Антиоксиданты в продлении жизни. Свободные радикалы

Наталья 18 Апреля в 0:00 338 0


Антиоксиданты в продлении жизни. Свободные радикалы

Свободные радикалы и их роль в биологических процессах

Парамагнитные частицы — свободные радикалы и комплексные соединения металлов (Fe, Мn, Мо и др.) — обнаружены в настоящее время во многих тканях животных и растительных организмов при их нормальном функционировании (Козлов, 1973; Рrуоr, 1978).

На рис. 81 показан набор сигналов электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), которые регистрируются обычно в животных тканях.

Схематическое изображение основных сигналов ЭПР, свойственных животным и тканям (печень) в норме (1) и при патологии (гепатома) (2)
Рис. 81. Схематическое изображение основных сигналов ЭПР, свойственных животным и тканям (печень) в норме (1) и при патологии (гепатома) (2).
По оси абсцисс — значения g-фактора.

Узкий сигнал электронного парамагнитного резонанса с g-фактором 2.003 соответствует радикалам семихинонного типа, наблюдающимся во многих тканях. Сигнал с g-фактором 1.94 связан с комплексами негеминового железа митохондрий с серосодержащими соединениями.

Геминовое железо цитохрома Р-450 в микросомах в низкоспиновом состоянии дает триплет с g-факторами 1.91, 2.25 и 2.42, компонента с g-фактором 2.25 наиболее интенсивна. Может наблюдаться также сигнал с g-фактором 1.97, обусловленный соединениями молибдена ксантиноксидазы.

Предполагается, что более 60% свободных радикалов локализованы в митохондриях и связаны с процессом переноса электрона в дыхательной цепи клетки (Козлов, 1973). Остальные радикалы, вероятно, связаны с микросомами (около 20%), ядрами и т. д. Установлена корреляция между количеством свободных радикалов и метаболической активностью ткани (Козлов, 1973).

Естественно ожидать, что при патологических процессах концентрация свободных радикалов может отличаться от нормальной вследствие нарушения биохимической деятельности клеток и органов. Кроме того, могут появляться сигналы ЭПР, не свойственные организмам в норме. Экспериментальные исследования показали, что такие явления действительно имеют место.

При многих патологических процессах, таких как лучевое поражение, рак, вируcные заболевания, стрессовые воздействия (гипоксия, гипероксия и др.) (Эмануэль и др., 1966; Бурлакова, 1967; Эмануэль, 1974а, 1974б), в тканях возрастает концентрация свободных радикалов, имеющих сигнал электронного парамагнитного резонанса с g-фактором 2.003. Появляются и новые спектры ЭПР, изображенные на рис. 81 пунктиром.

Так, при канцерогенезе, гипоксии действии KCN, некрозах тканей появляется широкий сигнал с наложением триплета с g-фактором центра 2.035, который связан с образованием комплексов железа гемоглобина, миоглобина или негеминового железа с азотсодержащими лигандами. Полосы триплета имеют g-факторы 1.98, 2.07 и 2.007 (Эмануэль, 1974б).

Нарушения свободнорадикальных процессов наблюдаются также при действии на живые организмы химических веществ, с которыми человек постоянно сталкивается в своей жизни. Это могут быть пищевые продукты, химические средства защиты сельскохозяйственных растений, многочисленные выбросы химических предприятий в водоемы и атмосферу и т. д.

Оказалось, что под действием токсичных доз бензола, 4,4'-дихлор-дифенил-трихлорэтан (ДДТ), окисленного подсолнечного масла содержание свободных радикалов в печение крыс после небольшого падения резко возрастает, затем снова уменьшается, в случае ДДТ — ниже нормы.

В мозге животных наблюдается уменьшение содержания свободных радикалов (Эмануэль и др., 1973б). 4,4'-дихлор-дифенил-трихлорэтан и бензол оказывают влияние также на состояние детоксицирующей системы в микросомах, за которым можно следить по интенсивности в клетках печени сигналов электронного парамагнитного резонанса конечной оксидазы микросомальной цепи — цитохрома Р-450 (g-фактор 2.25).

Токсичные вещества вызывают резкое повышение содержания цитохрома Р-450, а в дальнейшем падение его, в случае бензола ниже нормы (Шуляковская и др., 1973). Источником свободных радикалов являются также процессы неферментативного (перекисного) окисления органических молекул, входящих в состав клетки, главным образом липидов мембран (Козлов, 1973; Рrуоr, 1978).

Образующиеся при этом перекисные радикалы RО2 могут взаимодействовать с окружающими молекулами, инициируя нежелательные реакции. Перекисное окисление липидов приводит к повреждению структуры и нарушению функций мембран (Виленчик, 1970; Рrуоr, 1978), что влечет за собой дальнейшие нарушения в клетке.

Известно, что взаимодействие природных перекисных соединений с ДНК, протекающее, по-видимому, по радикальному механизму, приводит к деструкции ДНК и модификации ее оснований (Fris, 1964). Cвободные радикалы вызывают мутации (Harman, 1962), накопление которых ведет к старению.



Возникновение «спонтанных» хромосомных изменений наблюдается в клетках крови, причем число их увеличивается с возрастом (Jacobs, Brown, 1966). Основная роль в этом процессе принадлежит «внутриклеточным мутагенам» (Auerbah, 1967) различной природы, в том числе и свободные радикалы (СР).

В клетках старых животных и в диплоидных культурах в фазе деградации обнаружены «неактивные ферменты» (Gershon, Gershon, 1972; Holliday, Tarront, 1972), т. е. молекулы, сохранившие специфическую структуру, но утратившие каталитические свойства.

Причиной появления «неактивных ферментов» могут быть как структурные дефекты матрицы и искажение определенных этапов синтеза, так и постсинтетическая модификация белка ферментами лизосом или СР. Это вызывает в свою очередь повреждение липопротеидных мембран лизосом (Kinselia, 1967; Tappel, 1968), дегенеративное изменение структуры и функций митохондрий (Weiss, Lansing, 1953; Weinbach, Garbus, 1959).

Таким образом, свободнорадикальные реакции, по-видимому, играют значительную роль в накоплении повреждений, которые могут вызвать старение живых организмов.

Изменение интенсивности сигналов ЭПР с g-факторами 2.003 (.4) и 2.25 (Б) в ткани печени крыс линии Вистар при канцерогенезе, вызванном n-Диметиламиноазобензолом (ДАВ)
Рис. 82. Изменение интенсивности сигналов ЭПР с g-факторами 2.003 (.4) и 2.25 (Б) в ткани печени крыс линии Вистар при канцерогенезе, вызванном n-Диметиламиноазобензолом (ДАВ).
По оси ординат — интенсивность сигнала ЭПР, отн. ед.; по оси абсцисс — время, мес. 1 — контроль, 2 — в отсутствие ионола, 3 — при добавке ионола.

При старении мышей SHK от 2 до 18 мес наблюдается монотонное медленное повышение (примерно на 15%) содержания CP в печени (Эмануэль, 1975). В ткани головного мозга крыс в возрасте 30 мес концентрация радикалов выше, чем у 10-месячных животных (Узбеков, 1972). Изменение количества свободных радикалов в печени мышей и крыс изучено также Дюшеном.

Обнаружено увеличение концентрации свободных радикалов в тканях в первые 12—43 дня жизни животных, после чего в течение 100 дней монотонно падало или оставалось постоянным (Duchesne, van de Vorst, 1969). Дюшен (см.: Маrechal et al., 1973) предпринял также попытку связать содержание свободных радикалов в разных органах различных классов животных (млекопитающих, птиц, рыб, земноводных и рептилий) с максимально возможной длительностью их жизни. Им была получена определенная корреляция между средней концентрацией свободных радикалов в мозге и продолжительность жизни (ПЖ) млекопитающих и птиц. Для других органов этих животных и других классов животных никакой зависимости обнаружить не удалось.

Уровень окислительно-восстановительных и свободнорадикальных процессов в организме можно оценить также путем измерения антиокислительной активности (АОА) липидов печени (Бурлакова, 1970). АОА связана с концентрацией свободных радикалов в тканях печени обратно пропорциональной зависимостью.

Если при патологическом процессе или стрессорном воздействии количество свободных радикалов возрастает (что может свидетельствовать о нарастании повреждений в организме), то уровень антиокислительной активности оказывается пониженным, и наоборот.

Было обнаружено, что при старении животных АОА монотонно уменьшается, причем у разных линий мышей с различной скоростью. Кинетические кривые изменения антиокислительной активности можно выразить экспоненциальным уравнением

Кинетические кривые изменения АОА

и с помощью полулогарифмических анаморфоз вычислить кинетические константы к для разных линий животных:

 кинетические константы

Поскольку уменьшение АОА свидетельствует об увеличении уровня свободных радикалов, можно предположить, что в процессе старения организм теряет природные антиоксиданты.

Н.И. Аринчин, И.А. Аршавский, Г.Д. Бердышев, Н.С. Верхратский, В.М. Дильман, А.И. Зотин, Н.Б. Маньковский, В.Н. Никитин, Б.В. Пугач, В.В. Фролькис, Д.Ф. Чеботарев, Н.М. Эмануэль
Похожие статьи
показать еще
Prev Next