Антиоксиданти в продовження життя. Вільні радикали

Відео: Вільні радикали і антиоксиданти

Вільні радикали і їх роль в біологічних процесах

Парамагнітні частки - вільні радикали і комплексні сполуки металів (Fe, Мn, Мо та ін.) - Виявлені в даний час в багатьох тканинах тварин і рослинних організмів при їх нормальному функціонуванні (Козлов, 1973- Рrуоr, 1978).

На рис. 81 показаний набір сигналів електронного парамагнітного резонансу (ЕПР), які реєструються зазвичай в тварин тканинах.


Вузький сигнал електронного парамагнітного резонансу з g-фактором 2.003 відповідає радикалам семіхінонов типу, які спостерігалися в багатьох тканинах. Сигнал з g-фактором 1.94 пов`язаний з комплексами негеминового заліза мітохондрій з серосодержащими сполуками.

Гемінових залізо цитохрому Р-450 в мікросомах в нізкоспіновом стані дає триплет з g-факторами 1.91, 2.25 і 2.42, компонента з g-фактором 2.25 найбільш інтенсивна. Може спостерігатися також сигнал з g-фактором 1.97, обумовлений сполуками молібдену ксантиноксидази.

Передбачається, що понад 60% вільних радикалів локалізовані в мітохондріях і пов`язані з процесом перенесення електрона в дихальної ланцюга клітини (Козлов, 1973). Решта радикали, ймовірно, пов`язані з мікросомами (близько 20%), ядрами і т. Д. Встановлено кореляцію між кількістю вільних радикалів і метаболічної активністю тканини (Козлов, 1973).

Природно очікувати, що при патологічних процесах концентрація вільних радикалів може відрізнятися від нормальної внаслідок порушення біохімічної діяльності клітин і органів. Крім того, можуть з`являтися сигнали ЕПР, не властиві організмам в нормі. Експериментальні дослідження показали, що такі явища дійсно мають місце.

При багатьох патологічних процесах, таких як променеве ураження, рак, віруcние захворювання, стресові впливи (гіпоксія, гіпероксія і ін.) (Емануель і ін., 1966- Бурлакова, 1967- Емануель, 1974а, 1974б), в тканинах зростає концентрація вільних радикалів , що мають сигнал електронного парамагнітного резонансу з g-фактором 2.003. З`являються і нові спектри ЕПР, зображені на рис. 81 пунктиром.

Так, при канцерогенезі, гіпоксії дії KCN, некрозах тканин з`являється широкий сигнал з накладенням триплета з g-фактором центру 2.035, який пов`язаний з утворенням комплексів заліза гемоглобіну, міоглобіну або негеминового заліза з азотовмісними лігандами. Смуги триплета мають g-фактори 1.98, 2.07 і 2.007 (Емануель, 1974б).

Порушення вільнорадикальних процесів спостерігаються також при дії на живі організми хімічних речовин, з якими людина постійно стикається у своєму житті. Це можуть бути харчові продукти, хімічні засоби захисту сільськогосподарських рослин, численні викиди хімічних підприємств в водойми і атмосферу і т. Д.

Виявилося, що під дією токсичних доз бензолу, 4,4-дихлор-дифеніл-трихлоретан (ДДТ), окисленого соняшникової олії вміст вільних радикалів в печення щурів після невеликого падіння різко зростає, потім знову зменшується, в разі ДДТ - нижче норми.

У мозку тварин спостерігається зменшення вмісту вільних радикалів (Емануель і ін., 1973б). 4,4-дихлор-дифеніл-трихлоретан і бензол впливають також на стан детоксикаційної системи в мікросомах, за яким можна стежити за інтенсивністю в клітинах печінки сигналів електронного парамагнітного резонансу кінцевої оксидази микросомальной ланцюга - цитохрому Р-450 (g-фактор 2.25).

Токсичні речовини викликають різке підвищення вмісту цитохрому Р-450, а в подальшому падіння його, в разі бензолу нижче норми (Шуляковская і ін., 1973). Джерелом вільних радикалів є також процеси неферментативного (перекисного) окислення органічних молекул, що входять до складу клітини, головним чином ліпідів мембран (Козлов, 1973- Рrуоr, 1978).

Утворені при цьому перекісні радикали RО2 можуть взаємодіяти з оточуючими молекулами, ініціюючи небажані реакції. Перекисне окислення ліпідів призводить до пошкодження структури і порушення функцій мембран (Виленчик, 1970 Рrуоr, 1978), що тягне за собою подальші порушення в клітці.

Відомо, що взаємодія природних перекисних сполук з ДНК, що протікає, очевидно, по радикальному механізму, призводить до деструкції ДНК і модифікації її підстав (Fris, 1964). Вільний радикали викликають мутації (Harman, 1962), накопичення яких веде до старіння.

Виникнення «спонтанних» хромосомних змін спостерігається в клітинах крові, причому число їх збільшується з віком (Jacobs, Brown, 1966). Основна роль в цьому процесі належить «внутрішньоклітинним мутагенів» (Auerbah, 1967) різної природи, в тому числі і вільні радикали (СР).

У клітинах старих тварин і в диплоїдних культурах в фазі деградації виявлені «неактивні ферменти» (Gershon, Gershon, 1972- Holliday, Tarront, 1972), т. Е. Молекули, які зберегли специфічну структуру, але втратили каталітичні властивості.

Причиною появи «неактивних ферментів» можуть бути як структурні дефекти матриці і спотворення визначених етапів синтезу, так і постсинтетическом модифікація білка ферментами лізосом або НГ. Це викликає в свою чергу пошкодження ліпопротеїдних мембран лізосом (Kinselia, 1967- Tappel, 1968), дегенеративне зміна структури і функцій мітохондрій (Weiss, Lansing, 1953- Weinbach, Garbus, 1959).

Таким чином, вільнорадикальні реакції, мабуть, грають значну роль в накопиченні пошкоджень, які можуть викликати старіння живих організмів.


При старінні мишей SHK від 2 до 18 міс спостерігається монотонне повільне підвищення (приблизно на 15%) вмісту CP в печінці (Емануель, 1975). У тканині головного мозку щурів у віці 30 міс концентрація радикалів вище, ніж у 10-місячних тварин (Узбеков, 1972). Зміна кількості вільних радикалів у печінці мишей і щурів вивчено також Дюшенна.

Виявлено збільшення концентрації вільних радикалів в тканинах в перші 12-43 дня життя тварин, після чого протягом 100 днів монотонно падало або залишалося постійним (Duchesne, van de Vorst, 1969). Дюшен (див .: Маrechal et al., 1973) зробив також спробу пов`язати зміст вільних радикалів в різних органах різних класів тварин (ссавців, птахів, риб, земноводних і рептилій) з максимально можливою тривалістю їх життя. Їм була отримана певна кореляція між середньою концентрацією вільних радикалів в мозку і тривалість життя (ПЖ) ссавців і птахів. Для інших органів цих тварин і інших класів тварин ніякої залежності виявити не вдалося.

Рівень окислювально-відновних і вільнорадикальних процесів в організмі можна оцінити також шляхом вимірювання антиоксидантної активності (АОА) ліпідів печінки (Бурлакова, 1970). АОА пов`язана з концентрацією вільних радикалів в тканинах печінки обернено пропорційною залежністю.

Якщо при патологічному процесі або стресорному впливі кількість вільних радикалів зростає (що може свідчити про наростання пошкоджень в організмі), то рівень антиоксидантної активності виявляється зниженим, і навпаки.

Було виявлено, що при старінні тварин АОА монотонно зменшується, причому у різних ліній мишей з різною швидкістю. Кінетичні криві зміни антиоксидантної активності можна висловити експоненціальним рівнянням

і за допомогою полулогарифмических анаморфоз обчислити кінетичні константи до для різних ліній тварин:

Оскільки зменшення АОА свідчить про збільшення рівня вільних радикалів, можна припустити, що в процесі старіння організм втрачає природні антиоксиданти.