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自由基和抗氧化劑

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自由基和抗氧化劑的發現是對醫學的海外的顯著當時的微生物和抗生素的發現,因為醫生不僅接受許多病理過程,包括衰老的解釋,而且還與他們打交道的有效方法。

過去十年中,生物體中自由基研究取得了成功。這些過程被證明是身體正常生命活動中的必要代謝環節。他們參與氧化磷酸化反應,在前列腺素和核酸的生物合成中,調節細胞分裂過程中的脂質活性。在體內自由基最常形成於不飽和脂肪酸氧化過程中,這一過程與過氧化物自由基脂質氧化(LPO)密切相關。

什麼是自由基?

自由基 - 具有一個外軌道未配對電子的分子或原子,其佔它的攻擊性和能力,不僅以與細胞膜的分子反應,而且還使它們成自由基(自我維持的雪崩反應)。

含有該自由基的碳與分子氧反應,形成COO的過氧化物自由基。

過氧化物自由基從不飽和脂肪酸側鏈中提取氫,形成脂質氫過氧化物和另一種含有自由基的碳。

脂質氫過氧化物增加細胞毒性醛的濃度,並且含有該基團的碳支持過氧化物自由基等的形成(沿著鏈)。

自由基形成的各種機制是已知的。其中之一是電離輻射的影響。在一些情況下,在分子氧還原過程中,加入一個電子而不是兩個,形成高反應性的超氧化物陰離子(O)。超氧化物的形成是抗細菌感染的保護機制之一:沒有氧自由基,嗜中性粒細胞和巨噬細胞不能殺死細菌。

在細胞和進入細胞外空間的抗氧化劑的存在表明自由基的形成不是偶然現象引起暴露於電離輻射或毒素,並且伴隨恆定在通常條件下的氧化反應。主要的抗氧化劑是超氧化物歧化酶組(SOD)的酶,其功能是將過氧化物陰離子催化成過氧化氫和分子氧。由於超氧化物歧化酶無處不在,因此認為超氧化物陰離子是所有氧化過程的主要副產物之一是合理的。過氧化氫酶和過氧化物酶將在歧化過程中形成的過氧化氫轉化成水。

自由基的主要特徵是它們不尋常的化學活性。彷彿感覺到他們的缺陷,他們試圖奪回失去的電子,積極地將其從其他分子中奪走。反過來,“冒犯的”分子也成為激進分子,並已開始搶奪自己,從鄰居手中奪走電子。分子中的任何變化(無論是電子的丟失還是增加,新原子或原子組的出現)都會影響其性質。因此,發生在物質中的自由基反應會改變這種物質的物理化學性質。

自由基過程最著名的例子是油變質(酸敗)。Rancid油具有獨特的味道和氣味,這可以通過自由基反應中形成的新物質的外觀來解釋。最重要的是,自由基反應的參與者可以成為活體組織的蛋白質,脂肪和DNA。這導致發生各種損傷組織,衰老和惡性腫瘤發展的病理過程。

所有自由基中最具侵略性的是氧自由基。它們可以引發活組織中的自由基反應,其後果可能是災難性的。氧氣及其活性形式(例如脂質過氧化物)的自由基可在UV輻射的影響下在皮膚和任何其他組織中形成,一些有毒物質包含在水和空氣中。但最重要的是,形成活性氧物質時的任何炎症,皮膚,或任何其它器官中發生的,因為它們對免疫系統,這它破壞病原體的主要武器任何感染過程。

為了躲避自由基,這是不可能的(因為不可能從細菌中消失,但是從它們中可以得到保護)。有些物質的不同之處在於它們的自由基比其他物質的自由基更不具有侵略性。將電子給予侵略者後,抗氧化劑不會尋求彌補由於其他分子造成的損失,或者更確切地說,它僅在極少數情況下才會這樣做。因此,當自由基與抗氧化劑反應時,它變成一個完整的分子,而抗氧化劑變成一個弱而無活性的自由基。這樣的激進派已經是無害的,不會造成化學混亂。

什麼是抗氧化劑?

“抗氧化劑”是一個集體概念,與“抗發炎”和“免疫調節劑”等概念一樣,並不意味著成為任何特定化學物質組的成員。它們的特異性與通常的自由基脂質氧化和自由基病理學特別是最密切的關係。這種特性結合了各種抗氧化劑,每種抗氧化劑都有其獨特的作用。

自由基脂質氧化的過程具有普遍的生物學性質,並且當它們被激活時,根據許多作者的說法,在膜水平上具有普遍的細胞損傷機制。在生物膜相過程的脂質過氧化反應引起的粘度增加和訂購膜雙層中,相變膜特性,並降低其電阻,並促進磷脂的兩個單層之間的交換(稱為磷脂觸發器)。在過氧化物過程的影響下,膜蛋白的遷移率也受到抑制。在伴隨線粒體腫脹的脂質過氧化的細胞水平,氧化磷酸化的解偶聯(在先進過程 - 增溶膜結構),這是在整個生物體的水平在所謂自由基病理的發展表現。

自由基和細胞損傷

今天,很明顯,自由基的形成是各種細胞損傷的通用發病機制之一,包括以下幾種:

  • 一段缺血後再灌注細胞;
  • 一些藥物誘導的溶血性貧血形式;
  • 用一些除草劑中毒;
  • 四氯化碳的管理;
  • 電離輻射;
  • 細胞老化的一些機制(例如細胞中脂質產物的積累 - 蠟質和脂褐素);
  • 氧毒性;
  • 由於動脈壁細胞中低密度脂蛋白的氧化引起動脈粥樣硬化。

自由基參與過程:

  • 老化;
  • 致癌;
  • 細胞的化學和藥物損傷;
  • 炎症;
  • 放射性損害;
  • 動脈粥樣硬化;
  • 氧氣和臭氧毒性。

自由基的影響

不飽和脂肪酸在細胞膜組成中的氧化是自由基的主要作用之一。自由基還會損害蛋白質(特別是含巰基蛋白質)和DNA。細胞壁脂質氧化的形態學結果是極性滲透通道的形成,這增加了膜對於Ca 2+離子的被動滲透性,Ca 2+離子的過量沉積在線粒體中。氧化反應通常被疏水性抗氧化劑如維生素E和穀胱甘肽過氧化物酶抑制。新鮮蔬菜和水果中含有維生素E樣抗氧化劑,能夠打破氧化鏈。

自由基還會與細胞室的離子和水環境中的分子發生反應。在離子介質中,抗氧化能力被諸如還原型穀胱甘肽,抗壞血酸和半胱氨酸等物質分子保留。由於細胞膜脂質的氧化,當其在分離細胞中的庫存消耗時,觀察到特徵性形態學和功能變化時,抗氧化劑的保護性質變得明顯。

類型由自由基引起的損傷的被確定由自由基產生不僅攻擊性,但也暴露了人的結構和生化特性。例如,在細胞外空間自由基破壞結締組織的糖胺聚醣地面物質,其可以是用於關節的破壞(例如,類風濕性關節炎)的機制之一。改變的自由基(以及因此的屏障功能)細胞質膜通透性與增加的滲透性通道的形成連接,導致水和離子穩態的細胞的破壞。據認為,維生素必要的供給和微量元素的類風濕關節炎患者,特別是,維生素缺乏和微量營養素缺乏校正oligogalom E.這是因為證明明顯活化過氧化抑制和抗氧化活性,所以它是具有高bioantioxidants重要包合物治療抗自由基活性,向其中的抗氧化劑是維生素(E,C和A)和微量元素硒(Se)。它還表明,使用合成劑量的維生素E,吸收比自然更差。例如,劑量的維生素E和400〜800 IU /天導致心血管疾病(53%)的降低。然而,抗氧化劑的效力的響應將在1997年進行了大型對照試驗(從8000到40 000名患者)獲得

作為保持LPO速率在一定水平的保護力,分離了用於抑制氧化過氧化作用的酶系統和天然抗氧化劑。有3個級別的自由基氧化率調節。第一階段是缺氧的,在電池中維持相當低的氧分壓。這主要包括競爭氧氣的呼吸酶。儘管體內O3的吸收變化很大,並且從動脈血液中釋放出CO2,pO2和pCO2,但其常態是相當穩定的。第二道防線是反激進的。它由人體內的各種物質(維生素E,抗壞血酸,某些類固醇激素等)組成,它們阻斷LPO與自由基相互作用的過程。第三階段是抗過氧化物,其通過適當的酶或非酶促破壞已經形成的過氧化物。然而,關於自由基反應速度的調節機制以及確保LPO最終產品處置的防護力的作用方面,仍然沒有單一的分類和統一意見。

據信,這取決於脂質過氧化反應的規則變化的強度和持續時間是:第一可逆穿著,隨後返回到正常,其次,導致自動調節的另一電平的轉變以及第三,一些的效果這種自我調節機制是分散的,因此導致不能行使監管職能。這就是為什麼理解上的極端因素的影響,如冷有機體脂質過氧化反應,在行動方面的調節作用,研究的一個必經階段,旨在適應和綜合治療,預防和常見病的康復科學為基礎的過程控制方法的發展。

其中最常用和最有效的是抗氧化劑的複合物,其中包括生育酚,抗壞血酸和蛋氨酸。分析所使用的每種抗氧化劑的作用機理,注意以下內容。微粒體 - 外源性引入生育酚的肝細胞中積累的主要部位之一。作為可能的質子供體,抗壞血酸可以起作用,其被氧化成脫氫抗壞血酸。此外,還顯示了抗壞血酸與單線態氧,羥基自由基和超氧化物自由基陰離子直接相互作用並且還破壞過氧化氫的能力。還有證據表明,微粒體中的生育酚可以通過硫醇再生,特別是還原型穀胱甘肽。

因此,身體有許多相互關聯的抗氧化系統,其主要作用是維持靜止水平的酶和非酶促氧化反應。在過氧化物反應的每個發展階段都有一個專門的系統來實現這些功能。其中一些系統是嚴格特異性的,其他的如穀胱甘肽過氧化物酶,生育酚,具有更大的作用範圍和更少的底物特異性。可加性相互作用酶促和非酶促抗氧化系統一起提供到具有促氧化劑性能極端因素阻力,這是。E.在體內創造條件的能力,誘發對活化氧種類和脂質過氧化的發展激活反應。毫無疑問,在許多環境因素對不同性質的身體和病理過程的影響下觀察到LPO反應的激活。根據V. Yu。Kulikov等人 (1988),根據LPO反應的激活機制,作用於身體的所有因素可以以一定概率分為以下幾組。

促進POL反應的前體和直接活化劑組織增加的物理化學性質的因素:

  • 壓力下的氧氣;
  • 臭氧;
  • 一氧化氮;
  • 電離輻射等

生物性質的因素:

  • 吞噬過程;
  • 細胞和細胞膜的破壞;
  • 生成活性氧物種的系統。

確定生物體抗氧化系統活性的因素是酶和非酶促性質:

  • 與誘導酶促性質的抗氧化劑系統相關的過程的活性;
  • 與調節LPO反應的酶抑制相關的遺傳因素(穀胱甘肽過氧化物酶,過氧化氫酶等的缺乏);
  • 食物因素(生育酚缺乏食物,硒,其他微量元素等);
  • 細胞膜結構;
  • 酶和非酶性抗氧化劑之間關係的性質。

加強LPO反應活化的危險因素:

  • 激活身體的氧氣狀態;
  • 壓力狀態(寒冷,高熱,缺氧,情緒和痛苦的影響);
  • giperlipidemiya。

因此,在體內的脂質過氧化反應的活化有密切的關係運輸和氧氣的利用的功能。應特別注意適應原,其中廣泛使用的刺五加球菌。這種植物的根部的製劑具有滋補,適應原,抗應力,抗動脈粥樣硬化,抗糖尿病和其它性能,減少了總的發生率,包括流感。當研究在人類中的抗氧化劑的作用生化機制,動物和植物顯著擴大了其治療使用的抗氧化劑病理狀態的範圍。抗氧化劑已成功地用作保護免受輻射損傷,創傷和燒傷,結核病,心血管疾病,神經精神疾病,腫瘤,糖尿病等的治療紅景天,自然,抗氧化劑的作用的這種普遍性背後的機制越來越感興趣。

目前實驗上發現,抗氧化劑的效率是通過它們的活性在由相互作用與引發LPO,並且還由於在該膜結構的抗氧化劑的作用,以促進氧氣與脂質接入過氧和其它基團抑制脂質過氧化來確定。通過神經激素機制,LPO也可以通過抗氧化作用的介導系統而改變。它表明抗氧化劑影響神經遞質的釋放和激素的釋放,受體及其結合的敏感性。反過來,在激素和神經遞質的濃度變化改變在靶細胞中的脂質過氧化,從而導致分解代謝的脂質率變化的強度,並且作為結果,在其組成的變化。LPO的速率與膜的磷脂譜變化之間的關係起著調節作用。在動物,植物和微生物的細胞膜中發現了類似的調節系統。眾所周知,膜脂的組成和流動性會影響膜蛋白,酶和受體的活性。通過這種調節系統,抗氧化劑作用於膜修復,改變生物體的病理狀態,使其組成,結構和功能活性正常化。改變大分子合成酶的活性和核基質組合物如通過抗氧化劑的作用誘導的膜脂質的組合物可以通過它們對DNA合成,RNA,蛋白質影響進行說明。同時,在文獻中也有關於抗氧化劑與大分子直接相互作用的數據。

這些,以及在皮摩爾濃度的抗氧化劑功效最近發現的證據,彰顯受體途徑在它們對細胞代謝的影響作用。在上的生物膜的結構和功能修改的機制VE卡根(1981)被示出的是脂質過氧化反應的生物膜的依賴性是不僅取決於脂肪酸組成(不飽和度),而且還對膜的脂質相的結構組織(脂質分子運動性,蛋白質 - 脂質和脂質 - 脂質相互作用的強度)。已經發現,由於脂質過氧化產物再分配累積的結果出現在膜中:液體減小在liptsdov biosloe量減少固定化脂質膜蛋白和脂質的量增加在biosloe(簇狀物)訂購數量。V.

當研究的性質,組成和抗氧化系統的動態平衡機制表明,自由基和過氧化氫的化合物的破壞性影響的表現阻礙複雜的多組分抗氧化劑體系(AOS),其提供結合和自由基防止過氧化物的形成或破壞的修改。它包括:具有還原性能的親水性和疏水性有機物質; 支持這些物質穩態的酶; 抗過氧化物酶。其中的抗氧化劑是天然脂質(類固醇激素,維生素E,A,K,類黃酮和多酚,維生素E,泛醌)和水溶性(低分子量硫醇,抗壞血酸)的物質。這些物質是自由基的陷阱,或破壞過氧化物化合物。

一部分組織抗氧化劑是親水性的,另一部分本質上是疏水性的,這使得可以在水相和脂質相中同時防止功能上重要的分子的氧化劑。

Bioantiokisliteley的總量在組織創建一個“緩衝器抗氧化劑體系”有一定的容量和促氧化劑之比和抗氧化系統確定所述主體的所謂的“抗氧化劑狀態”。我們完全有理由相信,抗氧化劑組織中佔據一個特殊的位置硫醇。以下事實的確認是:高反應性巰基基團的,由此在它們的環境中的分子中的自由基SH基團的氧化修飾率的非常高的速率依賴一些氧化硫醇。這種情況下允許從各種執行特定功能的容易被氧化的物質的化合物,抗氧化劑的硫醇特定組的選擇:巰基的二硫化物化合物的氧化,這使得能夠在細胞硫醇的抗氧化劑的體內平衡的原理能量上有利的維護而不激活它們的生物合成的可逆性; 硫醇顯示抗自由基和抗過氧化物作用的能力。由於在水相中細胞的高含量並防止氧化損傷生物學上重要的分子,酶,核酸,血紅蛋白和他人的能力的親水性硫醇。然而,硫醇化合物的非極性基團的存在使得能夠在脂質細胞相它們的抗氧化活性的表現。因此,隨著脂質性質,與細胞結構的從氧化因素的影響的保護顯著參與硫醇化合物的物質。

身體組織中的氧化也受到抗壞血酸的影響。它與硫醇一樣,屬於AOC的一部分,參與自由基的結合和過氧化物的破壞。分子中含有極性部分和非極性部分的抗壞血酸與SH-穀胱甘肽和脂質抗氧化劑顯示出緊密的功能性相互作用,增強後者的效果並防止LPO。顯然,巰基抗氧化劑在保護生物膜的基本結構組分如磷脂或浸入蛋白質脂質層中起主導作用。

反過來,水溶性抗氧化劑 - 硫醇化合物和抗壞血酸 - 主要在水生環境中顯示其保護作用 - 細胞或血漿的細胞質。應該記住,血液系統是一種內部環境,在非特異性和特異性防禦反應中起著決定性作用,影響其抗性和反應性。

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病理學中的自由基

迄今為止,文獻中討論了疾病發展動態過程中脂過氧化作用強度變化的因果關係問題。一些作者認為,這種疾病的主要原因是這種過程的平穩性擾亂,而另一些人則認為脂質過氧化作用強度的變化是由完全不同機制引發的這些病理過程的結果。

近年來進行的研究表明,自由基氧化強度的變化伴隨著各種成因的疾病,這證實了自由基對細胞的一般生物學性質的論斷。累積足夠的證據證明自由基損傷對分子,細胞,器官和整個身體的病理性累及,並且具有抗氧化特性的藥物製劑成功治療。

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