происходит увеличение соотношения адреналин/серотонин, что свидетельствует о преобладании в функциональной активности гипоталамуса адренергических компонентов. Это приводит к депрессии противосвертывающей и антиокислительной систем крови, а так же активации клеточного и гуморального иммунитета, повышению неспецифической иммунной резистентности. Что проявляется увеличением концентрации диеновых коньюгатов и малонового диальдегида, активацией свертывающего потенциала крови.

К 21 дню цикла активность АОС прогрессивно увеличивается, на фоне этого снижается количество продуктов ПОЛ, в том числе ДК и МДА. Это необходимо для обеспечения процессов имплантации в слизистую матки, развития плаценты и создания оптимальных условий, которые позволят, с одной стороны – обеспечить надежную защиту организма женщины, а с другой – вынашивание беременности. Данная закономерность имеет глубокий биологический смысл и направлена на обеспечение условий для реализации репродуктивной функции человека.

В данной работе мы не учитывали возможность влияния динамики репродуктивного цикла женщин на уровень продуктов ПОЛ, хотя это явление могло отразиться на полученных результатах.

Во время гестации, начиная с момента зачатия и до завершения родов, в организме матери возникают интегративные процессы, которые необходимы для поддержания функционального единства организма матери и плода. Эти процессы позволяют выполнить главную задачу, то есть сохранение плода, и заключается в адаптации в I триместре беременности.

Несмотря на то, что в антигенном отношении мать и плод всегда несовместимы, в большинстве случаев после имплантации бластоцисты беременность развивается нормально и завершается родами в срок. Если бы взаимоотношения между матерью и плодом строились по варианту реципиент – аллотрансплантат, то беременность вряд ли продолжалась дольше срока, чем выживание обычного трансплантата. Следовательно, в системе "мать – плод" существуют механизмы, направленные на сопереживание двух антагонистически настроенных субъектов.

В данной работе было определено содержание ДК и МДА в плазме крови у беременных женщин (N=96), разделенных по триместрам, в возрасте от 20 до 28 лет.

Группу сравнения составили небеременные женщины. Результаты определения уровня ДК и МДА приведены на рисунках 8 и 9.

Рис. 8. Содержание диеновых коньюгатов в плазме крови женщин в динамике беременности

У женщин в I триместре беременности наблюдается достоверное повышение уровня продуктов ПОЛ по сравнению с контролем. Так, содержание ДК и МДА повысилось на 74 и 77% соответственно. Это можно объяснить тем, что сразу же после зачатия происходит значительная перестройка жизнедеятельности организма беременных женщин, которая сопряжена с изменениями в системах крови, гемостаза, эндокринной, иммунной системах и с изменением биохимического состояния организма в целом. «Не ожидая» подобных изменений, ткани и органы испытывают определенный стресс, в результате которого резко повышается количество свободных радикалов, атакующих, помимо прочего, клетки плаценты и эмбриона.

Увеличение количества свободных радикалов (СР) во время беременности связано с различными причинами. Одной из причин является их участие в синтезе прогестерона. СР активируют процесс перекисного окисления липидов, в результате которого образуются гидроперекиси холестерина, являющиеся предшественниками данного гормона.

Прогестерон является очень важным гормоном, необходимым для поддержания всего течения беременности. Он подготавливает эндометрий матки к имплантации оплодотворенной яйцеклетки, а затем способствует сохранению беременности: подавляет активность гладкой мускулатуры матки, поддерживает в центральной нервной системе доминанту беременности; стимулирует развитие концевых секреторных отделов молочных желез и рост матки, синтез стероидных гормонов; оказывает иммунодепрессивное действие, подавляя реакцию отторжения плодного яйца [Савченко с соавт., 2006].

Рис 9. Концентрация прогестерона при разных сроках беременности

Кроме того, прогестерон является предшественником стероидных гормонов плода, а так же эстрогенов, андрогенов, альдостерона и других гормонов коры надпочечников. Содержание прогестерона в крови беременной женщины увеличивается, повышаясь в 2 раза к 7-8 неделе, а затем более плавно возрастает к 34 недели (Рис 9). Следовательно, интенсификация процессов перекисного окисления липидов во время беременности является физиологически необходимым процессом.

Гормональные связи «пронизывают» все компоненты функциональной системы мать-плацента-плод. Так, в I триместре беременности происходит тесное взаимодействие материнско-плацентарной эндокринной системы, а во II и особенно в III триместрах плод и плацента выступают как общий орган синтеза эстрогенов.

Дальнейший анализ полученных нами данных показал, что уровень как МДА, так и ДК во II триместре беременности продолжает достоверно расти как по сравнению с группой контроля, так и c I триместром беременности.

Концентрация ДК во II триместре беременности увеличилась по сравнению с группой небеременных женщин и I триместром на 151 и 69% соответственно. Содержание МДА возросло на 97 и 11% так же по сравнению с контролем и I триместром беременности.

Сравнение уровней содержания первичных и вторичных продуктов ПОЛ во II триместре беременности по сравнению с I триместром показал более выраженный прирост концентрации диеновых коньюгатов по сравнению с малоновым диальдегидом. Этому явлению можно найти несколько объяснений.

Во-первых, из литературных данных известно, что МДА может метаболизироваться. В этом процессе принимает участие альдегиддегидрогеназа. Наличие такого фермента отмечено в плазме крови [Соловьева, 2007].

Во-вторых, МДА является чрезвычайно реакционноспособным соединением, способным вступать в образование шиффовых оснований с соединениями, содержащими NH2-группы. К такому роду соединений относятся аминокислоты, низкомолекулярные пептиды и прочие соединения. В этом случае часть МДА извлекается из пула свободного МДА, образуя так называемый «связанный» МДА, концентрация которого, как показали некоторые исследования, повышается при ряде патологических состояниях. Используемая нами методика позволяет определить только свободный МДА без учета связанного МДА.

В-третьих, нельзя исключить, что метаболизм продуктов липопероксидации во II триместре такой, что скорость превращения ДК в МДА снижена.

В III триместре содержание ДК в плазме крови беременных женщин достигает своего максимума и составляет 1,07 ммоль/л. Уровень МДА так же повышается по сравнению с контролем и вторым триместром на 160 и 31% соответственно.

Согласно литературным данным повышение продуктов ПОЛ в III триместре беременных обусловлено угнетением ферментативных и неферментативных механизмов антиперекисной защиты. Происходит снижение активности каталазы [Гусак, 2007] и церулоплазмина (ЦП) [Качалина, Морозова, 2003]. ЦП обладает ферроксидазной активностью, а так же ингибирует супероксидный анион-радикал, избыток которого приводит к усилению процесса ПОЛ.

Кроме того, в плазме крови церулоплазмин совместно с трансферрином образует антиоксидантную систему, регулирующую концентрацию восстановленных ионов железа, и суммарная антиокислительная активность плазмы крови в отношении Fe2+ -индуцированного ПОЛ в основном определяется содержанием в ней данных компонентов [Меньщикова, 2006].

Так же в III триместре беременности происходит возбуждение адренергических структур гипоталамуса, что приводит к увеличению соотношения адреналин/серотонин, депрессии антиоксидантного потенциала плазмы крови и активации иммуногенеза [Гусак, 2007].

Усиление процессов перекисного окисления липидов в крови беременных женщин может быть связано с различными причинами.

Чрезмерное и бесконтрольное увлечение препаратами железа может стать причиной увеличения числа свободных радикалов, так как любой антиоксидант в определенных условиях может выступать прооксидантом, инициируя окислительные процессы [Меньщикова с соавт., 2006]. В то же время дефицит железа может способствовать развитию железодефицитной анемии (ЖДА), следствием которой является тканевая гипоксия [Мусаев, 2004].

По данным литературы длительная гипоксия приводит к истощению АОС, что влечет за собой неконтролируемый процесс липопероксидации и накопление продуктов свободно-радикального окисления, оказывающих неблагоприятное влияние на систему мать-плацента-плод [Евсюкова, Савельева, 2005].

Другой причиной является образование активных форм кислорода при применении лекарственных средств. Подвергаясь всевозможным ферментативным превращениям в организме, молекулы некоторых лекарств теряют свои электроны в этих химических реакциях, превращаясь в свободные радикалы.

Состояние стресса так же оказывает мощное влияние на активацию процессов ПОЛ. Гормоны стресса, адреналин и кортизол, при неблагоприятных жизненных ситуациях вырабатываются в повышенных количествах, нарушая питание и нормальное дыхание клетки, что моментально приводит к накоплению и распространению радикалов во всем организме.

Так же важно отметить, что беременные женщины подвергаются регулярному влиянию неблагоприятных факторов окружающей среды: загрязненный воздух, табачный дым, ультрафиолетовое излучение. Это усугубляет процесс физиологического течения беременности при условии дефицита антиокислителей. Кроме того данные литературы свидетельствуют о корреляции окислительного напряжения организма матери и неблагоприятным результатом беременности, в том числе выкидыше.


3. Уровень ДК в плазме крови в I и II триместрах беременности достоверно повышается на 74 и 151% соответственно по сравнению с группой контроля. В III триместре концентрация диеновых коньюгатов достигает своего максимума и составляет 1,07 ммоль/л.


Банкова В.В. Деградация малонового диальдегида в эритроцитах и ее возрастные, сезонные и суточные изменения / В.В. Банкова, Т. М. Никанорова // Вопр. мед. Химии, 1988. - № 6. - С. 27-29.

Барабой В.А. Механизмы стресса и перекисное окисление липидов / В.А. Барабой // Успехи соврем. Биологии, 1991. - Т. 111. - № 6. - С. 923-931.

Барабой В.А. Перекисное окисление и стресс / В.А. Барабой, И.И. Брехман, В.Г. Голожин с соавт. - М.: Наука, 2004. - 148 с.

Бобырев В.Н. Специфичность систем антиоксидантной защиты органов и тканей – основа дифференцированной фармакотерапии антиоксидантами / В.Н. Бобырев, В.Ф. Почерняева, С.Г. Стародубцев // Экспериментальная и клиническая фармакология, 2005. – Т. 57. - №1. - С. 78-86.

Бондарь Т.Н. Восстановление органических гидроперекисей глутатионпероксидазой и глутатион-S-трансферазой: влияние структуры субстрата / Т.Н. Бондарь, В.З. Ланкин, В.А. Антоновский // Докл. АН СССР, 1989. - T. 304. - №1. – С. 217-220.

Булгакова Е.Б. Перекисное окисление липидов мембран и природные антиоксиданты / Булгакова Е.Б. // Успехи химии, 2006. - № 9. – 250 c.

Бурлакова Е.Б. Перекисное окисление липидов мембран / Е.Б. Бурлакова, Н.Г. Храпова // Успехи химии, 2004. - Т. 54. - C. 1540-1558.

Бурлакова Е.Б. Роль токоферолов в пероксидном окислении липидов биомембран / Е.Б. Бурлакова, С.А. Крашков, Н.Г. Храпова // Биологические мембраны, 1998. - Т. 15, № 2. - С. 137-167.

Василец И.М. Церулоплазимины. Их молекулярная структура и биологические функции / И.М. Василец // Успехи биол. Химии, 2004. - № 14. - С. 172-200.

Владимиров Ю.А. Перекисное окисление липидов в биомембранах / Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков. - М.: Наука, 2003. – С. 230-272.

Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в живых системах / Ю.А. Владимиров, О.А. Азизова, А.И. Деев с соавт. // Итоги науки и техники, 2000. – Т. 29. - С. 151-167.

Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и антиоксиданты / Ю.А. Владимиров // Вестн. РАМН, 1998. - № 7. - С. 43-51.

Воейков В.Л. Благотворная роль активных форм кислорода / В.Л. Воейков // Биохимия, 2004. - № 1 - С. 27-38.

Воскресенский О.Н. Перекиси липидов в живом организме / О.Н. Воскресенский, А.П. Левицкий // Вопр. мед. Химии, 2003. - Т. 16. - № 6. – С. 563-583.

Воскресенский С.К. Антиоксидантная система, онтогенез и старение / С.К. Воскресенский, И.А. Жутаев, В.Н. Бобырев с соавт. // Вопр. мед. Химии, 2004. - № 1. - C. 14-27.

Гусак Ю.К. Психонейроиммунологические особенности адаптивных механизмов нормального репродуктивного цикла у женщин [Электронный ресурс] / Ю.К. Гусак, Ю.В. Лазарева, В.Н. Морозов, 2006. – Режим доступа: http:www.mednet.сom

Гусак Ю.К. Психонейроиммунологические особенности адаптивных механизмов при нормально протекающей беременности [Электронный ресурс] / Ю.К. Гусак, Ю.В. Лазарева, В.Н. Морозов, 2007. - Режим доступа: http:www.mednet.сom

Дубина Е.Е. Некоторые особенности функционирования ферментной антиоксидантной защиты плазмы крови человека / Е.Е. Дубина // Биохимия, 2005. - Вып. 2. – С. 3-18.

Дубинина Е.Е. Биологическая роль супероксидного анион-радикала и супероксиддисмутазы в тканях организма / Е.Е. Дубинина // Успехи современной биологии, 2004. - Т. 108. - №1. – C. 3-17.

Евстигнеева Р.П. Витамин Е как универсальный антиоксидант и стабилизатор биологических мембран / Р.П. Евстигнеева, И.М. Волков, В.В. Чудинова // Биол. Мембраны, 2003. - № 2. С. 119-137.

Евсюкова И.И. Свободнорадикальное окисление у доношенных новорожденных детей с различной патологией / И.И. Евсюкова, Т.В. Савельева // Педиатрия, 2005. - №1. – С. 13-16.

Журавлев А.И. Биоантиокислители в живом организме / А.И. Журавлев. - М.: Наука, 2003. - C. 19-30.

Журавлева Т.Д. Возрастные особенности свободнорадикального окисления липидов и антиоксидантной защиты в эритрацитах здоровых людей / Т.Д. Журавлева, С.Н. Суплотов, Н.С. Киянюк с соавт. // Вопр. мед химии, 2003. - № 5. - C. 17-18.

Зборовская В.А. Антиоксидантная система организма, ее значение в метаболизме / В.А. Зборовская, М.В. Банникова // Вестник РАМН, 2000. - № 6. - С. 53-63.

Зенков Н.К. Окислительный стресс / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова. - М.: Наука, 2004. - 343с.

Качалина Т.С. Прогностическая значимость определения церулоплазмина в третьем триместре беременности [Электронный ресурс] / Т.С. Качалина, Т.А. Морозова, 2006. – Режим доступа: http: www.iprit.ru/ chemical agents action=1179

Кения М.П. Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе / М.П. Кения, А.И. Лукаш, Е.П. Гуськов // Успехи современной биологии, 1993. - Т. 113. - № 4. - С. 456-468.

Колесниченко Л.С. Глутатионтрансферазы / Л.С. Колесниченко, В.И. Кулинский // Успехи совр. Биологии, 2004. - Т. 107. - вып. 2. - С. 179-193.

Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М.: Высш. школа, 1998. - 293с.

Меньщикова Е.Б. Антиоксиданты и ингибиторы радикальных окислительных процессов / Е.Б. Меньщикова, Н.К. Зенков // Успехи соврем. Биологии, 1993. - Т. 113. - №4. - C. 442-453.

Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. / Е.Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков с соавт. - М.: «Слово», 2006. – 553 с.

Мусаев А.Т. Диагностика гипоксии плода по данным показателей перекисного окисления липидов и антиокислительной активности / А.Т. Мусаев // Педиатрия, 2004. - № 12. – С. 88-96.

Осипов А.Н. Активные формы кислорода и их роль в организме / А.Н. Осипов, О.А. Азизова, Ю.А. Владимиров // Успехи соврем. биологии, 2003. - Т. 31. - C. 180-208.

Осипов А.Н. Образование гидроксильных радикалов при взаимодействии гипохлорита с ионами железа / А.Н. Осипов, Э.Ш. Якутова, Ю.А. Владимиров // Биофизика, 2003. – Т. 38. - вып 3. – С. 390-396.

Петрович Ю.А. Свободнорадикальное окисление и его роль в патогенезе воспаления, ишемии и стресса / Ю.А. Петрович, Д.В. Гуткин // Патол. физиол. и экперим. Терапия, 2005. - № 5. - С. 85-92.

Савченко А.А. Система мать-плацента-плод. Вопросы функциональной диагностики / А.А. Савченко, Н.М. Титова, Л.А. Новикова с соавт. - Красноярск: РИО КрасГУ, 2006. – 129 с

Соловьева А.Г. Активность альдегиддегидрогеназы в эритроцитах, тромбоцитах и плазме крови крыс в норме и при ожоге / А.Г. Соловьева // Успехи соврем. Естествознания, 2007. - № 12. – С. 12-15.

Стальная И.Д. Метод определения диеновой коньюгации ненасыщенных высших жирных кислот / И.Д. Стальная // Современные методы в биохимии под ред. Ореховича В.Н., 1997. - С. 63-64.

Стальная И.Д. Метод определения малонового диальдегида / И.Д. Стальная, Т.Г. Гаришвили // Современные методы в биохимии под ред. Ореховича В.Н., 1997. - C. 66-68.

Суханова Т.А Патохимия клетки / Т.А. Суханова // Успехи соврем. биологии, 2004. – Т. 40. – С. 82-104.

Тиунов Л.А. Механизмы естественной детоксикации и антиоксидантной защиты / Л.А. Тиунов // Вестн. РАМН, 1995. - № 3. - C. 9-13.

Хавинсон В.Х. Свободнорадикальное окисление и старение / В.Х. Хавинсон, В.А. Баринов, А.В. Арутюнян с соавт. - СПб.: Наука, 2003. - С. 10-122.

Шепелев А.П. Роль процессов свободнорадикального окисления в патогенезе инфекционных болезней / А.П. Шепелев, И.В. Корниенко, А.В. Шестопалов с соавт. // Вопр. мед. Химии, 2004. - № 2. - С. 15-17.

Якутова Э.Ш. Образование свободных радикалов при взаимодействии гипохлорита с ионами железа / Э.Ш. Якутова, Е.С. Дремина, С.А. Евгина с соавт. // Биофизика, 2004. – Т. 39. - вып. 2. – С. 275-279.

Abiaka C. Effect of Prolonged Storage on the Activities of Superoxide Dismutase, Glutathione Reductase, and Glutathione Peroxidase / C. Abiaka, F. Al-Awadi, S. Olusi // Clinical Chemistry, 2003. - Vol. 46. - Issue 4 - P. 560-576.

Auchere F. What is the ultimate fate of superoxide anion in vivo? / F. Auchere, F. Rusnak // J. Biol. Inord. Chem., 2005. - Vol. 7 - P. 664-667.

Beyer R. E. The participation of coenzim Q in free radical production and antioxidation / R. E Beyer // Free Radic. Biol. Med., 2004. – Vol. 8. – P. 545-565.

Birringer M. Vitamin E analogues as inducers of apoptosis: structure-function relation / M. Birringer, J. H. EyTina, B A. Salvatore // Br. J. Cancer., 2003. – Vol. 88. – P. 1948-1955.

Carole B. Rudra A prospective study of early-pregnancy plasma malondialdehyde concentration and risk of preeclampsia / Carole B. Rudra, Chunfang Qiu, Robert M. David at аl. // Clinical Biochemistry, 2006. – Vol. 39. – P. 722-726.

Chen R. Microdialysis sampling combined with electron spin resonance for superoxide radical detection in microliter samples / R. Chen, J. T. Warden, J. A. Stonken // Anal. Chem., 2004. - Vol. 76. - P. 4734-4740.

Cord J.M. Superoxide dismutase. An enzymic function for erythrocuprein (hemocuprein) / J. M. Cord, I. Fridovich // J. Biol. Chem., 2000. - Vol. 244. - Issue 22. - P. 6049-6055.

Dix T.A. Mechanisms and biological significance of lipid peroxidation initiation / T.A. Dix, J. Aikens // Chem. Res. Toxicol., 2005. - Vol. 6. - Р. 2-18.

Eisenberg W. C. Cytogenetic effects of singlet oxygen / W. C. Eisenberg, K. Taylor, R. R. Guerrero // J Photochem. Photobiol., 2002. – Vol. 16. – P. 381-384.

Galeotti T. Oxy-radical metabolism and control of tumour growth / T. Galeotti, L. Masotti, S. Borello // Xenobiotika, 2003. – Vol. 21. – P. 1041-1052.

Gutteridge J. M. C. Lipid peroxidation and antioxidation as biomarkers of tissues damage / J. M. C. Gutteridge // Clinikal Chemistry, 2005. - Vol. 41. - №12. - P. 1819-1828.

Halliwell B. Oxygen toxiciti, oxygen radicals, transition metals and disease / B. Halliwell, J. M. C Gutteridge // Biochem., 2004. – Vol .215. - P. 1-14.

Kira, Y. Association of Cu-Zn-type superoxide dismutase with mitochondria and peroxisomes / Y.Kira, E. F. Sato, M. Inoue // Arsh. Biochem. Biophys., 2003. – Vol. 399. – P. 96-102.

Klebanoff, S. J.Myeloperoxidase: role in neutrophil – mediated toxicity / S. J. Klebanoff // Molecular Biologi and Infectious Diseases., 2006. – Vol. 24. - P. 283-289.

Krsek-Staples, J.A. Ceruloplasmin inhibits carbonyl formation in endogenous cell proteins / J. A. Krsek-Staples, R. O. Wbster // Free Radic Biol. Med., 2004. - Vol. 14. - Р. 115-25.

Maiorino, M. Prooxidant role of vitamin E in copper induced lipid peroxidation / M. Maiorino, A. Zamburlini, A. Roveri // FEBS Lett., 2005. – Vol. 330. – P. 174-176.

Melov, S. Animal models of oxidative stress, aging and therapeutic antioxidant interventions / S. Melov // Int. J. Biochem. Cell Biol., 2003. – Vol. 34. – P. 1395-1400.

Meral, A. Lipid peroxidation and antioxidant status in beta-thalassemia / A. Meral, P. Tuncel, E. Surmen-Gur // Pediatr. Hematol. Oncol., 2000. - Vol. 17. - P. 687-693.

Michiels, C. Cytotoxicity of linoleic acid peroxide, malondialdehyde and 4-hydroxynonenal towards human fibroblast / C. Michiels, J. Remacle // Toxicology, 2004. - Vol. 66. - №2. - P. 225-234.

Okado-Matsumoto, A. Subcellular distribution of superoxide dismutases in rat liver: Cu,Zn-SOD in mitochondria / A. Okado-Matsumoto, I. Fridovich // J. Biol. Chem., 2003. - Vol. 276. - P. 38388-38393.

Padayatty, S. J. Vitamin C as an Antioxidant: Evaluation of Its Role in Disease Prevention / S. J. Padayatty, A. Katz, Y. Wang // Journal of the American College of Nutrition, 2003. - Vol. 22. - Р. 18-35.

Thomas, J. P. Enzymatic reduction of phospholipid and cholesterol hydroperoxides in artificial bilayers and lipoproteins / J. P. Thomas, P. G. Geiger, M. Maiorino et al. // Biochim. Biophys. Acta., 2006. – Vol. 1045. – P. 252-260.

Tohoku, J. Nitric Oxide, Lipid Peroxides, and Uric Acid Levels in Pre-Eclampsia and Eclampsia / J Tohoku // Biochem., 2004. – Vol. 15. - P. 87-92.

Ursini, F. The role of selenium peroxidases in the protection against oxidative damage of membranes / F. Ursini, A. Bindoli // Chem. Phys. Lipids., 2005. – Vol. 44. – P. 255-276.

Wendel, T. Enzimes acting against reactive oxygen / A Wendel // Enzymes, 2004. – Vol. 34. – P. 161-167.

Young-Ju Kim Oxidative stress in pregnant women and birth weight reduction / Young-Ju Kim, Yun-Chul Hong, Kwan-Hee Lee // Reproductive Toxicologi, 2005. – Vol. 19. – P. 487-492.


The present work is devoted to the mechanisms of lipid peroxidation and antioxidant defence. A special attention is paid to the experimental research of the products of lipid peroxidation.

The purpose of this work is measuring of the level of MDA and DС in blood plasma of women in different stages of pregnancy.

The maintenance of a recreation center DС and MDA in plasma of blood of not pregnant women has made 0,26 - 0,54 mmol/l and 0,64-1,28 µmol/l accordingly.

The level of a recreation center in plasma of blood in I and II trimesters of pregnancy authentically raises on 74 and 151 % accordingly in comparison with group of the control. In III trimester concentration DС reaches the maximum and makes 1,07 mmol/l.

Maintenance MDA in plasma of blood in I, II, III trimesters of pregnancy progressively increases for 77, 97, 160 % accordingly in comparison with group of not pregnant women.

Биологическая химия Лелевич Владимир Валерьянович

Перекисное окисление липидов (ПОЛ)

Реакции ПОЛ являются свободнорадикальными и постоянно протекают в организме, также как и реакции образования АФК.

В норме они поддерживаются на определенном уровне и выполняют ряд функций:

1. индуцируют апоптоз (запрограммированную гибель клеток);

2. регулируют структуру клеточных мембран и тем самым обеспечивают функционирование ионных каналов, рецепторов, ферментных систем;

3. обеспечивают освобождение из мембраны арахидоновой кислоты, из которой синтезируются биорегуляторы (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены);

4. ПОЛ может выступать в качестве вторичного мессенджера, участвуя в трансформации сигналов из внешней и внутренней среды организма, обеспечивая их внутриклеточную передачу;

5. АФК участвуют в клеточном иммунитете и фагоцитозе.

Механизм ПОЛ:

1. Инициация . Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН2- групп ненасыщенной жирной кислоты L, что приводит к образованию липидного радикала L :

2. Развитие цепи. Развитие цепи происходит при присоединении кислорода, в результате чего образуется пероксидный радикал LOO или пероксид липида LOOH (гидроперекиси липидов)

LOО + LH ? LOOH + LR?

3. Обрыв цепи. Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами (витамином Е), которые являются донорами электронов:

LOO ? + L ? LOOH + LH

L? + Витамин Е? LH + Витамин Е ?

ВитаминТ Е + L ? LH + Витамин Е окисл

В результате ПОЛ происходит преобразование обычных липидов в первичные продукты ПОЛ (гидроперекиси липидов). Это приводит к появлению в мембранах участков («дыр»), через которые наружу выходит содержимое как самих клеток, так и их органелл.

Первичные продукты ПОЛ разрушаются с образованием вторичных продуктов ПОЛ: альдегидов, кетонов, малонового диальдегида, диеновых коньюгатов. Накоплением в крови малонового диальдегида (МДА) объясняется синдром интоксикации, сопровождающий многие заболевания внутренних органов. Реагируя с SH- и СН 3 -группами белков, МДА подавляет активность цитохром-оксидаз (угнетая тем самым тканевое дыхание) и гидроксилаз. МДА обуславливает также ускоренное развитие атеросклероза.

При взаимодействии МДА с аминогруппами фосфолипидов образуются конечные продукты ПОЛ – Шиффовы основания. Примером этих соединений является пигмент липофусцин, появляющийся на оболочке глаза, на коже с возрастом. Липофусцин представляет собой смесь липидов и белков, связанных между собой поперечными ковалентными связями и денатурированными в результате взаимодействия с химически активными группами продуктов ПОЛ. Этот пигмент фагоцитируется, но не гидролизуется ферментами лизосом, накапливается в клетках, нарушая их функцию.

Негативные последствия активации ПОЛ:

1. Повреждение липидного бислоя мембран, в результате чего в клетки проникает вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению.

2. Преждевременное старение клеток и организма в целом.

3. Взаимодействие высокореактивных продуктов ПОЛ с аминогруппами белков с образованием Шиффовых оснований.

4. Изменение текучести (вязкости) мембран, в результате чего нарушается транспортная функция мембран (функционирование ионных каналов).

5. Нарушение активности мембраносвязанных ферментов, рецепторов.

Активация ПОЛ характерна для многих заболеваний и патологических состояний:

1. атеросклероз и другие сердечнососудистого заболевания;

2. поражения ЦНС (болезнь Паркинсона, Альцгеймера);

3. воспалительные процессы любого генеза;

4. дистрофия мышц (болезнь Дюшенна);

5. онкологические заболевания;

6. радиационные поражения;

7. бронхолегочные патологии.

Из книги Биология [Полный справочник для подготовки к ЕГЭ] автора Лернер Георгий Исаакович

Из книги Антропология и концепции биологии автора Курчанов Николай Анатольевич

2.5. Биологическое окисление Анализируя отдельные этапы клеточного метаболизма, всегда необходимо помнить, что он представляет собой единый, интегральный, взаимосвязанный механизм (Бохински Р., 1987). Процессы анаболизма и катаболизма происходят в клетке одновременно и

Из книги Биологическая химия автора Лелевич Владимир Валерьянович

Глава 10. Энергетический обмен. Биологическое окисление Живые организмы с точки зрения термодинамики – открытые системы. Между системой и окружающей средой возможен обмен энергии, который происходит в соответствии с законами термодинамики. Каждое органическое

Из книги автора

Глава 19. Липиды тканей, переваривание и транспорт липидов Липиды – неоднородная в химическом отношении группа веществ биологического происхождения, общим свойством которых является гидрофобность и способность растворяться в неполярных органических растворителях.

Из книги автора

Глава 21. Обмен сложных липидов К сложным липидам относят такие соединения, которые, помимо липидного, содержат и нелипидный компонент (белок, углевод или фосфат). Соответственно существуют протеолипиды, гликолипиды и фосфолипиды. В отличие от простых липидов,

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Перекисное окисление липидов

Введение

Реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются свободнорадикальными и постоянно происходят в организме. Свободнорадикальное окисление нарушает структуру многих молекул. В белках окисляются некоторые аминокислоты. В результате разрушается структура белков, между ними образуются ковалентные "сшивки", всё это активирует протеолитические ферменты в клетке, гидролизующие повреждённые белки. Активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК. Неспецифическое связывание Fe 2+ молекулой ДНК облегчает образование гидроксильных радикалов, которые разрушают структуру азотистых оснований. Но наиболее подвержены действию активных форм кислорода жирные кислоты, содержащие двойные связи, расположенные через СН 2 -группу. Именно от этой СН 2 -группы свободный радикал (инициатор окисления) легко отнимает электрон, превращая липид, содержащий эту кислоту, в свободный радикал.

ПОЛ - цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, частиц, имеющих неспаренный электрон, которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления.

Стадии перекисного окисления липидов

1) Инициация: образование свободного радикала (L*)

Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН 2 -групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию липидного радикала.

2) Развитие цепи

L * + О 2 > LOO *

LOO* + LH > LOOM + LR*

Развитие цепи происходит при присоединении О 2 , в результате чего образуется липопероксирадикал LOO* или пероксид липида LOOH.

ПОЛ представляет собой свободнорадикальные цепные реакции, т.е. каждый образовавшийся радикал инициирует образование нескольких других.

3) Разрушение структуры липидов

Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот - малоновый диальдегид и гидропероксид кислоты.

4) Обрыв цепи - взаимодействие радикалов между собой:

LOO* + L* > LOOH + LH

L* + vit E > LH + vit E*

vit E* + L* > LH + vit Е окисл.

Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в стабильную окисленную форму.

Повреждение клеток в результате перекрестное окислении липидов

Активные формы кислорода повреждают структуру ДНК, белков и различные мембранные структуры клеток. В результате появления в гидрофобном слое мембран гидрофильных зон за счёт образования гидропероксидов жирных кислот в клетки могут проникать вода, ионы натрия, кальция, что приводит к набуханию клеток, органелл и их разрушению. Активация перекисного окисления характерна для многих заболеваний: дистрофии мышц (болезнь Дюшенна), болезни Паркинсона, при которых ПОЛ разрушает нервные клетки в стволовой части мозга, при атеросклерозе, развитии опухолей. Перекисное окисление активируется также в тканях, подвергшихся сначала ишемии, а затем реоксигенации, что происходит, например, при спазме коронарных артерий и последующем их расширении.

Такая же ситуация возникает при образовании тромба в сосуде, питающем миокард. Формирование тромба приводит к окклюзии просвета сосуда и развитию ишемии в соответствующем участке миокарда (гипоксия ткани). Если принять быстрые лечебные меры по разрушению тромба, то в ткани восстанавливается снабжение кислородом (реоксигенация). Показано, что в момент реоксигенации резко возрастает образование активных форм кислорода, которые могут повреждать клетку. Таким образом, даже несмотря на быстрое восстановление кровообращения, в соответствующем участке миокарда происходит повреждение клеток за счёт активации перекисного окисления. перекисное окисление липид антиоксидантный

Изменение структуры тканей в результате ПОЛ можно наблюдать на коже: с возрастом увеличивается количество пигментных пятен на коже, особенно на дорсальной поверхности ладоней. Этот пигмент называют липофусцин, представляющий собой смесь липидов и белков, связанных между собой поперечными ковалентными связями и денатурированными в результате взаимодействия с химически активными группами продуктов ПОЛ. Этот пигмент фагоцитируется, но не гидролизуется ферментами лизосом, и поэтому накапливается в клетках, нарушая их функции.

ПОЛ происходит не только в живых организмах, но и в продуктах питания, особенно при неправильном приготовлении и хранении пищи. Прогоркание жиров, образование более тёмного слоя на поверхности сливочного масла, появление специфического запаха у молочных продуктов - всё это признаки ПОЛ. В продукты питания, содержащие ненасыщенные липиды, обычно добавляют антиоксиданты - вещества, ингибирующие ПОЛ и сохраняющие структуру компонентов пищи.

Системы защиты клеток от активных форм кислорода

Ферменты антиоксидантного действия . К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу. Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках, где содержание митохондрий, цитохрома Р 4 50 и пероксисом особенно велико. Супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксидные анионы в пероксид водорода:

2 + 2H + > H 2 O 2 + O 2 .

Изоферменты СОД находятся и в цитозоле и в митохондриях и являются как бы первой линией защиты, потому что супероксидный анион образуется обычно первым из активных форм кислорода при утечке электронов из дыхательной цепи.

СОД - индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется перекисное окисление.

Пероксид водорода, который может инициировать образование самой активной формы ОН*, разрушается ферментом каталазой:

2Н 2 О 2 > 2 Н 2 О + О 2 .

Каталаза находится в основном в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий "респираторного взрыва".

Глутатионпероксидаза - важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию активных форм кислорода, так как он разрушает и пероксид водорода и гидропероксиды липидов. Он катализирует восстановление пероксидов с помощью трипептида глутатиона (г-глутамилцистеинилглицин). Сульфгидрильная группа глутатиона (GSH) служит донором электронов и, окисляясь, образует дисульфидную форму глутатиона, в которой 2 молекулы глутатиона связаны через дисульфидную группу.

Н 2 О 2 + 2 GSH > 2 Н 2 О + G-S-S-G.

Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:

GS-SG + NADPH + Н + > 2 GSH + NADP + .

Глутатионпероксидаза, которая восстанавливает гидропероксиды липидов в составе мембран, в качестве кофермента использует селен (необходимый микроэлемент пищи). При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.

Витамины, обладающие антиоксидантным действием

Витамин Е (б-токоферол) - наиболее распространённый антиоксидант в природе - является липофильной молекулой, способной инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и таким образом предотвращать развитие цепи перекисного окисления. Различают 8 типов токоферолов, но б-токоферол наиболее активен.

Витамин Е отдаёт атом водорода свободному радикалу пероксида липида (ROO*), восстанавливая его до гидропероксида (ROOH) и таким образом останавливает развитие ПОЛ (рис. 1).

Свободный радикал витамина Е, образовавшийся в результате реакции, стабилен и не способен участвовать в развитии цепи. Наоборот, радикал витамина Е непосредственно взаимодействует с радикалами липидных перекисей, восстанавливая их, а сам превращается в стабильную окисленную форму - токоферолхинон.

Витамин С (аскорбиновая кислота) также является антиоксидантом и участвует с помощью двух различных механизмов в ингибировании ПОЛ. Во-первых, витамин С восстанавливает окисленную форму витамина Е и таким образом поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта непосредственно в мембранах клеток. Во-вторых, витамин С, будучи водорастворимым витамином и сильным восстановителем, взаимодействует с водорастворимыми активными формами кислорода - , Н 2 О 2 , ОН* и инактивирует их.

в-Каротин, предшественник витамина А, также обладает антиоксидантаьш действием и ингибирует ПОЛ.

Витамин Е (а-токоферол) ингибирует свободнорадикальное окисление путём отдачи электрона, что приводит к инактивации радикала липида, а витамин Е превращается в стабильный, полностью окисленный токоферолхинон.

Рис. 1. Механизм антиоксидантного действия витамина Е

Диета, обогащённая витаминами Е, С, кароти-ноидами, существенно уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний ССС, подавляет развитие катаракты - помутнения хрусталика глаза, обладает антиканцерогенным действием. Имеется много доказательств в пользу того, что положительное действие этих компонентов пищи связано с ингибированием ПОЛ и других молекул и, следовательно, с поддержанием нормальной структуры компонентов клеток.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Анализ перекисного окисления в плазме крови и гомогенате почек у контрольной группы животных и у тех, кто подвергся воздействию тетрахлорметана. Уровень антиоксидантных ферментов в плазме и почках после введения витамина Е до и после его воздействия.

    дипломная работа , добавлен 11.05.2014

    Активные формы, функции и механизмы возникновения кислорода. Типы окислительных реакций. Антиоксидантная система организма, факторы клеточной защиты. Антиоксидантные ферменты крови. Виды свободных радикалов. Процессы перекисного окисления липидов.

    курсовая работа , добавлен 29.09.2015

    Окисление органических соединений и органический синтез. Превращение, протекающее с увеличением степени окисления атома. Соединения переходных металлов. Реакции окисления алкенов с сохранением углеродного скелета. Окисление циклических соединений.

    лекция , добавлен 01.06.2012

    Кинетический анализ схемы перекисного окисления нефтяных сульфидов. Влияние способа приготовления катализатора на кинетику перекисного окисления нефтяных сульфидов. Автокатализ в реакции окисления нефтяных сульфидов в присутствии оксида молибдена.

    курсовая работа , добавлен 13.01.2015

    Понятие об оксидазном типе окисления. Оксигеназный тип окисления. Роль микросомального окисления. Специфические превращения аминокислот в организме. Обезвреживание чужеродных веществ. Связывание в активном центре цитохрома. Восстановление железа в геме.

    презентация , добавлен 10.03.2015

    Роль окисление органических соединений в промышленном органическом и нефтехимическом синтезе. Классификация процессов окисления по разным признакам. Синтез винилацетата, димеризация меркаптанов, эпоксидирование олефинов, демеркаптанизации природного газа.

    реферат , добавлен 28.01.2009

    Высшие жирные кислоты. Биосинтез карбоновых кислот. Сложные эфиры высших одноатомных спиртов и высших жирных кислот. Простые липиды триацилглицерины. Реакции окисления липидов с участием двойных связей. Окисление с расщеплением углеводородного скелета.

    реферат , добавлен 19.08.2013

    Использование 3,3",5,5"-тетраметилбензидина в аналитической химии. Методика эксперимента и необходимые исходные вещества, посуда, оборудование. Расчет скорости реакций окисления ТМБ методом тангенсов на начальном участке кривых после периода индукции.

    курсовая работа , добавлен 04.12.2011

    Сущность и виды окисления - химических реакций присоединения кислорода или отнятия водорода. Ознакомление с методами восстановления металлов в водных и соляных растворах. Изучение основных положений теории окислительно-восстановительных реакций.

    реферат , добавлен 03.10.2011

    Понятие степени окисления элементов в неорганической химии. Получение пленок SiO2 методом термического окисления. Анализ влияния технологических параметров на процесс окисления кремния. Факторы, влияющие на скорость получения и качество пленок SiO2.

В последние годы рядом отечественных и зарубежных авторов уделяется особое внимание изучению процессов перекисного окис­ления липидов (З.П.Чеботарева, 1968; Ю. А.Владимиров и соавт., 1972; Н.Г.Зрапова, 1981; Е.А.Чернуха и соавт., 1986; В.В.Абрам- ченко, 1988; М.В.Биланко, 1989; Л.М.Рзакулиева и соавт.,

1991; Л.Й.Малоштан, 1994; Hicks й соавт., 1979; Yoshloka и соавт., 1979, 1982), которые являются необходимым метаболи­ческим звеном в нормальной жизнедеятельности организма.

Они участвуют в реакциях окислительного фосфорилирования, в биосин­тезе простагландинов и нуклеиновых кислот, в регулировании ляполитяческой активности, в регуляции физико-жимических свойств мембран и функций клеток в целом (Д.Р.Ракита и соавт., 1983;

В.П.Петренко, 1986; Hogberg и соавт., 19*йЗ; Ohel и соавт., 1985).

Добыв нарушения в липидном обмене, как правило, приводят к накоплению недокясленных продуктов, оказывающих повреждающее действие на биологические мембраны (Ю.П. Коз лов, 1975; А.А.Ана- ненко и соавт., 1977; В.П.Петренко, 1986; ffiarkose , 1976).

Процесс свободнорадикального окисления является универсаль­ным, проявляясь на уровне всех тканей и органов, в том числе и в эритроцитах. Вовлечение липидов клеточных мембран в процесс перекисного окисления представляет собой первый этап мембрано- деструкцяя. В результате этих изменений в организме накаплива­ются биоактивные радикалы - перекиси липидов, которые воздей­ствуют на мембрану вторично, приводя ее к дестабилизации за счет инактивированяя мембранных ферментов, образования в

структуре мембраны каналов. Перекиси липидов не являются "кле­точными шлаками", а сами участвуют как активные интермедиаторы в клеточном метаболизме. Комплекс этих изменений в конечном итоге приводит к гибели клетки в целом (Тарреї , 1973).

Появление свободных радикалов в клетках живого организма происходит непрерывно (В.А.Барабой и соавт., 1983; witting , 1980; Gulyaeva , 1989; Clemens , 1989). Начавшееся свобод­норадикальное окисление протекает по типу сам ©ускоряющихся цеп­ных реакций автоокисленая и приводит к образованию большого чис­ла перекисных радикалов. Однако в норме перекисное окисление поддерживается на определенном уровне благодаря действию специ­фических ингибиторов - антиокислителей (И.И.Рюмина, 1985;

М.В.Биленко, 1989). Поддержание процессов образования перекисей имеет важное биологическое значение. Оно необходимо для нормаль­ного функционирования клеток, активности ферментных систем, об­разования липидных комплексов (М.А.Асаков, 1978).

Физиологическое течение беременности сопровождается выра­женными эндокринно-метаболическими перестройками в организме, ведущими к изменениям ПОЛ (А.Р.Бабаянц, 1987). При этом в 7-12 недель содержание гидроперекисей липидов снижалось по сравнению с контролем (здоровые небеременные женщины), затем происходило увеличение и к 28-32 неделям уровень их достигал уровня у небе­ременных женщин (В.М.Садаускас и соавт., 1972). Возрастание ин­тенсивности ПОЛ параллельно увеличению срока нормальной беремен­ности отмечали и другие исследователи (В.К.Ашмис, 1985;

Selvaraj И соавт., 1982).

Seivaraj а соавт. (Х9ТО) сообщают о снижении интенсив­ности ПОЛ в течение 1-й недели послеродового периода.

Данные А.Р.Бабаянц (1987) свидетельствуют о достоверном возрастании

всех показателей ПОЛ уже через 5-Ю часов после родов. В норме сложная система антирацикальной, антяперекясной защиты в орга­низме ограничивает ПОЛ мембран. При развитии патологического процесса отмечается ускорение свободнорадикальных реакций ПОЛ, которые разобщают окислительное фосфорилирование, нарушают проницаемость клеточных мембран и ведут к гибели клетки (Р.Р.Фархутдинов и с оавт., 19 83).

Показано, что интенсификация перекисного окисления липидов является неспецифическям ответом клетки на любое экстремальное воздействие (Й.Г.Храдова и соавт., 1981; С.А.Сторожок, 1988; И.И.$омяна и соавт., 1985).

Повреждающий эффект перекисей связан с процессом окисления фосфолипидов мембран, входящих в их состав ненасыщенных жирных кислот. Фосфолипиды составляют значительную часть липидов кле­точных мембран, которые принимают непосредственное участив в транспорте веществ, рецепция гормонов, биосинтезе ряда фермен­тов и т.д. (Т.С.Саатов, 1979; ЕЛ.Крепс, 1981).

Обычно изменение показателей ПОЛ связано с нарушением обменных процессов и, как правило, обусловлено гипоксическим состоянием организма. Так в исследованиях М.З.Исраиловой и соавт. (1990) накопление в крови продуктов ПОЛ сопровождалось увеличением уровня недоокисленных продуктов обмена (лактата, пирувата), что свидетельствует о нарастании анаэробных процес­сов в ответ на гипоксию.

По современным представлениям поддерживание процессов перекисного окисления липидов на определенном стационарном уровне осуществляется антиоксидантной системой организма, со­стоящей из двух систем? ферментативной и неферментативной (Й.Г.Храпова, 1981; Chavapil и соавт., 1982).

Активными ферментами, оказывающими антикислородный эффект, являются супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, глутатион- редуктаза. Антиоксидантную роль в организме выполняют различ­ные биологически активные вещества! токоферол, убихиноны, ви­тамины группы К, стероидные гормоны (Г.В.Донченко и соавт., 1982; Cornwell и соавт., 1979; Prank я соавт., 1980). При­родные антиоксиданты могут непосредственно взаимодействовать с перекисными радикалами, уменьшая их концентрацию, т.е. обла­дают определенной антирадикальной активностью (Э.К.Айламазян, 1991). В липидах эти вещества существуют в двух формах: окис­ленной (хинонной) и восстановленной (фенольной). Однако только восстановленные формы, имеющие свободные гидроксильные группы, активно взаимодействуют с перекисными радикалами.

Вещества, способные восстанавливать хинонные формы при­родных антиоксидантов, регенерируя их антирадикальную актив­ность будут увеличивать общую антиокиолительную активность липидов, являясь синергистами природных антиоксидантов. Как правило, роль синергистов выполняют вещества, имеющие невысо­кий окислительно-восстановительный потенциал и легко переходя­щие из одной формы в другую, например, аскорбиновая кислота, некоторые меркаптосоединения (М.Х.Агеева и соавт., 1981; В.Б.Опиричев и соавт., 1981; В.Б.Бурлакова и соавт., 1985).

Повышение концентрации липидных радикалов в мембранах приводит к увеличению общей скорости окисления, которая прямо пропорциональна квадрату их концентрации. Уничтожить избыток продуктов перекисного окисления могут только природные анти­оксиданты, причем эффективность их влияния на общую скорость окисления значительно превышает эффективность воздействия дру­гих систем. Это определяет особую роль природных антиокеидан-

тов в регуляций скорости процессов перекисного окисления липи­дов (Н.Г.Храпова и соавт., 1981). В отличие от других регули­рующих систем, антиоксидантная находится в жесткой зависимости от поступлений ее экзогенных компонентов (токоферол, аскорби­новая кислота, селен, эрготионеин, бяофлавонояды). Лишение ор­ганизма антиоксидантов приводит к срыву системы ингибирования перекисного окисления мембранных липидов и развитию синдрома липидной пероксидации: повреждение мембран, деструкция фермен­тов, снижение митозов, накопление инертных полимеров.

Перекиси липидов оказывают свое разрушительное действие не только на узловые ферменты (цитохром С, моноаминоксидаза, сукцинатдегидрогеназа, трипсин, папаян, РНК-аза, уреаза, холин- дегидрогеназа и т.д.) гликолиза и трякарбонового цикла дыха­тельной цепи, но также на основное макроэргическое вещество организма АТФ. Даже кратковременный период недостаточности антиоксидантной системы организма вызывает необратимое повреж­дение мембран клеток, тогда как временная недостаточность дру­гих физиологических систем (эндокринной, гемокоагуляцяи) про­ходит бесследно (Ю.П.Козлов и соавт., 1975; О.Н.Воскресенский, 1981; С.Ю.Русанов и соавт., 1985).

Активация процессов свободнорадикального окисления липидов отмечена при ряде патологических состояний: воспалительные, нейроэндокринные, сердечно-сосудистые заболевания, стресс (Л.0.Лукьянова и соавт., 1988; А.0.Олейник, 1988).

Экспериментальными исследованиями было установлено, что содержание животных на рационе, лишенном экзогенных антиокси­дантов, приводит к развитию у последних ояндрома пероксидации я гиперлипидемии (В.Н.Бобырев и соавт., 1982).

По мнению Е.И.Кузьминой, Н.А.Добротиной, Н.П.Недуговой

(1983) интенсивность процессов перекисного окисления липидов находится в прямой зависимости от количества липидов, соотно­шения ненасыщенных и насыпанных жирных кислот, входящих в со­став липидов, от содержания в организме антиоксидантов.

М.Э.Саава и соавт. (1981) в своих работах подчеркивают сезонную зависимость гиперлипидемии от алиментарных факторов (избыток животных и рафинированных продуктов, дефицит расти­тельных масел, дисбаланс аминокислот, недостаточность витаминов)

Нарушение процессов перекисного окисления липидов, в частности под воздействием факторов питания, может привести к развитию синдрома липидной пероксидации, в основе которого лежит высокая реакционная способность и токсичность перекисных радикалов и продуктов их превращения (В.Б.Спяричев и соавт., 1981).

В результате проведенных исследований и наблюдений В.И.Хаснулян и соавт. (1978) высказали предположение, что синдром липидной гипероксидаций является результатом дисбалан­са в системе антиокислители - перекисное окисление липидов и может играть важную патогенетическую роль в возникновении целого ряда патологических расстройств, возникающих в процессе адапта­ций организма. їйвестно, что процессы адаптации в организме женщины во время беременности имеют большое значение для нор­мального физиологического течения последней (Ю.И.Савченко,

1982; В.В.Щербакова, 1985; Selvara и соавт., Х982). В сыво­ротке крови у беременных женщин содержание конечных продуктов перекисного окисления в 1,4 раза выше по сравнению с аналогич­ными показателями у не бе реме иных женщин (В.А.Бурлзв и соавт., 1987). Это, по мнению авторов, говорит об усилении процессов ПОЛ, акцентируя внимание на зависимости проницаемости клеточ-

них мембран от определенного уровня продуктов пероксидации. Авторы считают, что усиление процессов ПОЛ является необходи­мым условием для адекватной проницаемости маточно-плацентар­ного барьера.

Особого обсуждения требует аамо понятие "усиление процес­сов ПОЛ”, так как известно, что регистрация степени выраженнос­ти этих процессов в основном проводится путем оценки аккумуля­ций в мембранных структурах или гомогенате органа продуктов ПОЛ, содержание которых, как практически всех других продуктов жизнедеятельности клетки, является интегральной величиной и зависит от двух разнонаправленных процессов: скорости образова­ния и скорости удаления (метабодизирования, потребления, вымы­вания) из органа.

Увеличение содержания продуктов ПОЛ в органе свидетель­ствует об ускорении их образования, т.е. истинном, абсолютном ускорении процессов ПОЛ лишь в том случае, если ему соответ­ствует сохранение стационарной скорости метабодизирования и вы­ведения этих продуктов. Однако при многих патологических со­стояниях, в том числе и при невынашивании беременности, ско­рость метаболизирования и потребления продуктов ПОЛ снижается, а выведение продуктов ПОЛ из органа либо замедляется, либо

> прекращается. Увеличение содержания продуктов ПОЛ в этих усло­

виях может происходить либо за счет истинного усиления скорос­ти, либо за счет аккумуляции продуктов ПОЛ. В любом случав они свидетельствуют о нарушении баланса между образованием и выве­дением продуктов ПОЛ и превалировании скорости генерации липид­ных метаболитов над скоростью их потребления. Лишь в таком ус­ловном аспекте сждует рассматривать термин "увеличение содер­жания продуктов ПОЛ" (М. В.Биленко, 1989). Различают промажуточ-

ныв продукты радикальной природы, первичные, вторичные и конеч­ные. Наиболее устойчивыми продуктами ПОД являются диеновые конъюгаты (ДК) - первичные продукты ПОЛ и малоновый дяальде- гид (МДА), относящийся к вторичным продуктам ПОЛ. Поэтому, для изучения процессов свободнорадикального окисления липидов наи­более информативным является определение этих продуктов в ис­следуемом материале (й.И.Рюмяна и соавт., 1986).

В литературе имеются многочисленные и нередко противоречи­вые данные о динамике процессов ПОЛ при осложненной беремен­ности. Рад авторов отмечают увеличение МДА и гидроперекисей при гестоэе, гипотрофии плода, экстрагенитальной патологии, иммунологическом конфликте (И.С.Смиян и соавт., 1986; С.А.ІЬнь, 1988).

Накопление продуктов ПОЛ приводит к гипоксии материнского организма, которая в свою очередь влечет за собой усиление реакций свободнорадикального окисления, клинически проявляясь различными осложнении беременности, родов, состояния фето- плацентарного комплекса. Накапливающиеся в фетоплацентарной системе продукты ПОЛ, по мнению В.Н.Серова (1989), являются високотоксичними веществами, повреждающими клеточные мембраны. При этом создаются условия для оксягенного пути утилизации кислорода, что приводит к накоплению агрессивных форм гидрокси­ла (Ой) .супероксида (0 2) и перекиси (HgOg), активирующих в свою очередь реакции свободнорадикального окисления (Ohsnoe и соавт., 1979; sarrowciiffe и соавт., Х987). Кроме того, в результате этого процесса в биосястемах снижается содержание многих витаминов и особенно витамина *Е", обладающих антиокси­дантной активностью (ind© , 1978). Параллельно с дефицитом витамина *Е" в организме, процессы пероксидации ведут к раз-

рушению мембран эритроцитов, вызывая их гемолиз (Yoshioka и соавт., 1979).

В результате этих изменений могут возникать деструктивные процессы в эндотелии сосудов плаценты (G.В.Камышников и соавт., 1988), что приводит к дес с аминированному сосудистому свертыва­нию, а следовательно, к ухудшению функции плаценты о вытекающи­ми отсюда последствиями как для матери, так и для внутриутроб­ного плода.

Доказано, что уровень ПОЛ может оказывать существенное влияние на функцию иммунокомпетентных клеток. О одной стороны, с активацией реакции свободнорадикального окисления связан фаго­цитоз (Т.Ш.Шарманов, 1986; Prili P k ° , 1983; Ка1га д СО авт., 1988), а с другой - при избыточном свободнорадикальном окисле­нии нарушается структура и функции рецепторов, мембранных кана-

Т лов. ингибируется активность АТФ-аза, разрывается лизосомальная

мембрана Mackenzie д соавт., 1980), активируется изанилат- циклазная система (В,А.Ткачук, 1983), что ведет к повреждению иммунокомпетентных клеток и снижению их функциональной актив­ности. Поэтому регламентация уровня ПОЛ рассматривается как не­обходимое условие для обеспечения адекватного функционирования клеток иммунной системы (Т.Ш.Шарманов, 1986).

Свободнорадикальные процессы в организме человека происхо­дят непрерывно, в них вовлечены все органические молекулы, но в большей степени и с наибольшей активностью липиды, особенно фосфолипиды клеточных мембран. Липиды - низкомолекулярные веще­ства с гидрофобными свойствами. В среднем липиды составляют 40-50^ сухой массы мембран, из них 80-90^ приходится на холе­стерин и фосфолипиды (П.Г.Богач и соавт., X98I). Мембраны, вы­полняющие функцию барьеров, содержат более высокий процент

липидов - 60-80%.

Исследованиями Т.А.Готца (1984) показано, что перестройка структуры мембраны, особенно липидной фракция, влечет за собой изменение функциональных свойств клетки в целом.

В нормально функционирующей клетке ПОЛ выступает в каче­стве одного из способов модификации фосфолипидного биослоя мембран, в том числе и мембраны эритроцитов, участвует в раз­борке мембранных структур и обновлении мембранных фосфолипидов (В.П.Верболович и соавт., 19895 Kitagawa и соавт., 1988; Ciuffi и соавт., 1988; Vanella и соавт., 1989).

Вовлечение липидов клеточных мембран в процессы перекис­ного окисления представляет собой I этап мембранодеструкции. В настоящее время установлены закономерности, которым подчиняет­ся развитие процесса ПОЛ, они сводятся к тому, что перекисное окисление липидов проходит 4 условных стадии; инициирования окисления, его продолжение, разветвление процесса и отрывы его (Ю.В.Владимиров и соавт., 1972; Zimmeiraan и соавт., 1982). Появление свободных радикалов в клетках живого организма и его молекулярных структур происходит, как сказано выше, непрерывно (В.А.Барабой и соавт., 1983).

В.В.Абрамченко и соавт. (1988) проведено изучение роли антиоксидантной недостаточности в патогенезе позднего токсикоза беременных. Результаты проведанных исследований свидетельствуют о снижении буферной емкости антиокислительной системы организма беременной на фоне многократного усиления реакций свободноради­кального окисления при всех клинических формах позднего токси­коза.

Однако еще нельзя оценивать реальные масштабы перекисного окисления из-за несовершенства имеющихся методов и трудности

интерпретации полученных результатов с помощью этих методов. Следует также учитывать чрезвычайную сложность взаимодействия процессов ПОЛ и эндогенных антиокислительных систем (ВД.Ми­щенко, 1981). Так, например, известно, что антиоксидантным дей­ствием обладают некоторые гормоны: гормон щитовидной железы - тироксин - является не менее эффективным антиоксидантом, чем витамин "Б" (В.В.Лвмещко и соавт., 1982).

Достаточно изучены мембранотропные и антиоксидантные свой­ства эстрогенов, сильно ингибирующих ПОЛ и действующих подобно токоферолу и другим фенольным антярадикальнш соединениям. В группу эстрогенных препаратов нестероидного строения входит сигетин, способный улучшать плацентарное кровообращение, в связи с чем успешно используется для лечения фетоплацентарной недоста­точности.

Старение живого организма можно рассматривать как повреж­дение в сиотеме ПОЛ - антиоксидантная защита. При этом снижает­ся эффективность защиты, т.е. уменьшается содержание эндогенных антиоксидантов (ЮД.Козлов, 1975f Н.М.Мануэль, 1984). Этот продаос, вероятно, имеет немаловажное значение в проблеме старе­ния плаценты, возникновения плацентарной недостаточности.

Во время беременности происходит разбалансировка этой си­стемы, а от степени дисбаланса зависит и формирование адаптаци­онно-приспособительных и защитно-компенсаторных реакций. Во вто­ром триместре беременности происходит интенсификация процессов ПОЛ, обусловленная образованием плаценты. Это связано, во-первых с повышением в организме беременной уровня и активности плацен­тарных гормонов и, во-вторых, выступая в качестве своеобразного "системообразующего фактора", плацента играет роль "ловушки" антиоксидантов, изменяя тем самым взаимоотношения в реакции

"перекисное окисление липидов - антиоксидантная защита". Акку­мулируя антиоксиданты, плацента становится очень чувствитель­ной к их недостатку (О.Б.Саялян и соавт., 1988).

В работе В. А.Чернухи и соавт. (1986) получены новые данные о показателях липидной пероксидации амниотической жидкости, от­ражающие компенсаторно-приспособительные реакции в системе мать- плаце нта-плод, как при нормальном течении гестационного процесса, так и при патологических отклонениях.

По мнению В.П.Казначеева и соавт. (1979) развитие синдро­ма липидной гиперпероксидации приводит к срыву адаптационных возможностей организма и возникновению осложнений беременности (самопроизвольные выкидыши, преждевременные роды).

Во время беременности повышается усвоение организмом жи­ров, что сопровождается увеличением их содержания в крови жен­щины. Несмотря на повышенное содержание липидов и холестерина в плазме крови у здоровых беременных женщин, без наличия мета­болических нарушений в анамнезе, патологического проявления этого состояния не наблюдается. Эти соединения хорошо усваивают­ся тканями матки и плода, обеспечивая необходимый уровень энергетических и пластических процессов (В.Т.Михайленко и соавт., 1980; Punnonen , 1977; Skryten и соавт., 1980; Ordovas и соавт., 1984).

В сыворотке крови беременных женщин, страдающих привычным недонашиванием, обнаружено значительное снижение содержания фосфолипидов (З.П.Чеботарева, 1968), а также снижение и неравно­мерное их распределение в синцитиальной ткани (Л.Г.Вишневская и соавт., 1966).

Невынашивание беременности характеризуется значительной активацией ПОЛ, связанной со снижением уровня антиокиояительной

активности сыворотки крови (Л.М.Шипилова, 1985; Т.Ю.Пестрикова, 1986; В.А.Бурлев, 1987; А.Ю.Щербаков, 1997).

В исследованиях Т.Ю.Пестряковой (1986) показано, что у беременных группы риска по невынашиванию первоначально снижают­ся показатели антиокислительной активности (АОА) крови при не­изменном уровне ПОЛ, причем снижение АОА крови отмечается за 5-6 недель до появления клинических признаков угрозы прерыва­ния. При угрозе прерывания беременности уровень ПОЛ значительно повышен, что, по-видимому, тесно взаимосвязано с изменением уровня эстрогенов, обладающих антиоксидантным действием. Усиле­ние ПОЛ, вызывая изменение липидного спектра крови, приводит к снижению энергообеспеченности метаболических процессов в раз­личных органах и тканях, в том числе и в плаценте (Б.Б.Бурла­кова, 1985; М.З.Корнилова, Х990).

Исследования ВД.Отт и соавт. (1981) указывают на снижен­ный уровень антиокислительной ферментативной активности в эрит­роцитах крови женщин, страдающих привычным невынашиванием бере­менности.

Помимо снижения антиокислительной ферментативной активнос­ти при невынашивании беременности, отмечено нарушение синтеза половых гормонов, являющихся активными антиоксидантами. В этой связи, значительный интерес представляют данные, свидетельствую­щие о значений эстриола для нормального развития беременности. Установлено, что, если явления угрозы нормального развития беременности протекали на фоне нормального содержания эстриола беременность прогрессировала, тогда как при снижении уровня этого гормона ниже нормы беременность заканчивалась абортом (Г.М.Пзрасимович и соавт., 1984).

Эстриол в такой же степени, как эстрадиол бензоат, ингяби-

рует процесс перекисного окисления липидов мембран и митохонд­рий (П.В.Сергеев и соавт., 1974; А.Р.Бабаянц, Х987).

Следовательно, у женщин, страдающих невынашиванием беремен­ности, наблюдается дисбаланс в соотношениях между продуктами свободнорадикального окисления и антиоксидантной системой в сторону усиления процессов ПОЛ, т.к. антиоксидантная система не справляется со своей функцией. Срыв системы антиоксидантной защиты и развитие синдрома пероксидации ведут к нарушению го­меостаза в биологической системе мать-пколоплодная среда-плод, нормальное состояние которого очень важно для поддержания вы­сокого уровня пролиферативных процессов, характерных для физио­логического развития беременности (Г.А.Паляади и соавт.,1980).

Различные заболевания (Ю.П.Козлов, 1975), нерациональное питание, эмоционально-физические нагрузки и другие факторы (Л.Е.Панин, 1978; А.В.Семенюк и ооавт, Х983; Рг У°г й соавт., 1982; Tribble й соавт., 1987) приводят, в конечном итоге, к нарушению баланса в системе антиокислители-перекиснов окисление липидов, что выражается в нарушении гомеостаза в организме, а при развитии беременности в биологической системе мать-около- плодная среда-плод и развитию ряда патологических состояний плода, способных вызвать спонтанное преждевременное прерывание беременности,

Необходимо отметить, что при выборе рациональной терапии нельзя забывать о том, что максимальная активность процессов свободнорадикального окисления приходится на утренние часы (О.В.Черноглазова и соавт., 1988).

Коррекция наметившихся отклонений в процессах ПОЛ включает три главных направления: использование фармакологических препа­ратов, специальных программ физических упражнений и диетотерапии

О.К.Айламаяян,І99І>.

Таким образом, проеденные литературные данные указывают на общность процессов перекисного окисления липидов в патогене­зе ряда патологических состояний, способных, в свою очередь, послужить причиной невынашивания беременности. Поэтому для разработки наиболее рациональной профилактики невынашивания бе­ременности важно как можно раньше диагностировать угрозу преры­вания с выявлением ведущей причины, которая должна учитываться при выборе комплексной терапии,

Ййвнно поэтому возникает необходимость в изучении показа­телей перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы защиты у женщин при невынашивании с учетом многофакторности этой патологии.

Имеющиеся литературные данные о состоянии процессов ПОЛ при невынашивании беременности малочисленны, недостаточно осве­щен вопрос и об активности антиокислительной системы при этой патологии, необходим поиск новых антиоксидантов, способствую­щих нормализации процессов ПОЛ-АОСЗ.

Биохимия обмена веществ

Тема: Перекисное окисление липидов в норме и патологии. Ферментативное звено антиоксидантной системы защиты.

I Научно-методическое обоснование темы:


  1. Активные формы кислорода – классификация и свойства.
Кислород, необходимый организму для функционирования ЦПЭ и многих других реакций, является одновременно и токсическим веществом, если из него образуются так называемые активные формы.

А так же пергидроксильный (НО2∙), пероксильный (RO2∙) и алкоксильный (RO∙) радикалы, оксид азота (NO∙), пероксинитрит (ONOO-), гипохлорит (HOCl), перекись водорода (H2O2) и др. Помимо продуктов восстановления О2, к АФК относят также озон (О3) и синглетный кислород 1О2, то есть кислород, находящийся в возбужденном (синглетном) состоянии [Владимиров, 1998; Осипов, Азизова, Владимиров, 2003].

Активные формы кислорода образуются во многих клетках в результате последовательного одноэлектронного присоединения 4 электронов к 1 молекуле кислорода. Конечный продукт этих реакций - вода , но по ходу реакций образуются химически активные формы кислорода. Наиболее активен гидроксильный радикал, взаимодействующий с большинством органических молекул. Он отнимает от них электрон и инициирует таким образом цепные реакции окисления. Эти свободнорадикальные реакции окисления могут выполнять полезные функции, например, когда клетки белой крови с участием активных форм кислорода разрушают фагоцитированные клетки бактерий. Но в остальных клетках свободнорадикальное окисление приводит к разрушению органических молекул, в первую очередь липидов, и, соответственно, мембранных структур клеток, что часто заканчивается их гибелью. Поэтому в организме функционирует эффективная система ингибирования перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Источники активных форм кислорода

ЦПЭ как источник активных форм кислорода

Утечка электронов из ЦПЭ и непосредственное их взаимодействие с кислородом - основной путь образования активных форм кислорода в большинстве клеток.

Кофермент Q в ЦПЭ принимает от доноров последовательно по одному электрону, превращаясь в форму семихинона (рис. 8-55) - KoQH (см. раздел 6).

Этот радикал может непосредственно взаимодействовать с кислородом, образуя супероксидный анион , который, в свою очередь, может превращаться в другие активные формы кислорода:


Рис. 1. Реакции последовательного восстановления убихинона вдыхательной цепи.

Многие оксидазы - ферменты, непосредственно восстанавливающие кислород, образуют пероксид водорода - Н 2 О 2 . Оксидазы образуют пероксид водорода по схеме:

О 2 + SH 2 → S + Н 2 О 2 ,

где SH 2 - окисляемый субстрат.

Примеры таких оксидаз - оксидазы аминокислот, супероксид дисмугаза, оксидазы, локализованные в пероксисомах. Оксидазы пероксидом окисляют, в частности, жирные кислоты с очень длинной углеродной цепью (более 20 углеродных атомов) до более коротких, которые далее подвергаются β-окислению в митохондриях.

Монооксигеназы, например цитохром Р 450 , включающий один атом кислорода в окисляемую молекулу, и диоксигеназы, включающие оба атома кислорода, также служат источниками активных форм кислорода.

Пероксид водорода химически не очень активен, но способствует образованию наиболее токсичной формы кислорода - гидроксильного радикала (ОН ) по следующей реакции:

Fe 2+ + Н 2 О 2 → Fe 3+ + ОН - + ОН .

Наличие в клетках Fe 2+ или ионов других переходных металлов увеличивает скорость образования гидроксильных радикалов и других активных форм кислорода. Например, в эритроцитах окисление иона железа гемоглобина способствует образованию супероксидного аниона.

Супероксидный анион-радикал (О 2 -). Среди кислородных свободных радикалов ему отводят наиболее значительную роль, так как считается, что именно он является родоначальником многих других активных форм кислорода. Супероксидный радикал (СОР) образуется при присоединении одного электрона к молекуле кислорода в основном состоянии . Химическая активность О 2 - в значительной степени зависит от физико-химического состояния окружающей его клеточной или внеклеточной среды. В водных растворах О 2 - способен окислять аскорбиновую кислоту, адреналин и тиоловые соединения , выступая как слабый окислитель [Хавинсон, Баринов, Арутюнян 2003]. Значительно более выражены восстановительные свойства супероксидного радикала. В присутствии ионов негемового железа СОР достаточно активно восстанавливает его из 3+ в 2+. Это свойство СОР чрезвычайно важно, поскольку двухвалентное железо играет большую роль в образовании агрессивных липидных и гидроксильных радикалов. Супероксидный радикал также может восстанавливать содержащие трехвалентное железо комплексы (цитохром с, ферри-ЭДТА) и нитросиний тетразолий.

Супероксиданион-радикал – пусковое звено каскада радикальных реакций, приводящих к возникновению большинства АФК и продуктов перекисного окисления липидов. Он участвует в синтезе хемотаксических пептидов, усиливает митогенстимулированную пролиферацию лимфоцитов, ингибирует действие эндотелиального фактора расслабления, может повреждать мембраны эритроцитов, ингибировать Са-АТФазу, синтез РНК и белка эндотелиальных клеток, окислять белки сыворотки, в тоже время его непосредственная цитотоксичность невелика.


  1. Перекисное окисление липидов
Все активные формы кислорода обладают высокой цитотоксичностью в отношении любых типов клеток и клеточных образований, что определяется их химической активностью. Можно выделить 4 наиболее вероятные мишени окислительной цитотоксической атаки АФК: индукция процессов ПОЛ в биологических мембранах, повреждение мембраносвязанных белков, инактивация ферментов и повреждение ДНК клеток.

Реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ) являются свободнорадикальными и постоянно происходят в организме. Свободнора-дикальное окисление нарушает структуру многих молекул. В белках окисляются некоторые аминокислоты. В результате разрушается структура белков, между ними образуются ковалент-ные "сшивки", всё это активирует протеолитические ферменты в клетке, гидролизующие повреждённые белки. Активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК. Неспецифическое связывание Fe 2+ молекулой ДНК облегчает образование гидроксильных радикалов, которые разрушают структуру азотистых оснований. Но наиболее подвержены действию активных форм кислорода жирные кислоты, содержащие двойные связи, расположенные через СН 2 -группу. Именно от этой СН 2 -группы свободный радикал (инициатор окисления) легко отнимает электрон, превращая липид, содержащий эту кислоту, в свободный радикал.

ПОЛ - цепные реакции, обеспечивающие расширенное воспроизводство свободных радикалов, частиц, имеющих неспаренный электрон , которые инициируют дальнейшее распространение перекисного окисления.

Стадии перекисного окисления липидов

1) Инициация: образование свободного радикала (L )

Инициирует реакцию чаще всего гидроксильный радикал, отнимающий водород от СН 2 -групп полиеновой кислоты, что приводит к образованию липидного радикала.

2) Развитие цепи:

L + О 2 → LOO
LOO + LH → LOOM + LR

Развитие цепи происходит при присоединении О 2 , в результате чего образуется липопе-роксирадикал LOO или пероксид липида LOOH.

ПОЛ представляет собой свободнорадикальные цепные реакции, т.е. каждый образовавшийся радикал инициирует образование нескольких других.

3) Разрушение структуры липидов

Конечные продукты перекисного окисления полиеновых кислот - малоновый диальдегид и гидропероксид кислоты.

4) Обрыв цепи - взаимодействие радикалов между собой:

LOO + L → LOOH + LH, L + vit E → LH + vit E
vit E + L → LH + vit Е окисл.

Развитие цепи может останавливаться при взаимодействии свободных радикалов между собой или при взаимодействии с различными антиоксидантами, например, витамином Е, который отдаёт электроны, превращаясь при этом в стабильную окисленную форму.

3. Антиоксидантная система (АОС).

Образование АФК, известных как прооксиданты, наблюдается во многих метаболических процессах и является обязательным атрибутом нормальной аэробной жизни. Функционирование и развитие клеток, а так же организма в целом, в кислородсодержащем окружении не могло бы быть возможным без существования защитных систем, основу которых составляют ферментативные и неферментативные антиоксиданты. Постоянное образование прооксидантов в живых организмах уравновешено их дезактивацией антиоксидантами, поэтому для поддержания гомеостаза необходима непрерывная регенерация антиоксидантной способности. Отсутствие или сбои этой непрерывности сопровождаются накоплением окислительных повреждений и приводят к возникновению окислительного стресса.

Классификация АОС системы:

А.Специфическая АОС:


  • Специализированные ферментные системы:

  • Супероксиддисмутаза (СОД);

  • Каталаза (КАТ);

  • Глутатионпероксидаза и глутатион трансфераза (ГПО и ГТ)
(локализуются преимущественно внуриклеточноо0

  • Специализированные неферментные системы:

  • Жирорастворимые антиоксиданты (АО): витамины Е,А,К; стероидные гормоны; влавоноиды; полифенолы (витамин Р, убихинон).

  • Аскорбатная АО-система;

  • Тиолдисульфидна система на основе глутатиона;

  • Ароматические соединения.
Б. Неспецифическая АОС

Основными функциями специфической АОС являются:


  1. ограничение интенсивности реакции свободнорадикального и перекисного окисления, т.е. разрушение, образующихся АФК и продуктов их дальнейших превращений;

  2. защита чувствительных к окислительным повреждениям биомолекул мембран, внутри - и внеклеточных структур от действия свободных радикалов и перекисных соединений;

  3. восстановление окислительных молекулярных повреждений. В целом основная задача системы антиоксидантной защиты состоит в предотвращении и ограничении развития патологических состояний, вызываемых окислительными повреждениями структур организма.
Неспецифическая АОС

Функция: предотвратить условия в процессе аутоокисленисубстратов (микросомальное окисление).


  1. Ферментативное звено АОС
К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу; Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках, где содержание митохондрий , цитохрома Р 450 и пероксисом особенно велико.

СОД - это ключевой водорастворимый фермент. Превращает супероксидные анионы в пероксид водорода: 2 + 2H + → H 2 O 2 + O 2 интка, железа и имидазол гистидина. Локализуется в цитоплазме. Обладает высокой термоустойчивостью, устойчив к действию протеаз, обладает широким оптимумом рН каталитической активности.

Изоферменты СОД находятся и в цитозоле и в митохондриях и являются как бы первой линией защиты, потому что супероксидный анион образуется обычно первым из активных форм кислорода при утечке электронов из дыхательной цепи.

СОД - индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется перекисное окисление. Пероксид водорода, который может инициировать образование самой активной формы ОН , разрушается ферментом каталазой: 2Н 2 О 2 → 2 Н 2 О + О 2 .

Каталаза (КАТ) находится в основном в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий "респираторного взрыва".

КАТ обеспечивает расщепление перекисси водорода до двух молекул воды и кислорода. Из-за большго молекулярного веса практичеки не проникает через мембрану клетки.
Рис.2. Антиоксиданты водной фазы

Глутатионпероксидаза (ГПО) - важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию АФК, так как он разрушает и пероксид водорода и гидропероксиды липидов. Он катализирует восстановление пероксидов с помощью трипептида глутатиона (γ-глутамилцистеинилглицин). Сульфгидрильная группа глутатиона (GSH) служит донором электронов и, окисляясь, образует дисульфидную форму глутатиона, в которой 2 молекулы глутатиона связаны через дисульфидную группу.

Н 2 О 2 + 2 GSH → 2 Н 2 О + G-S-S-G.

Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:

GS-SG + NADPH + Н + → 2 GSH + NADP + .

Глутатионпероксидаза, которая восстанавливает гидропероксиды липидов в составе мембран, в качестве кофермента использует селен (необходимый микроэлемент пищи). При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.

ГПО является главной ферментативной системой плазмы крови: внеклеточных жидкостей и гидроперекисей липидов (ГПО 4), которая будучи липофильным соединением эффективно взаимодействует с гидроперекисями фосфотидилхолина, холестерина и эфиров холестерина в липопротеинах низкой плотности (ЛПНП), восстанавливая их, следовательно, защищая от окислительной модификации. Кроме того ГПО 4 совместно с токоферолом практически полностью подавляет ПОЛ в биологических мембранах благодаря тому, что витамин Е эффективно восстанавливает пероксирадикалы, а фермент разлагает гидроперекиси, препятствуя тем самым их вовлечению в окислительный цикл.

Глутатионтрансфераза (ГТ)

ГТ, в отличие от селенсодержащей ГПО, для которой лучшими субстратами являются гидрофильные гидроперекиси с малым размером молекул, эффективно восстанавливает гидрофобные гидроперекиси с большим объемом молекулы: гидроперекиси полиненасыщенных жирных кислот (линолевой и арахидоновой), фосфолипидов.

Вместе с тем во всех водных и липидных фазах организма могут протекать радикальные окислительные процессы, в защите от которых важную роль играют антиоксиданты-ингибиторы органических радикалов, среди которых важное место занимают соединения фенольного типа.

В настоящее время выделено несколько тысяч фенольных соединений , среди которых выраженным антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин, а так же большинство растительных (флавоноиды) и животных пигментов.

Неферментативнгое звено АОС

Витамин Е (α-токоферол) - наиболее распространённый антиоксидант в природе - является липофильной молекулой, способной инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и таким образом предотвращать развитие цепи перекисного окисления. Различают 8 типов токоферолов, но α-токоферол наиболее активен.

Витамин Е отдаёт атом водорода свободному радикалу пероксида липида (ROO ), восстанавливая его до гидропероксида (ROOH) и таким образом останавливает развитие ПО. Свободный радикал витамина Е, образовавшийся в результате реакции, стабилен и не способен участвовать в развитии цепи. Наоборот, радикал витамина Е непосредственно взаимодействует с радикалами липидных перекисей, восстанавливая их, а сам превращается в стабильную окисленную форму -- токоферолхинон.

В антирадикальной защите липопротеинов плазмы крови и клеточных мембран α-токоферолу принадлежит ведущая роль – одна его молекула защищает ≈10000 молекул ненасыщенных жирных кислот, при этом считается, что α-токоферол способен обезвредить не менее 60% образующихся пероксильных радикалов. Окисление α-токоферола со свободными радикалами компенсируется биорегенерацией молекул этого антиоксиданта в реакциях восстановления коантиоксидантами (АН), редокс-потенциал которых ниже, чем у радикала α-токоферола (α-Тф-О.). В результате такой реакции не только происходит восстановление витамина Е, но и предотвращается возможность инициации α-токофероксильным радикалом окисления липидов:

α-Тф-О. + RH→ α-Тф-ОH + R. (1)

α-Тф-О. + АH→ α-Тф-ОH + А. (2)

В физиологических условиях вторая реакция обычно превалирует над первой, так как константа скорости реакции α-Тф-О. с НЖК не превышает 103М-1с-1, в то время как для реакции (1) константа скорости может достигать значений 104-107М-1с-1.К наиболее изученным коантиоксидантам относятся убихинол, аскорбиновая кислота (АК), билирубин.

Витамин Е (а-токоферол) ингибирует свободнорадикальное окисление путём отдачи электрона, что приводит к инактивации радикала липида, а витамин Е превращается в стабильный, полностью окисленный токоферолхинон.

Рис. 3. Механизм антиоксидантного действия витамина Е.

Рис.4. Окислительно-восстановителные превращения α-токоферола и сопряженных с ним коантиоксидантов.

Витамин С (Рис.5.) (аскорбиновая кислота) также является антиоксидантом и участвует с помощью двух различных механизмов в ингибировании ПОЛ. Во-первых, витамин С восстанавливает окисленную форму витамина Е и таким образом поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта непосредственно в мембранах клеток. Во-вторых, витамин С, будучи водорастворимым витамином и сильным восстановителем, взаимодействует с водорастворимыми активными формами кислорода - , Н 2 О 2 , ОН и инактивирует их.

β-Каротин, предшественник витамина А (рис.6.), также обладает антиоксидантаьш действием и ингибирует ПОЛ. Показано, что растительная диета, обогащённая витаминами Е, С, кароти-ноидами, существенно уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний ССС, подавляет развитие катаракты - помутнения хрусталика глаза, обладает антиканцерогенным действием. Имеется много доказательств в пользу того, что положительное действие этих компонентов пищи связано с ингибированием ПОЛ и других молекул и, следовательно, с поддержанием нормальной структуры компонентов клеток.
Рис.5. Витамин С.

Рис. 6. Витамин А

АК превосходит другие антиоксиданты плазмы в защите липидов от перекисного окисления, так как только это соединение достаточно реакционноспособно, чтобы эффективно ингибировать инициацию ПОЛ в водной фазе.

Важными внеклеточными антиокислителями являются альбумины – простые гидрофильные белки плазмы крови, которые являются основными носителями SН групп. SН содержащим соединениям принадлежит ведущая роль в защите клеток от ОН-радикала, образующегося в реакции Фентона или в результате разложения молекул воды под действием ионизирующих излучений.

Необходимо отметить Коллоидные">наличие антирадикальных свойств у белков , хелатирующих ионы железа и других металлов с переменой валентностью. В первую очередь это трансферрин, лактоферрин и церулоплазмин. Основная роль трансферрина и близкого ему по структуре лактоферрина, содержащегося в молоке и выделяющегося фагоцитами при их активации, состоит в акцептировании «свободного» железа, что препятствует образованию радикалов НО, в реакциях Фентона, катализируемых ионами Fe. Значимую роль в этом процессе играет церулоплазмин, Cu-содержащий белок, обеспечивающий окисление Fe 2+ до Fe3+ и делающий тем самым железо доступным для связывания трансферрина.

Наиважнейшим антиоксидантом внеклеточной жидкости является мочевая кислота (МК). Ввиду высокого ее содержания в плазме крови человека некоторые исследователи считают, что на нее приходится 35-65% защиты липопротеинов от окисления, 10-15% ингибирования НО. и 12% ингибирования синглетного кислорода. Кроме того МК может выступать синергистом с радикалами α-токоферола и аскорбиновой кислотой, что усиливает их антиоксидантное действие.

В последние годы широко обсуждается роль активных форм кислорода (АФК) и инициируемых ими свободнорадикальных процессов при различных патологических процессах. В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, но при стрессовых ситуациях происходит усиленное образование АФК, под действием которых происходит избыточная и неконтролируемая активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), что в конечном итоге может привести к патологическому состоянию, которое сопровождается дисбалансом ферментативных и неферментативных компонентов системы антиоксидантной защиты. Характерным проявлением окислительного стресса является интенсификация процессов перекисного окисления липидов, индикатором которой служит увеличение содержания хотя бы одного из его продуктов. Данные о содержании продуктов ПОЛ в биологических объектах могут нести в себе информацию о глубине и степени патологического процесса. В качестве количественных маркеров наиболее часто используются такие интермедиаты ПОЛ, как диеновые конъюгаты (ДК), а также один из его конечных продуктов – малоновый диальдегид (МДА).

II Цель деятельности студентов на занятии

Студент должен знать:


  1. АФК. Каким действием они обладают;

  2. Источники образования АФК;

  3. ПОЛ в норме;

  4. ПОЛ при патологии;

  5. Стадии ПОЛ;

  6. АОС, классификация, функции;

  7. Ферментативное звено АОС;

  8. Описать действие СОД, характеристики;

  9. КАТ. Механизм действия;

  10. ГПО и ГП. Механизм действия;

  11. Неферментативное звено АОС;


  13. «Окислительный стресс»;
Студент должен уметь:

  1. Уметь писать реакцию, катализируемую СОД;

  2. Уметь писать реакцию, катализируемую КАТ;

  3. Уметь писать реакцию, катализируемую ГПО;

  4. Написать стадии ПОЛ;

IIIСодержание обучения:

Основные вопросы:


  1. АФК. Механизм действия;

  2. Источники АФК в организме;

  3. ПОЛ в норме;

  4. Особенности ПОЛ в условиях патологии;

  5. Стадии ПОЛ;

  6. АОС, классификация, функции;

  7. Ферментативное звено АОС;

  8. Характеристики СОД. Механизм действия;

  9. КАТ. Механизм действия;

  10. ГПО и ГП. Механизм действия;

  11. Неферментативное звено АОС;

  12. Роль витамина Е в стрессовой ситуации.

  13. Роль витамина А,К в защите клеток от действия АФК;

  14. Роль ионов меди, цинка, железа и других металлов в АОС;

  15. «Окислительный стресс».
IV Перечень лабораторных работ, наглядных пособий и средств ТСО.

Наглядные пособия:

Рисунки: 1. Реакции последовательного восстановления убихинона вдыхательной цепи; 2. Антиоксиданты водной фазы; 3. Механизм антиоксидантного действия витамина Е; 4. Окислительно-восстановителные превращения α-токоферола и сопряженных с ним коантиоксидантов ; 5. Витамин С, 6. Витамин А; 7. Повреждающее действие свободных радикалов на компоненты клетки ; 8. Образование супероксида в ЦПЭ ,

V Наименование лабораторной работы:

VI Перечень вопросов для проверки исходного уровня знаний:

ЛАБОРАТОНАЯ РАБОТА №1

Количественное определение малонового диальдегида в ткани печени.

ОБОРУДОВАНИЕ: баня, ФЭК.

ПРИНЦИП МЕТОДА.

Основан на определении малонового диальдегида (МДА) как показателя перекисного окисления липидов при инкубации гомогенатов тканей в присутствии кислорода. В присутствии прооксидантов МДА определяется по специфической цветной реакции в кислой среде с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК).

ХОД РАБОТЫ.

В трех центрифужных пробирках приготовить инкубационную смесь реактивов по следующей схеме:


Реактивы

1 пробирка

“опытная”
2 пробирка

“контроль”
3 пробирка

“опытная”

с добавлением про-

оксидантов

Трис-буфер 0,15 М
3,4 мл
3,4 мл
1,4 мл

Сульфат железа FeSO 4

-
-
1 мл

Аскорбиновая кислота
-
-
1 мл

ТХУ 10% раствор

с ЭДТА
-
1 мл
-

Гомогенат печени
1,0 мл
1,0 мл
1,0 мл

Все пробирки поместить в термостат при 37 о С на 15 минут. После инкубации остановить реакцию в 1 и 3 пробирках, добавляя в них по 1 мл ТХУ с ЭДТА, перемешать. Все пробирки центрифугировать в течение 20 минут при 3000 об/мин. Надосадочную жидкость осторожно слить в чистые пробирки. Затем в другие чистые пробирки отобрать по 4 мл надосадочной жидкости, добавить по 2 мл свежеприготовленного раствора ТБК (тиобарбитуровая кислота) и поместить пробирки в кипящую баню на 15 минут. Пробирки охладить в холодной воде и определить оптическую плотность на ФЭКе с зеленым светофильтром (длина волны 540 нм) в кювете 10 мм.

РЕЗУЛЬТАТЫ:

Активность ПОЛ выражается количеством микромолей МДА, накопленного за период инкубации в 1 мл гомогената

, где

Х - количество МДА, накопленного за период инкубации в 1 мл гомогената,

a - молярный коэффициент экстинкции для малонового диальдегида при реакции с ТБК, численно равный 0.156.

D оп и D конт - оптические плотности "опытной" и "контрольной" пробирок соответственно.

РАСЧЕТ И ВЫВОДЫ:

ЛАБОРАТОНАЯ РАБОТА №2

Количественное определение каталазы в крови.

ПРИНЦИП МЕТОДА.

В основе количественного определения активности каталазы лежит определение количества перекиси водорода, разложенной ферментом за определенный промежуток времени. О количестве расщепленной перекиси водорода судят по разности количества перманганата калия. израсходованного на титрование перекиси водорода до и после действия каталазы.

Активность каталазы выражают с помощью каталазного числа. Каталазным числом называют количество мг перекиси водорода, которое разлагается под действием 1 мкл крови.

ХОД РАБОТЫ.

Работу проводят по следующей схеме:


Р е а к т и в ы
Стаканчик № 1

(опыт)
Стаканчик № 2

(контроль)

Кровь
1 мл
1 мл

Вода дистиллированная
7 мл
7 мл

Перекись водорода 1%
2 мл
-

Серная кислота 10%
-
5 мл

Стаканчики оставляют на 30 мин при комн. t°, изредка встряхивая

Через 30 мин

Перекись водорода 1%
-
2 мл

Серная кислота 10 %
5 мл
-

Действие каталазы в кислой среде прекращается, т. к. этот фермент действует при рН=7,4. Поскольку в контрольную пробу серную кислоту приливали до добавления перекиси водорода, то в контроле все добавленное количество перекиси водорода остается нерасщепленным.

Содержимое каждого стаканчика необходимо титровать раствором перманганата калия до розового окрашивания, не исчезающего в течение 30 сек.

КЧ = (А - В) х 1,7 ,

А - кол-во 0,1 N раствора КМnО 4 , пошедшее на титрование контрольной пробы в мл.

В - кол-во 0,1N раствора КМnО 4 , пошедшее на титрование опытной пробы в мл.

1,7 - это коэффициент, показывающий, сколько мг Н 2 О 2 содержится в 1мл 0,1н. раствора Н 2 О 2 .

В норме каталазное число колеблется от 10 до 15 единиц у взрослых и 7,5 - 9,9 единиц у детей.

РАСЧЕТ И ВЫВОДЫ:

Самостоятельная работа: составление тестов и кроссворда по теме ПОЛ.
Тестовый контроль:

Тема: ПОЛ.

1. К активным формам кислорода относят:

1. ОН- - гидроксильный радикал;

2. супероксидный анион;

3. Н2О2 - пероксид водорода

4. все перечисленное

Отв.: 4
2. Образование активных форм кислорода происходит:


  1. в процессе переноса электронов в митохондриальной дыхательной цепи;

  2. в реакциях, которые катализируются оксидазами (образуется перекись водорода), в том числе в свободнорадикальных процессах, совершающихся в фагоцитах;

  3. в реакциях микросомального окисления при обезвреживании веществ с участием цитохрома Р-450;

  4. в реакциях самопроизвольного (неферментативного) окисления веществ (гемоглобина, ферредоксинов, адреналина и др.);

  5. в биологических системах с наличием ионов металлов с переменной валентностью и, прежде всего, железа (свободных атомов, так называемых внегемовых);

  6. верно все
Отв.: 6
3. Перечислите ряд причин вызывающих активацию ПОЛ в тканях:

  1. снижение поступления в организм алиментарных антиоксидантов (АО), таких как: токоферол, аскорбат, биофлавоноиды и др.;

  2. стресс различного генеза, в частности эмоциональный (под влиянием катехоламинов и кортикостероидов в кровь поступает избыток жирных кислот и кислород);

  3. внешние химические прооксиданты (пестициды, лекарственные окислители, алкоголь, продукты смога и т.д.);

  4. физические факторы (повышенный радиоактивный фон, ультрафиолетовое облучение, электромагнитное поле, ультразвук с интенсивностью выше 2 Вт/см);

  5. избыточное и несбалансированное потребление жиров и углеводов на фоне недостаточного их расходования;

  6. гипокинезия с низким уровнем биологического окисления ферментов, т.е. сниженный уровень восстановления пиридиннуклеотидов;

  7. врожденные энзимопатии антиоксидантных ферментов (каталазы, глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы, глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназы);

  8. падение с возрастом активности антиоксидантных ферментов.

  9. верного ответа нет

  10. верно все перечисленное
Отв.: 10
4. Антиоксиданты нужны для…, исключите неправильный ответ:

  1. обновления липидного состава мембран;

  2. синтеза эйкозаноидов

  3. обезвреживания ксенобиотиков и токсичных продуктов метаболизма;

  4. функционирования иммунной системы.

  5. синтеза глюкогона
Отв.: 1,2,4,5
5. Оксидативный стресс приводит:

  1. Повреждение ДНК, белков, липидов мембран.

  2. Канцерогенез, нейродегенеративные болезни, атеросклероз, сахарный диабет, сердечно сосудистые заболевания , старение.
Отв.: 1,2
6. Этот витамин ингибирует свободнорадикальное окисление путём отдачи электрона, что приводит к инактивации радикала липида и превращается в стабильный, полностью окисленный токоферолхинон: Отв.: 3

7. Вит. A:


  1. увеличивает антиоксидантное действие Вит. Е; Вместе с Вит. E и Вит. С;

  2. активирует включение Se в состав глутатионпероксидазы;

  3. препятствует окислению SH-групп белков и пептидов.

  4. может быть прооксидантом

  5. все верно
Отв. 5

  1. Структура, какого витамина представлена ниже :

Отв.: 1

9. Этот витамин активирует ПОЛ так как является полиненасыщенным спиртом и легко окисляется кислородом может быть прооксидантом (в высоких дозах):

Отв.: 2
10. Процесс свободнорадикального перекисного окисления липидов можно условно разделить на три этапа. Перечислите их в правильной последовательности.

  1. продукция перекисей липидов (перекисный этап);

  2. образование свободных радикалов органических и неорганических веществ (свободнорадикальный этап);

  3. кислородная инициация (кислородный этап
Отв.: 3,2,1
VIII Хронокарта учебного занятия:

  1. Общий бюджет времени: 3 (125);

  2. Перекличка 5 минут;

  3. Разбор основных вопросов темы 60 минут;

  4. Тестовый опрос 20 минут;

  5. Проведение лабораторной работы;

  6. Оформление протоколов 10 минут
IX Самостоятельная работа студентов:

Составление тестов и кроссвордов по данной теме.

X Список используемой литературы:

Обязательная:

1. Биохимия. Учебник для вузов / Под ред. Е.С.Северина. М.:Гэотар-мед, 2003. 784 с.

2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия, Москва, 1998. 740 с.

3. Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами. Под ред. проф. Е.С.Северина и проф. А.Я.Николаева. М.: Гэотар-мед, 2001. 441 с.

4. Строев Е.А. Биологическая химия. Москва, 1986.

5. Дзугкоева Ф.С., Калоева Л.А., Каряева Э.А., Гурина А.Е., Баллаева С.А. «Обмен веществ (учебно-методическое пособие)» с грифом Учебно -методическое объединение МЗ РФ, Владикавказ, 2003. 170 с.

Дополнительная:


  1. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в живых системах / Ю.А. Владимиров, О.А. Азизова, А.И. Деев с соавт. // Итоги науки и техники, 2000. – Т. 29. - С. 151-167.

  2. Евстигнеева Р.П. Витамин Е как универсальный антиоксидант и стабилизатор биологических мембран / Р.П. Евстигнеева, И.М. Волков, В.В. Чудинова // Биол. Мембраны, 2003. - № 2. С. 119-137.

  3. Зборовская В.А. Антиоксидантная система организма, ее значение в метаболизме / В.А. Зборовская, М.В. Банникова // Вестник РАМН, 2000. - № 6. - С. 53-63.

  4. Зенков Н.К. Окислительный стресс / Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова. - М.: Наука, 2004. - 343с.

  5. Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М.: Высш. школа, 1998. - 293с.

  6. Соловьева А.Г. Активность альдегиддегидрогеназы в эритроцитах, тромбоцитах и плазме крови крыс в норме и при ожоге / А.Г. Соловьева // Успехи соврем. Естествознания, 2007. - № 12. – С. 12-15.

  7. Суханова Т.А Патохимия клетки / Т.А. Суханова // Успехи соврем. биологии, 2004. – Т. 40. – С. 82-104.

  8. Шепелев А.П. Роль процессов свободнорадикального окисления в патогенезе инфекционных болезней / А.П. Шепелев, И.В. Корниенко, А.В. Шестопалов с соавт. // Вопр. мед. Химии, 2004. - № 2. - С. 15-17.

Наглядные пособия

Оценка статьи:
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделиться с друзьями:
Похожие публикации