Какие ферменты обладают антиоксидантным действием: Антиоксиданты против свободных радикалов

Ферменты-антиоксиданты. Защита от кислорода-убийцы. Новые методы от 100 болезней

Ферменты-антиоксиданты

Ферменты — это белки (энзимы), состоящие из аминокислот. Они участвуют в биохимических реакциях и способствуют превращению одних веществ в другие. Ферментов известно огромное количество. Так, в каждой клетке живет около 1000 разных ферментов. А раз они разные, то и называют их по-разному. Каждый фермент участвуют в одной или нескольких однотипных реакциях. Например, фермент лактаза расщепляет молочный сахар лактозу; фермент гексокиназа действует уже на целую группу сахаров.

Ферменты, как мы уже поняли, это белки, но многие из них включают еще небелковую составляющую — кофермент, в роли которых чаще всего выступают производные витаминов и некоторые другие вещества. Кофермент ничего не создает, но без него не работает ни один фермент.

Основными ферментами-антиоксидантами, постоянно присутствующими в клетках организма являются супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза (см. Таблицу)

• супероксиддисмутаза нейтрализует активные (вредные) формы кислорода, превращая их в перекись водорода. То есть защищает практически все клетки, которые взаимодействуют с кислородом.

• каталаза не позволяет накапливаться в клетках большому количеству перекиси водорода и превращает ее в воду и полезный кислород (то есть нейтральные соединения),

• пероксидаза превращает перекись водорода в нейтральные соединения, а также может нейтрализовать ионы хлора, брома, йода, превращая их в нейтральные молекулы этих же веществ и тем самым защищая клетку от бактерий. Этот фермент содержится во всех органах и тканях.

Защита, которую обеспечивают ферменты-антиоксиданты, действуя внутри клетки, является наилучшей. Однако лекарственных препаратов из этих ферментов изготовить нельзя. Все ферменты — белки и их молекулы — разрушаются в ЖКТ, и таблетки из этих ферментов никакой пользы не принесут.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Рейтинг антиоксидантов и продуктов с антиоксидантной активностью.

Антиоксиданты – это вещества, способные блокировать реакции свободнорадикального окисления. При встрече со свободными радикалами они добровольно отдают им свой электрон, дополняя их структуру до полной молекулы и, тем самым, лишая их стремления отнять недостающий электрон у других встречающихся на пути молекул и клеток.

Какие антиоксиданты лучше? Какие продукты проявляют наиболее выраженную антиоксидантную активность?

ТОП-10 антиоксидантов

Коэнзим Q10

Молекула «кода молодости» кожного покрова. Обеспечивает стабильное производство энергии в клеточных митохондриях и предохраняет их от оксидантных атак.

Внимание! Идеальные источники коэнзима Q10 – говядина, сельдь, семга, форель, кунжут, натуральные растительные масла.

Астаксантин

Предупреждает повреждение ДНК, сокращает вред от ультрафиолета, укрепляет суставные и хрящевые ткани. Содержится в ракообразных и розово-красных морепродуктах.

Ликопин

Блокирует образование радикалов, защищает кожу от УФ-лучей и подавляет воспалительные процессы. Присутствует в фруктах и овощах красного цвета – именно это вещество наделяет их таким окрасом.

Альфа-липоевая кислота

Альтернативные названия – тиоктовая кислота. Нейтрализует свободные радикалы и восстанавливает уровень в организме трех антиоксидантов – аскорбиновой кислоты, токоферола, глутатиона.

Лучшим источником кислоты является говядина – 1230 мг в 100 г. Ею также богаты свинина, шпинат, свекла, шампиньоны, тыква, фундук, груша, белокочанная капуста, фасоль.

Ресвератрол

Способствует регенерации поврежденных радикалами клеток, поскольку обеспечивает активизацию сиртуинов – белков, которые восстанавливают клетки. Применяется в косметологии благодаря омолаживающим свойствам. Проявляет антисептическую активность, снижает риск ракового перерождения клеток, понижает концентрацию холестерина в крови.

Внимание! Ресвератрола много в какао, арахисе, винограде (особенно кожица), красном вине.

Глутатион

Продуцируется печенью из трех аминокислот – глицина, цистеина и глутаминовой кислоты. Находится в организме в двух формах – восстановленной и окисленной. Антиоксидантную функцию выполняет восстановленная. Именно ее уровень определяет «защитный статус организма».

Внимание! Глутатион охраняет от повреждений ДНК и обеспечивает поддержание на оптимальном уровне функциональности митохондрий.

Для восполнения запасов нутриента нужно включать в рацион:

• Яблоки, бананы, дыню, морковь, спаржу, картофель, авокадо, кабачки, чеснок и лук, апельсины, томаты.
• Расторопшу и тмин.
• Молочные изделия и яйца.
• Пищу, богатую альфа-липоевой кислотой и селеном – бобовые, злаки, тунец, говядину, яйца, птицы, грецкие орехи, сыры.

Витамин А

Стимулирует выработку коллагена, отсрочивая появление морщин. Защищает кожный покров от ультрафиолетового излучения. Ускоряет эпителизацию, предупреждает шелушение. Способствует поддержанию здоровья сердечно-сосудистой системы.

Восполнить дефицит витамина помогут оранжево-красно-желтые растительные продукты – томаты, облепиха, шиповник, морковь.

Витамин С

Активизирует синтез коллагена, нормализует проницаемость и эластичность капилляров, продлевает жизнь другим антиоксидантам – селену, ретинолу, токоферолу.

Лидерами по содержанию аскорбиновой кислоты являются смородина, цитрусовые фрукты, киви, свежая зелень, шиповник, сладкий перец, шпинат.

Витамин Е

«Витамин молодости». Является сильным антиоксидантом, защищающим клеточные мембраны. Содержится в орехах, красной морской рыбе, черносливе, печени, натуральных растительных маслах.

Флавоноиды

Улучшают кислородное питание кожи, укрепляют капилляры, усиливают иммунитет, купирует очаги воспаления, сохраняют эндокринный баланс.

Полифенолами насыщены яблоки, зеленый и черный чай, травяные экстракты, виноград, репчатый лук, оливки.

Рейтинг продуктов с антиоксидантным эффектом

Nutrient Data Laboratory США, специализирующаяся на определении силы антиоксидантов, разработала таблицу ORAC.

Единица ORAC характеризует способность соединения присоединять к себе свободные радикалы и предохранять молекулы от повреждения. Чем выше показатель, тем выше антиоксидантная активность общего комплекса веществ продукта. Таблица позволяет понять, насколько полезен продукт целиком, а не лишь один из его антиоксидантных нутриентов.

Топ-15 продуктов с наиболее сильным антиоксидантным эффектом:

Антиоксиданты — защита от болезней ХХI века

Продукт, который имеет антиоксидантные свойства считается полезным для здоровья.

Какие изучены виды антиоксидантов?

Какая польза и вредны ли они?

Какой антиоксидант самый эффективный?

Мало кто понимает, что такое антиоксидант и в чем заключается его польза для организма. Постараемся раскрыть тему антиоксидантов, их различия, пользу и эффективность.

Что такое антиоксидант?

Материал из Википедии:

А̀нтиоксида́нты (они же антиокислители) — вещества, которые ингибируют окисление; любое из многочисленных химических веществ, в том числе естественные продукты деятельности организма и питательные вещества, поступающие с пищей, которые могут нейтрализовать окислительное действие свободных радикалов и других веществ.

Если говорить простым языком, то антиоксиданты отдают свой электрон свободному радикалу (АФК), который пытается окислить биологические соединения (белки, липиды, ДНК, аминокислоты), отбирая у них недостающий электрон. Поэтому антиоксиданты сглаживают токсические воздействия свободных радикалов, которые закисляют наш организм.

Сильное окисление организма (Ацидоз) приводит к преждевременному старению, нарушению биологических процессов и возникновению хронических заболеваний.

Причинами образования свободных радикалов являются нездоровый образ жизни, загрязненная экология, не качественные продукты питания, частые стрессы и вредные привычки. Поэтому современные реалии приводят к окислительному стрессу каждого второго человека, старше 40 лет. Именно поэтому очень много хронических заболеваний появляются в преклонном возрасте.

▼ Что такое антиоксидант ▼

К чему приводит недостаток антиоксидантов?

Свободные радикалы считаются причиной более 80 видов заболеваний и патологий. Такое сильное влияние на эти заболевания обусловлено тем, что любые клетки организма способны вырабатывать активные формы кислорода (АФК), соответственно образование окислительного стресса может появиться в любом органе человека.

Клинические исследования показали, что из-за сильного окислительного стресса, вызванного свободными радикалами, возникают следующие заболевания: онкологические, сердечно-сосудистые, метаболические, дегенеративные, воспалительные и другие.

Учитывая современные реалии, где качество жизни, образ жизни, экология и другие факторы не лучшего качества, то с уверенностью можно сказать, что окислительные процессы преобладают над восстановительными, в результате организм перегружен и не справляется с нейтрализацией свободных радикалов.

Переизбыток свободных радикалов часто присутствует у людей старшего возраста, профессиональных спортсменов, работников вредных предприятий и людей с хроническими заболеваниями.

Свободные радикалы – это активные формы кислорода (АФК), лишившиеся парного электрона, которые в процессе поиска стараются отобрать недостающий электрон у клеток и тканей окисляя при этом каждое соединение.

Основные цели для свободных радикалов — это белки, нуклеиновые кислоты, липиды, клеточные мембраны и ДНК. Окислительный стресс сопровождает большое количество заболеваний, таких как сердечно-сосудистые, метаболические, воспалительные, онкологические и нейродегенеративные, а также ускоряет процессы старения организма [31].

Самыми агрессивными (цитотоксическими) считаются Гидроксильный радикал (ОН•) и Пероксинитрит (ONOO−), именно они приводят организм к окислительному стрессу. Также эти радикалы соединяясь с канцерогенами становятся сильно токсическими веществами.

Единственные вещества, которые нейтрализуют свободные радикалы, это «антиоксиданты».

Антиоксиданты отдают свой электрон радикалам, этим прекращают окислительное действие АФК. Антиоксиданты вырабатываются биологическими антиоксидантными ферментами организма, а также попадают в организм со свежими продуктами питания т.е. овощи, фрукты, ягоды, зелень.

Хотите узнать больше про свободные радикалы?

▼ Узнать о свободных радикалах ▼

Какие виды антиоксидантов существуют?

Антиоксидантами являются любые вещества, которые способны препятствовать окислению свободными радикалами. Антиоксиданты бывают различных видов: ферментные, природные и синтетические.

Каждый вид антиоксидантов имеет разную силу раскисления и способность проникновения через клетки и ткани, что означает они имеют разную пользу для человека.

Как уже писалось выше, антиоксиданты существуют различных видов, одни вырабатываются ферментами в нашем организме, другие попадают с пищей, третьи с пищевыми добавками.

Антиоксидантными ферментами (АОФ) являются белки-катализаторы: супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и пероксидазы. АОФ – это важная составляющая внутренней антиоксидантной системы организма. Благодаря АОФ, каждая клетка способна самостоятельно уничтожать избыток свободных радикалов, однако при переизбытке свободных радикалов, собственная антиоксидантная система не справляется и организму требуется подпитка внешних антиоксидантов, получаемых с пищей.

Неферментными антиоксидантами считаются аскорбиновая кислота (витамин С), токоферол (витамин Е), ß-каротин (провитамин А) и ликопин (в томатах). К ним также относят полифенолы: флавин и флавоноиды (часто встречаются в овощах), танины (в какао, кофе, чае), антоцианы (в красных ягодах). При достаточном потреблении свежих овощей, фруктов и ягод вы значительно помогаете своему организму справляться с окислительными процессами в организме.

Также можно употреблять современные биоактивные добавки, которые включают в себя целые комплексы антиоксидантных элементов, где в маленьких капсулах находятся высокие концентрации антиокислителей.

▼ Узнать о видах антиоксидантов ▼

Какие антиоксиданты самые эффективные?

Последнее время появляется все больше информации о преувеличенной пользе и эффективности некоторых антиоксидантов и БАДов. Множество публикаций о низкой пользе антиоксидантов в спортивной сфере, где окислительный стресс организма является частым явлением.

Это связано с тем, что эти антиокислители имеют крупные размеры и не способны проникать через клетки и ткани, где должны снижать количество свободных радикалов, приводящих к окислительному стрессу.

Самыми эффективными антиоксидантами считаются ферментные, которые вырабатываются нашим организмом самостоятельно. Их высокая эффективность обусловлена тем, что они образуются внутри клеток, и для них нет необходимости проникать через мембраны клеток. При нарушении окислительно-восстановительного баланса в сторону окисления, внутриклеточные ферменты начинают производить антиокислители и восстанавливают баланс.

Но как уже говорилось, с возрастом и при вредном влиянии внешних факторов, антиоксидантная система человека не справляется со своей задачей, в результате преобладают окислительные реакции и происходит окислительный стресс, который приводит ко многим заболеваниям и преждевременному старению.

Чтобы помочь антиоксидантной системе, человек должен дополнительно потреблять антиоксиданты, находящие в пище или пищевых добавках. На рынке существует большое количество антиоксидантных добавок, содержащих витамины, минеральные соли и различные экстракты, реклама которых гарантирует антиоксидантные свойства. В действительности трудно понять какие антиоксиданты имеют лучшие раскислительные функции, поскольку многие из них не были адекватно изучены.

Последние исследования показывают, что из-за большой молекулярной массы не все антиоксиданты способны проникнуть через мембрану клетки, в результате основная борьба со свободными радикалами происходит в межклеточном пространстве.

Однако нейтрализация Активных Форм Кислорода (АФК) необходима внутри клетки, потому что там образуются АФК и происходит окислительное разрушение. Ученые до сих пор в поисках антиоксиданта, способного проникать через мембраны клеток и уничтожать свободные радикалы.

▼ Узнать какие антиоксиданты полезные? ▼

Наука нашла эффективный антиокислитель!

Относительно недавно ученые обнаружили удивительные антиоксидантные свойства молекулярного водорода Н2. Ранее на Н2 не обращали внимания из-за сложности получения и доставки внутрь организма. Однако содержание этого газа обнаружили в воде после электролиза. Начались глубокие исследования по влиянию Н2 на живые организмы.

Оказалось, что Н2 имеет отличные раскислительные функции, а размеры с легкостью позволяют проникать через мембраны клеток. Кроме прямого влияния на свободные радикалы Н2 показал косвенное снижение окислительного стресса стимулируя антиоксидантные ферменты организма.

Интерес ученых к газу Н2 начался после публикации в журнале Nature Medicine в 2007 году, где Осава с коллегами сообщили удивительные терапевтические эффекты молекулярного водорода на крысиной модели инфаркта головного мозга.

Н2 снижал размеры инфаркта мозга у крыс. В исследовании также обнаружили, что водород выборочно очищает цитотоксические радикалы гидроксильные (ОН*) и пероксинитрит (ONOO−), и практически не влияет на перекись водорода (Н2О2) или супероксид (О2−), которые необходимы в организме для биологических процессов.

Вторым преимуществом Н2 стал размер (Н2 самая маленькая молекула), которая проникает через мембраны клеток и закупоренные сосуды. Если сравнивать Н2 с витамином С (2,02г/моль Н2 против 176,12г/моль витамина С), то в дозе h3, содержащей 1,6 мг, находится больше молекул, чем молекул витамина С в дозе 100 мг (т.е. 1,6 мг Н2 имеет 0,8 миллимолей против 100 мг витамина C, имеет 0,57 миллимолей).

При этом 1 молекула Н2 нейтрализует 2 молекулы гидроксильного радикала (ОН*) образуя при этом обычную воду Н2О, что делает Н2 очень эффективным антиоксидантом. Н2+ОН*= 2 Н2О

Косвенная нейтрализация АФК

Н2 по мимо прямой нейтрализации АФК (свободные радикалы) стимулирует биологические антиоксидантные ферменты, что так же снижает окислительный стресс в организме.

Стимулируя экспрессию генов, Н2 функционирует как противовоспалительная, противоаллергическая и антиапоптотическая молекула и участвует в энергетическом обмене.

Н2 стимулирует продуцирование эндогенных антиоксидантов, что означает регуляцию собственной антиоксидантной системы организма. Это приводит к получению ферментов (антиоксидантов), таких как глутатион, каталаза и супероксиддисмутаза.

Исследования показали, что молекулярный водород регулирует воспалительные цитокины, гормоны, белки и другое. Из-за этих свойств молекулярный водород дает противовоспалительные, антиаллергические, антиклеточные эффекты смерти.

Этот восстановитель есть в некотором роде, жизнетворным и водным первоисточником, а еще энергетической основой человека. Элемент играет такую роль в жизнедеятельности, как кислород. Эти элементы участвуют в реакциях окисления и восстановления, где кислород отвечает за окисление, а водород за восстановление.

Хотите узнать больше о водороде?

▼ Почему Н2 лучший антиоксидант? ▼

Узнать о продуктах VILOVIT

Заказать продукты VILOVIT

Почитать полезные статьи

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

1. Ферментативная антиоксидантная система

К ферментам, защищающим клетки от
действия активных форм кислорода,
относят супе-роксиддисмутазу, каталазу
и глутатионпероксидазу. Наиболее активны
эти ферменты в печени, надпочечниках и
почках, где содержание митохондрий,
цитохрома Р₄₅₀и пероксисом особенно
велико.

Супероксиддисмутаза(СОД)
превращает супероксидные анионы в
перекись водорода:

2О^∙₂ +
2H⁺
→ H₂O₂+
O₂

Изоферменты СОД находятся и в цитозоле
(Cu²⁺ иZn²⁺)
и в митохондриях (Mn²⁺)
и являются как бы первой линией защиты,
потому что супероксидный анион образуется
обычно первым из активных форм кислорода.
СОД — индуцируемый фермент, т. е. синтез
его увеличивается, если в клетках
активируется СРО.

Каталаза— геминовый фермент,
катализирует реакцию разрушения перекиси
водорода. При этом образуется вода и
молекулярный кислород:

2Н₂О₂ → H₂O+
O₂

Каталаза находится в основном в
пероксисомах, где образуется наибольшее
количество перекиси водорода, а также
в лейкоцитах, где она защищает клетки
от последствий «респираторного взрыва»
и в эритроцитах, где она защищает гем
гемоглобина от окисления.

Глутатионпероксидаза—
обеспечивает разрушение перекиси
водорода и гидропероксидов липидов при
окислении глутатиона (у-глутамилцистеинилглицин):
Н₂О₂+ 2 GSH → 2 Н₂О +
G-S-S-G. Глутатионпероксидаза в качестве
кофермента содержит селен.

Глутатионредуктазавосстанавливает
окисленный глутатион с участием НАДФН₂:

GS-SG + НАДФН₂ → 2 GSH + НАДФ⁺.

Недостаток глутатиона в клетках, например
эритроцитах, который может быть обусловлен
действием токсических веществ, например
ионами тяжелых металлов или наследственным
недостатком глутатионредуктазы приводит
к активации перекисного окисления; это,
в частности, наблюдается при некоторых
видах гемолитических анемий.

Фосфолипазав мембране отщепляет
от фосфолипидов окисленные жирные
кислоты, содержащие гидроперекисную
группу (LOOH), тем самым разрушаются
гидроперекиси липидов, предотвращается
разветвление цепей окисления липидов
в мембранах.

2. Неферментативная антиоксидантная система

«Липидные антиоксиданты»
— производные фенола, способны
инактивировать свободные радикалы в
гидрофобном слое мембран и предотвращать
развитие ПОЛ. К ним относится α-токоферол
(витамин Е), убихинон (коэнзим Q), тироксин
и синтетические соединения, например
ионол (бутилированный гидрокситолуол).

Витамин Е(α-токоферол) самый
распространённый липофильный антиоксидант,
он обеспечивает защиту мембран от СРО.
Различают 8 типов токоферолов, но
α-токоферол наиболее активен. α-Токоферол
отдаёт атом водорода радикалу липида
ROO^∙, восстанавливает его до
гидропероксида (ROOH), а сам превращается
в малоактивный свободный радикал, что
прерывает ПОЛ:

Регенерацию α-токоферола осуществляет
витамин С.

Свободный радикал витамина Е стабилен
и не поддерживает ПОЛ, он взаимодействует
с радикалами липидных перекисей,
восстанавливает их, а сам превращается
в стабильную окисленную форму —
токоферолхинон.

Витамин Сингибирует СРО с
помощью двух различных механизмов:

1). восстанавливает в мембранах
токоферолхинон до витамина Е:

НО-аскорбат-ОН + α-ТФ-О·→
α-ТФ-ОН + НО-аскорбат-О·(семидегидроаскорбиновая к-та)

НО-аскорбат-О·+ α-ТФ-О·→ α-ТФ-ОН + О=аскорбат=О (дегидроаскорбиновая
к-та)

Регенерация аскорбиновой кислоты идет
с участием ферментативных систем:

а). В микросомах, с участием комплекса
НАДН₂-редуктаза-цитохромb₅:

2НО-аскорбат-О·+ НАДН₂
→ 2НО-аскорбат-ОН + НАД⁺

б). В митохондриях, с участием
НАДН₂-семидегидроаскорбатредуктазы:

2НО-аскорбат-О·+ НАДН₂
→ 2НО-аскорбат-ОН + НАД⁺

в). В цитозоле, с участием
НАДФН₂-дегидроаскорбатредуктазы:

О=аскорбат=О + 2НАДФН₂ →
НО-аскорбат-ОН + 2НАДФ⁺

г). В цитозоле, с участием
GSH-дегидроаскорбатредуктазы:

О=аскорбат=О + 2GSH→
НО-аскорбат-ОН +GS-SG

2). взаимодействует с активными формами
кислорода — О^∙₂,
Н₂О₂, НО^∙и
инактивирует их.

β-Каротин, предшественник
витамина А, также обладает антиоксидантным
действием и ин-гибирует ПОЛ.

Соединения, связывающие железо.
Большинство из них, включая такие
природные соединения как дипептид
карнозин, не просто связывают железо,
но, самое главное, не дают ему возможности
приникнуть в липидную фазу мембран,
поскольку образующиеся комплексы, в
силу своей полярности, не проникают в
гидрофобную зону.

Для детоксикации двухвалентного
железа в организме существует, по-видимому,
целая система окисления и связывания
ионов железа. В плазме крови эта система
представлена ферментом церрулоплазмином
(феррооксидазой), который окисляет Fe²⁺
до Fe³⁺
кислородом без образования свободных
радикалов, и белком трансферрином,
который связывает и переносит в кровяном
русле ионы трехвалентного железа,
которые затем захватывается клетками.
В клетках железо может восстанавливаться
аскорбиновой кислотой и другими
восстановителями, но затем окисляется
и депонируется в окисленной форме внутри
ферментного белкового комплекса
ферритина.

Литература:

1. В.В.
   Кржечковская, А.А. Кубатиев, Ю.И. Наумов.
   Мембраносвязанный цитохром b5 и метаболизм
   липидов (реакции не связанные с участием
   системы цитохрома р -450). Серия. Критические
   технологии. Мембраны, 2004, № 2 (22).

20

Антиоксидантные системы организма — Студопедия

В организме токсическое действие активных форм кислорода предотвращается за счет функционирования систем антиоксидантной защиты. В норме сохраняется равновесие между окислительными (прооксидантными) и антиоксидантными системами. Антиоксидантная система защиты представлена ферментными и неферментативными компонентами.

Ферменты антиоксидантной системы:

супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза (глутатионпероксидаза), глутатионредуктаза. Наиболее активны эти ферменты в печени, почках и надпочечниках.

Супероксиддисмутаза превращает супероксидные анионы в пероксид водорода:

2О₂^— + 2Н⁺ → Н₂О₂ + О₂

Супероксидисмутаза является мощным ингибитором свободнорадикального окисления в организме, защищающим биополимеры (белки, нуклеиновые кислоты и др. ) от окислительной деструкции. Супероксидисмутаза – индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется ПОЛ.

Каталаза является гемопротеином и катализирует реакцию разложения пероксида водорода:

2Н₂О₂ → 2Н₂О + О₂

В клетках каталаза локализована 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 пероксида водорода и пероксидных радикалов. Он катализирует восстановление пероксидов при участии трипептида глутатиона. SH-группа глутатиона служит донором электронов и, окисляясь образует дисульфидную форму глутатиона:

Н₂О₂ + 2НS-глутатион → 2Н₂О + глутатион-S-S-глутатион

Окисленный глутатион восстанавливается глутатионредуктазой:

глутатион-S-S-глутатион + НАДФН+Н⁺ → 2 HS-глутатион + НАДФ⁺

Глутатионпероксидаза в качестве кофермента использует селен. При его недостатке активность антиоксидантной защиты снижается.

Неферментативные антиоксиданты:

1) Природные водорастворимые антиоксиданты (витамин С; карнозин; таурин; восстановленные тиолы, содержащие SH-группы; цистеин; НS-КоА; белки, содержащие селен). Витамин С участвует в ингибировании ПОЛ с помощью двух механизмов. Во-первых, он восстанавливает окисленную форму витамина Е и поддерживает необходимую концентрацию этого антиоксиданта в мембранах клеток. Во-вторых, витамин С взаимодействует как восстановитель с водорастворимыми активными формами кислорода и инактивирует их.

2) Липофильные низкомолекулярные антиоксиданты, локализованные в мембранах клеток (витамин Е; β-каротин; КоQ; нафтахоиноны). Витамин Е – наиболее распространенный антиоксидант в природе, способен инактивировать свободные радикалы непосредственно в гидрофобном слое мембран и тем самым предотвращать развитие цепи перекисного окисления. b-каротин, предшественник витамина А, также ингибирует ПОЛ. Уменьшение содержания этого антиоксиданта в тканях приводит к тому, что продукты ПОЛ начинают производить вместо физиологического патологический эффект.

Растительная диета, обогащенная витаминами Е, С, каротиноидами, уменьшает риск развития атеросклероза и заболеваний сердечно-сосудистой системы, обладает антиканцерогенным действием. Действие этих витаминов связано с ингибированием ПОЛ и кислородных радикалов и, следовательно, с поддержанием нормальной структуры компонентов клеток.

Глава 12
гормоны – общая характеристика и механизмы действия

Гормоны (от греческого hormaino – побуждаю) – это биологически активные вещества, которые выделяются эндокринными клетками в кровь или лимфу и регулируют в клетках-мишенях биохимические и физиологические процессы.

В настоящее время предложено расширить определение гормонов: гормоны – это специализированные межклеточные регуляторы рецепторного действия.

В этом определении слова «специализированные регуляторы» подчеркивают, что регуляторная – главная функция гормонов; слово «межклеточные» означает, что гормоны вырабатываются одними клетками и извне действуют на другие клетки; рецепторное действие – первый этап в эффектах любого гормона.

Биороль гормонов.Гормоны регулируют многие жизненные процессы – метаболизма, функции клеток и органов, матричные синтезы (транскрипцию, трансляцию) и другие процессы, определяемые геномом (пролиферацию, рост, дифференцировку, адаптацию, клеточный шок, апоптоз и др.)

Эндокринная система функционирует в тесной взаимосвязи с нервной системой как нейроэндокринная.

Рис. 12.1. Схема взаимосвязи регуляторных систем организма.

1. Синтез и секреция гормонов стимулируются внешними и внутренними сигналами, поступающими в ЦНС.

2 – 3. Эти сигналы по нейронам поступают в гипоталамус, где стимулируют синтез пептидных рилизинг-гормонов (либеринов и статинов), которые стимулируют или ингибируют синтез и секрецию гормонов передней доли гипофиза.

4 – 5. Гормоны передней доли гипофиза (тропные гормоны) стимулируют образование и секрецию гормонов периферических эндокринных желез, которые поступают в кровь и взаимодействуют с клетками-мишенями.

Уровень гормонов в крови поддерживается благодаря механизмам саморегуляции (регуляция по принципу обратной связи). Изменение концентрации метаболитов в клетках-мишенях подавляет синтез гормонов в эндокринной железе или в гипоталамусе (6, 7). Синтез и секреция тропных гормонов подавляется гормонами эндокринных желез (8).

Б) ФАД и ФМН-зависимым ферментом

В) НАД-зависимым ферментом

Г) ФМН-зависимым ферментом

Д) нуклеопротеином

9. Эндогенные вещества, метаболизиремыемикросомальнымимонооксигеназами:

А) стероидные гормоны

Б) глутамин

В) кетокислоты

Г) глицерин

Д) глюкагон

10. Микросомальныемонооксигеназы участвуют в

А) синтезеглутамина

Б) синтезе желчных кислот из холестерина

В) образования АТФ

Г) активации жирных кислот

Д) синтезе мочевой кислоты

11. Приспособительный механизм при химических воздействиях

А) разобщение окислительногофосфорилирования

Б) индукция множественных форм ферментов детоксикации

В) увеличение перекисного окисления липидов

Г) ингибирование анаэробного окисления глюкозы

Д) усиление процессов фильтрации в почках

12. Индуктор цитохрома Р-450

А) инсулин

Б) глюкагон

В) глицерин

Г) витамин РР

Д) фенобарбитал

13. Фермент второй фазы детоксикации

А) глутатионредуктаза

Б) сульфотрансфераза

В) аминотрансфераза

Г) пируваткиназа

Д) глутатионпероксидаза

14. Глутатион является

А) биогенным амином

Б) стероидным гормоном

В) трипептидом

Г) витамином

Д) белком

15. Аминокислота, входящая в структуру глутатиона:

А) аланин

Б) лейцин

В) тирозин

Г) глутамин

Д) цистеин

16. Реакции конъюгации путем метилирования протекают при участии

А) ацетилцистеина

Б) S-аденозинметионина

В) валина

Г) аланина

Д) холина

17. При взаимодействии Fe2+ cН2О2 образуется

А) ОН͘

Б) О2

В) СО

Г) Н2О

Д) NO͘

18. Наибольшей реакционной способностью обладает

А) О2

Б) Н2О2

В) ОН͘

Г) NO͘

Д) О͘2͘

19. Вторая стадия перекисного окисления липидов

А) инициация

Б) терминация

В) цепных реакций

Г) конъюгации

Д) окисления

20. Фермент антирадикальной защиты

А) аминотрансфераза

Б) глутаматдегидрогеназа

В) глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа

Г) монооксигеназа

Д) супероксиддисмутаза

21. Фермент, разрушающий гидропероксиды жирных кислот

А) супероксиддисмутаза

Б) каталаза

В) глутатионпероксидаза

Г) глутатионредуктаза

Д) монооксигеназа

22. Se-зависимый фермент антиоксидантной системы

А) глутатионтрансфераза

Б) глутатионпероксидаза

В) каталаза

Г) монооксигеназа

Д) супероксиддисмутаза

23. Продукт в реакции дисмутации при участии супероксиддисмутазы

А) вода

Б) синглетный кислород

В) гидроксил-радикал

Г) пероксинитрил-радикал

Д) перекись водорода

24. Субстрат каталазы

А) гидроксид радикал

Б) синглетный кислород

В) супероксиданион радикал

Г) перекись водорода

Д) гидропероксил радикал

25. Супероксиддисмутаза – это фермент

А) Zn-зависимый

Б) ФАД- зависимый

В) гемсодержащий

Г) НАД-содержащий

Д) Se-зависимый

26. Кофермент глутатионредуктазы

А) НАД+

Б) ФАД2Н

В) ФМН

Г) НАДФН+Н+

Д) ТДФ

27. Водорастворимым антиоксидантом является

А) глицин

Б) глюкоза

В) аланин

Г) глутатион

Д) пируват

28. Жирорастворимым антиоксидантом является

А) аланин

Б) глицерин

В) цитрат

Г) β-каротин

Д) биофлавоноиды

29. Антиоксидантом является

А) пируват

Б) крахмал

В) α-токоферол

Г) фитостерол

Д) глицерин

30. Антиоксиданты с осторожностью следует назначать при

А) гриппе

Б) пневмониях

В) новообразованиях (на поздних стадиях)

Г) инсулинзависимом сахарном диабете

Д) атеросклерозе

31. Фермент, участвующий в первой стадии фагоцитоза

А) монооксигеназа

Б) НАДН-дегидрогеназа

В) миелопероксидаза

Г) каталаза

Д) ксантиноксидаза

32. Аминокислоты, используемые для детоксикацииксенобиотиков

А) аланин

Б) глицин

В) валин

Г) метионин

Д) фенилаланин

33. Ферменты монооксигеназной системы

А) цитохром Р-450

Б) глутатионредуктаза

В) цитохром Р-450-редуктаза

Г) цитохром с

Д) НАДН-дегидрогеназа

34. Цитохромымиксосомального окисления

А) b

Б) с

В) Р-450

Г) аа3

Д) b5

35. Виды реакций конъюгации

А) декарбоксилирование

Б) метилирование

В) ацетилирование

Г) дезаминирование

Д) фосфорилирование

36. Металлотионены – это белки, которые

А) содержат SH-группы

Б) имеют в составе ионы железа

В) связывают тяжелые металлы

Г) связывают аммиак

Д) содержат ФАД

37. Метаболиты, используемые в реакциях конъюгации

А) S-аденозилметионин

Б) ФАФС

В) АДФ

Г) ацетил-КоА

Д) валин

38. Активные формы кислорода

А) О2͘

Б) ОН͘

В) Н2О

Г) СО

Д) Н2О2

39. Свободные радикалы

А) обладают высокой реакционной способностью

Б) участвуют в синтезе АТФ

В) имеют на внешнейорбитале неспаренный электрон

Г) участвуют в синтезе жирных кислот

Д) образуются в реакциях декарбоксилирования

40. Ферменты, при работе которых могут образовываться активные формы кислорода

А) цитохромb5

Б) ксантиноксидаза

В) декарбоксилаза

Г) глутатионредуктаза

Д) цитохром Р-450

41. Металлы, играющие важную роль в образовании активных форм кислорода

А) натрий

Б) железо

В) кальций

Г) кадмий

Д) медь

42. Ферменты антиоксидантной системы

А) супероксиддисмутаза

Б) монооксигеназа

В) глицерол-3-фосфатдегидрогеназа

Г) глутатионперокидаза

Д) глутаматдегидрогеназа

43. Металлы, необходимые для функционирования антиоксидантной системы

А) кадмий

Б) кальций

В) натрий

Г) селен

Д) цинк

44. Реакции конъюгации Метаболит, используемый для конъюгации

1) Глюкуронидная А) глутатион

2) Сульфатная б) S-аденозинметионин

3) Метилирования в) УДФ-глюкуроновая кислота

Г) ФАФС

ОТВЕТ: 1В, 2Г, 3Б

45. Фазы детоксикации Компоненты

1) Первая а) цитохром Р450

2) Вторая б) аминотрансфераза

В) цитохром с

Г) глутатионпероксидаза

Д) УДФ-глюкуронилтрансфераза

ОТВЕТ: 1А, 2Д

46. Ферменты антиоксидантной системы Главные функции

1) Супероксиддисмутаза а) нейтрализует супероксиданион-радикал

2) Глутатионредуктаза б) нейтрализует перекись водорода

3) Каталаза в) восстанавливает НАДФ

Г) восстанавливает глутатион

ОТВЕТ: 1А 2Г 3Б

47. Формула активной формы кислорода Название

1) О2͘ а) перекись водорода

2) 1О2 б) гидроксил-радикал

3) ОН͘ в) супероксиданион-радикал

г) синглетный кислород

д) пероксинитрил-радикал

ОТВЕТ:1В 2Г 3Б

48. Активная форма кислорода Фермент, ее нейтрализующий

1) О2͘ а) супероксиддисмутаза

2) Н2О2 б) каталаза

В) моноаминооксидаза

Г) ксантиноксидаза

ОТВЕТ: 1А, 2Б

49. Звенья антиоксидантной системы Компоненты

1) Антирадикальные и антиперекисные а) глутатионредуктаза

Ферменты б) цитохромоксидаза

2) Система глутатиона и связанных с в) каталаза

Ним биоантиоксидантов г) сукцинатдегидрогеназа

Д) монооксигеназа

ОТВЕТ: 1В, 2А

50. Главные функции Компоненты антиоксидантной системы

1) Прямое антиоксидантное действие а) аскорбиновая кислота

2) Антирадикальное действие б) глицин

3) Ловушка синглетного кислорода в) α-токоферол

Г) β-каротин

Д) метионин

ОТВЕТ: 1А, 2В, 3Г

51. Группа антиоксидантов Антиоксиданты

1) Водорастворимые а) аскорбиновая кислота

2) Жирорастворимые б) токоферолы

В) цитрат

Г) убихинол

Д) мочевая кислота

ОТВЕТ: 1А,Д; 2Б,Г

52. Коферментом в реакциях сульфатной конъюгации является фосфоаденозиносульфат (ФАФС)

53. Коферментом в реакции метилирования являетсяS-аденозилметионин

54.Коферментом в реакции глюкуронидной конъюгации является УДФ-глюкуроновая кислота

55.Ферменты, катализирующие реакции конъюгации, относятся к классу трансферазы

56. Увеличение токсичности ксенобиотиков при метаболизме на цитохроме Р450 называется феномен токсификации

57. Бензойная кислота обезвреживается при участии аминокислоты глицин

58. Наиболее устойчивы к перекисному окислению сфингомиелины, содержащие в своем составе насыщенную (стеариновую) жирную кислоту

59. Ферменты, разрушащие перекись водорода, каталаза и глутатионпероксидаза

60. Фермент, нейтрализующий супероксиданион-радикал, называется супероксиддисмутаза

ТЕМА 4

1. Глюкозурия появляется при нарушении

А) концентрирования

Б) разведения

В) реабсорбции

Г) секреции

Д) фильтрации

2. Кетонурия наблюдается при

А) миопатии

Б) несахарном диабете

В) патологии печени

Г) патологии почек

Д) сахарном диабете

3. Причина гематурии

А) воспалительный процесс в селезенке

Б) миопатия

В) патология предстательной железы

Г) сахарный диабет

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Антиоксидантные ферменты и здоровье человека

1. Введение

При нормальных метаболических процессах в организме образуются высокореактивные соединения, называемые свободными радикалами; однако они также могут быть занесены из окружающей среды. Эти молекулы по своей природе нестабильны, поскольку они обладают неподеленной парой электронов и, следовательно, становятся высоко реактивными. Они вступают в реакцию с клеточными молекулами, такими как белки, липиды и углеводы, и денатурируют их. В результате этого жизненно важные клеточные структуры и функции утрачиваются, что в конечном итоге приводит к различным патологическим состояниям.

Антиоксидантные ферменты способны стабилизировать или деактивировать свободные радикалы до того, как они атакуют клеточные компоненты. Они действуют, уменьшая энергию свободных радикалов или отдавая часть своих электронов на ее использование, тем самым делая ее стабильной. Кроме того, они также могут прерывать окислительную цепную реакцию, чтобы минимизировать ущерб, наносимый свободными радикалами. За последнее десятилетие бесчисленные исследования были посвящены положительному влиянию антиоксидантных ферментов. Было обнаружено, что существует значительная связь между свободными радикалами и более чем шестидесяти различными состояниями здоровья, включая процесс старения, рак, диабет, болезнь Альцгеймера, инсульты, сердечные приступы и атеросклероз. За счет уменьшения воздействия свободных радикалов и увеличения потребления продуктов, богатых антиоксидантными ферментами, или добавок с антиоксидантными ферментами, потенциал нашего организма по снижению риска проблем со здоровьем, связанных со свободными радикалами, становится более ощутимым ^[ 1 ^] . Таким образом, антиоксидантные ферменты абсолютно необходимы для поддержания оптимального клеточного и системного здоровья и благополучия. В этой главе рассматривается патофизиологическая роль некоторых важных ферментов, участвующих в улавливании свободных радикалов, с их клиническим применением.

2. Свободные радикалы и их поглотители

Свободные радикалы — это электрически заряженные молекулы, т.е. у них есть неспаренный электрон, который заставляет их искать и захватывать электроны у других веществ, чтобы нейтрализовать себя. Хотя первоначальная атака заставляет свободный радикал нейтрализоваться, в процессе образуется другой свободный радикал, вызывая цепную реакцию. И до тех пор, пока последующие свободные радикалы не будут дезактивированы, тысячи свободнорадикальных реакций могут произойти в течение нескольких секунд после первоначальной реакции.

Способность клетки утилизировать кислород дала человеку возможность метаболизировать жиры, белки и углеводы для получения энергии; Однако это не обходится без затрат. Кислород — это высокореактивный атом, который способен стать частью потенциально повреждающих молекул, обычно называемых свободными радикалами или реактивными формами кислорода (ROS). Около 5% или более вдыхаемого O ₂ превращается в ROS, такие как супероксид, пероксид водорода _, и гидроксильные радикалы, путем одновалентного восстановления O ₂ . ^[ 2 ^] Таким образом, клетки, находящиеся в аэробных условиях, всегда находятся под угрозой воздействия ROS, которые, однако, эффективно устраняются мощными антиоксидантными системами клетки без какого-либо нежелательного эффекта. Эта антиоксидантная система включает антиоксидантные ферменты (например, SOD, GPx и редуктазу, CAT и т. Д.), Антиоксиданты, полученные из питательных веществ (например, аскорбиновая кислота, токоферолы и токотриенолы, каротиноиды, глутатион и липоевая кислота), металл-связывающие белки (например, ферритин, лактоферрин, альбумин и церулоплазмин) и множество других антиоксидантных фитонутриентов, присутствующих в самых разных растительных продуктах.Всякий раз, когда баланс между производством АФК и антиоксидантной защитой нарушается, возникает «оксидативный стресс», который в результате ряда событий нарушает регуляцию клеточных функций, что приводит к различным патологическим состояниям. ^[ 3 ^, 4 ^]

3. Активные формы кислорода

Активные формы кислорода (ROS) — это термин, который охватывает все высокореактивные кислородсодержащие молекулы, включая свободные радикалы. Типы ROS включают гидроксильный радикал, супероксид-анион-радикал, перекись водорода, синглетный кислород, радикал оксида азота, радикал гипохлорита и различные перекиси липидов. Все они способны реагировать с мембранными липидами, нуклеиновыми кислотами, белками и ферментами, а также с другими небольшими молекулами, что приводит к повреждению клеток. АФК образуются несколькими путями. Большинство окислителей, производимых клетками, имеют вид:

• Следствие нормального аэробного метаболизма: примерно 90% кислорода, потребляемого клеткой, потребляется митохондриальной системой транспорта электронов.

• Окислительный выброс фагоцитов (лейкоцитов) как часть механизма уничтожения бактерий и вирусов и денатурирования чужеродных белков (антигенов).

• Метаболизм ксенобиотиков, то есть детоксикация токсичных веществ.

Следовательно, такие вещи, как энергичные упражнения, ускоряющие клеточный метаболизм; хронические воспаления, инфекции и другие заболевания; воздействие аллергенов и наличие синдрома «дырявого кишечника»; и воздействие лекарств или токсинов, таких как сигаретный дым, загрязнение окружающей среды, пестициды и инсектициды, может способствовать увеличению нагрузки окислителей в организме.

3.1. Последствия образования ROS

Хотя O ₂ может вести себя как радикал (бирадикал) из-за наличия двух неспаренных электронов с параллельным спином, он не проявляет экстремальной реакционной способности из-за квантово-механических ограничений.Его электронная структура приводит к образованию воды путем восстановления четырьмя электронами, то есть:

O2 + 4H ++ 4e− → 2h3OE1

В последовательном одновалентном процессе восстановления O ₂ образуются несколько реакционноспособных промежуточных продуктов, таких как супероксид (O ₂ ^— ), перекись водорода (H ₂ O ₂ ) и чрезвычайно реактивный гидроксильный радикал (° OH): все вместе называемые активными формами кислорода, процесс можно представить как:

O2 → e − O2− → e − h3O2 → e− ° OH → e − h3OE2

Для производства O ₂ ^— обычно тенденция к одновалентному восстановлению O ₂ в дышащих клетках ограничивается цитохромом. оксидаза митохондриальной цепи транспорта электронов, которая восстанавливает O ₂ на четыре электрона до H ₂ O без высвобождения ни O ₂ ^—, ни H ₂ O ₂ .Однако O ₂ ^— неизменно вырабатывается в дышащих клетках. Это происходит из-за вероятной утечки одного электрона в определенном месте митохондриальной цепи переноса электронов, что приводит к соответствующему восстановлению кислорода одним электроном до O ₂ ^— . Когда цепь переноса электронов сильно сокращена, а частота дыхания зависит от доступности АДФ; утечка электронов на сайтах убисемихинона и убихинона увеличивается, что приводит к образованию O ₂ ^— и H ₂ O _2.

В производстве H ₂ O ₂ участвуют пероксисомальные оксидазы и флавопротеины, а также оксидаза D-аминокислоты, оксидаза L-гидроксикислоты и ацилоксидаза жирных кислот. Цитохром P-450, P-450 редуктаза и цитохром b-5 редуктаза в эндоплазматическом ретикулуме при определенных условиях генерируют O ₂ ^— и H ₂ O ₂ . Аналогичным образом, во время их каталитических циклов каталитический цикл ксантиноксидазы стал важным источником O ₂ ^— и H ₂ O ₂ в ряде различных повреждений тканей.

Наконец, для производства ^º OH, за исключением аномального воздействия ионизирующего излучения, образование ^º OH in vivo требует присутствия следовых количеств H ₂ O ₂ и Fe ²⁺ соли образует ^º OH, как показано в следующей реакции Фентона: ^[ 2 ^]

Fe2 ++ h3O2 → Fe2 ++ ° OH + OH − E3

Реактивные формы кислорода могут атаковать жизненно важные компоненты клетки, такие как полиненасыщенные жирные кислоты, белки и нуклеиновые кислоты.В меньшей степени углеводы также являются мишенями для АФК. Эти реакции могут изменять внутренние свойства мембран, такие как текучесть, перенос ионов, потеря активности ферментов, синтез белка, повреждение ДНК; в конечном итоге приводит к гибели клеток (рис. 01). ^[ 2 ^]

Считается, что повреждение клеток свободными радикалами играет центральную роль в различных заболеваниях человека, таких как ревматоидный артрит, геморрагический шок, сердечно-сосудистые заболевания, муковисцидоз, метаболические расстройства, нейродегенеративные заболевания, желудочно-кишечный язвенный генез и др. СПИД.Некоторыми конкретными примерами заболеваний, опосредованных ROS, являются болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, окислительная модификация липопротеинов низкой плотности при атеросклерозе, рак, синдром Дауна и ишемическое реперфузионное повреждение в различных тканях, включая сердце, мозг, почки, печень и желудочно-кишечный тракт. Среди них роль ROS в атеросклерозе и ишемическом поражении сердца и мозга широко изучается. ^[ 2 ^, 3 ^]

Рис. 1.

Общая картина метаболизма ROS и механизма окислительного повреждения ткани, приводящего к патологическим состояниям

4.Система антиоксидантной защиты

Для защиты клеток и систем организма от активных форм кислорода (АФК) люди разработали очень сложную и сложную систему антиоксидантной защиты. Он включает в себя множество компонентов, как эндогенных, так и экзогенных по происхождению, которые действуют интерактивно и синергетически для нейтрализации свободных радикалов (Таблица 1) ^[ 5 ^] Эти компоненты включают:

1. Эндогенные антиоксиданты

   • Билирубин

   • Thiols, e.g., глутатион, липоевая кислота, N-ацетилцистеин

   • НАДФН и НАДН

   • Убихинон (коэнзим Q10)

   • Мочевая кислота

   • цинк и марганец / медь 900:

     зависимая супероксиддисмутаза

     1. железозависимая каталаза

     2. селен-зависимая глутатионпероксидаза

2. Диетические антиоксиданты

   • Витамин С

   900 E39

   Витамин С

   900 E39

   каротиноиды и оксикаротиноиды, e.g., ликопин и лютеин

   • Полифенолы, например, флавоноиды, флавоны, флавонолы и проантоцианидины

3. Металл-связывающие белки

   • Альбумин (медь)

   • Медь (медь)

   • Медь (медь)

   • Металлотионеин (медь)

   • Ферритин (железо)

   • Миоглобин (железо)

   • Трансферрин (железо)

, каротин, витамин C флавоноиды, липоевая кислота

Таблица 1.

Различные АФК и соответствующие нейтрализующие антиоксиданты

Механизмы защиты от окислительного повреждения, вызванного свободными радикалами, включают следующее:

1. каталитическое удаление свободных радикалов и активных форм факторами, такими как CAT, SOD, GPx и тиол-специфические антиоксиданты;

2. связывание белков (например, трансферрина, металлотионеина, гаптоглобинов, цероплазмина) с прооксидантными ионами металлов, такими как железо и медь;

3. защита от повреждения макромолекул белками, такими как белки стресса или теплового шока; и

4. снижение свободных радикалов донорами электронов, такими как GSH, витамин E (α-токоферол), витамин C (аскорбиновая кислота), билирубин и мочевая кислота ^[ 6 ^]

Animal CAT представляют собой гемсодержащие ферменты, которые превращают перекись водорода (H ₂ O ₂ ) в воду и O ₂ , и они в основном локализованы в субклеточных органеллах, таких как пероксисомы.Митохондрии и эндоплазматический ретикулум содержат мало CAT. Таким образом, внутриклеточный H ₂ O ₂ не может быть удален, если он не диффундирует в пероксисомы ^[ 6 ^] . GSH-Px удаляет H ₂ O ₂ , сочетая его восстановление с окислением GSH. GSH-Px может также восстанавливать другие пероксиды, такие как гидропероксиды жирных кислот. Эти ферменты присутствуют в цитоплазме в миллимолярных концентрациях, а также в митохондриальном матриксе.Большинство тканей животных содержат активность как CAT, так и GSH-Px.

СОД — это металлосодержащие белки, которые катализируют удаление супероксида, образуя перекись воды в качестве конечного продукта дисмутации. Идентифицированы три изоформы, и все они присутствуют во всех эукариотических клетках. Изоформа медно-цинковой СОД присутствует в цитоплазме, ядре и плазме. С другой стороны, изоформа марганца СОД преимущественно находится в митохондриях.

Пищевые микроэлементы также участвуют в системе антиоксидантной защиты.К ним относятся β-каротин, витамин C и витамин E (семейство витаминов E включает как токоферолы, так и токотриенолы, причем α-токоферол является преобладающей и наиболее активной формой). Водорастворимые молекулы, такие как витамин С, являются мощными нейтрализующими радикалами агентами в водной фазе цитоплазмы, тогда как жирорастворимые формы, такие как витамин Е и β-каротин, действуют как антиоксиданты в липидной среде. Селен, медь, цинк и марганец также являются важными элементами, поскольку они действуют как кофакторы антиоксидантных ферментов.Селен считается особенно важным для защиты липидной среды от окислительного повреждения, поскольку он служит кофактором GSH-Px ^[6–8].

Самым распространенным клеточным антиоксидантом является трипептид GSH (l-L-γ-глутамил-1-цистеинилглицин). GSH синтезируется в два этапа. Сначала γ-глутамилцистеинсинтетаза (γ-GCS) образует γ-пептидную связь между глутаминовой кислотой и цистеином, а затем GSH-синтетаза добавляет глицин. GSH предотвращает окисление тиоловых групп белка либо напрямую, реагируя с реактивными частицами, либо опосредованно через трансферазы глутатиона ^[ 6 ^— 8 ^] .

5. Антиоксидантные ферменты в здоровье

Антиоксиданты бывают разных типов, поэтому они могут действовать, когда и где они необходимы. Они являются естественными (ферменты-антиоксиданты и белки-переносчики металлов в организме), очищающими или разрывающими цепь (например, витамин A, C, бета-каротин и т. Д.), Фармакологическими антиоксидантами и другими. Антиоксидантные соединения должны повышаться ’’ (превращаться) в процессе нейтрализации свободных радикалов. Следовательно, нужно постоянно производить больше антиоксидантов в организме или принимать их либо с пищей, либо с пищей.Ферменты репарации, которые могут восстанавливать некоторые антиоксиданты, — это SOD, GPx, глутатионредуктаза (GR), CAT и другие металлоферменты.

SOD, CAT и GPx составляют взаимно поддерживающую команду защиты от ROS. В то время как SOD снижает стационарный уровень O ^2-, каталаза и пероксидазы делают то же самое для H ₂ O _2.

2 O2- + 2H + → SODh3O2 + O2E4ROOH / h3O2 → GSH-PeroxidaseROH / h3O + GSSG + GSHE5h3O2 + Ah3 → Peroxidase2h3O + AE6

Каталитическое удаление ROS антиоксидантным ферментом

Эндогенные антиоксиданты

Помимо пищевых антиоксидантов, организм полагается на несколько индуцированных свободных радикалов защитных механизмов от нескольких эндогенных защитных механизмов. наносить ущерб.Антиоксидантные ферменты — GPx, гемпероксидаза, CAT и SOD — метаболизируют токсичные окислительные промежуточные продукты и требуют кофакторов микронутриентов, таких как селен, железо, медь, цинк и марганец, для оптимальной каталитической активности. Глутатион, важный водорастворимый антиоксидант, синтезируется из аминокислот глицина, глутамата и цистеина. Глутатион непосредственно подавляет АФК, такие как перекиси липидов, а также играет важную роль в метаболизме ксенобиотиков. Воздействие на печень ксенобиотических веществ вызывает окислительные реакции за счет усиления активности ферментов детоксикации, т.е.е., цитохром Р-450 смешанная оксидаза. Когда человек подвергается воздействию высоких уровней ксенобиотиков, больше глутатиона используется для конъюгации (ключевой шаг в процессе детоксикации организма), что делает его менее доступным для использования в качестве антиоксиданта. Исследования показывают, что глутатион и витамин С взаимодействуют друг с другом, подавляя свободные радикалы, и что они щадяще действуют друг на друга. Липоевая кислота, еще один важный эндогенный антиоксидант, классифицируемый как «тиол» или «биотиол», представляет собой серосодержащую молекулу, которая известна своим участием в реакции, катализирующей окислительное декарбоксилирование альфа-кетокислот, таких как пируват и альфакетоглутарат в цикле Кребса.Липоевая кислота и ее восстановленная форма, дигидролипоевая кислота (DHLA), способны гасить свободные радикалы как в липидном, так и в водном доменах и поэтому были названы «универсальным антиоксидантом». Липоевая кислота может также проявлять свой антиоксидантный эффект за счет изменения прооксидантных металлов. Исследования также показывают, что липоевая кислота оказывает щадящее действие на другие антиоксиданты. Исследования на животных показали, что дополнительная липоевая кислота защищает от симптомов дефицита витамина E или витамина C.

Супероксиддисмутаза

В 1967 году биохимик Ирвин Фридович из Университета Дьюка и Джо МакКорд открыли антиоксидантный фермент SOD, который обеспечивает важное средство защиты клеток от повреждения свободными радикалами.Этот прорыв заставил ученых-медиков серьезно заняться свободными радикалами. В большинстве случаев процесс контролируется автоматически, и количество свободных радикалов не становится опасно высоким. К счастью, в течение миллионов лет исследований организм привык справляться со свободными радикалами и разработал различные схемы для этого ^[ 3 ^] .

SOD (EC 1.15.1.1) представляет собой антиоксидантный фермент, который катализирует дисмутацию высокореактивного супероксид-аниона до O ₂ и до менее реакционноспособных частиц H ₂ O ₂ .Перекись может быть разрушена реакциями CAT или GPX ^[ 9 ^— 11 ^] .

O2− + O2− + 2H + → SODh3O2 + O2E8

У человека существует три формы SOD: цитозольная Cu / Zn-SOD, митохондриальная Mn-SOD и внеклеточная SOD (EC-SOD) ^[ 12 ^, 13, ^] . SOD разрушает O ₂ ^— путем последовательного окисления и восстановления иона переходного металла в активном центре по механизму типа пинг-понг с чрезвычайно высокими скоростями реакции ^[ 14 ^] .Все типы СОД связывают однозарядные анионы, такие как азид и фторид, но были отмечены явные различия в чувствительности Fe-, Mn ^— или Cu / Zn-SOD. Cu / Zn-SOD конкурентно ингибируется N ₃ ^— , CN ^{— [} 15 ^] и F ^{— [} 16 ^] .

Mn-SOD представляет собой гомотетрамер (96 кДа), содержащий один атом марганца на субъединицу, которые циклы от Mn (III) до Mn (II) и обратно к Mn (III) во время двухстадийной дисмутации супероксида ^[ 17 ^] .Дыхательная цепь в митохондриях является основным источником кислородных радикалов. Было показано, что Mn-SOD в значительной степени индуцируется и подавляется цитокинами, но лишь умеренно зависит от окислителей ^[ 17 ^] . Инактивация рекомбинантного митохондриального Mn-SOD человека пероксинитритом вызывается нитрованием определенного остатка тирозина ^[ 18 ^] .

Биологическое значение Mn-SOD продемонстрировано, среди прочего, следующими наблюдениями: (а) инактивация генов Mn-SOD в Escherichia coli увеличивает частоту мутаций при выращивании в аэробных условиях ^[ 19 ^] ; (b) устранение гена у Saccharomyces cerevisiae увеличивает его чувствительность к кислороду ^[ 20 ^] , (c) отсутствие экспрессии у мышей с нокаутом Mn-SOD приводит к дилатационной кардиомиопатии и неонатальной летальности ^[ 21 ^] ; (d) фактор некроза опухоли (TNF) селективно индуцирует мРНК Mn-SOD, но не Cu / Zn-SOD, CAT или GPX в различных тканях мыши и культивируемых клетках ^[ 22 ^, 23 ^] ; (e) пересечение кДНК Mn-SOD в культивируемые клетки придавало клеткам устойчивость к цитотоксичности, индуцированной паркетом, TNF и адриамицином, и индуцированной облучением неопластической трансформации ^[ 24 ^] ; е) экспрессия генов Mn-SOD человека у трансгенных мышей защищает от кислородно-индуцированного повреждения легких и сердечной токсичности, индуцированной адриамицином ^[ 25 ^] .

Cu / Zn-SOD (SOD-1) — это еще один тип ферментов, который сохранялся на протяжении всей эволюции. Эти ферменты имеют две идентичные субъединицы примерно 32 кДа, хотя мономерная структура может быть обнаружена в высокой концентрации белка из E. coli ^[ 26 ^] . Каждая субъединица содержит металлический кластер, активный центр, состоящий из меди и атома цинка, соединенных мостиком остатка гистамина ^[ 27 ^, 28 ^, 29 ^] .

Считается, что Cu / Zn-SOD играет важную роль в первой линии антиоксидантной защиты.Телята, которых кормили молоком с добавкой 25 частей на миллион Cu и 100 частей на миллион Zn, показали более сильный иммунный ответ и более высокую активность СОД ^[ 30 ^] . Другие недавние сообщения о нокаутах SOD показали, что Mn-SOD необходим для жизни, тогда как Cu / Zn-SOD — нет. Мыши с нокаутом Cu / Zn-SOD кажутся нормальными и обнаруживают различия только после травматического повреждения, тогда как мыши с нокаутом Mn-SOD не выживают после 3-недельного возраста ^[ 31 ^] . Среди различных тканей человека содержание Mn-SOD было примерно наполовину меньше содержания Cu / Zn-SOD ^[ 31 ^] .Внеклеточная супероксиддисмутаза (EC-SOD) представляет собой секреторный, тетрамерный, содержащий медь и цинк гликопротеин; с высоким сродством к определенным гликозаминогликанам, таким как гепарин и сульфат гепарина. EC-SOD был обнаружен в интерстициальных пространствах тканей, а также во внеклеточных жидкостях, что составляет большую часть активности SOD в плазме, лимфе и синовиальной жидкости. EC-SOD не индуцируется его субстратом или другими оксидантами, и его регуляция в тканях млекопитающих в первую очередь происходит способом, координируемым цитокинами, а не как ответ отдельных клеток на оксиданты ^[ 32 ^] .

Application

Известно, что этот фермент способствует омоложению и восстановлению клеток, уменьшая при этом повреждения, вызываемые свободными радикалами. СОД содержится в нашей коже, и она необходима для того, чтобы наш организм вырабатывал достаточное количество строящих кожу клеток, называемых фибробластами. Среди обычных природных источников SOD — капуста, брюссельская капуста, пырей, ячмень и брокколи. СОД играет важную роль в предотвращении развития болезни Лу Герига, также известной как боковой амиотрофический склероз (БАС).Этот вид болезни может привести к смерти, так как поражает нервные клетки спинного и головного мозга. Кроме того, этот фермент также используется для лечения воспалительных заболеваний, ожоговых травм, проблем с простатой, артрита, язвы роговицы и устранения долгосрочных последствий воздействия радиации и дыма. Кроме того, если супероксиддисмутазу приготовить в виде лосьона и нанести на кожу, это предотвратит образование морщин. Он также заживляет раны, уменьшает появление шрамов и осветляет пигментацию кожи, вызванную ультрафиолетовыми лучами.

Известно также, что SOD помогает переносить оксид азота в наши волосяные фолликулы. Это полезно для людей, которые испытывают преждевременное выпадение волос из-за генетической предрасположенности или свободных радикалов. Поскольку этот фермент является очень мощным антиоксидантом, СОД борется с действием свободных радикалов, вызывающих гибель волосяных фолликулов. Поскольку оксид азота расслабляет кровеносные сосуды и позволяет большему количеству крови циркулировать к волосяным фолликулам, а SOD помогает удалить свободные радикалы, выпадение волос можно предотвратить и даже обратить вспять.Прием пищевых добавок, которые обеспечивают достаточное количество супероксиддисмутазы, будет полезен для поддержания общего благополучия и здоровья, поскольку защищает все наше тело от вредного воздействия свободных радикалов.

Каталаза

Каталаза (CAT) — это фермент, ответственный за разложение перекиси водорода. Это защитный фермент, присутствующий почти во всех клетках животных.

Специфичность

Реакция CAT происходит в два этапа. Молекула перекиси водорода окисляет гем до оксиферильных частиц.Катион-радикал порфирина образуется, когда один эквивалент окисления удаляется из железа и один из порфиринового кольца. Вторая молекула перекиси водорода действует как восстанавливающий агент, регенерируя фермент в состоянии покоя, производя молекулу кислорода и воды.

CAT (EC 1.11.1.6) представляет собой тетрамерный фермент, состоящий из четырех идентичных тетраэдрически расположенных субъединиц размером 60 кДа, которые содержат одну группу феррипротопорфирина на субъединицу и имеют молекулярную массу около 240 кДа. ^[ 33 ^] .CAT очень эффективно реагирует с H ₂ O ₂ с образованием воды и молекулярного кислорода; и с донорами H (метанол, этанол, муравьиная кислота или фенолы) с пероксидазной активностью.

У животных перекись водорода выводится из токсинов с помощью CAT и GPX. CAT защищает клетки от вырабатываемой в них перекиси водорода. Несмотря на то, что CAT не важен для некоторых типов клеток в нормальных условиях, он играет важную роль в приобретении толерантности к окислительному стрессу в адаптивном ответе клеток.Выживаемость крыс, подвергшихся воздействию 100% кислорода, увеличивалась, когда липосомы, содержащие СОД и КАТ, вводились внутривенно до и во время воздействия ^[ 34 ^] . Повышенная чувствительность трансфицированных CAT-обогащенных клеток к некоторым лекарствам и оксидантам объясняется свойством CAT в клетках предотвращать индуцированное лекарством потребление O2 либо для разрушения h3O2 до кислорода, либо для прямого взаимодействия с лекарством ^[ 35 ^] .

Приложение

CAT используется в пищевой промышленности для удаления перекиси водорода из молока перед производством сыра.Еще одно применение — в пищевой упаковке, где она предотвращает окисление пищи. CAT также используется в текстильной промышленности, удаляя перекись водорода из тканей, чтобы убедиться, что материал не содержит перекиси. Незначительное применение — гигиена контактных линз — некоторые средства для чистки линз дезинфицируют линзы с помощью раствора перекиси водорода; раствор, содержащий CAT, затем используется для разложения перекиси водорода перед повторным использованием линзы. В последнее время CAT также начали использовать в эстетической индустрии. Некоторые процедуры с маской сочетают фермент с перекисью водорода на лице с целью увеличения насыщения клеток кислородом в верхних слоях эпидермиса.

Глутатионпероксидаза

Глутатионпероксидаза (GPx) — это фермент, который отвечает за защиту клеток от повреждения свободными радикалами, такими как водород и перекиси липидов.

GPx (EC 1.11.1.19) содержит один остаток селеноцистеина и селеноцистеина (Sec) в каждой из четырех идентичных субъединиц, что важно для активности фермента ^[ 36 ^] . GPX (80 кДа) катализирует восстановление гидропероксидов с использованием GSH, тем самым защищая клетки млекопитающих от окислительного повреждения.Фактически, метаболизм глутатиона является одним из наиболее важных механизмов антиоксидантной защиты.

ROOH + 2GSH → ROH + GSSG + h3OE11

У млекопитающих обнаружено пять изоферментов GPx. Хотя их экспрессия повсеместна, уровни каждой изоформы варьируются в зависимости от типа ткани. Цитозольная и митохондриальная глутатионпероксидаза (cGPX или GPX1) снижает гидропероксиды жирных кислот и H ₂ 0 ₂ за счет глутатиона. GPX1 и фосфолипидгидропероксид глутатионпероксидаза (PHGPX или GPX4) обнаруживаются в большинстве тканей.GPX4 находится как в цитозоле, так и в мембранной фракции. PHGPX может напрямую восстанавливать гидропероксиды фосфолипидов, гидропероксиды жирных кислот и гидропероксиды холестерина, которые образуются в перекисных мембранах, и окисленные липопротеины ^[ 37 ^] . GPX1 преимущественно присутствует в эритроцитах, почках и печени, а GPX4 сильно экспрессируется в эпителиальных клетках почек и семенниках. Цитозольный GPX2 или GPX-G1 и внеклеточный GPX3 или GPX-P плохо обнаруживаются в большинстве тканей, за исключением желудочно-кишечного тракта и почек соответственно.Недавно новый член, GPX5, экспрессирующийся специфически в придатке яичка мышей, является селен-независимым ^[ 38 ^] . Хотя GPX разделяет субстрат, H ₂ O ₂ , с CAT, сам по себе он может эффективно реагировать с липидами и другими органическими гидропероксидами, являясь основным источником защиты от низких уровней окислительного стресса.

Заявка

Это один из важнейших ферментов организма, обладающих антиоксидантными свойствами.Уровни GPx в организме тесно связаны с уровнем глутатиона, главного антиоксиданта. Глутатион (сокращенно GHS) — это трипептид, который не только защищает клетки от вредных последствий загрязнения; он также действует как усилитель иммунной системы вашего организма. Он присутствует в высоких концентрациях в клетках и играет ключевую роль в поддержании их в восстановленном состоянии, чтобы они не пострадали от окисления (от свободных радикалов). Роль антиоксиданта особенно важна для мозга, поскольку он очень чувствителен к присутствию свободных радикалов.Комбинация некоторых антиоксидантов, таких как глутатион, витамины C и E, селен и глутатионпероксидаза, очень эффективны в борьбе со свободными радикалами. GSH гарантирует, что красные кровяные тельца остаются неповрежденными и защищают лейкоциты (которые отвечают за иммунитет). Глутатион содержится в овощах и фруктах, но приготовление пищи значительно снижает его эффективность. Принимать его в качестве добавки — хорошая идея.

6. Клиническое применение антиоксидантных ферментов

1. Хроническое воспаление: хронические воспалительные заболевания, такие как ревматоидный артрит, самовоспроизводятся из-за свободных радикалов, выделяемых нейтрофилами.И кортикостероиды, и нестероидные противовоспалительные препараты препятствуют образованию свободных радикалов и прерывают процесс заболевания.

2. Острое воспаление: активированные макрофаги в очаге воспаления производят свободные радикалы. Респираторный взрыв и повышенная активность НАДФН-оксидазы наблюдаются в макрофагах и нейтрофилах.

3. Респираторные заболевания: вдыхание 100% кислорода в течение более 24 часов вызывает разрушение эндотелия и отек легких.Это связано с высвобождением свободных радикалов активированными нейтрофилами ^[ 39 ^] .

У недоношенных новорожденных длительное воздействие высокой концентрации кислорода вызывает бронхолегочную дисплазию. Синдром респираторного дистресс-синдрома взрослых (ОРДС) характеризуется отеком легких. ARDS образуется, когда нейтрофилы попадают в легкие, которые впоследствии выделяют свободные радикалы.

Курение сигарет усиливает эмфизему при дефиците ингибитора альфа-1 протеазы.Сигаретный дым содержит свободные радикалы. Сажа привлекает нейтрофилы к месту, где выделяется больше свободных радикалов. Таким образом, больше эластазы и меньше ингибитора протеазы, что приводит к повреждению легких.

1. Заболевания глаз: Ретролентальная фиброплазия или ретинопатия недоношенных — это состояние, которое наблюдается у недоношенных детей, получающих чистый кислород в течение длительного времени. Это вызвано свободными радикалами, вызывающими высвобождение тромбоксана, устойчивую контрактуру сосудов и повреждение клеток. Образование катаракты связано с процессом старения.Катаракта частично возникает из-за фотохимического образования свободных радикалов. Ткани глаза, в том числе хрусталик, имеют высокую концентрацию ферментов, улавливающих свободные радикалы.

2. Травма, связанная с шоком: выброс свободных радикалов из фагоцитов повреждает мембраны путем перекисного окисления липидов. Они высвобождают лейкотриены из тромбоцитов и протеазы из макрофагов. Все эти факторы вызывают повышенную проницаемость сосудов, что приводит к отеку тканей. Антиоксиданты обладают защитным действием.

3. Артросклероз и инфракция миокарда: Липопротеины низкой плотности (ЛПНП) способствуют развитию атеросклероза.Они откладываются под эндотелиальными клетками, которые подвергаются окислению свободными радикалами, высвобождаемыми из эндотелиальных клеток. Это привлекает макрофаги. Макрофаги превращаются в них в пенистые клетки. Это инициирует образование атеросклеротической бляшки. Альфа-токоферол обладает некоторым защитным действием.

4. Язвенная болезнь: язвенная болезнь возникает в результате эрозии слизистой оболочки желудка соляной кислотой. Показано, что супероксид-анионы участвуют в образовании язвы. Инфекция Helicobacter pylori увековечивает болезнь.Эта инфекция усиливает окислительный взрыв макрофагов, ведущий к разрушению тканей.

5. Кожные заболевания: из-за врожденных дефектов в коже накапливаются порфирины. Воздействие солнечных лучей приводит к появлению у пациентов эритемы и высыпаний. Солнечный свет, воздействуя на порфирины, производит синглетный кислород, который вызывает воспалительную реакцию, приводящую к вышеуказанным симптомам. Некоторые растительные продукты, называемые псораленами, используются при лечении псориаза и лейкодермии. Когда препараты наносятся на пораженную кожу и затем облучаются ультрафиолетовым светом, синглетный кислород вырабатывается с клиническими преимуществами.

6. Лечение рака ^[ 39 ^] : Свободные радикалы способствуют развитию рака из-за их мутагенных свойств. Свободные радикалы вызывают повреждение ДНК, а накопленные повреждения приводят к соматическим мутациям и злокачественным образованиям. Рак лечится лучевой терапией. Иррациональное производит активные формы кислорода в клетках, которые вызывают гибель клеток. Для усиления терапевтического эффекта излучения вводят радиосенсибилизаторы, увеличивающие продукцию АФК.

7. Другие антиоксиданты

Диетические антиоксиданты

Витамин C, витамин E и бета-каротин являются одними из наиболее широко изученных диетических антиоксидантов. Витамин С считается наиболее важным водорастворимым антиоксидантом во внеклеточных жидкостях. Он способен нейтрализовать АФК в водной фазе до начала перекисного окисления липидов. Витамин E, главный жирорастворимый антиоксидант, является наиболее эффективным антиоксидантом, разрывающим цепь, внутри клеточной мембраны, где он защищает мембранные жирные кислоты от перекисного окисления липидов.Считается, что витамин С способен регенерировать витамин Е.

Считается, что бета-каротин и другие каротиноиды также обеспечивают антиоксидантную защиту богатых липидами тканей. Исследования показывают, что бета-каротин может работать синергетически с витамином Е. Чрезмерно низкое содержание жиров может негативно повлиять на усвоение бета-каротина и витамина Е, а также других жирорастворимых питательных веществ. Фрукты и овощи являются основными источниками витамина С и каротиноидов, в то время как цельнозерновые продукты и высококачественные, правильно экстрагированные и защищенные растительные масла являются основными источниками витамина Е. ^[ 5 ^]

Фитонутриенты

Ряд других диетических антиоксидантных веществ существует помимо традиционных витаминов, рассмотренных выше. Многие вещества растительного происхождения, вместе именуемые «фитонутриентами» или «фитохимическими веществами», становятся все более известными благодаря своей антиоксидантной активности. Фенольные соединения, такие как флавоноиды, повсеместно распространены в растительном мире: описано около 3000 флавоноидов. У растений флавоноиды служат защитниками от широкого спектра стрессов окружающей среды, тогда как у людей флавоноиды, по-видимому, действуют как «модификаторы биологической реакции».«Было продемонстрировано, что флавоноиды обладают противовоспалительным, антиаллергенным, противовирусным, антивозрастным и антиканцерогенным действием. Широкий терапевтический эффект флавоноидов можно в значительной степени объяснить их антиоксидантными свойствами. Помимо антиоксидантного эффекта, флавоноидные соединения могут оказывать защиту от сердечных заболеваний за счет ингибирования активности циклооксигеназы и липоксигеназы в тромбоцитах и ​​макрофагах. ^[ 5 ^]

8. Заключение

Окислительный стресс играет важную роль в патогенезе многих заболеваний, включая старение, рак, диабет, болезнь Альцгеймера, инсульты, вирусные инфекции (которые вызывают воспаление эпителия дыхательных путей), нейродегенеративные процессы ( включая гибель клеток, заболевания двигательных нейронов и повреждение аксонов), а также нарушения и отек мозга.Антиоксидантный фермент играет важную роль в защите организма от окислительного повреждения. Одним из терапевтических подходов, с помощью которых можно предотвратить эти расстройства, является повышение уровней этих ферментов (SOD, CAT, GPx и т. Д.) В организме с помощью вмешательств, которые могут включать увеличение приема пищевых добавок, богатых антиоксидантами / антиоксидантными ферментами, и регулярное упражнение.

Аналитическое сравнение ферментативной и неферментативной антиоксидантной активности с особым упором на лекарственные растения

Существует ряд методов для определения антиоксидантной активности растительных экстрактов.Эти анализы отличаются друг от друга реагентами, субстратами, условиями эксперимента, реакционной средой и стандартными методами аналитической оценки. Оценка природных и синтетических антиоксидантов требует анализа антиоксидантов. Точное сравнение и выбор лучшего метода практически невозможны из-за изменчивости условий эксперимента и различия физических и химических свойств окисляемых субстратов. Однако анализ может быть описан в двух системах: (i) Анализы антиоксидантов в водной системе (DPPH, ABTS, защита ДНК и т. Д.)) и (ii) Анализы антиоксидантов в липидной системе (TBARS). Также в зависимости от их участия в химической реакции их можно разделить на две основные категории — (i) реакция переноса атома водорода (HAT) и (ii) система, основанная на реакции переноса одного электрона (ET).

4.2.1. Анализ на основе HAT

Этот анализ основан на способности отдавать атомы водорода. Обычно в таких анализах участвуют синтетический генератор свободных радикалов, окисляемый молекулярный зонд и антиоксидант. Антиоксидант конкурирует с зондом за свободные радикалы, в результате чего ингибируется окисление зонда.Этот тип анализов включает способность абсорбции радикалов кислорода, анализ общего параметра улавливания радикалов и т. Д.

4.2.1.1. Анализ емкости абсорбции кислородных радикалов (ORAC)

В анализе ORAC используется реакция окисления, вызванная пероксильными радикалами, для измерения способности антиоксидантов к разрыву цепи. Он использует бета-фикоэритрин (PE) в качестве окисляемого белкового субстрата и 2,2’-азобис (2-амидинопропан) дигидрохлорид (AAPH) в качестве генератора пероксильных радикалов или Cu ²⁺ . H ₂ O ₂ в качестве генератора гидроксильных радикалов.Это единственный метод, который завершает действие свободных радикалов и использует метод площади под кривой (AUC) для количественного определения. Он объединяет процент подавления и продолжительность подавления действия свободных радикалов антиоксидантами в единую величину. Способность соединения улавливать пероксильные радикалы, образующиеся при спонтанном разложении 2,2’-азо-бис, 2-амидинопропан дигидрохлорида (AAPH), оценивали в единицах стандартных эквивалентов с помощью анализа ORAC [29]. Реакционная смесь (4.0 мл) состоит из 0,5 мл экстракта в фосфатном буфере (75 мМ, pH 7,2) и 3,0 мл раствора флуоресцеина (оба смешиваются и предварительно инкубируются в течение 10 мин при 37 ° C). Затем добавляют 0,5 мл раствора AAPH и сразу же наблюдают потерю флуоресценции (FL) с интервалами 1 мин в течение 35 мин. Окончательные результаты рассчитываются с использованием разницы площадей под кривыми затухания FL между холостой пробы и образцом и выражаются в микромольных эквивалентах тролокса на грамм (мкмоль TE / г).

4.2.1.2.Анализ общего параметра улавливания радикалов (TRAP)

TRAP — это наиболее широко используемый метод in vivo для измерения общей антиоксидантной способности плазмы или сыворотки за последнее десятилетие. В анализе TRAP используются пероксильные радикалы, образующиеся из AAPH, и переокисляемых материалов, содержащихся в плазме или других биологических жидкостях. После добавления AAPH в плазму окисление окисляемых материалов отслеживают путем измерения количества кислорода, потребляемого во время реакции. Во время индукционного периода это окисление ингибируется антиоксидантами в плазме.Продолжительность индукционного периода (лаг-фаза) сравнивается с продолжительностью внутреннего стандарта Trolox (6-гидроксил-2,5,7,8, -тетраметилхроман-2-карбоновая кислота), а затем количественно соотносится с антиоксидантной способностью. плазмы. Хотя TRAP является полезным тестом для измерения активности антиоксидантов, точность и надежность метода проблематичны из-за того, что антиоксидантная активность может продолжаться после лаг-фазы.

4.2.1.3. Анализ на основе дихлорфлуоресциндиацетата (DCFH-DA)

TRAP также может быть измерен спектрофотометрически с использованием диацетата дихлорфлуоресцина (DCFH-DA) [30].В этом анализе используется AAPH для образования пероксильных радикалов и DCFH-DA в качестве окисляемого субстрата для пероксильных радикалов. Окисление DCFH-DA пероксильными радикалами превращает DCFH-DA в дихлорфлуоресцеин (DCF). DCF обладает высокой флуоресценцией и поглощением при 504 нм. Следовательно, образовавшийся DCF можно контролировать флуорометрическим или спектрофотометрическим методом.

4.2.2. Анализы на основе ET

Эти анализы основаны на участии переноса электрона, то есть зонд (окислитель) восстанавливается переносом электрона от антиоксиданта (окисляется).Степень изменения цвета зонда в результате окисления пропорциональна количеству антиоксидантов. Эти типы анализа сомнительны для работы в системах in vivo . Таким образом, они в основном основаны на предположении, что антиоксидантная способность равна его восстанавливающей способности. Обычно эти типы анализов используются для предварительного отбора и ускорения экспериментов. Он включает общее содержание фенолов, способность восстанавливать ионы трехвалентного железа, ABTS и DPPH.

4.2.2.1. Общее содержание фенолов

Общее содержание фенолов может быть определено методом реагента Фолина-Чокальто (FCR) [31-36].Обычно 0,5 мл экстракта и 0,1 мл реагента Фолин-Чокальтеу (0,5 н.) Смешивают и инкубируют при комнатной температуре в течение 15 мин. Затем добавляют 2,5 мл насыщенного карбоната натрия и дополнительно инкубируют в течение 30 мин при комнатной температуре и оптической плотности, измеренной при 760 нм. Галловая кислота [34], дубильная кислота [37], кверцетин [31] или гвайкол [38] могут использоваться в качестве положительных контролей. Общее содержание фенолов выражается в единицах стандартного эквивалента (мг / г экстрагированного соединения).

4.2.2.2. Общее содержание флавоноидов

Антиоксидантные свойства флавоноидов обусловлены несколькими различными механизмами, такими как улавливание свободных радикалов, хелатирование ионов металлов и ингибирование ферментов, ответственных за образование свободных радикалов [39].В зависимости от своей структуры флавоноиды способны поглощать практически все известные АФК. Количество общего содержания флавоноидов можно определить методом хлорида алюминия [40]. Реакционную смесь (3,0 мл), состоящую из 1,0 мл экстракта, 0,5 мл хлорида алюминия (1,2%) и 0,5 мл ацетата калия (120 мМ), инкубируют при комнатной температуре в течение 30 мин и измеряют поглощение при 415 нм. Кверцетин [41] или катехин [42] можно использовать в качестве положительного контроля. Содержание флавоноидов выражается в стандартном эквиваленте (мг / г экстрагированного соединения).

4.2.2.3. Снижение силы

Снижение силы демонстрирует основную антиоксидантную активность различных образцов растений [43]. Соединения с восстанавливающей способностью указывают на то, что они являются донорами электронов и могут восстанавливать окисленные промежуточные продукты процесса перекисного окисления липидов. Восстановительную силу можно определить методом Атукорала [44]. 1,0 мл экстракта смешивают с 2,5 мл фосфатного буфера (200 мМ, pH 6,6) и 2,5 мл феррицианида калия (30 мМ) и инкубируют при 50 ° C в течение 20 мин.После этого к реакционной смеси добавляют 2,5 мл трихлоруксусной кислоты (600 мМ), центрифугируют 10 мин при 3000 об / мин. Верхний слой раствора (2,5 мл) смешивают с 2,5 мл дистиллированной воды и 0,5 мл FeCl ₃ (6 мМ) и измеряют оптическую плотность при 700 нм. Аскорбиновая кислота, бутилированный гидроксианизол (ВНА), α-токоферол, тролокс могут быть использованы в качестве положительного контроля.

4.2.2.4. Антиоксидантная способность восстановления ионов трехвалентного железа (FRAP)

Анализ FRAP измеряет восстановление соли трехвалентного железа до комплекса двухвалентного железа синего цвета под действием антиоксидантов в кислых условиях (pH 3.6). Единица FRAP определяется как восстановление одного моля Fe (III) до Fe (II). Способность плазмы к восстановлению железа (FRAP) определяет общую антиоксидантную способность как восстановительную способность. Увеличение оптической плотности (∆A) при 593 нм измеряется и сравнивается с ∆A стандартного раствора Fe (II). Результаты выражали в микромольных эквивалентах Trolox (ТЕ) на грамм в сухом виде. 0,2 мл экстракта добавляют к 3,8 мл реагента FRAP (10 частей 300 мМ натрий-ацетатного буфера при pH 3,6, 1 часть 10 мМ раствора TPTZ и 1 часть 20 мМ FeCl ₃ .6H ₂ O), реакционную смесь инкубируют при 37 ° C в течение 30 мин и измеряют увеличение поглощения при 593 нм. Для калибровки используется раствор FeSO ₄ . Антиоксидантная способность, основанная на способности восстанавливать ионы трехвалентного железа в образце, рассчитывается по линейной калибровочной кривой и выражается в ммоль FeSO ₄ эквивалентов на грамм образца. BHT, BHA, аскорбиновая кислота, кверцетин, катехин или тролокс [45] могут использоваться в качестве положительного контроля. Анализ FRAP — это простой, экономичный и восстанавливаемый метод, который можно применять как к плазме, так и к экстрактам растений.Преимущество этого метода заключается в определении антиоксидантной активности непосредственно во всей плазме, он не зависит от ферментативных и неферментативных методов образования свободных радикалов до оценки антирадикальной эффективности плазмы.

4.2.2.5. Метод DPPH

В этом методе используется стабильный радикал хрома, DPPH в метаноле, который дает темно-фиолетовый цвет. При добавлении DPPH цвет раствора тускнеет, и за уменьшением следят по уменьшению оптической плотности при 515 нм.Когда раствор DPPH смешивается с веществом, которое может отдавать атом водорода, образуется восстановленная форма радикала, сопровождающаяся потерей цвета. Эта делокализация также отвечает за темно-фиолетовый цвет, характеризующийся полосой поглощения около 515 нм. Реакционная смесь (3,0 мл) состоит из 1,0 мл DPPH в метаноле (0,3 мМ), 1,0 мл экстракта и 1,0 мл метанола. Его инкубируют в течение 10 минут в темноте, а затем измеряют оптическую плотность при 520 нм. В этом анализе положительными контролями могут быть аскорбиновая кислота, галловая кислота [46] и BHT [47].Процент ингибирования можно рассчитать по формуле:

Ингибирование (%) = (A0 — A1 / A0) × 100E4

, где

A0 — это оптическая плотность контроля, а A1 — оптическая плотность теста.

Этот анализ прост и широко используется. Однако он имеет некоторые недостатки, т.е. в отличие от реактивных пероксильных радикалов DPPH реагирует медленно. Кинетика реакции между DPPH и антиоксидантами не линейна, как

Влияние боярышника на здоровье — Американский семейный врач

СТИВЕН ДАХМЕР, доктор медицины, Центр континуума Бет Исраэль для здоровья и исцеления, Нью-Йорк, Нью-Йорк

ЭМИЛИ СКОТТ, доктор медицины, Медицинский центр Калифорнийского университета в Ирвине, Оранж, Калифорния

Am Fam Physician. 15 февраля 2010 г .; 81 (4): 465-468.

Информация для пациентов: см. Соответствующий раздаточный материал по боярышнику, написанный авторами этой статьи.

Лекарственный экстракт боярышника издавна был излюбленным лечебным средством в Европе. Считается, что активными компонентами этого кардиотонического агента медленного действия являются флавоноиды и олигомерные процианидины. Наиболее изученными экстрактами боярышника являются WS 1442 и LI 132. В обзорах плацебо-контролируемых исследований сообщалось как о субъективном, так и об объективном улучшении у пациентов с легкими формами сердечной недостаточности (классы I — III по кардиологической ассоциации Нью-Йорка).Другие исследования боярышника у пациентов с сердечной недостаточностью показали улучшение клинических симптомов, произведения давления и частоты сердечных сокращений, фракции выброса левого желудочка и субъективного чувства благополучия пациентов. Однако нет никаких свидетельств заметного снижения смертности или внезапной смерти. Боярышник переносится хорошо; наиболее частыми побочными эффектами являются головокружение и головокружение. Теоретически существуют взаимодействия с антиаритмическими, гипотензивными, дигоксином и антигиперлипидемическими средствами. Проверенные традиционные методы лечения сердечной недостаточности по-прежнему рекомендуются до тех пор, пока безопасность и эффективность боярышника не будет доказана в ходе длительных исследований.

Боярышник, вид Crataegus, является частью рода колючих кустарников и деревьев, произрастающих в регионах с умеренным климатом в Северном полушарии в Европе, Азии и Северной Америке. В зависимости от таксономической интерпретации было признано от 200 до 1000 видов Crataegus. Боярышник — старейшее лекарственное растение, известное в европейской медицине; его действие на сердце было впервые описано Диоскоридом в I веке. Боярышник также является популярной травяной добавкой на рынке США.2

Экстракты боярышника исторически получали из цветов, листьев и плодов растения. Однако большинство данных, подтверждающих сердечную активность боярышника, основано на оценке высушенных цветущих верхушек растений (в частности, Crataegus monogyna или Crataegus laevigata). Существует меньше клинических исследований, посвященных экстракту только ягод боярышника.3,4 Сухофрукты традиционно используются в китайской медицине в качестве вспомогательного средства для пищеварения и часто превращаются в варенье, желе, конфеты или вино.

Просмотр / печать таблицы

СОРТИРОВКА: КЛЮЧЕВЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИКИ

СОРТИРОВКА: КЛЮЧЕВЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ПРАКТИКИ

Фармакология

Листья, цветы и ягоды боярышника содержат большое количество олигомерных процианидинов и флавоноидов, которые, как считается, ответственны за его фармакологический эффект.Наиболее изученные экстракты боярышника WS 1442 и LI 132 стандартизированы на олигомерные процианидины и флавоноиды соответственно. Большинство фармакологических исследований экстракта боярышника проводится in vitro и на животных; однако несколько исследований in vivo также продемонстрировали его физиологические эффекты.

Повреждение миокарда во время ишемии может быть связано со свободными радикалами и высвобождением эластазы нейтрофилов человека из нейтрофилов. Олигомерные процианидины в листьях и цветках боярышника подавляют эластазу нейтрофилов человека и действуют как поглотитель свободных радикалов, что может ослабить повреждение миокарда, вызванное ишемией.5 Олигомерные процианидины также показали в исследованиях на животных, что они приводят к увеличению коронарного кровотока.6,7 Одно исследование in vivo композиции боярышника WS 1442 продемонстрировало положительный инотропный эффект, а также способность улучшать частоту воздействия. в миокарде человека.8

Флавоноиды активируют производный от эндотелия релаксирующий фактор и ингибируют фосфодиэстеразу, тем самым увеличивая вазодилатацию.5 Флавоноиды были изучены как часть соединения, обладающего антиоксидантными свойствами, которые ингибируют окисление холестерина липопротеинов низкой плотности in vitro , что может объяснить антиатерогенные свойства экстракта боярышника.9,10 Было также показано, что флавоноиды подавляют агрегацию и адгезию тромбоцитов.11,12

Использование и эффективность

Боярышник традиционно используется для лечения тревоги, астмы, гипертонии, дислипидемии, гипотонии, стенокардии, аритмий, сердечной недостаточности и несварение желудка. Наиболее убедительным доказательством клинической пользы боярышника является его использование при хронической застойной сердечной недостаточности (ХСН). Ограниченные данные доступны для других традиционных целей; поэтому более подробный обзор этих условий здесь не приводится.13

ХРОНИЧЕСКАЯ ЗАСТЕЙНАЯ СЕРДЕЧНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ

Результаты двух метаанализов, включая Кокрановский систематический обзор 2008 года, показали, что при использовании в качестве дополнения к традиционному лечению у пациентов с хронической ХСН (классы I — III по классификации Нью-Йоркской кардиологической ассоциации [NYHA] ), боярышник значительно увеличил максимальную переносимость нагрузки, увеличил переносимость физической нагрузки, уменьшил произведение давления и частоты сердечных сокращений (показатель потребления кислорода сердцем) и улучшил симптомы усталости и одышки по сравнению с плацебо.14,15 Продолжительность рандомизированных контролируемых испытаний (РКИ) в этих обзорах составляла от трех до 16 недель, в большинстве случаев от шести до восьми недель.