Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Ферментативные антиоксиданты (АО) характеризуются высокой специфичностью действия, а также клеточной и органной локализации, использованием в качестве катализаторов некоторых металлов (Си, Zn, Fe, Se). Уровень внутриклеточных ферментативных АО находится под генетическим контролем. У животных в условиях гипоксии и гипероксии, усиливающих образование АКМ, повышается уровень внутриклеточных ферментативных АО, что связано с механизмами поддержания устойчивости организмов к окислительному стрессу.
Супероксиддисмутаза (КФ 1.15.1.11, СОД) катализирует реакцию дисмутации супероксидного анион-радикала: 20а’~ + 2Н+ -» Н202 + 02. Обнаружено несколько изоферментов этого белка, различающихся локализацией, строением активного центра и некоторыми физико-химическими свойствами. Си, Zn-содержащая СОД чувствительна к цианиду и содержится в цитозоле и в меж-мембранном пространстве клеток эукариот. Цианидрезистент-ная Mn-СОД (железосодержащий изофермент) локализована в митохондриях эукариот и найдена у прокариот. В плазме содержится цианидчувствительная экстрацеллюлярная СОД, представляющая собой Си, Zn-coдержащую тетрамерную молекулу (Mr ~ 120—135 кДа) из четырех гликопротеиновых субъединиц. Предполагают, что экстрацеллюлярная СОД выполняет функцию защиты клеток эндотелия во всем организме. Однако активность СОД в плазме крови намного ниже, чем для цитозольного фермента. По-видимому, это связано с накоплением конечного продукта реакции — пероксида водорода, являющегося ингибитором фермента. В клетках пероксид водорода быстро разрушается внутриклеточными каталазой и глутатионпероксидазой.
Несмотря на высокую специфичность фермента, в определенных условиях Си-СОД может взаимодействовать с пероксидом водорода и выступать в качестве прооксиданта, инициируя образование радикалов 02“ и ОН':
Си2+-СОД + Н202 «-» Си+-СОД + 02- + 2Н+,
Си+-СОД + Н202 Си2+-СОД + ОН’ + ОН".
В настоящее время исследуются возможности клинического применения СОД, обладающей выраженным защитным эффек-
том при воспалительных, ишемических и стрессовых поражениях. С целью повышения стабильности фермента и предотвращения его быстрого разрушения во внеклеточном пространстве используют препараты фермента, ковалентно связанного с иммуноглобулинами, сывороточным альбумином, полиэтиленгликолем.
Каталаза (КФ 1.11.1.6) ускоряет процесс двухэлектронного восстановления пероксида водорода до воды, используя Н202 как донор электрона. Молекула ката лазы состоит из четырех идентичных субъединиц и четырех групп гематина. Молекулярная масса фермента из различных источников составляет 225 — 250 кДа. Каталаза локализована преимущественно в пероксисо-мах клеток, где ее концентрация достигает ~ 10'° моль/л. Максимальное содержание фермента обнаружено в эритроцитах, печени и почках. Разложение пероксида водорода каталазой осуществляется в два этапа:
Ге3+-каталаза + 2Н202 «-» окисленная каталаза + Н202 Ре3+-каталаза + 2НаО 4- 02.
В окисленном состоянии каталаза работает и как пероксида-за, катализируя реакции окисления спиртов или альдегидов:
окисленная каталаза + АН2 —> Ге3+-каталаза + 2НаО + А, где АН2 - донор электронов.
Церулоплазмин — один из основных антиоксидантов плазмы, проявляющий как специфическую, так и неспецифическую антиоксидантную активность. Специфическая активность, связанная со снижением уровня АКМ, обусловлена реализацией трех возможных механизмов: 1) церулоплазмин обладает феррокси-дазной активностью, окисляя ионы Fe2+ без образования супе-роксидного анион-радикала; 2) он способен вызывать дисмута-цию супероксидных радикалов, которая имеет не ферментативный, а стехиометрический характер (это обусловливает ингибирование церулоплазмином ПОЛ в липопротеинах); 3) церулоплазмин инактивирует АФК, генерируемые миелопероксидазой, и тем самым защищает антипротеиназу от окислительного повреждения гипохлоритом.
Неспецифическая антиоксидантная активность церулоплазмина связана с образованием комплексных соединений с медью, что препятствует возможности их участия в реакциях Фентона и Габер—Вейса.
Антиоксидантной активностью обладает также трансферрин
плазмы. Его действие носит в основном неспецифический характер, обусловленный связыванием ионов железа. При насыщении железом белка до 100 % трансферрин может проявлять прооксидантное действие, связанное с генерацией гидроксильных радикалов. Избыток железа при полном насыщении трансфер-рина связывается неспецифически с поверхностью белка и в такой форме может участвовать в реакции Габер—Вейса.
К группе высокомолекулярных антиоксидантов относятся глу-татионзависимые ферменты — глутатионпероксидаза, глутати-онредуктаза, глутатионтрансфераза.
Глутатионперокидаза (КФ 1.11.1.9) эффективно утилизирует токсичные липопероксиды в организме при помощи ферментативной реакции
ROOH + 2 GSH -» ROH + GSSG + Н20.
В тканях млекопитающих обнаружены по крайней мере два фермента, способные легко восстанавливать органические гидропероксиды. Селенсодержащая глутатионпероксидаза с высокой скоростью утилизирует как пероксид водорода, так и органические гидропероксиды, в том числе липопероксиды -- пероксиды жирных кислот, ацилглицеридов, стероидов и простагландинов. Неселеновая глутатионпероксидаза II, напротив, активно восстанавливает исключительно органические гидропероксиды. Se-co-держащая глутатионпероксидаза локализована в цитозоле (-70 %) и митохондриях (20—30 %) клеток млекопитающих.
