ระบบต่อต้านอนุมูลอิสระของร่างกาย

ระบบต่อต้านอนุมูลอิสระของร่างกายคือชุดของกลไกที่ยับยั้งการเกิดออกซิเดชันโดยอัตโนมัติในเซลล์

การเกิดออกซิเดชันเองโดยไม่ได้ใช้เอนไซม์ แม้จะไม่จำกัดอยู่แค่การระบาดในพื้นที่ ถือเป็นกระบวนการทำลายล้าง ตั้งแต่มีออกซิเจนในชั้นบรรยากาศ โพรคาริโอตต้องได้รับการปกป้องอย่างต่อเนื่องจากปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเองของการสลายตัวด้วยออกซิเดชันขององค์ประกอบอินทรีย์

ระบบต่อต้านอนุมูลอิสระประกอบด้วยสารต้านอนุมูลอิสระที่ยับยั้งการเกิดออกซิเดชันอัตโนมัติในระยะเริ่มต้นของการเกิดออกซิเดชันของไขมัน (โทโคฟีรอล โพลีฟีนอล) หรืออนุมูลอิสระของออกซิเจน (superoxide dismutase - SOD) ในเมมเบรน ในกรณีนี้ อนุภาคที่มีอนุมูลอิสระอิเล็กตรอน โทโคฟีรอล หรือโพลีฟีนอลที่ไม่จับคู่กันซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการรีดิวซ์จะถูกสร้างขึ้นใหม่โดยกรดแอสคอร์บิกที่มีอยู่ในชั้นที่ชอบน้ำของเมมเบรน กรดแอสคอร์บิกในรูปแบบออกซิไดซ์จะถูกรีดิวซ์โดยกลูตาไธโอน (หรือเออร์โกไทโอนีน) ซึ่งรับอะตอมไฮโดรเจนจาก NADP หรือ NAD ดังนั้น การยับยั้งอนุมูลอิสระจึงดำเนินการโดยห่วงโซ่ของกลูตาไธโอน (เออร์โกไทโอนีน) แอสคอร์บิก-โทโคฟีรอล (โพลีฟีนอล) ซึ่งขนส่งอิเล็กตรอน (เป็นส่วนหนึ่งของอะตอมไฮโดรเจน) จากนิวคลีโอไทด์ไพริดีน (NAD และ NADP) ไปยัง SR ซึ่งจะทำให้ระดับอนุมูลอิสระของไขมันและไบโอโพลีเมอร์คงที่และต่ำมากในเซลล์

ควบคู่ไปกับสาย AO ระบบการยับยั้งอนุมูลอิสระในเซลล์ที่มีชีวิตเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการแปลงออกซิเดชัน-รีดักเตสของกลูตาไธโอนและกรดแอสคอร์บิก - รีดักเตสที่ขึ้นอยู่กับกลูตาไธโอนและดีไฮโดรจีเนส รวมถึงเอนไซม์ที่สลายเปอร์ออกไซด์ - คาตาเลสและเปอร์ออกซิเดส

ควรสังเกตว่าการทำงานของกลไกการป้องกันสองอย่าง ได้แก่ ห่วงโซ่ของสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพและกลุ่มของเอนไซม์แอนติเปอร์ออกไซด์ ขึ้นอยู่กับกองทุนของอะตอมไฮโดรเจน (NADP และ NADH) กองทุนนี้จะได้รับการเติมเต็มในกระบวนการออกซิเดชัน-ดีไฮโดรจิเนชันของเอนไซม์ทางชีวภาพของสารตั้งต้นพลังงาน ดังนั้น การเผาผลาญด้วยเอนไซม์ในระดับที่เพียงพอ - สภาวะการทำงานที่เหมาะสมของร่างกายเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับประสิทธิภาพของระบบสารต้านอนุมูลอิสระ ต่างจากระบบทางสรีรวิทยาอื่นๆ (เช่น การแข็งตัวของเลือดหรือฮอร์โมน) แม้แต่การขาดระบบสารต้านอนุมูลอิสระในระยะสั้นก็ไม่หายไปโดยไม่มีร่องรอย - เยื่อหุ้มเซลล์และไบโอโพลีเมอร์จะได้รับความเสียหาย

การสลายตัวของสารต้านอนุมูลอิสระนั้นมีลักษณะเฉพาะคือมีการทำลายของอนุมูลอิสระต่อส่วนประกอบต่างๆ ของเซลล์และเนื้อเยื่อที่ประกอบเป็น SR ความหลากหลายของการแสดงออกของพยาธิสภาพของอนุมูลอิสระในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ความไวที่แตกต่างกันของโครงสร้างเซลล์ต่อผลของผลิตภัณฑ์ SR บ่งชี้ถึงการจัดหาสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพให้กับอวัยวะและเนื้อเยื่อไม่เท่าเทียมกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ระบบต้านอนุมูลอิสระของอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ นั้นมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ด้านล่างนี้คือผลลัพธ์ของการกำหนดเนื้อหาของส่วนประกอบหลักของระบบต้านอนุมูลอิสระในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ซึ่งทำให้เราสามารถสรุปเกี่ยวกับความจำเพาะของส่วนประกอบเหล่านี้ได้

ดังนั้นลักษณะเฉพาะของเม็ดเลือดแดงคือบทบาทสำคัญของเอนไซม์แอนติเปอร์ออกไซด์ - คาตาเลส, กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส, SOD ในโรคเอนไซม์แต่กำเนิดของเม็ดเลือดแดง มักพบภาวะโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตก พลาสมาเลือดมีเซรูโลพลาสมินซึ่งมีกิจกรรม SOD ซึ่งไม่มีอยู่ในเนื้อเยื่ออื่น ผลลัพธ์ที่นำเสนอทำให้เราจินตนาการถึง AS ของเม็ดเลือดแดงและพลาสมาได้ ซึ่งรวมทั้งการเชื่อมโยงอนุมูลอิสระและกลไกการป้องกันด้วยเอนไซม์ โครงสร้างของระบบต้านอนุมูลอิสระดังกล่าวช่วยให้เรายับยั้ง FRO ของลิพิดและไบโอโพลีเมอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากเม็ดเลือดแดงมีความอิ่มตัวในระดับสูงกับออกซิเจน ไลโปโปรตีนมีบทบาทสำคัญในการจำกัด FRO ซึ่งเป็นพาหะหลักของโทโคฟีรอล โดยโทโคฟีรอลจะผ่านเข้าไปในเม็ดเลือดแดงเมื่อสัมผัสกับเยื่อหุ้มเซลล์ ในเวลาเดียวกัน ไลโปโปรตีนยังไวต่อการเกิดออกซิเดชันเองมากที่สุด

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

ความเฉพาะเจาะจงของระบบต่อต้านอนุมูลอิสระของอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ

ความสำคัญในการเริ่มต้นของการเกิดออกซิเดชันด้วยตนเองแบบไม่ใช้เอนไซม์ของไขมันและไบโอโพลีเมอร์ทำให้เราสามารถกำหนดบทบาทในการกระตุ้นการเกิด SP ให้กับความไม่เพียงพอของระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระของร่างกายได้ กิจกรรมการทำงานของระบบสารต้านอนุมูลอิสระของอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ ซึ่งรวมถึง:

1. ระดับการสลายตัวด้วยเอนไซม์ (dehydrogenation) - การผลิตกองทุน NAD-H + NADP-H
2. ระดับการบริโภคกองทุน NAD-H และ NADPH ในกระบวนการชีวสังเคราะห์
3. ระดับปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอนไซม์ไมโตคอนเดรียของ NADH
4. การจัดหาส่วนประกอบที่จำเป็นของระบบต้านอนุมูลอิสระ ได้แก่ โทโคฟีรอล, วิตามินซี, ไบโอฟลาโวนอยด์, กรดอะมิโนที่ประกอบด้วยกำมะถัน, เออร์โกไธโอนีน, ซีลีเนียม ฯลฯ

ในทางกลับกัน กิจกรรมของระบบต้านอนุมูลอิสระขึ้นอยู่กับความรุนแรงของผลกระทบของไขมันที่กระตุ้นให้เกิดออกซิเดชันของอนุมูลอิสระ เมื่อไขมันทำงานมากเกินไป การยับยั้งจะหยุดชะงักและการผลิตอนุมูลอิสระและเปอร์ออกไซด์จะเพิ่มขึ้น

ในอวัยวะต่าง ๆ ตามความจำเพาะของเนื้อเยื่อของการเผาผลาญ ส่วนประกอบบางส่วนของระบบต้านอนุมูลอิสระจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ในโครงสร้างนอกเซลล์ที่ไม่มี NAD-H และ NADPH การไหลเข้าของ AO-กลูตาไธโอน กรดแอสคอร์บิก โพลีฟีนอล และโทโคฟีรอลที่ลดลงซึ่งขนส่งโดยเลือดมีความสำคัญอย่างมาก ตัวบ่งชี้ระดับการจัดหา AO ให้กับร่างกาย กิจกรรมของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ และเนื้อหาของผลิตภัณฑ์ STO เป็นตัวกำหนดกิจกรรมของระบบต้านอนุมูลอิสระของร่างกายโดยรวม อย่างไรก็ตาม ตัวบ่งชี้เหล่านี้ไม่ได้สะท้อนถึงสถานะของ AS ในอวัยวะและเนื้อเยื่อแต่ละส่วน ซึ่งอาจแตกต่างกันอย่างมาก ข้างต้นทำให้เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าตำแหน่งและลักษณะของพยาธิวิทยาของอนุมูลอิสระถูกกำหนดล่วงหน้าโดยหลักแล้ว:

• ลักษณะทางพันธุกรรมของระบบต้านอนุมูลอิสระในเนื้อเยื่อและอวัยวะต่างๆ
• ธรรมชาติของตัวกระตุ้น SR จากภายนอกที่ออกฤทธิ์ตลอดกระบวนการสร้างสิ่งมีชีวิต

การวิเคราะห์เนื้อหาของส่วนประกอบหลักของระบบต้านอนุมูลอิสระในเนื้อเยื่อต่างๆ (เยื่อบุผิว ระบบประสาท เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน) ช่วยให้ระบุรูปแบบต่างๆ ของระบบเนื้อเยื่อ (อวัยวะ) ของการยับยั้ง FRO ซึ่งโดยทั่วไปจะตรงกับกิจกรรมการเผาผลาญของระบบเหล่านั้น

เซลล์เม็ดเลือดแดง เยื่อบุผิวต่อม

ในเนื้อเยื่อเหล่านี้ วงจรเพนโทสฟอสเฟตที่ทำงานอยู่จะทำหน้าที่หลัก และกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะมีบทบาทเหนือกว่า แหล่งไฮโดรเจนหลักของห่วงโซ่ต่อต้านอนุมูลอิสระของระบบต้านอนุมูลอิสระและเปอร์ออกซิเดสคือ NADPH เซลล์เม็ดเลือดแดงซึ่งเป็นตัวพาออกซิเจนจะไวต่อตัวกระตุ้น FRO

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

กล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อประสาท

วัฏจักรเพนโทสฟอสเฟตในเนื้อเยื่อเหล่านี้ไม่มีการทำงาน NADH ซึ่งก่อตัวในวัฏจักรแอโรบิกและแอนแอโรบิกของกระบวนการย่อยสลายไขมันและคาร์โบไฮเดรต เป็นแหล่งไฮโดรเจนหลักสำหรับสารยับยั้งอนุมูลอิสระและเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ การอิ่มตัวของเซลล์ด้วยไมโตคอนเดรียทำให้มีความเสี่ยงต่อ "การรั่วไหล" ของ O2 เพิ่มขึ้น และอาจเกิดความเสียหายต่อไบโอโพลีเมอร์ได้

เซลล์ตับ เม็ดเลือดขาว ไฟโบรบลาสต์

สังเกตเห็นวงจรเพนโทสฟอสเฟตที่สมดุลและเส้นทางแคตาโบลิซึมแบบแอนา- และแบบใช้ออกซิเจน

สารระหว่างเซลล์ของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันคือพลาสมาเลือด เส้นใย และสารพื้นฐานของผนังหลอดเลือดและเนื้อเยื่อกระดูก การยับยั้ง SR ในสารระหว่างเซลล์นั้นเกิดขึ้นจากสารยับยั้งอนุมูลอิสระ (โทโคฟีรอล ไบโอฟลาโวนอยด์ แอสคอร์เบต) เป็นหลัก ซึ่งทำให้ผนังหลอดเลือดไวต่อความไม่เพียงพอของสารเหล่านี้ นอกจากนี้ พลาสมาเลือดยังมีเซรูโลพลาสมิน ซึ่งมีคุณสมบัติในการกำจัดอนุมูลอิสระซูเปอร์ออกไซด์ ในเลนส์ที่มีปฏิกิริยาทางเคมีแสงได้ นอกจากสารยับยั้งอนุมูลอิสระแล้ว กิจกรรมของกลูตาไธโอนรีดักเตส กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส และ SOD ยังสูงอีกด้วย

ลักษณะเด่นของอวัยวะและเนื้อเยื่อของระบบต้านอนุมูลอิสระในท้องถิ่นที่นำเสนออธิบายถึงความแตกต่างในอาการเริ่มแรกของ SP ที่มีผลกระตุ้นให้เกิด FRO ที่แตกต่างกัน

ความสำคัญในการทำงานที่แตกต่างกันของสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพสำหรับเนื้อเยื่อต่างๆ กำหนดความแตกต่างในอาการแสดงเฉพาะของการขาดสารเหล่านั้น การขาดสารโทโคฟีรอล ซึ่งเป็นสารต้านอนุมูลอิสระในไขมันแบบสากลสำหรับโครงสร้างเซลล์และนอกเซลล์ทุกประเภทเท่านั้นที่แสดงออกโดยความเสียหายในระยะเริ่มต้นในอวัยวะต่างๆ อาการแสดงเริ่มต้นของ SP ที่เกิดจากสารก่อออกซิเดชันทางเคมียังขึ้นอยู่กับลักษณะของสารนั้นด้วย ข้อมูลทำให้เราเชื่อได้ว่าควบคู่ไปกับลักษณะของปัจจัยภายนอก บทบาทของสปีชีส์เฉพาะจีโนไทป์และลักษณะเฉพาะเนื้อเยื่อของระบบสารต้านอนุมูลอิสระมีความสำคัญในการพัฒนาพยาธิวิทยาของอนุมูลอิสระ ในเนื้อเยื่อที่มีอัตราการออกซิเดชันของเอนไซม์ทางชีวภาพต่ำ เช่น ผนังหลอดเลือด บทบาทของห่วงโซ่สารต้านอนุมูลอิสระ เออร์โกไธโอนีน - แอสคอร์เบต (ไบโอฟลาโวนอยด์) - โทโคฟีรอล ซึ่งแสดงโดยสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพที่ไม่ได้สังเคราะห์ในร่างกาย จึงมีสูง ดังนั้น การขาดสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพเรื้อรังจึงเป็นสาเหตุหลักของความเสียหายต่อผนังหลอดเลือด ในเนื้อเยื่ออื่นๆ บทบาทของส่วนประกอบเอนไซม์ของระบบต้านอนุมูลอิสระ เช่น SOD, เปอร์ออกซิเดส เป็นต้น จะมีบทบาทเหนือกว่า ดังนั้น การลดลงของระดับคาตาเลสในร่างกายจึงมีลักษณะเฉพาะคือมีพยาธิสภาพของปริทันต์ที่ค่อยๆ แย่ลง

สถานะของระบบต่อต้านอนุมูลอิสระในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ถูกกำหนดไม่เพียงแต่โดยจีโนไทป์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงระหว่างการเกิดมะเร็งด้วย โดยการลดลงของกิจกรรมของส่วนประกอบต่างๆ ของระบบต่อต้านอนุมูลอิสระที่เกิดจากลักษณะของตัวกระตุ้นระบบต่อต้านอนุมูลอิสระ ดังนั้น ในสภาวะจริงของแต่ละบุคคล ปัจจัยภายนอกและภายในที่แตกต่างกันในการสลายระบบต่อต้านอนุมูลอิสระจะกำหนดทั้งกลไกของอนุมูลอิสระทั่วไปของการแก่ก่อนวัยและตัวกระตุ้นเฉพาะของพยาธิสภาพจากอนุมูลอิสระที่แสดงออกมาในอวัยวะบางส่วน

ผลการประเมินกิจกรรมของการเชื่อมโยงหลักของ AS ในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ที่นำเสนอเป็นพื้นฐานในการค้นหายาใหม่ - สารยับยั้ง FRO ของไขมันที่ออกฤทธิ์ตรงเป้าหมายเพื่อป้องกันพยาธิวิทยาของอนุมูลอิสระในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่ง เนื่องจากความจำเพาะของระบบต่อต้านอนุมูลอิสระของเนื้อเยื่อต่างๆ ยา AO จึงควรทำหน้าที่เชื่อมโยงที่ขาดหายไปอย่างแตกต่างกันสำหรับอวัยวะหรือเนื้อเยื่อใดเนื้อเยื่อหนึ่ง

ระบบต้านอนุมูลอิสระที่แตกต่างกันถูกเปิดเผยในลิมโฟไซต์และเม็ดเลือดแดง Gonzalez-Hernandez et al. (1994) ศึกษาเกี่ยวกับระบบต้านอนุมูลอิสระในลิมโฟไซต์และเม็ดเลือดแดงในอาสาสมัครสุขภาพดี 23 ราย พบว่าในลิมโฟไซต์และเม็ดเลือดแดง กิจกรรมของกลูตาไธโอนรีดักเตสคือ 160 และ 4.1 หน่วยต่อชั่วโมง กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดสคือ 346 และ 21 หน่วยต่อชั่วโมง กลูโคส-6-ฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนสคือ 146 และ 2.6 หน่วยต่อวินาที คาตาเลสคือ 164 และ 60 หน่วยต่อชั่วโมง และซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเตสคือ 4 และ 303 ไมโครกรัมต่อวินาที ตามลำดับ