Il sistema antiossidante dell'organismo

Il sistema antiossidante dell'organismo è un insieme di meccanismi che inibiscono l'autoossidazione nella cellula.

L'autoossidazione non enzimatica, se non limitata a un'epidemia locale, è un processo distruttivo. Fin dalla comparsa dell'ossigeno nell'atmosfera, i procarioti hanno avuto bisogno di una protezione costante dalle reazioni spontanee di decomposizione ossidativa dei loro componenti organici.

Il sistema antiossidante include antiossidanti che inibiscono l'autoossidazione nella fase iniziale della perossidazione lipidica (tocoferolo, polifenoli) o le specie di ossigeno attivo (superossido dismutasi - SOD) nelle membrane. In questo caso, le particelle con un elettrone spaiato, i radicali di tocoferolo o polifenolo formatisi durante la riduzione vengono rigenerati dall'acido ascorbico contenuto nello strato idrofilo della membrana. Le forme ossidate di ascorbato vengono a loro volta ridotte dal glutatione (o ergotioneina), che riceve atomi di idrogeno da NADP o NAD. Pertanto, l'inibizione dei radicali è svolta dalla catena glutatione (ergotioneina) ascorbato-tocoferolo (polifenolo), che trasporta gli elettroni (come parte degli atomi di idrogeno) dai nucleotidi piridinici (NAD e NADP) al SR. Ciò garantisce un livello stazionario ed estremamente basso di radicali liberi nei lipidi e nei biopolimeri nella cellula.

Oltre alla catena AO, il sistema di inibizione dei radicali liberi in una cellula vivente coinvolge enzimi che catalizzano la conversione di ossidoriduzione del glutatione e dell'ascorbato: la reduttasi e la deidrogenasi dipendenti dal glutatione, nonché quelli che scompongono i perossidi: la catalasi e le perossidasi.

È importante notare che il funzionamento di due meccanismi di difesa – la catena dei bioantiossidanti e il gruppo degli enzimi antiperossidi – dipende dalla riserva di atomi di idrogeno (NADP e NADH). Questa riserva viene reintegrata nei processi di ossidazione-deidrogenazione enzimatica biologica dei substrati energetici. Pertanto, un livello sufficiente di catabolismo enzimatico – uno stato di attività ottimale dell'organismo – è una condizione necessaria per l'efficacia del sistema antiossidante. A differenza di altri sistemi fisiologici (ad esempio, la coagulazione del sangue o gli ormoni), anche una carenza a breve termine del sistema antiossidante non passa inosservata: membrane e biopolimeri vengono danneggiati.

La degradazione della protezione antiossidante è caratterizzata dallo sviluppo di danni da radicali liberi a vari componenti delle cellule e dei tessuti che compongono il sistema SR. La polivalenza delle manifestazioni della patologia da radicali liberi in diversi organi e tessuti, e la diversa sensibilità delle strutture cellulari agli effetti dei prodotti del sistema SR, indicano un apporto disomogeneo di bioantiossidanti a organi e tessuti, in altre parole, apparentemente, il loro sistema antiossidante presenta differenze significative. Di seguito sono riportati i risultati della determinazione del contenuto dei principali componenti del sistema antiossidante in diversi organi e tessuti, che ci hanno permesso di trarre una conclusione sulla loro specificità.

Pertanto, la peculiarità degli eritrociti risiede nel ruolo importante degli enzimi antiperossido - catalasi, glutatione perossidasi, SOD - nelle enzimopatie congenite degli eritrociti, che spesso causano anemia emolitica. Il plasma sanguigno contiene ceruloplasmina, che ha attività SOD, assente in altri tessuti. I risultati presentati ci permettono di immaginare l'AS degli eritrociti e del plasma: include sia un legame antiradicalico che un meccanismo di difesa enzimatico. Una tale struttura del sistema antiossidante ci permette di inibire efficacemente l'ossidazione dei lipidi e dei biopolimeri grazie all'elevato livello di saturazione degli eritrociti con l'ossigeno. Un ruolo significativo nel limitare l'ossidazione dei lipidi è svolto dalle lipoproteine, il principale trasportatore del tocoferolo, che passa negli eritrociti a contatto con le membrane. Allo stesso tempo, le lipoproteine sono le più suscettibili all'autoossidazione.

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Specificità dei sistemi antiossidanti di diversi organi e tessuti

Il significato iniziale dell'autoossidazione non enzimatica di lipidi e biopolimeri ci consente di attribuire un ruolo scatenante nella genesi della SP all'insufficienza del sistema di difesa antiossidante dell'organismo. L'attività funzionale del sistema antiossidante di diversi organi e tessuti dipende da una serie di fattori. Questi includono:

1. il livello del catabolismo enzimatico (deidrogenazione) - produzione del fondo NAD-H + NADP-H;
2. il grado di consumo del fondo NAD-H e NADPH nei processi biosintetici;
3. il livello delle reazioni di ossidazione mitocondriale enzimatica del NADH;
4. l'apporto di componenti essenziali del sistema antiossidante: tocoferolo, ascorbato, bioflavonoidi, aminoacidi contenenti zolfo, ergotioneina, selenio, ecc.

L'attività del sistema antiossidante, invece, dipende dalla gravità degli effetti dei lipidi che inducono l'ossidazione dei radicali liberi; quando sono eccessivamente attivi, l'inibizione viene interrotta e aumenta la produzione di radicali liberi e perossidi.

In diversi organi, a seconda della specificità tissutale del metabolismo, prevalgono alcuni componenti del sistema antiossidante. Nelle strutture extracellulari prive di riserve di NAD-H e NADPH, l'afflusso di forme ridotte di AO-glutatione, ascorbato, polifenoli e tocoferolo trasportate dal sangue è di notevole importanza. Gli indicatori del livello di apporto di AO all'organismo, l'attività degli enzimi antiossidanti e il contenuto di prodotti STO caratterizzano integralmente l'attività del sistema antiossidante dell'organismo nel suo complesso. Tuttavia, questi indicatori non riflettono lo stato dell'AS nei singoli organi e tessuti, che può variare significativamente. Quanto sopra ci consente di supporre che la localizzazione e la natura della patologia da radicali liberi siano predeterminate principalmente da:

• caratteristiche genotipiche del sistema antiossidante in diversi tessuti e organi;
• la natura dell'induttore SR esogeno che agisce durante l'ontogenesi.

Analizzando il contenuto dei principali componenti del sistema antiossidante nei vari tessuti (epiteliale, nervoso, connettivo), è possibile identificare diverse varianti dei sistemi tissutali (organici) di inibizione FRO, che generalmente coincidono con la loro attività metabolica.

Eritrociti, epitelio ghiandolare

In questi tessuti, predominano le funzioni attive del ciclo dei pentoso fosfati e il catabolismo anaerobico; la principale fonte di idrogeno per la catena antiradicalica del sistema antiossidante e per le perossidasi è il NADPH. Gli eritrociti, in quanto trasportatori di ossigeno, sono sensibili agli induttori di FRO.

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Tessuto muscolare e nervoso

Il ciclo dei pentoso fosfati in questi tessuti è inattivo; il NADH, formato nei cicli aerobici e anaerobici del catabolismo di grassi e carboidrati, predomina come fonte di idrogeno per gli inibitori antiradicalici e gli enzimi antiossidanti. La saturazione delle cellule con i mitocondri aumenta il rischio di "perdita" di O2 e la possibilità di danni ai biopolimeri.

Epatociti, leucociti, fibroblasti

Si osservano un ciclo bilanciato dei pentoso fosfati e percorsi catabolici ana- e aerobici.

La sostanza intercellulare del tessuto connettivo è costituita da plasma sanguigno, fibre e dalla sostanza fondamentale della parete vascolare e del tessuto osseo. L'inibizione della SR nella sostanza intercellulare è fornita principalmente da inibitori antiradicalici (tocoferolo, bioflavonoidi, ascorbato), che causano un'elevata sensibilità della parete vascolare alla loro insufficienza. Oltre a questi, il plasma sanguigno contiene ceruloplasmina, che ha la capacità di eliminare il radicale anione superossido. Nel cristallino, in cui sono possibili reazioni fotochimiche, oltre agli inibitori antiradicalici, è elevata l'attività della glutatione reduttasi, della glutatione perossidasi e della SOD.

Le caratteristiche degli organi e dei tessuti presentate nei sistemi antiossidanti locali spiegano le differenze nelle manifestazioni precoci di SP con diversi tipi di effetti che inducono FRO.

Il diverso significato funzionale dei bioantiossidanti per i diversi tessuti predetermina le differenze nelle manifestazioni locali della loro carenza. Solo la carenza di tocoferolo, un antiossidante lipidico universale di tutti i tipi di strutture cellulari e non cellulari, si manifesta con danni precoci in diversi organi. Le manifestazioni iniziali di SP causate da proossidanti chimici dipendono anche dalla natura dell'agente. I dati ci permettono di ritenere che, oltre alla natura del fattore esogeno, il ruolo delle specie genotipo-specifiche e delle caratteristiche tessuto-specifiche del sistema antiossidante sia significativo nello sviluppo della patologia da radicali liberi. Nei tessuti con un basso tasso di ossidazione enzimatica biologica, come la parete vascolare, il ruolo della catena antiradicalica ergotioneina-ascorbato (bioflavonoidi)-tocoferolo, rappresentata da bioantiossidanti non sintetizzati nell'organismo, è elevato; di conseguenza, la carenza cronica di poliantiossidanti causa principalmente danni alla parete vascolare. In altri tessuti prevale il ruolo dei componenti enzimatici del sistema antiossidante: SOD, perossidasi, ecc. Pertanto, una diminuzione del livello di catalasi nell'organismo è caratterizzata da una progressiva patologia parodontale.

Lo stato del sistema antiossidante in diversi organi e tessuti è determinato non solo dal genotipo, ma anche durante l'oncogenesi dal declino fenotipicamente eterocronico dell'attività di vari componenti del sistema antiossidante, causato dalla natura dell'induttore del sistema antiossidante. Pertanto, in condizioni reali in un individuo, diverse combinazioni di fattori esogeni ed endogeni che influenzano la degradazione del sistema antiossidante determinano sia i meccanismi generali dell'invecchiamento da radicali liberi, sia i fattori scatenanti specifici della patologia da radicali liberi, che si manifestano in determinati organi.

I risultati presentati della valutazione dell'attività dei principali legami dell'AS in diversi organi e tessuti costituiscono la base per la ricerca di nuovi farmaci-inibitori dell'FRO lipidico ad azione mirata per la prevenzione della patologia da radicali liberi in una determinata localizzazione. Data la specificità del sistema antiossidante nei diversi tessuti, i farmaci AO dovrebbero svolgere i legami mancanti in modo differenziato per un determinato organo o tessuto.

Diversi sistemi antiossidanti sono stati rilevati nei linfociti e negli eritrociti. Gonzalez-Hernandez et al. (1994) hanno studiato i sistemi antiossidanti nei linfociti e negli eritrociti in 23 soggetti sani. È stato dimostrato che nei linfociti e negli eritrociti l'attività della glutatione reduttasi era rispettivamente di 160 e 4,1 U/h, della glutatione perossidasi di 346 e 21 U/h, della glucosio-6-fosfato deidrogenasi di 146 e 2,6 sd/h, della catalasi di 164 e 60 U/h e della superossido dismutasi di 4 e 303 μg/s.