Неферментная антиоксидантная система витамины

Витамины и микроэлементы, участвующие в регуляции антиоксидантной системы (Fe, Cu, Zn, Se, S, Co, Mn, Mg, витамины A, C, E, K, B2, B5, B6, омега-3, омега-6 жирные кислоты)

Комплексный анализ основных витаминов и микроэлементов, необходимых для нормального функционирования антиоксидантной системы организма.

Синонимы английские

Antioxidant vitamins and trace elements.

Высокоэффективная жидкостная хроматография.

Какой биоматериал можно использовать для исследования?

Как правильно подготовиться к исследованию?

• Не принимать пищу в течение 8 часов до исследования, можно пить чистую негазированную воду.
• Не курить в течение 30 минут до исследования.

Общая информация об исследовании

Биохимические процессы, происходящие в организме человека, сопровождаются образованием соединений, обладающих свойствами окислителей (прооксидантов). Наиболее выраженными окислительными свойствами обладают активные формы кислорода (ионы кислорода, перекиси и свободные радикалы). Прооксиданты в норме выполняют ряд важных функций, таких как обеспечение врождённого и приобретенного иммунитета, процесс передачи сигнала в клетке, регуляция диаметра артериальных сосудов, поступление глюкозы в мышечную ткань и многие другие. С другой стороны, прооксиданты способны модифицировать структуру липидов, белков и нуклеиновых кислот, что может приводить к неблагоприятным последствиям. Так, в последнее время появились данные о роли прооксидантов в возникновении ишемической болезни сердца, рассеянного склероза, сахарного диабета, злокачественных опухолей и многих других заболеваний.

В норме для предотвращения вредного воздействия прооксидантов в организме синтезируются соединения-антагонисты, обладающие мощным восстановительным потенциалом (антиоксиданты). Кроме того, антиоксидантными свойствами обладают некоторые витамины и микроэлементы, источником которых для человека являются пищевые продукты. Во многих исследованиях было показано, что люди, употребляющие большое количество фруктов и овощей, богатых пищевыми антиоксидантами, действительно реже страдают заболеваниями сердца. Кроме того, показано, что профилактическое назначение препаратов витаминов и микроэлементов также снижает риск заболеваний сердца.

Наиболее выраженными антиоксидантными свойствами обладают витамины А, С и Е и микроэлементы железо, медь, цинк и селен.

Антиоксидантные витамины E, С и A

Витамин Е входит в состав липопротеинов и клеточных мембран и препятствует перекисному окислению полиненасыщенных жирных кислот. Он является основным антиоксидантом липопротеинов низкой плотности (ЛПНП). Кроме того, витамин Е тормозит агрегацию тромбоцитов и адгезию моноцитов.

Витамин Е в больших количествах обнаруживается в растительных маслах и пшеничных зародышах, а также в мясе, рыбе, фруктах и овощах. Рекомендуемая суточная норма потребления (RDA) витамина Е составляет 30 МЕ (30 мг/сут).

Витамин С – это основной антиоксидант сыворотки крови. Этот водорастворимый витамин нейтрализует свободные радикалы плазмы крови и, таким образом, препятствует их взаимодействию с ЛПНП. Также витамин С восстанавливает активную форму витамина Е, способствует выведению холестерина, улучшает вазодилатацию сосудов и тормозит агрегацию моноцитов.

Пищевыми источниками витамина С являются цитрусовые фрукты, клубника, помидоры, капуста и зеленолистные овощи. RDAвитамина С составляет 60 мг, однако для курящих людей, пациентов с заживающими ранами, беременных и кормящих грудью женщин необходимо большее количество витамина С.

Витамин А, а точнее его предшественник β-каротин, проявляет антиоксидантные свойства как в сыворотке крови, так и в составе ЛПНП. Он тормозит захват окисленных ЛПНП макрофагами, но не препятствует их первоначальному окислению.

Витамин А в больших количествах обнаруживается во фруктах, желтых и оранжевых овощах (морковь, тыква, картофель) и темно-зеленых овощах (шпинат и брокколи). RDAвитамина А не определена.

Хотя применение препаратов витаминов Е, С и А не было ассоциировано с какими-либо выраженными токсическими эффектами, следует подчеркнуть, что в одном из исследований был выявлен повышенный риск рака легкого у курящих пациентов, получающих препарат витамина А.

Витамины E, С и A – это основные витамины, обладающие антиоксидантными свойствами. Роль других витаминов (К, группы В, омега-3 и омега-6 жирных кислот) также важна, однако не является определяющей.

Антиоксидантные микроэлементы Fe, Cu, Zn, Se

Микроэлементы являются кофакторами ферментов антиоксидантной системы, катализирующих разрушение свободных радикалов.

Источник

1. Ферментативная антиоксидантная система

К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супе-роксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу. Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках, где содержание митохондрий, цитохрома Р₄₅₀и пероксисом особенно велико.

Супероксиддисмутаза(СОД) превращает супероксидные анионы в перекись водорода:

Изоферменты СОД находятся и в цитозоле (Cu 2+ иZn 2+ ) и в митохондриях (Mn 2+ ) и являются как бы первой линией защиты, потому что супероксидный анион образуется обычно первым из активных форм кислорода. СОД — индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется СРО.

Каталаза— геминовый фермент, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород:

Каталаза находится в основном в пероксисомах, где образуется наибольшее количество перекиси водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий «респираторного взрыва» и в эритроцитах, где она защищает гем гемоглобина от окисления.

Глутатионпероксидаза— обеспечивает разрушение перекиси водорода и гидропероксидов липидов при окислении глутатиона (у-глутамилцистеинилглицин): Н₂О₂+ 2 GSH → 2 Н₂О + G-S-S-G. Глутатионпероксидаза в качестве кофермента содержит селен.

Глутатионредуктазавосстанавливает окисленный глутатион с участием НАДФН₂:

GS-SG + НАДФН₂ → 2 GSH + НАДФ + .

Недостаток глутатиона в клетках, например эритроцитах, который может быть обусловлен действием токсических веществ, например ионами тяжелых металлов или наследственным недостатком глутатионредуктазы приводит к активации перекисного окисления; это, в частности, наблюдается при некоторых видах гемолитических анемий.

Фосфолипазав мембране отщепляет от фосфолипидов окисленные жирные кислоты, содержащие гидроперекисную группу (LOOH), тем самым разрушаются гидроперекиси липидов, предотвращается разветвление цепей окисления липидов в мембранах.

2. Неферментативная антиоксидантная система

«Липидные антиоксиданты» — производные фенола, способны инактивировать свободные радикалы в гидрофобном слое мембран и предотвращать развитие ПОЛ. К ним относится α-токоферол (витамин Е), убихинон (коэнзим Q), тироксин и синтетические соединения, например ионол (бутилированный гидрокситолуол).

Витамин Е(α-токоферол) самый распространённый липофильный антиоксидант, он обеспечивает защиту мембран от СРО. Различают 8 типов токоферолов, но α-токоферол наиболее активен. α-Токоферол отдаёт атом водорода радикалу липида ROO ∙ , восстанавливает его до гидропероксида (ROOH), а сам превращается в малоактивный свободный радикал, что прерывает ПОЛ:

Регенерацию α-токоферола осуществляет витамин С.

Свободный радикал витамина Е стабилен и не поддерживает ПОЛ, он взаимодействует с радикалами липидных перекисей, восстанавливает их, а сам превращается в стабильную окисленную форму — токоферолхинон.

Витамин Сингибирует СРО с помощью двух различных механизмов:

1). восстанавливает в мембранах токоферолхинон до витамина Е:

НО-аскорбат-ОН + α-ТФ-О·→ α-ТФ-ОН + НО-аскорбат-О·(семидегидроаскорбиновая к-та)

НО-аскорбат-О·+ α-ТФ-О·→ α-ТФ-ОН + О=аскорбат=О (дегидроаскорбиновая к-та)

Регенерация аскорбиновой кислоты идет с участием ферментативных систем:

а). В микросомах, с участием комплекса НАДН₂-редуктаза-цитохромb₅:

2НО-аскорбат-О·+ НАДН₂ → 2НО-аскорбат-ОН + НАД +

б). В митохондриях, с участием НАДН₂-семидегидроаскорбатредуктазы:

2НО-аскорбат-О·+ НАДН₂ → 2НО-аскорбат-ОН + НАД +

в). В цитозоле, с участием НАДФН₂-дегидроаскорбатредуктазы:

О=аскорбат=О + 2НАДФН₂ → НО-аскорбат-ОН + 2НАДФ +

г). В цитозоле, с участием GSH-дегидроаскорбатредуктазы:

О=аскорбат=О + 2GSH → НО-аскорбат-ОН +GS-SG

2). взаимодействует с активными формами кислорода — О ∙ ₂, Н₂О₂, НО ∙ и инактивирует их.

β-Каротин, предшественник витамина А, также обладает антиоксидантным действием и ин-гибирует ПОЛ.

Соединения, связывающие железо. Большинство из них, включая такие природные соединения как дипептид карнозин, не просто связывают железо, но, самое главное, не дают ему возможности приникнуть в липидную фазу мембран, поскольку образующиеся комплексы, в силу своей полярности, не проникают в гидрофобную зону.

Для детоксикации двухвалентного железа в организме существует, по-видимому, целая система окисления и связывания ионов железа. В плазме крови эта система представлена ферментом церрулоплазмином (феррооксидазой), который окисляет Fe 2+ до Fe 3+ кислородом без образования свободных радикалов, и белком трансферрином, который связывает и переносит в кровяном русле ионы трехвалентного железа, которые затем захватывается клетками. В клетках железо может восстанавливаться аскорбиновой кислотой и другими восстановителями, но затем окисляется и депонируется в окисленной форме внутри ферментного белкового комплекса ферритина.

В.В. Кржечковская, А.А. Кубатиев, Ю.И. Наумов. Мембраносвязанный цитохром b5 и метаболизм липидов (реакции не связанные с участием системы цитохрома р -450). Серия. Критические технологии. Мембраны, 2004, № 2 (22).

Источник

Антиоксидантная защита: ферментная и неферментная

Клетки имеют мощную антиоксидантную защиту, состоящую из двух уровней:

1) ферментативная (происходит восстановление продуктов перекисного окисления и их ликвидация с помощью ферментов):

а) супероксиддисмутаза – сложный фермент, встречаются Mg, Zn, Fe, Cu – содержащие формы в разных тканях. Его активность повышается при любых формах активации перекисных процессов. Этот фермент за рубежом выделяется в чистом виде и эффективно используется в лучевой терапии. Действие СОД направлено на супероксид ион:

б) каталаза (её субстратом является Н₂О₂) особенно активна в эритроцитах, которые специализируются на переносе кислорода:

в) пероксидаза – наиболее активна глутатион – пероксидаза

г) глутатион – редуктаза – является непосредственным защитником эритроцитов, в частности предохраняют от образования МеHb, который не способен к транспорту кислорода, что ведёт к гипоксии. МеHb образуется при приёме избытка нитратов, аспирина, сульфаниламидов.

К ферментативной антиоксидантной защите относятся ферменты, генерирующие восстановительную форму НАД * Н и НАДФ * Н (такую систему имеют все клетки, но особенно мозг и миокард), а также ферменты, поддерживающие восстановительную форму металлов.

2) неферментативная: сюда относится ряд легко окисляющихся веществ, обладающих меньшей активностью, чем естественные метаболиты:

— витамины Е и А (являются компонентами мембран и блокируют перекисные процессы)

Между этими тремя витаминами существует взаимосвязь: витамин С обеспечивает восстановительную форму витамина Е, а для поддержания восстановительной формы витамина С нужен витамин А. В настоящее время существует мощный препарат антиоксидантной защиты, представляющий собой комплекс трёх витаминов (Vit C = 2 г, Vit E = 500000 E, Vit A + 140000 – 170000 Е). Витамин А довольно токсичен, поэтому в качестве замены используется В – каротин.

Также к антиоксидантам относятся Vit F, кортикостероиды, гистидин, аргинин, билирубин и растительные пигменты.

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

УО «Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра биологической химии

Обсуждено на заседании кафедры (МК или ЦУНМС)

ЛЕКЦИЯ
по биологической химии

для студентов _2__ курса лечебного факультета

Тема Биохимия крови-1. Основы регуляции КОС.

Учебные и воспитательные цели:

1. О кислотно-основном состоянии (КОС). О принципах регуляции (изоосмолярность, электронейтральность, постоянство pH). О механизмах регуляции КОС (физико-химических, физиологических). О характеристике и механизме действия буферов. О функции экскреторных систем. О способах оценки КОС крови (pH, pCO₂, BЕ, HCO₃ — , ионов Na + , K + Cl — плазмы и эритроцитов, pH мочи).

2. О белках крови (методах фракционирования, осаждения, электрофореза). О характеристиках основных фракций – альбумине и глобулинаъ. О белковом коэффициенте. О функциональной классификации белков плазмы крови. О белках острой фазы. Об остаточном азоте, его диагностическом значение.

3. Об особенностях метаболизма эритроцита. Об антиоксидантной системе. О роли GSH, ПФЦ, гликолиза, изоцитрат- и малатдегидрогеназ, о роли генетических дефектов — гемолитические анемии.

1. Мультимедийная презентация.

РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

УО «Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра биологической химии

Обсуждено на заседании кафедры (МК или ЦУНМС)

ЛЕКЦИЯ
по биологической химии

для студентов _2__ курса лечебного факультета

Тема Биохимия крови-2. Обмен гемоглобина.

Учебные и воспитательные цели:

1. Об особенностях метаболизма эритроцитов крови. О шунте Раппопорта. О роли 2,3-ДФГК. О биосинтезе, строении гема. О роли железа, характеристике белковой части Hb. О динамике изменений типов Hb в онтогенезе. О распаде Hb в норме и при патологии (уровень билирубина). О дифференциальной диагностике желтух (гемолитической, обтурационной, паренхиматозной).

2. Об обмене железа, всасывании, транспорте, депонировании.

3. Об особенностях обмена лейкоцитов. О фагоцитозе. О биохимии тромбоцитов.

Источник