<<
>>

АНТАГОНИЗМ И СИНЕРГИЗМ ДЕЙСТВИЯ АНТИОКСИДАНТОВ

1 В живых организмах антиоксидантная защита представлена различными веществами и системами, которые находятся во взаимокомпенсаторных взаимоотношениях, характе­ризующихся антагонизмом и синергизмом действия [48].

Как правило, снижение кон­центрации или активности одних антиоксидантов приводит к соответствующему изме­нению других, благодаря чему сохраняется общая активность радикальных окислитель­ных процессов, жизненно важных для структурного гомеостаза (поддержания и обнов­ления липидного состава мембран). Искусственное повышение в организме концентра­ции одного антиоксиданта индуцирует снижение содержания других антиоксидантов благодаря существованию мощных механизмов многоуровневого гомеостатирования, поэтому гипервитаминозы Е, К или С практически не существуют [48]. Современные представления о системе антиоксидантной защиты позволяют утверждать, что антиок­сидантные свойства препаратов или биологических соединений зависят от характера и условий протекания окислительных процессов, индуцированных в исследованиях in vitro, или в клетках и организме in vivo [243, 667]. Более того, практически для любого антиоксиданта можно найти или создать ситуацию, в которой он будет выступать в ка­честве прооксиданта [168, 273, 293, 1500, 1670].

В исследованиях последних лет показана клеточная специфичность защитного дей­ствия разных антиоксидантов. Так, в одних и тех же условиях окислительного стресса, вызванного действием АКМ, образующихся в ксантиноксидазной реакции, водораство­римые антиоксиданты аскорбат и тролокс (аналог витамина Е) защищали миоциты, но не эндотелиальные клетки и фибробласты. Напротив, ферментативные антиоксиданты (СОД и каталаза) предотвращали АКМ-индуцированное поражение эндотелиоцитов и фибробластов, но были малоэффективны в отношении миоцитов [1021]. В тех же усло­виях растительный фенол пурпурогаллин, экстрагированный из древесной коры чер­нильного ореха, эффективно защищал от поражения все клеточные культуры [1639].

Антиоксиданты преимущественно работают в комплексе [48, 246, 1070, 1400]; гак, ферментативные системы специализированы на разных этапах восстановления кислоро­да:

гпо

о-сод ) н2о2 —катШ1аза ) н2о.

Изучение активности ферментативных антиоксидантов и радикальных окислитель­ных процессов у мышей показало, что с возрастом в тканях, характеризующихся повы­шенным содержанием продуктов ПОЛ (мозг, тонкий кишечник), увеличивается соотно­шение активностей Си,2п-СОД/ГПО, при этом активность Си,2п-СОД с возрастом из­менялась незначительно [429]. Это позволило авторам сделать вывод, что изменение баланса между клеточными антиоксидантами первой стадии защиты от О \ (Си,2п-С0Д) и второй стадии (ГПО, каталаза) является ответственным за возрастное накопление окислительных повреждений в органах.

Для ингибиторов органических радикалов также существует цепочка взаимопревра­щений, в результате которых образуется менее активная форма радикала:

RC>2 > (токоферол)* > (аскорбиновая кислота)* > (мочевая кислота)*.

Функционирование такой цепи позволяет радикалы из липидной фазы (мембраны, липопротеины) переводить в водную фазу, где ускоряются реакции их детоксикации. Таким образом, можно говорить о своеобразных (антиоксидантных) цепях переноса электронов, эффективность работы которых определяется работой всех компонентов [30]. Целесообразность существования таких цепей можно объяснить, с одной стороны, необходимостью ступенчатой диссипации высокой энергии, выделяющейся при восста­новлении О j или рекомбинации перекисных радикалов, а с другой стороны - возмож­ностью более гибкой регуляции и надёжного гомеостатирования окислительно­восстановительных процессов [129]. Вместе с тем наличие многоуровневых систем за­щиты лишний раз свидетельствует о важности и сложности окислительных процессов с участием АКМ, протекающих в живом организме.

При описании состояния антиоксидантных механизмов защиты организма в литера­туре по аналогии с гормональным или иммунным статусом иногда употребляется тер­мин "антиоксидантный статус" или "антиоксидантная система", что подразумевает сис­темную взаимосвязь в действии антиоксидантов [30, 121, 1406] и общую регуляцию их активности [21]. Иногда применяется понятие "антиоксидантная сеть" [1152], по анало­гии с цитокиновой сетью. Однако в настоящее время значительно большее распростра­нение получил термин "окислительный стресс" [245, 1400], которым обозначают состоя­ния напряжения антиоксидантных систем, возникающие в результате нарушения балан­са "прооксиданты-антиоксиданты" в сторону преобладания первых [1399]. Данный тер­мин, на наш взгляд, более удобен, несмотря на то, что в биологической и медицинской литературе понятие "стресс" преимущественно употребляется применительно к ком­плексу адаптивных реакций, описанных Гансом Селье. Понятие "окислительный стресс" подразумевает не только комплексность подхода к рассмотрению отдельных компонен­тов антиоксидантной защиты, но и существование неразрывной взаимосвязи последней с процессами генерации АКМ [11,59, 1400].

Большое разнообразие антиоксидантов, синергизм и антагонизм их действия, а также специфичность в отношении определённых форм АКМ создают трудности их определе­ния как в системах in vitro, так и в системах in vivo. Делаются попытки найти интеграль­ные показатели, характеризующие активность антиоксидантных систем в целом, в каче­стве одного из таких показателей оперируют соотношением восстановленных и окис­ленных SH-rpynn [11]. Использование данного показателя оправдано тем, что в ради­кальные окислительные процессы в первую очередь вовлекаются ненасыщенные липи­ды и SH-содержащие соединения, окисление последних приводит к снижению содержа­ния восстановленных и повышению уровня окисленных SH-rpynn [166, 1397]. Другим подходом является определение антиоксидантной активности биологических субстратов по их способности ингибировать окисление в модельных системах, таких как окисление линолевой кислоты, кумола [62], фикоэритринов [346], липопротеинов сыворотки крови или липидов яичного желтка [67]. Для оценки окислительного стресса в биоптатах тка­ней предложено определять индуцированную гидроперекисями биохемилюминесцен­цию, интенсивность которой при различных повреждениях хорошо коррелирует^ уров­нем лактатдегидрогеназы [567, 1226].

Для изучения in vitro антиоксидантных свойств препаратов разработаны разные экс­периментальные системы, с которыми можно ознакомиться в сборнике научных работ [61]. Принцип организации таких исследований заключается в следующем: запускается окислительный процесс, активность которого контролируется посредством определения поглощения кислорода, биохемилюминесценции, ЭПР, наработки перекисей, диеновых конъюгатов или вторичных продуктов окисления; определённых структурных показате­лей (вязкость, текучесть, проницаемость); после этого в систему добавляется исследуе­мый препарат, и анализируется изменение активности окислительного процесса или об­разования радикалов. Полученные данные сравниваются с действием изученных стан­дартных соединений, таких как а-токоферол, тролокс, СОД или аскорбиновая кислота. В качестве окисляемых субстратов применяются: инициированное окисление липидов (линолевая кислота, кумол, метилолеат, этиллинолеат) и липидных структур (липосом), белков (сывороточный альбумин), рибофлавина, липопротеинов сыворотки крови, липи­дов яичного желтка, мембран клеток и микросом [29, 42, 61, 67, 105, 795].

Примером такого подхода к изучению антиоксидантных свойств препаратов может слу­жить работа Гуохуа Као [346], в которой авторы исследовали способность антиоксидантов поглощать кислородные радикалы (САПКР). Источником перекисных радикалов в данном исследовании служил 2,2'-азобис(2-амидинопропана) дигидрохлорид, индикатором окисле­ния - р-фикоэритрин, а в качестве стандарта, относительно которого проводилось сравнение, выступал тролокс. В табл. 74 представлены полученные относительные значения САПКР.

Таблица 74

Относительные значения способности антиоксидантов поглощать перекисные радикалы [346]

I Антиоксидант САПКР Антиоксидант САПКР
I Тролокс 1 (3-каротин 0,64
а-Токоферол 1 аскорбиновая кислота 0,52
Мочевая кислота 0,92 альбумин ОД!
Билирубин 0,84

Удобным показателем активности радикальных окислительных реакций в различных экспериментальных системах является хемилюминесценция. Для быстрого скрининга анти­оксидантных и антирадикальных свойств препаратов предложены хемилюминесцентные методики, основанные на регистрации свечения люминола в гомогенатах мозга крыс [936], в суспензии мышиных перитонеальных макрофагов [1479] и нейтрофилов человека [105]; или свечения аналога люциферина в системе "гипоксантин - ксантиноксидаза" [1068].

Изучение антиоксидантных или, скорее, защитных свойств препаратов может быть прове­дено на модели повреждения ДНК, клеточных мембран и целых клеток [9,1278] или выделен­ных органов, подвергнутых воздействию АКМ. В таких исследованиях в качестве источников АКМ часто используются системы "гипоксантин + ксантиноксидаза", "ФМН + НАДН" или "глюкоза + глюкозооксидаза" [795, 847,1278], УФ-облучение, воздействие радиации или акти­вированных фагоцитов [68], применяется прямое добавление в среду стабильных форм АКМ, таких как Н202 [9,1278,1573] или гипогалогениты [804]. В качестве определяемых параметров удобно регистрировать жизнеспособность клеток и выход лактатдегидрогеназы, митотическую активность [847, 1278], синтез белка или хромосомные повреждения в клетках, гемолиз эрит­роцитов или изменение их реологических показателей [1573].

Защитные антиоксидантные свойства препаратов исследуются также на эксперимен­тальных моделях свободнорадикальных патологий или моделях окислительного стресса у животных in vivo. В качестве таких экспериментальных моделей часто применяются искусственно вызванные авитаминозы, радиационное поражение, гипероксия или вды­хание газовой смеси с высоким содержанием озона [244, 427, 1096]. В принципе моде­лью окислительного стресса in vivo может служить любой воспалительный процесс, со­провождающийся активацией фагоцитирующих клеток, но в последнее время часто применяются специально разработанные модели окислительного повреждения, вызы­ваемого введением АКМ-генерирующих субстанций, таких как гипоксантин- ксантиноксидаза, связанная с полиэтиленгликолем глюкозооксидаза или гидроперекись кумола [1038, 1523].

Сложность определения активности антиоксидантных систем заключается в том, что активность каждого антиоксиданта существенно зависит от среды и условий его функ­ционирования. В разных экспериментальных системах выявляемые антиоксидантные свойства препаратов различны, что зависит как от типа окислительных реакций, так и от условий их протекания [105, 795]. Ярким примером служит убихинон, который в мито­хондриях является как основным антиоксидантом, так и прооксидантом [272, 764]; ионы металлов переменной валентности в окисленном состоянии (Fe3+, Al3+, La3+) ингибиру­ют, а в восстановленном состоянии усиливают процессы ПОЛ в мембранах эритроцитов [28, 1085]; в некоторых случаях сами АКМ, такие как N0* иО^, выступают в качестве

антиоксидантов [813, 1624]. В результате часто нельзя сказать, какое соединение опре­деляет антиокислительную активность в биосубстрате. Так, при Ре2+-индуцированном окислении липосом антиокислительная активность плазмы крови человека полностью (на 100 %) определяется содержанием церулоплазмина, трансферрина и карбоната [39]; в то же время при окислении эмульсии линолевой кислоты, вызванном добавлением 2,2'- азобис(2-амидинопропана) дигидрохлорида (образуется RO * ), антиокислительная ак­тивность плазмы определяется уратом (35-60 %), аскорбатом (0-24 %), SH- содержащими белками (10-50 %) и а-токоферолом (5-10 %) [1603].

Ещё одной причиной, осложняющей оценку механизмов антиоксидантной защиты, является взаимозависимость содержания и активности антиоксидантов, объединённых в антиоксидантные системы [21, 100]. Действие некоторых антиоксидантов может инвер­тироваться при изменении их содержания [91], более того, в последние годы описан фе­номен влияния сверхмалых доз (10'15-1018 М) антиоксидантных препаратов [17], данный феномен трудно объяснить с позиций имеющихся знаний. Таким образом, проблема си­нергизма, антагонизма, аддитивности при взаимодействии различных антиоксидантов и субстратов окисления требует дальнейшего теоретического обобщения [17].

Резюмируя основные положения данной главы, можно сказать:

"Идеальных" антиоксидантов, обладающих стопроцентной специфичностью или абсолютным защитным действием в условиях развития окислительного стресса, в при­роде не существует.

Любой антиоксидант в определённых условиях может выступать прооксидантом, инициируя окислительные процессы.

Антиоксидантные или прооксидантные свойства соединений необходимо рассмат­ривать во взаимосвязи со средой и характером развития радикальных окислительных реакций.

Китайские ученые установили, что все вещества, несущие тёплое иньское начало, суть ан­тиоксиданты, в противоположность соединениям, которые несут холодное янское начало и являются прооксидантами [928]. Поэтому на практике в каждом конкретном случае необходи­мо установить, недостаток какого начала имеет место, и определить границы перехода одного начала в другое, что является залогом успеха в преобразованиях объективной реальности.

<< | >>
Источник: Меныцикова Е. Б. и др.. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меныцикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Круговых, В.А. Труфакин. - М.: Фирма «Слово»,2006. - 556 с.. 2006
Помощь с написанием учебных работ

Еще по теме АНТАГОНИЗМ И СИНЕРГИЗМ ДЕЙСТВИЯ АНТИОКСИДАНТОВ:

  1. Антиоксиданты
  2. Антиоксиданты
  3. Знеболюючі,вітамінотерапія, антиоксиданти
  4. Меныцикова Е. Б. и др.. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меныцикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Круговых, В.А. Труфакин. - М.: Фирма «Слово»,2006. - 556 с., 2006
  5. Механизмы действия ГК
  6. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
  7. Механизм действия
  8. Действие на ферменты
  9. Биологическое действие
  10. Проаритмическое действие
  11. Действие на нуклеопротеины
  12. Сердечный потенциал действия
  13. Механизм действия на циклооксигеназу жирных кислот
  14. Действие на медиаторы воспаления
  15. Местные различия потенциала действия
  16. Механизм действия