Sistem antioksidan tubuh

Sistem antioksidan tubuh adalah serangkaian mekanisme yang menghambat autooksidasi dalam sel.

Autooksidasi non-enzimatik, jika tidak terbatas pada wabah lokal, merupakan proses yang merusak. Sejak munculnya oksigen di atmosfer, prokariota membutuhkan perlindungan konstan dari reaksi spontan dekomposisi oksidatif komponen organiknya.

Sistem antioksidan mencakup antioksidan yang menghambat autooksidasi pada tahap awal peroksidasi lipid (tokoferol, polifenol) atau spesies oksigen aktif (superoksida dismutase - SOD) dalam membran. Dalam hal ini, partikel dengan elektron tak berpasangan, tokoferol atau radikal polifenol yang terbentuk selama reduksi diregenerasi oleh asam askorbat yang terkandung dalam lapisan hidrofilik membran. Bentuk askorbat yang teroksidasi pada gilirannya direduksi oleh glutathione (atau ergothioneine), yang menerima atom hidrogen dari NADP atau NAD. Dengan demikian, penghambatan radikal dilakukan oleh rantai askorbat-tokoferol (polifenol) glutathione (ergothioneine), yang mengangkut elektron (sebagai bagian dari atom hidrogen) dari nukleotida piridina (NAD dan NADP) ke SR. Hal ini memastikan tingkat keadaan radikal bebas lipid dan biopolimer yang sangat rendah dan stasioner di dalam sel.

Bersama dengan rantai AO, sistem penghambatan radikal bebas dalam sel hidup melibatkan enzim yang mengkatalisis konversi oksidasi-reduksi glutathione dan askorbat - reduktase dan dehidrogenase yang bergantung pada glutathione, serta enzim yang memecah peroksida - katalase dan peroksidase.

Perlu dicatat bahwa fungsi dua mekanisme pertahanan - rantai bioantioksidan dan kelompok enzim antiperoksida - bergantung pada cadangan atom hidrogen (NADP dan NADH). Cadangan ini diisi ulang dalam proses oksidasi-dehidrogenasi enzimatik biologis substrat energi. Dengan demikian, tingkat katabolisme enzimatik yang cukup - keadaan tubuh yang aktif secara optimal merupakan kondisi yang diperlukan untuk efektivitas sistem antioksidan. Tidak seperti sistem fisiologis lainnya (misalnya, pembekuan darah atau hormonal), bahkan kekurangan sistem antioksidan jangka pendek tidak berlalu tanpa jejak - membran dan biopolimer rusak.

Kerusakan perlindungan antioksidan ditandai dengan perkembangan kerusakan radikal bebas pada berbagai komponen sel dan jaringan yang membentuk SR. Polivalensi manifestasi patologi radikal bebas pada berbagai organ dan jaringan, perbedaan sensitivitas struktur sel terhadap efek produk SR menunjukkan penyediaan organ dan jaringan yang tidak merata dengan bioantioksidan, dengan kata lain, tampaknya, sistem antioksidan mereka memiliki perbedaan yang signifikan. Berikut ini adalah hasil penentuan kandungan komponen utama sistem antioksidan pada berbagai organ dan jaringan, yang memungkinkan kami untuk menarik kesimpulan tentang spesifisitasnya.

Dengan demikian, kekhasan eritrosit adalah peran besar enzim antiperoksida - katalase, glutathione peroksidase, SOD, dalam enzimopati kongenital eritrosit, anemia hemolitik sering diamati. Plasma darah mengandung seruloplasmin, yang memiliki aktivitas SOD, yang tidak ada di jaringan lain. Hasil yang disajikan memungkinkan kita untuk membayangkan AS eritrosit dan plasma: ia mencakup hubungan antiradikal dan mekanisme pertahanan enzimatik. Struktur sistem antioksidan seperti itu memungkinkan kita untuk secara efektif menghambat FRO lipid dan biopolimer karena tingginya tingkat saturasi eritrosit dengan oksigen. Peran penting dalam membatasi FRO dimainkan oleh lipoprotein - pembawa utama tokoferol, dari mereka tokoferol masuk ke eritrosit setelah kontak dengan membran. Pada saat yang sama, lipoprotein paling rentan terhadap autooksidasi.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]

Spesifisitas sistem antioksidan pada berbagai organ dan jaringan

Pentingnya autooksidasi non-enzimatik lipid dan biopolimer memungkinkan kita untuk menetapkan peran pemicu dalam genesis SP pada ketidakcukupan sistem pertahanan antioksidan tubuh. Aktivitas fungsional sistem antioksidan berbagai organ dan jaringan bergantung pada sejumlah faktor. Faktor-faktor tersebut meliputi:

1. tingkat katabolisme enzimatik (dehidrogenasi) - produksi dana NAD-H + NADP-H;
2. tingkat konsumsi dana NAD-H dan NADPH dalam proses biosintesis;
3. tingkat reaksi oksidasi enzimatik mitokondria NADH;
4. pasokan komponen penting sistem antioksidan - tokoferol, askorbat, bioflavonoid, asam amino yang mengandung sulfur, ergothioneine, selenium, dll.

Di sisi lain, aktivitas sistem antioksidan bergantung pada tingkat keparahan efek lipid yang memicu oksidasi radikal bebas; ketika mereka terlalu aktif, penghambatan terganggu dan produksi radikal bebas dan peroksida meningkat.

Pada organ yang berbeda, menurut spesifisitas metabolisme jaringan, komponen tertentu dari sistem antioksidan berlaku. Dalam struktur ekstraseluler yang tidak memiliki dana NAD-H dan NADPH, masuknya bentuk tereduksi AO-glutathione, askorbat, polifenol, dan tokoferol yang diangkut oleh darah sangat penting. Indikator tingkat penyediaan tubuh dengan AO, aktivitas enzim antioksidan, dan kandungan produk STO secara integral mencirikan aktivitas sistem antioksidan tubuh secara keseluruhan. Namun, indikator ini tidak mencerminkan keadaan AS pada organ dan jaringan individu, yang dapat berbeda secara signifikan. Hal di atas memungkinkan kita untuk berasumsi bahwa lokalisasi dan sifat patologi radikal bebas ditentukan sebelumnya terutama oleh:

• fitur genotipe sistem antioksidan di berbagai jaringan dan organ;
• sifat penginduksi SR eksogen yang bekerja sepanjang ontogenesis.

Dengan menganalisis kandungan komponen utama sistem antioksidan dalam berbagai jaringan (epitel, saraf, ikat), dimungkinkan untuk mengidentifikasi berbagai varian sistem jaringan (organ) penghambat FRO, yang secara umum bertepatan dengan aktivitas metaboliknya.

Eritrosit, epitel kelenjar

Pada jaringan ini, siklus pentosa fosfat aktif berfungsi dan katabolisme anaerobik mendominasi; sumber utama hidrogen untuk rantai antiradikal sistem antioksidan dan peroksidase adalah NADPH. Eritrosit sebagai pembawa oksigen sensitif terhadap penginduksi FRO.

[ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ], [ 11 ]

Otot dan jaringan saraf

Siklus pentosa fosfat dalam jaringan ini tidak aktif; NADH, yang terbentuk dalam siklus aerobik dan anaerobik dari katabolisme lemak dan karbohidrat, mendominasi sebagai sumber hidrogen untuk inhibitor antiradikal dan enzim antioksidan. Kejenuhan sel dengan mitokondria menyebabkan peningkatan risiko "kebocoran" O2 dan kemungkinan kerusakan pada biopolimer.

Hepatosit, leukosit, fibroblas

Siklus pentosa fosfat yang seimbang dan jalur katabolik ana- dan aerobik diamati.

Substansi interseluler jaringan ikat adalah plasma darah, serat, dan substansi dasar dinding pembuluh darah serta jaringan tulang. Penghambatan SR pada substansi interseluler terutama disediakan oleh inhibitor antiradikal (tokoferol, bioflavonoid, askorbat), yang menyebabkan sensitivitas tinggi dinding pembuluh darah terhadap kekurangannya. Selain itu, plasma darah mengandung seruloplasmin, yang memiliki kemampuan untuk menghilangkan radikal anion superoksida. Di lensa, di mana reaksi fotokimia dimungkinkan, selain inhibitor antiradikal, aktivitas glutation reduktase, glutation peroksidase, dan SOD tinggi.

Fitur organ dan jaringan sistem antioksidan lokal yang disajikan menjelaskan perbedaan manifestasi awal SP dengan berbagai jenis efek yang menginduksi FRO.

Perbedaan signifikansi fungsional bioantioksidan untuk jaringan yang berbeda menentukan perbedaan manifestasi lokal defisiensinya. Hanya defisiensi tokoferol, antioksidan lipid universal dari semua jenis struktur seluler dan nonseluler, yang memanifestasikan dirinya dengan kerusakan dini pada organ yang berbeda. Manifestasi awal SP yang disebabkan oleh prooksidan kimia juga bergantung pada sifat agen tersebut. Data memungkinkan kita untuk percaya bahwa seiring dengan sifat faktor eksogen, peran spesies spesifik genotipe dan fitur spesifik jaringan dari sistem antioksidan signifikan dalam pengembangan patologi radikal bebas. Pada jaringan dengan laju oksidasi enzimatik biologis yang rendah, seperti dinding pembuluh darah, peran rantai antiradikal ergothioneine - askorbat (bioflavonoid) - tokoferol, yang diwakili oleh bioantioksidan yang tidak disintesis dalam tubuh, tinggi; karenanya, defisiensi poliantioksidan kronis terutama menyebabkan kerusakan pada dinding pembuluh darah. Pada jaringan lain, peran komponen enzimatik dari sistem antioksidan berlaku - SOD, peroksidase, dll. Dengan demikian, penurunan tingkat katalase dalam tubuh ditandai dengan patologi periodontal progresif.

Keadaan sistem antioksidan di berbagai organ dan jaringan ditentukan tidak hanya oleh genotipe, tetapi juga selama onkogenesis oleh penurunan aktivitas berbagai komponen sistem antioksidan secara fenotip heterokronik, yang disebabkan oleh sifat pemicu sistem antioksidan. Dengan demikian, dalam kondisi nyata pada individu, berbagai kombinasi faktor eksogen dan endogen dari kerusakan sistem antioksidan menentukan mekanisme radikal bebas umum penuaan dan pemicu khusus patologi radikal bebas, yang terwujud dalam organ tertentu.

Hasil penilaian aktivitas mata rantai utama AS yang disajikan di berbagai organ dan jaringan menjadi dasar pencarian obat-obat baru penghambat FRO lipid dengan aksi terarah untuk pencegahan patologi radikal bebas di lokasi tertentu. Karena spesifisitas sistem antioksidan di berbagai jaringan, obat-obatan AO harus menjalankan mata rantai yang hilang secara berbeda untuk organ atau jaringan tertentu.

Sistem antioksidan yang berbeda terungkap dalam limfosit dan eritrosit. Gonzalez-Hernandez dkk. (1994) mempelajari sistem antioksidan dalam limfosit dan eritrosit pada 23 subjek sehat. Diperlihatkan bahwa dalam limfosit dan eritrosit, aktivitas glutation reduktase adalah 160 dan 4,1 U/jam, glutation peroksidase - 346 dan 21 U/jam, glukosa-6-fosfat dehidrogenase - 146 dan 2,6 sd/jam, katalase - 164 dan 60 U/jam, dan superoksida dismutase - 4 dan 303 μg/detik, masing-masing.