WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 ||

На стадии восстановления кровообращения (реперфузии) наблюдается самоускоряющийся рост свободных радикалов вследствие множественных механизмов. Их продукция может привести к повреждению биомакромолекул, несовместимому с жизнью клетки. Сможет ли клетка отразить свободнорадикальную атаку, зависит от системы ее антиоксидантной защиты БОЛДЫРЕВ А.А. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС И МОЗГ БИОЛОГ ИЯ высоким сродством. Такое взаимодействие происходит рофаги мигрируют в очаг воспаления, где они активипо одноэлектронному пути и заканчивается образовани- руются и с помощью специальной оксидазы генерируем супероксид-аниона. Феномен повышенного образо- ют из O2 супероксид-анион, а затем гидропероксид (с вания АФК после смены гипоксии на усиленную реокси- помощью СОД) и гипохлорит (в результате миелопегенацию мозга носит название кислородного парадокса, роксидазной реакции) (рис. 5). Таким образом создапоскольку восстановление нормального пути утилизаются условия для ликвидации инфекции.

ции кислорода проходит через стадию его “неправильПоложительная роль свободных радикалов не ограного” использования, приводящего к росту АФК.

ничивается этим примером. Клетки мозга балансируют Фактором, усиливающим окислительный стресс, на грани допустимого уровня свободных радикалов, появляется закисление среды, вызываемое происходящей видимому, по той причине, что эти короткоживущие при гипоксии активацией гликолиза. В тканях, лишенвысокореакционные соединения выполняют в нейроных кислорода, гликолиз призван хотя бы частично нах важные регуляторные функции. Действительно, компенсировать нехватку АТФ. Однако это приводит к для мозга характерен повышенный синтез простагланнакоплению кислых продуктов (молочная кислота), динов, тромбоксанов и лейкотриенов. Этот процесс которые в условиях нарушения кровообращения натребует участия супероксид-аниона кислорода, а также капливаются в тканях. Закисление среды приводит к арахидоновой кислоты – соединения, высвобождаювысвобождению ионов железа. В норме они связаны со щегося из мембранных фосфолипидов в ходе ПОЛ (см.

специальным белком трансферином, содержание корис. 2). Образующийся в эндотелиальном русле NO-раторого в мозге составляет около 0,25 мкM. Каждая модикал используется для тонкой регуляции кровоснаблекула трансферина при нейтральной кислотности жения мозга. Поэтому нельзя исключить, что происхосреды присоединяет два иона железа, следовательно, дящий после гипоксии всплеск образования свободных при нормальном содержании железа в мозге млекопирадикалов является сигналом к восстановлению нарутающих (0,22–0,45 мкM) все оно находится в связаншенного снабжения нейронов кислородом. Таким обном состоянии и не может стимулировать образования разом, в тканях мозга осуществляется неустойчивое гидроксид-радикала. Это обстоятельство сберегает нейравновесие между образованием и нейтрализацией свороны от окислительного стресса и компенсирует хабодных радикалов [3].

рактерную для мозга низкую активность каталазы, пероксидазы и СОД. Однако при закислении среды способность трансферина связывать железо снижается, и оно легко высвобождается из ставшего непрочным комплекса. Поэтому, когда мозг выходит из состояния гипоксии и кровообращение восстанавливается (например, при лечении мозгового инсульта), его подМиелопероксидаза стерегает реальная опасность окислительного стресса.

Наконец, важно отметить, что вдобавок к легкой H2O2 + Cl- HOCl активации образования радикалов в нейронах в их мембранах повышено содержание липидов с полинеСОД Fe2+ O2 + OH- + OH• насыщенными жирными кислотами (типа арахидоновой кислоты), которые легко окисляются свободными • O2 Oрадикалами. Все эти особенности могут приводить к тому, что нарушения обмена кислорода в мозге будут НАДФН-оксидаза вызывать свободнорадикальное повреждение клеток.

ДВОЙСТВЕННАЯ РОЛЬ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ В ТКАНЯХ Рис. 5. Согласованная работа ферментов при активации макрофага приводит к образованию набора Не следует думать, что радикальные процессы приносвободных радикалов. НАДФН-оксидаза произвосят только вред организму. Ярким примером положи- дит супероксид-анион, СОД трансформирует его в пероксид водорода, из которого в присутствии иотельной роли этих соединений является клеточная синов железа происходит образование гидроксид-растема иммунитета. Входящие в ее состав макрофаги дикала. Миелопероксидаза превращает пероксид используют целый набор ферментов для уничтожения водорода в гипохлорит, который также способен обчужеродных элементов или поврежденных клеток. Мак- разовывать гидроксид-радикал СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №4, БИОЛОГ ИЯ АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА МОЗГА антиоксиданты при условии, если они проникают через гематоэнцефалический барьер и не образуют токИтак, мозг уязвим для свободнорадикального поврежсических метаболитов.

дения. Ишемия мозга – процесс, вырастающий из лоНа основе этого подхода для лечения инсульта в кальных нарушений кровообращения как комбинация клинике предлагается применять разнообразные антигипоксии (понижения уровня снабжения клеток кисоксиданты, но обнадеживающие данные были получелородом), гипогликемии (снижения притока глюкозы ны лишь в редких случаях. Наибольшее количество к клеткам) и ацидоза (закисления от накопления в литературных данных относится к витамину Е – жироклетках продуктов гликолиза, которые не могут быть растворимому соединению, ингибирующему цепные унесены с током крови). Чем быстрее будут устранены реакции перекисного окисления липидов за счет нейтэти факторы, тем менее болезненны последствия для рализации пероксильного радикала. Однако клиничесбудущего функционирования мозга. Для их устранения кий эффект витамина Е начинает проявляться лишь следует восстановить нормальное кровоснабжение. Одпосле длительного лечения (несколько недель). При бынако тут нас подстерегают последствия кислородного стром течении болезни такой подход может оказаться парадокса – восстановление снабжения тканей кислонеэффективным.

родом чревато ростом АФК.

При некоторых заболеваниях (в том числе при парЕстественным выводом из анализа этих событий кинсонизме) рост свободнорадикальных соединений в явилась концепция антирадикальной терапии – истканях не сопровождается снижением внутриклеточпользование антиоксидантных соединений и ферменного фонда витамина Е. Более того, использование в тетов, способных понижать уровень свободных радикалов рапии инсультов флавоноидов, действие которых такв тканях. При рассмотрении табл. 2 можно заключить, же основано на прерывании цепного процесса ПОЛ, что из всех известных антиоксидантов наиболее подходаже усугубляло течение патологического процесса, дящими в этих условиях должны быть низкомолекулярпоскольку эти вещества способны восстанавливать ные соединения: они проникают через гематоэнцефатрехвалентное железо до двухвалентного, которое инилический барьер и понижают уровень гидрофильных циирует образование гидроксид-радикалов.

(гидроксид-радикал) и гидрофобных (пероксирадикалы) окислителей. Такими соединениями могут быть Антиоксидантную защиту тканей мог бы обеспечи -токоферол (витамин Е), каротиноиды, таурин, глу- вать аскорбат. Сложность возникает с его доставкой к татион, мочевая и аскорбиновая кислоты. Будучи при- участкам повреждения: ввиду высокой реакционной родными соединениями, они могли бы восстанавли- способности аскорбиновой кислоты ее запасы могут вать разбалансированную систему антиоксидантной исчерпаться еще в токе крови. К тому же аскорбат, как защиты тканей. Можно использовать и синтетические и большинство других природных антиоксидантов, в Таблица 2. Природные антиоксиданты Антиоксиданты Локализация Функция Ферменты, белки СОД Плазма крови, клетки Дисмутация OКаталаза Пероксисомы Деградация Н2ОПероксидазы Клеточные мембраны, митохондрии Деградация Н2ОФерритин Цитоплазма Связывание Fe Трансферин Внеклеточная жидкость То же Лактоферин То же ” Церулоплазмин ” Связывание Fe, Сu Дисмутация OАльбумин ” То же Низкомолекулярные вещества Витамин Е Клеточные мембраны Нейтрализация жирорастворимых радикалов Каротиноиды Клеточные мембраны То же Витамин С Цитоплазма Нейтрализация супероксида, гидроксид-радикала Мочевая кислота Кровь То же Билирубин То же ” БОЛДЫРЕВ А.А. ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС И МОЗГ БИОЛОГ ИЯ малых концентрациях может переводить ионы железа ЗАКЛЮЧЕНИЕ из трехвалентного в двухвалентное, выступая, как и Рассмотрение путей образования и нейтрализации флавоноиды, в качестве прооксиданта.

АФК в мозге приводит нас к пониманию их двойственной роли: как фактора повреждения клетки и как стиПри использовании антиоксидантных ферментов, мула к мобилизации метаболических реакций для в частности СОД, также были получены неоднозначадаптации к неблагоприятным условиям и борьбы с ные результаты. Эффективность СОД при лечении мозними. Как одни и те же соединения могут выполнять га ограничена ее проникновением через гематоэнцефадвойную функцию По-видимому, решающую роль иглический барьер, хотя его проницаемость и возрастает рает величина сигнала – низкие концентрации АФК при ишемическом поражении мозга. Такие же огранистимулируют защитные системы клетки, а высокие чения встречает использование синтетических антиокприводят к разрушению клеточных структур и вызывасидантов или хелаторов железа (например, десферокют клеточную смерть. Таким образом, выяснение мосамина).

лекулярных механизмов окислительного стресса позВ последнее время обнадеживающие результаты в волило найти схожие черты в адаптации на клеточном опытах на животных получены с 21-аминостероидами и организменном уровнях [6].

(лазароидами). Эти вещества эффективно нейтрализуют гидроксид-радикалы. Однако их передозировка мо- ЛИТЕРАТУРА жет вызывать нежелательные побочные эффекты. По1. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: Добро и зло // Соскольку в современном обществе наблюдается резкое росовский Образовательный Журнал. 1996. № 3. С. 2–10.

2. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в клетке // Природа.

возрастание ишемических заболеваний мозга и сердца, 1997. № 4. С. 47–54.

становится все более острым вопрос о природных про3. Болдырев А.А., Куклей М.Л. Свободные радикалы в нортекторах возбудимых клеток, которые могли бы поддермальном и ишемическом мозге // Нейрохимия. 1996. № 13.

живать антиоксидантный статус организма. Их функС. 271–278.

цией могло бы быть не снижение уровня свободных 4. Агол В.И. Генетически запрограммированная смерть клеток // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 6. С. 20–24.

радикалов в клетках, а регуляция их образования.

5. Болдырев А.А. Карнозин // Химия и жизнь. 1997. № 10.

Одним из природных регуляторов свободноради- С. 10–15.

6. Селье Г. На уровне целого организма. М., 1982.

кальных процессов в клетке, работающих совместно с известными витаминами – водорастворимым аскорбаРецензент статьи Ю.А. Владимиров том и жирорастворимым -токоферолом, является карнозин. Этот довольно просто устроенный дипептид * * * (его молекулу составляют две аминокислоты – гистиАлександр Александрович Болдырев, доктор биологидин и -аланин) выступает регулятором многих проческих наук, профессор Международного биотехнолоцессов, протекающих с участием свободных радикалов гического центра МГУ им. М.В. Ломоносова по кафедре [5]. Его можно с успехом применять для заживления биохимии, зав. лабораторией нейрохимии Института ран, иммунокоррекции, защиты тканей от окислительневрологии РАМН. Область научных интересов – приных повреждений. Он эффективно защищает ткани родные механизмы защиты мозга от окислительного мозга от ишемических повреждений в эксперименте. В повреждения. Автор более 300 научных публикаций, в настоящее время в некоторых научных лабораториях том числе четырех монографий и двух учебников по завершается производство лекарственных препаратов, биохимии мембран, рекомендованных Минвузом РФ изготовленных на основе этого природного соединения. для студентов высшей школы.

СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №4,

Pages:     | 1 ||






















© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.