Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Содержание аскорбиновой кислоты, обладающей чрезвычайно широким спектром антиоксидантных свойств, составляет в плазме крови 50—200 мкмоль/л. Вместе с тем известно, что низкомолекулярные антиоксиданты способны проявлять свои защитные
А, %
200
150
100
Рис. 44. Ферментативная активность ацетилхолинэстеразы эритроци-тарных мембран в присутствии аскорбиновой кислоты в различных концентрациях (моль/л): 1 — контроль (нативные мембраны); 2 — 0,5-10~3;
3 — 10~4; 4 — 10"5; 5— 10~°; 6— 10“8
JL-.
функции в широком интервале концентраций: от 10"2 до 10~18 моль/л. На рис. 44 показаны изменения функциональной активности АХЭ эритроцитарных мембран в присутствии аскорбата в различных концентрациях. Из анализа данных, представленных на этом рисунке, следует, что добавление к суспензии эритроцитарных мембран аскорбиновой кислоты в концентрациях 0,5*10~3, 10-4, 10“б, Ю~6 моль/л индуцирует статистически достоверное снижение уровня каталитической активности АХЭ. Использование экзогенного агента в минимальной концентрации (10~8 моль/л) приводит к активации фермента на 93 % по отношению к контрольному образцу (100 %).
Витамины А,С, D и F, при окислении и аутоокислении которых образуются промежуточные радикальные формы (например, пероксид водорода), могут выполнять роль инициаторов окисления и ускорять ПОЛ, увеличивая скорость зарождения цепей в мембранах. Кроме того, в присутствии ионов железа и меди, содержащихся в эритроцитарной мембране, аскорбиновая кислота становится мощным прооксидантом, что указывает на необходимость in vivo надежной секвестрации свободных ионов металлов переменной валентности. Проявление аскорбатом анти- и про-оксидантных свойств зависит также от концентрации субстрата и условий протекания окислительных реакций.
Следовательно, в интервале используемых концентраций 0,5‘10"3—Ю"6 моль/л аскорбиновая кислота проявляет проокси-дантные свойства, что находит отражение в снижении функциональной активности мембраносвязанной ацетилхолинэстеразы. Промежуточные радикальные формы, образующиеся при окислении аскорбата, усиливают и ускоряют ПОЛ, в результате которого накапливаются пероксидные продукты. Ацетилхолинэстераза принадлежит к числу ферментов мембран, легко инактивируемых при пероксидном окислении ненасыщенных жирных кислот. Наиболее важные изменения в белковых молекулах, вызываемые окисленными липидами, заключаются в образовании комплекса окисленный липид — белок, ассоциации белковых молекул и разрушении аминокислот, в частности, содержащих SH-группы.
На рис. 45 представлены данные, полученные при исследовании уровня функциональной активности АХЭ эритроцитарных мембран, УФ-облученных в дозе 4,5 кДж/м2 в присутствии аскорбиновой кислоты. УФ-облучение интактных мембран вызывает снижение активности фермента на 44 %. Совместное дей-
100
300
200-
100 -
2 3 '12 3
в г
Рис. 45. Изменения каталитической активности мембраносвязанной ацетилхолинэстеразы, УФ-облученной в присутствии аскорбата: 1 — контроль (нативные мембраны); 2— в присутствии аскорбата; 3 — УФ-об-лучение в присутствии аскорбата. Концентрация аскорбата, моль/л: а —
ю-
ю-
10-
10-
ствие УФ-излучения и аскорбата в концентрациях 10~4, 10~б, 10'° моль/л индуцирует полное ингибирование мембранной АХЭ. УФ-облучение мембран эритроцитов в комплексе с модифицирующим агентом (10~8 моль/л) приводит к резкому повышению функциональной активности белковой молекулы.
При изучении ПОЛ в мембранах митохондрий и микросом было установлено, что существенное усиление накопления перок-
сидных продуктов может быть вызвано добавлением солей двухвалентного железа, аскорбиновой кислоты и соединений, содержащих сульфгидрильные группы, например, цистеина или глу-татиона, В 1959 г. Оттоленги обнаружил, что накопление пероксидов связано с наличием в изучаемой среде двухвалентного железа. Он предположил, что ионы Fe2+ оказывают каталитическое действие на образование пероксидов. При этом Fe2+ окисляется до Fe3+, а функция аскорбиновой кислоты заключается в регенерации ионов за счет обратного восстановления Fe3+ до Fe2+. Ведущую роль ионов Fe2+ в процессе ПОЛ в биомембранах определяет совокупность следующих реакций:
ROOH 4- Fe2+ -> R0‘ + ОН“ + Fe3+,
Fe2+ + 02 + Н+ -» Fe3+ + Н02\
Fe2+ + R02‘ -> Молекулярные продукты,
Fe2+ + R‘ —» Молекулярные продукты.
Следует подчеркнуть, что скорость ПОЛ определяется соотношением концентраций ионов Fe2+, гидропероксидов, свободных радикалов R02‘. Ионы железа играют одновременно функцию про- и антиоксидантов. Их антиокислительное действие проявляется только при достаточно высоких концентрациях Fe2+ (>10“5—10~4 моль/л).
По всей вероятности, ингибирование мембраносвязанной АХЭ при ее УФ-облучении в присутствии аскорбата (10~4—10“G моль/л) представляет собой результат параллельного протекания пероксидного фотоокисления ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов и аскорбатзависимого ПОЛ с участием ионов Fe2+. Причем эти процессы взаимоусиливают друг друга. Антиоксидантный и активирующий эффекты аскорбата по отношению к уровню функциональной активности мембраносвязанной АХЭ зарегистрированы только в присутствии экзогенного агента в концентрации 10~8 моль/л. В данном случае реализуются процессы обезвреживания аскорбиновой кислотой активных форм кислорода (супе-роксидного анион-радикал:а, синглетного кислорода, гидроперок-сидного радикала, гидроксильного радикала, пероксидных радикалов липидов), восстановления а-токоферильного радикала.
