Окислительный стресс

Реферат

Введение

стресс антиоксидант заболевание

Основным, и почти единственным источником энергии в органическом мире является свободная энергия Солнца, усваиваемая хлоропластами растений и расходуемая на разделение водорода и кислорода в молекулах воды и конечном счёте-на синтез органических соединений разной степени сложности. В организме животных и человека эта энергия «законсервирована» в химических связях сложных органических соединений, которая частично освобождается в процессе окисления их молекулярным кислородом этот процесс носит название-клеточное дыхание. За счёт этого процесса(клеточное дыхание) полностью удовлетворяются потребности животного организма, а именно: обеспечивается поддержание температуры тела, работа сократительных белков, активный транспорт ионов через мембраны и все биосинтетические процессы происходящие в организме животных и человека. К началу биологической эволюции на поверхности Земли накопились достаточные запасы органических веществ, послужившие материалом для возникновения простейших живых систем. Это были протобионты-анаэробы и гетеротрофы, то есть организмы, которые существовали за счёт использования органических ресурсов и энергии брожения. По мере истощения запасов абиогенной органики и выхода растений на сушу появляется новый способ использования органики это-фотосинтез, восстановивший баланс синтеза и деструкции соединений углерода в биосфере.

Но при этом возникла новая проблема — это увеличение свободного кислорода и тогда появилась дыхательная цепь-биоэнергетический механизм, действующий в противоположном фотосинтезу направлении и частично использующего свободный кислород в интересах живой природы. При этом процессе (тканевое дыхание) всё равно остаётся ещё часть свободного кислорода и поэтому в ходе эволюции появляется дополнительно антиокислительная система и механизмы, обеспечивающие защиту клеток от токсического действия избытка кислорода. Но если в физиологических состояниях антиоксидантная система справляется с избытком кислорода, то если возникает какая-либо стрессовая ситуация организм может не справится. Поэтому целью работы является понять, что такое окислительный стресс, как он действует на организм в целом, какие системы помогают организму справится с этим стрессом и его профилактика. Но в самом начале надо понять, что такое стресс вообще.

1. Стресс как общий адаптационный синдром (ОАС)

Под стрессом принято понимать неспецифический ответ организма на предъявляемые ему внешние или внутренние требования. Данное понятие было предложено канадским физиологом Гансом Селье. При этом любое условие или действие может вызвать стресс, но ни одно из них нельзя выделить и сказать — “вот это и есть стресс”, потому что этот термин в равной мере относится ко всем другим. Факторы, вызывающие стресс, получившие название стрессоры, различны и они запускают в ход одинаковую биологическую реакцию, то есть ответ организма на действие внешней среды.

4 стр., 1642 слов

Теория стресса. Взаимосвязь стресса и адаптации организмов к ...

... Теория стресса Г. Селье Стресс – это состояние психофизиологического напряжения, возникающее у человека под влиянием любых сильных воздействий и сопровождающееся мобилизацией защитных систем организма и психики. Понятие "стресс" ... от стресса является релаксация. Согласно теории Г. Селье, автоматическая реакция тревоги состоит из трех последовательных фаз: импульс, стресс, адаптация. Следовательно, ...

С точки зрения стрессовой реакции не имеет значения, приятна или неприятна ситуация, с которой организм столкнулся, имеет значение лишь интенсивность потребности в перестройке или адаптации. При этом организм противопоставляет воздействиям повреждающего агента, прежде всего, свою способность гибко приспосабливаться и давать ответную реакцию. Поэтому стресс и есть набор приспособительных реакций, предназначенных на случай воздействия стресс-фактора, который и получил название — общий адаптационный синдром (ОАС).

Что же такое адаптация? Адаптация — это динамический процесс, благодаря которому подвижные системы живых организмов, несмотря на изменчивость условий, поддерживают устойчивость, необходимую для существования, развития и продолжения рода. Именно механизм адаптации, выработанный в результате длительной эволюции, обеспечивает возможность существования организма в постоянно меняющихся условиях среды. Например: это появление фотосинтеза, то есть процессы, при которых растения адаптировались к изменениям среды с излишним содержанием кислорода.

Благодаря процессу адаптации достигается сохранение гомеостаза при взаимодействии организма с внешним миром. Гомеостаз — это подвижное равновесное состояние какой-либо системы, сохраняемое путем ее противодействия, нарушающим это равновесие внешним и внутренним факторам. Если же нарушить равновесие процессов и систем организма, то параметры внутренней среды нарушаются. Причем такое состояние будет сохраняться на протяжении всего времени восстановления параметров, обеспечивающих нормальное состояние организма. Если же необходимых для сохранения равновесия внутренней среды прежних параметров достичь не удается, то организм может попытаться достичь равновесия за счёт других, изменённых параметрах. В этом случае общее состояние организма отличается от нормального и проявляться в виде заболевания. В этой связи процессы адаптации включают в себя не только оптимизацию функционирования организма, но и поддержание сбалансированности в системе «организм-среда». Процесс адаптации реализуется всякий раз, когда в системе «организм-среда» возникают такого рода изменения, и обеспечивает формирование нового гомеостатического состояния, которое позволит достичь максимальной эффективности физиологических функций организма. Но так как организм и среда находятся не в статическом, а в динамическом равновесии и их соотношения меняются постоянно, то также постоянно должен осуществляется и процесс адаптации.

Изучение адаптационных процессов, известным зарубежным психологом Гансом Селье, дало основания для определения стресса как неспецифической реакции организма на предъявляемые ему требования, и рассмотрение его как общего адаптационного синдрома. При этом общий адаптационный синдром имеет следующие стадии стресса:

1) стадия тревоги-непосредственная реакция на воздействие;

13 стр., 6428 слов

Влияние факторов окружающей среды на психическое состояние человека

... окружающей среды на эмоциональное состояние человека. Задачи: 1 Изучить основные психические состояния человека 2 Рассмотреть теоретический подход к вопросу изучения психических состояний 3 Выделить основные факторы окружающей среды и определить их влияние на развитие психики и эмоциональное состояние человека ...

2) стадия резистенции-максимально эффективная адаптация;

3) стадия истощения-нарушение адаптационного процесса.

На первой стадии — стадии тревоги — осуществляется мобилизация защитных сил организма, повышающая его устойчивость. При этом организм функционирует с большим напряжением. Однако на данном этапе он еще справляется с нагрузкой с помощью поверхностной, или функциональной, мобилизации резервов, без глубоких системных перестроек. Физиологически первичная мобилизация проявляется в следующем: кровь сгущается, содержание ионов хлора в ней падает, происходит повышенное выделение азота, фосфатов, калия, отмечается увеличение печени или селезенки. У большинства организмов к концу первой стадии отмечается некоторое повышение работоспособности всех систем.

Вслед за первой стадией наступает вторая. Ее обычно называют стадией резистенции или стабилизации, максимально эффективной адаптации. На данном этапе отмечается сбалансированность расходования адаптационных резервов организма. При этом обеспечивается мало отличающееся от нормы реагирование организма на воздействующие стресс-факторы. Возникает равновесие между непривычным воздействием среды и силой ответа — изменением гомеостаза, новым уровнем равновесия внутренней среды организма. Эта стадия может длиться очень долго — месяцами и даже годами.

Тогда неизбежно наступает третья стадия — стадия истощения. Поскольку функциональные резервы исчерпаны на первой и второй стадиях, в организме происходят структурные перестройки, но когда для нормального функционирования не хватает и их, дальнейшее приспособление к изменившимся условиям среды и деятельности осуществляется за счет невосполнимых энергетических ресурсов организма, что в свою очередь заканчивается истощением.

2. Окислительный стресс

Окислительный стресс может быть определен как неустойчивое состояние между прооксидантами и антиоксидантами. Прооксидантнты элементы включают все факторы, которые играют активную роль в повышенном образовании свободных радикалов или других реактивных видов кислорода. В этих процессах могут участвовать как клеточные механизмы (дефекты в митохондриальном дыхании, специфические ферменты), так и экзогенные механизмы (курение, загрязнение воздуха, лекарства и т.д.)

2.1 Образование свободных радикалов

В организме человека постоянно образуются свободные радикалы кислорода и перекиси водорода. Некоторая часть этих процессов является химической случайностью, например появление гидроксильных радикалов (0Н) из-за постоянной подверженности низким уровням ионизирующего излучения из окружающей среды и выделение супероксида (О) за счет утечки электронов из цепи транспорта электронов. Другое образование этих радикалов является, вероятно, наиболее известным примером закономерной продукции свободных радикалов в организме человека — это выделение 0 путем активирования фагоцитов и образования оксида азота эндотелиальными клетками.

Действие антиоксидантных защитных систем

Доказано, что повреждающие эффекты 0 и Н202 уменьшаются благодаря действию антиоксидантных защитных систем. Трудно защититься от фонового ионизирующего излучения, вызывающего расщепление воды и образование О-Г. Гидроксильный радикал О-Г настолько реактивен, что воздействует на все, находящееся рядом с местом его образования в организме.

7 стр., 3427 слов

Работы: Влияние стресса на организм человека

... увеличению концентрации кальция в клетке; б) активации синтеза белка; в) увеличению затрат энергоресурсов и направленное снабжение ими систем организма, осуществляющих адаптацию к данному стрессу; г) активации липаз, ... Отсюда следует, что стресс является, прежде всего, молекулярным процессом и начинает своё воздействие на организм на клеточном уровне. И помимо влияния на работу клеток и их структуру ...

Возникновение окислительного стресса

Поскольку образование производных кислорода и уровень антиоксидантной защитной системы приблизительно сбалансированы, то легко сдвинуть баланс в пользу производных кислорода и нарушить биохимию клетки. Эта диспропорция называется окислительным стрессом. Большинство клеток может переносить умеренную степень окислительного стресса благодаря тому, что они обладают репаративной системой, выявляющей и удаляющей поврежденные окислением молекулы, которые затем заменяются. Кроме того, клетки могут повысить свою антиоксидантную защиту в ответ на окислительный стресс. Например, крысы, размещенные в атмосфере чистого кислорода (а воздух содержит 21 % кислорода), погибают через несколько дней. Но воздействие на животных постепенно повышающимися концентрациями кислорода в течение нескольких дней позволяет повысить активность антиоксидантной защиты в легких, и в конечном счете они могут переносить и 100 % содержание кислорода. Однако сильный окислительный стресс может повредить или уничтожить клетки.

2.2 Причины окислительного стресса

В организме здорового человека существует нормальный баланс между образованием производных кислорода и антиоксидантной защитой. Из этого следует, что есть, по крайней мере, две причины развития окислительного стресса: снижение количества антиоксидантов или повышение образования производных кислорода таким образом, что антиоксиданты уже не могут справляться с защитой.

Хорошо известно, что антиоксидантная защита в большей мере зависит от адекватного питания, и в связи с этим становится очевидным, что недостаточность питания может привести к окислительному стрессу. По-видимому, многие болезни человека являются результатом дефицита антиоксидантных нутриентов, например нейродегенерация в результате длительного дефицита витамина Е у пациентов, организм которых не способен должным образом усваивать жиры. Есть сообщения о том что у ВИЧ-инфицированных обнаружены необычайно низкие концентрации восстановленного глутатиона в лимфоцитах — клетках, чрезвычайно важных для иммунного ответа. Курение вызывает окислительный стресс.

Курение вызывает окислительный стресс в легких и, вероятно, в большинстве других тканей организма, поскольку смолы и дым сигарет богаты радикалами. Почему курение может вызвать окислительный стресс?

* дым содержит много свободных радикалов (как в газовой фазе, так и фазе смолы), которые могут атаковать биологические молекулы и уменьшать количество таких антиоксидантов, как витамины С и Е.

* Курение может раздражать макрофаги легких, обусловливая образование О.

* Легкие курильщиков содержат больше нейтрофилов, чем легкие некурящих, и дым может активировать образование О в этих клетках.

* Курильщики часто питаются хуже и потребляют больше алкоголя, чем некурящие, и могут ощущать недостаточность пищевых антиоксидантов.

Главным последствием окислительного стресса являются тяжелые нарушения клеточного метаболизма.

3. Антиоксидантная система организма

Защита организма от вредного воздействия кислорода и окисления в ходе эволюции решилась путём создания специализированных антиокислительных механизмов-за счёт создания специализированных ферментных систем — антиокислительных ферментов, буферных систем способных поддерживать прооксидантно-антиоксидантный гомеостаз во внутриклеточных, межклеточных и липидных структурах мембран.

24 стр., 11521 слов

Устойчивость растений к недостатку кислорода, стрессу, температуре

... Цель работы:, Задачи работы:, Определить последствия температурного стресса; 2. Исследовать основные закономерности формирования устойчивости растений к неблагоприятным факторам среды (низкие и высокие температуры, ... протяжении всего онтогенеза. Сюда относится устойчивость к недостатку или избытку воды, низким и высоким температурам, недостатку кислорода, засолению и загазованности среды, ...

Первая линия обороны клетки от токсического действия активных форм кислорода идёт за счёт цитохром-с-оксидазы, которая осуществляет восстановление кислорода до воды. Вторую линию обороны образуют антиокислительные ферментные системы, локализованные в клетке (органеллы: митохондрии, микросомы).

Эти ферментные системы предотвращают «утечку» активных форм кислорода и тем самым, уменьшают окислительную деструкцию биологических структур клетки. К числу антиокислительных ферментов относятся: супероксиддисмутаза, каталаза, система глютатиона, глютатионпероксидаза, органические липидные перекиси, глютатионредуктаза, глютатионтрансфераза, а также церулоплазмин и трансферин крови.

3.1 Антиокислительные ферменты

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутаза (СОД) — пероксид:пероксид оксиредуктаза, которая инактивирует супероксидный анион-радикал О2. В итоговой реакции образуется пероксид водорода, способный инактивировать супероксиддисмутазу. Поэтому последняя локализована и функционирует в содружестве с каталазой, которая быстро и эффективно разлагает перекись водорода. Наиболее распространённая форма супероксиддисмутазы находится в цитозоле клетки и интермембранном пространстве митохондрий. Супероксиддисмутаза относится к наиболее устойчивым ферментам и в связи с этим подкожное введение её больным животным и человеку, подвергающихся например лучевому облучению, существенно снижает воспалительную и лучевую реакцию в зоне облучения.

Каталаза

Каталаза — пероксид водорода: пероксид водорода оксиредуктаза разлагает пероксид водорода. Реакция разложения протекает в две стадии:сначала образуется комплекс фермента с одной, а затем с другой молекулой пероксида водорода. Основная функция каталазы в клетке- это разложение пероксида водорода, образующегося при дисмутации супероксидного анион-радикала. Наибольшая активность каталазы отмечена в гепатоцитах печени, в пероксисомах которой, этот фермент составляет до 40% от всего белка.

3.2 Жирорастворимые антиоксиданты

Вслед за цитохром-с-оксидазой и антиоксидантыми ферментами клетки третью линию защиты осуществляют вещества обладающие антирадикальной и антипероксидной активностью и находящиеся там, где расположены субстраты-мишени атаки свободных радикалов и пероксидов. В первую очередь, это такие места, как биологические мембраны, а мишени-это полиненасыщенные жирные кислоты:линолевая, линоленовая и арахидоновая. Поэтому в структуру плазматических, митохондриальных, микросомальных, лизосомальных мембран встроены жирорастворимые антиоксиданты. К которым относятся: токоферол, убихинон, витамин А.

Токоферол

Это подвижный гидроксил который в положении 6 хроманового ядра молекулы а-токоферола непосредственно взаимодействует с пероксидами и свободными радикалами с образованием токоферолхинона и димеров а-токоферола, прерывая тем самым процесс свободнорадикального пероксидного окисления липидов. Его важной особенностью служит то, что он способен повышать уровень природных липидных антиоксидантов, в отличии от синтетических мощных антиоксидантов. Токоферол выполняет несколько функций. Он взаимодействует с гидроксильным радикалом ОН(наиболее сильнодействующий и короткоживущий из активных форм кислорода).

5 стр., 2362 слов

Медиаторы нервной системы

... в периферической нервной системе, являясь основным медиатором симпатических нервных узлов. В центральной нервной системе он распространен в меньшей степени и выявляется в нервных клетках голубоватого пятна, которые способны к пейсмекерной активности. Аксоны ...

Токоферол оказывает «тушащее» действие по отношению к синглентному кислороду, акцептирует супероксид О2 и ингибирует липидные радикалы, радикалы аминокислот, защищает от токсического действия озона, блокируя порождаемые им реакции. Образующиеся в процессе реакций токоферол мало активен и поэтому способен к повторному взаимодействию с радикалами, с образованием нейтральных продуктов, и отрывом двух цепей свободнорадикального окисления. Но в тоже время, при избытке токоферола, образующиеся радикалы его действуют как прооксиданты, то есть продолжают цепь, разрыхляют мембраны и даже могут усиливать лучевое поражение. Но присутствие других антиоксидантов, например аскорбиновой кислоты, способствует восстановлению токоферола и его антиоксидантной активности. Антиоксидантные свойства токоферола усиливаются также в присутствие холестерина, хотя последний антиоксидантными свойствами не обладает. Так как а-токоферол в организме человека не синтезируется, то он относится к необходимым факторам питания-витаминам и недостаток может привести к синдрому пероксидации, проявляющийся увеличением концентрации свободных радикалов в печени, сердце, мышцах, развитием атеросклероза, гипертонической болезни, угнетение гуморального иммунитета, дегенерации сетчатки глаза, хотя чёткой картины Е-авитоминоза не описано. А-токоферол принадлежит к числу важнейших универсальных жирорастворимых антиоксидантов, обладающих мембраннозащитной, антимутагенной активностью. Взаимодействуя с другими природными антиоксидантами других классов, он является важнейшим регулятором окислительного гомеостаза клеток и организмов, важнейшим компонентом антиоксидантой активности тканей.

Убихинон

Кофермент Q, подобно токоферолу жирорасворимый и обладает антиоксидантной активностью, образуя окислительно-восстановительную буферную систему убихинол-убихинон. Его важная роль связана с участием в митохондриальной цепи электронного транспорта, в качестве одного из его компонентов и кофермента, входящих в цепь сукцинат-Q-NADH-Q-редуктазных и цитохром с-Q-оксидазной систем. Убихинон структурно близок а-токоферолу, их внутриклеточная локализация и биологическая активность похожи. Их близкие аналоги это — пластохиноны и нафтохиноны. Однако убихинон, в отличии от витамина Е и К, синтезируется в организме животных и человека и поэтому к витаминам не относится. Основная часть внутриклеточного убихинона находится в митохондриях, а также присутствует в ядрах и эндоплазматическом ретикулуме и в не больших количествах в аппарате Гольджи и в лизосомах. Много его в органах с большой метаболической активностью — сердце, печень и почки. Подобно а-токоферолу убихинон является слабым антиоксидантом, но он как а-токоферол стимулирует повышение уровня природных антиоксидантов в организме.

Витамин А

Ретинол, ретиналь, ретиновая кислота и его провитамины: в-каратин и другие каратиноиды. Непосредственным предшественником витамина А являются каратиноиды — растительные пигменты, придающие вмести с флавоноидами и ксантоффилами оранжевую окраску овощам и фруктам. Основной их структурной особенностью, обуславливающей химическую, биологическую и антиоксидантную активность, является наличие системы сопряжённых, чередующихся одинарных и двойных связей между атомами углерода. Максимальной активностью обладает транс-изомер витамина А. Витамин А и каратиноиды оказывают антиоксидантную активность во всех биологических мембранах клетки от повреждения их активными формами кислорода, а именно: синглетным кислородом, пероксидными радикалами, канцерогенами;участвуют в регуляции микросомального окисления, ингибируя метаболическую активацию канцерогенов. Антиоксидантные свойства ретиноидов сводится к тому, что они способны к лёгкому обратимому окислению-восстановлению и функционируют в качестве свободного буфера. Витамин А и каратиноиды обладают также антитоксическим, антирадиоционным, антиканцерогенныи, антимутагенным, геропротекторным действием.

15 стр., 7349 слов

Система гемостаза

... крови, но сохраняет активирующее действие на систему двух важнейших физиологических антикоагулянтов ... хотя и не обладает энзиматической активностью, может выступать в роли ... элементов веществ, активирующих плазменный гемостаз. Плазменный (коагуляционный) гемостаз представляет собой каскад ... посредников, фосфорилирование белков, метаболизм арахидоновой кислоты, взаимодействие актина и миозина, Nа+ ...

3.3 Водорастворимые антиоксиданты

Присутствие в жидких средах организма легкоокисляющихся липидных образований (липопротеины крови, хиломикроны, холестерин, триглицериды, фосфолипиды) увеличивают опасность окисления активными формами кислорода и поэтому существуют специализированные антиоксидантные системы, ответственные за стабильность прооксидантно-антиоксидантного равновесия жидкостных сред организма. К их числу относятся: система восстановленный-окисленный глютатион, система аскорбиновой кислоты, фенольные соединения. Каждая из этих систем представляет собой окислительно-восстановительную буферную систему, состоящую из восстановленного и окисленного членов, переходящих друг в друга в зависимости от колебаний параметров среды и направленности метаболических процессов. В нормальных условиях равновесие внутри каждой из редокс-систем сильно сдвинуто в сторону восстановленного субстрата. Преобладание последних и образуют антиокидантный резерв, буферную ёмкость систем.

Глютатион (y-глютамил-цистеинил-глицин).

Играет ключевую роль в защите клеток и внутриклеточной среды от радиоционноспособных интермедиаторов кислорода, образующихся при метаболизме ксенобиотиков, действия ионизирующего излучения и окислительном стрессе. Содержится глютатион преимущественно внутри клеток, в довольно больших концентрациях и в виде восстановленной формы. Некоторая его часть внутри клеток находится в связанном виде-в форме смешанных дисульфидов с белками и высвобождается при повышении концентрации АМФ, то есть при функциональном напряжении, а также в виде соединений с коэнзимом А (КоА).

Восстановленный глютатион не проникает через клеточную мембрану и поэтому синтезируется внутриклеточно и к тому же быстро окисляется в плазме крови. Поэтому при экзогенном введении его в кровь он быстро возвращается в узкие физиологические границы. Внутриклеточный глютатион является фактором защиты от токсического действия многих ксенобиотиков, препятствует взаимодействию активных метаболитов с SH-группами белков, взаимодействует с цитохромом Р-450, инактивируя активные формы кислорода, образующиеся при действии этого ферментного комплекса, и тем самым защищает его от ингибирования этими продуктами.

Небелковые тиоловые соединения (цистеин, тиосульфат натрия, унитиол, цистеамин)

Они участвуют в клеточной пролиферации, стимулируют её, повышают устойчивость клеток к разнообразным вредным воздействиям, оказывают радиозащитное действие, стимулируют иммунореактивность, в некотором смысле замедляют процесс старения организма, стимулируют заживление ран, повышают устойчивость к шоку. К нему относится:эрготионеин-тиолгистидин он близок по своим свойствам и функциям к металлотионеинам — низкомолекулярные белки, не обладающие ферментативной активностью и связывающие ионы тяжёлых металлов с переменной валентностью.

5 стр., 2296 слов

Роль гормонов в формировании реакции на стресс

... адаптации. В реакциях на стресс участвуют многочисленные гормоны. Действие их тесно связано с центральной и периферической нервной системой. Играет роль передача информации от периферии ... на стресс выделяется большое количество гормонов коры надпочечников -- глюкокортикоидов, главным образом кортизола. Они взаимодействуют с катехоламинами, поддерживая кровяное давление, образование глюкозы из ...

Система аскорбиновой кислоты (витамин С).

Вторая по значимости антиоксидантная система биологической жидкости. У разных видов её роль разнообразна, у мышей и крыс она синтезируется в организме и, таким образом полностью удовлетворяются её потребности. У человека и и других животных она не синтезируется и поэтому должна поступать из вне, то есть является витамином. В организме она не имеет депо накопления и поэтому очень быстро распадается, в связи с этим должна постоянно поступать с пищей. Аскорбиновая кислота неустойчива и при её окислении она подвергается дегидрированию с образованием дегидроаскорбиновой кислоты (ДАК).

Переход осуществляется через промежуточную стадию нестойкого интермедиата — семидегидроаскорбата (аскорбил).

При дальнейшем необратимом окислении образуется дикетогулоновая кислота. Аскорбиновая кислота метаболически высокоактивна, тогда как её радикал аскорбил (первый продукт её окисления) относительно инертен, долгоживущий и может участвовать в окисленно-восстановительных реакциях. В биологических системах аскорбиновая кислота присутствует в виде отрицательно заряженного лактона. Дегидроаскорбиновая кислота проходит через клеточные мембраны и является транспортной формой витамина С, сама же аскорбиновая кислота через мембраны проходит с трудом. В клетках и в крови присутствуют все три члена системы, однако в физиологических условиях равновесие сильно сдвинуто влево, в сторону наиболее восстановленного члена аскорбиновой кислоты. Это состояние и характеризует резервные возможности антиоксидантной буферной системы Аскорбиновая-семиДАК-ДАК, её способность, в определенных пределах, стабилизировать прооксиданто-антиоксидантное равновесие в биологических жидкостях, связывая и инактивируя О2, ОН, органические пероксиды, уменьшая тем самым количество продуктов пероксидного окисления липидов. В малых дозах аскорбиновая кислота может являться прооксидантом. При этом при избытке кислорода и прооксидантов резервные возможности системы исчерпываются и аскорбиновая кислота действует в прооксидантном направлении. Антиоксидантные свойства аскорбиновой кислоты помогают при горной гипоксии, гипотермии и холоде, стимулируют фагоцитарную активность нейтрофилов, выводит радионуклиды, при онкологии угнетает активность гиалуронидазы клеток опухоли (фактора инвазии).

Также система аскорбиновой кислоты взаимодействует с системой глютатиона, селеном, другими антиоксидантными витаминами, при этом достигаются взаимная стабилизация эффектов, усиление и пролонгирование действий, общее увеличение антиоксидантной активности.

Система физиологически активных фенольных соединений

Это непосредственный спутник аскорбиновой кислоты. К этой системе относятся: ароматические аминокислоты — тирозин и триптофан, катехоламины — адреналин и норадреналин, серотонин и близкие к нему токоферол, убихинон, нафтохинон, конденсированый фенол — меланин. Наибольшей активностью обладают те классы веществ, которые содержат две и более гидроксильных групп в бензольном ядре. Эти классы соединений в физиологических условиях образуют окисленно-восстановительную систему, компоненты которой легко переходят друг в друга и большинстве случаев функционируют одновременно, подобно системе аскорбиновой кислоты, и играют роль буферной антиоксидантной системы. Обладая резервной антиоксидантной мощностью система фенол-семихинон-хинон при мощном окисленном стрессе и в условиях избытка кислорода действует как прооксидант. Продукты обратимого окисления обладают канцерогенными, токсическими, мутагенными свойствами. Восстановленные члены системы наоборот обладают антиоксидантной, антитоксической, антимутагенной и гепатозащитной активностью. Наиболее высокой биологической активностью, среди витаминных фенольных соединений, обладают катехины и лейкоантоцианидины — наиболее восстановленные из числа растительных фенолов и обладающие наибольшей антиоксидантной активностью. Биологические эффекты фенольных соединений усиливаются и пролонгируются при их комбинированном применении с аскорбиновой кислотой, тиоловыми соединениями (глютатион, цистеин, унитиол) и жирорастворимыми антиоксидантами (а-токоферол, убихинон).

4 стр., 1659 слов

Школа как социально педагогическая система

... педагогической системы: «Они существуют как относительно устойчивые объединения людей и их упорядоченные совокупности, имеющие определенную организацию». По мнению Т.Н. Шамовой, под педагогической системой понимается социально ... темы «Школа - открытая социально-педагогическая система». Объектом исследования в курсовой работе является: современная школа как социальная система. Предметом исследования ...

4. Изменения, происходящие в организме

Окислению при оксидативном стрессе подвергаются не только липиды биологических мембран в процесс включаются и углеводы и белки. Также изменения идут в эндокринной и гормональной системе. Снижается активность энзимной системы лимфоцитов тимуса, увеличивается уровень нейромедиаторов, высвобождаются гормоны. Идёт окисление протеинов, нуклеиновых кислот, углеводов, увеличивается общее количество липидов в сыворотке крови. Увеличивается выброс адренокортикотропного гормона в связи с увеличением распада АТФ и образование цАМФ при этом последний активирует протеинкиназу которая при участии АТФ осуществляет фосфорилирование холинэстеразы, превращающий эфиры холестерина в свободный холестерин. Усиливается биосинтез белка, ДНК, РНК, гликогена и в тоже время идёт мобилизация жиров из депо и распад высших жирных кислот и глюкозы в тканях. Эти процессы идут под действием гормона соматотропина. Усиливается действие липотропных гормонов их действие заключается в жиромобилизующем действии, кортикотропном действии, а также инсулиноподобное действие то есть повышение утилизации глюкозы в тканях. Липотропный эффект осуществляется через систему аденилатциклаза-цАМФ-протеинкиназа, завершающей стадией будет фосфорилирование неактивной триацилглицерол-липазы, которая после активации расщепляет нейтральные жиры на диацилглицерол и высшую жирную кислоту. Усиливается действие гормонов щитовидной железы так как она регулирует скорость основного обмена то есть рост и дифференцировку тканей, обмен белков, углеводов и липидов, увеличивает синтез ферментов, регулирующих скорость окисленно-восстановительных процессов. Очень важную роль играют гормоны инсулин и глюкагон. Есть предположения что глюкоза действует как сигнал для активирования аденилатциклазы, а образовавшаяся в этой системе цАМФ-сигнал для секреции инсулина. Это в свою очередь приводит к усилению распада гликогена в печени и мышцах, замедление биосинтеза белков и углеводов, снижение скорости окисления глюкозы в тканях, развитие отрицательного азотистого баланса, увеличению содержания холестерина и других липидов в крови. Усиливается мобилизация жиров из депо, усиливается глюконеогенез, синтез кетоновых тел. Глюкагон же напротив способствует образованию глюкозы из промежуточных продуктов обмена белков и жиров, стимулирует образование глюкозы из аминокислот путём индукции синтеза ферментов глюконеогенеза при участии цАМФ, также он тормозит гликолитический распад глюкозы до молочной кислоты. Перерасход глюкозы ведёт за собой усиление глюконеогенеза-это синтез глюкозы из неуглеводных продуктов. Такими продуктами являются в первую очередь молочная и пировиноградная кислоты, глицерол и любое соединение которое в процессе катаболизма превратиться в пируват или один из промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот. Также основными субстратами являются лактат и аминокислоты, причём принято считать, что все аминокислоты, за исключением лейцина, могут пополнять пул предшественников глюконеогенеза. Центральную роль в превращениях углеводов играет глюкозо-6-фосфат, он резко тормозит фосфорилитическое расщепление гликогена, активирует ферментативный перенос глюкозы с уридиндифосфоглюкозы на молекулу синтезирующегося гликогена, а также является субстратом для дальнейших гликолитических превращений, в том числе и окислении глюкозы по пентозофосфатному пути. При этом усиливается синтез ферментов глюконеогенеза, особенно фосфоэнолпируват-карбоксикиназа, которая определяет скорость глюконеогенеза в печени и почках, при этом соотношение гликолиза и глюконеогенеза смещается в право. Индукторами синтеза ферментов глюконеогенеза служат глюкокортикоиды.

Увеличивается количество кетоновых тел-это своего рода поставщики топлива для мышц, почек и действуют как регуляторный механизм предотвращая чрезвычайную мобилизацию жирных кислот из жировых депо. Это происходит потому, что многие ткани начинают испытывать энергетический голод из-за того, что при недостатке инсулина глюкоза не может пройти в клетку. При высоком содержании жирных кислот в плазме их поглощение печенью возрастает, усиливается синтез триглицеридов, окисление жирных кислот, а это и приводит к повышению кетоновых тел.

Белки начинают распадаться до свободных аминокислот. Подвергаются этому в основном белки биологических мембран, белки печени, плазмы, мышц. В основном это происходит в реакциях дезаминирования до конечного продукта — пирувата. Углеродные скелеты аминокислот при этом могут включаться в цикл трикарбоновых кислот через ацетил-КоА (ПВК), щавеливоуксусную кислоту, оксалоацетат, а-кетоглутарат, сукцинил-КоА. Пять аминокислот (Фен, Лиз, Трп, Тир) являются кетогенними, так как они предшественники кетоновых тел, в частности ацетоуксусной кислоты, остальные аминокислоты являются источником углеводов и частности глюкозы. Хотя такое распределение на кетогенные и гликогенные аминокислоты условно, так как некоторые углеродные атомы Лиз, Трп, Фен, и Тир могут включаться в молекулы предшественников глюкозы, например Фен и Тир-в фумарат. Истинно кетогенной является только лейцин. Увеличивается синтез биогенных аминов путём декарбоксилирования ароматических аминокислот например: 3, 4-диоксифенилаланин до дофамина из тирозина, а он в свою очередь предшественник катехоламинов; глутаминовая кислота до гама-аминомасляной кислоты(ГАМК).

Все эти процессы усиленного распада белков приводят к отрицательному азотистому балансу — это когда распад превосходит синтез.

5. Роль антиоксидантов в профилактике различных заболеваний

Сердечнососудистые заболевания. Антиоксиданты являются высокоэффективным средством, препятствующим возникновению и прогрессированию атеросклероза, т.к. препятствует формированию тромбов и атеросклеротических бляшек на стенках сосудов. Антиоксиданты являются лучшим »чистильщиком» кровеносных сосудов, их использование позволяет в несколько раз снизить риск заболеваний гипертонией, стенокардией, инфарктом миокарда и инсультом, а также варикозным расширением вен и тромбофлебитами. Многочисленными исследованиями показано, что главной причиной ишемической болезни сердца (ИБС) является спазм коронарной артерии. По результатам последних исследований большую роль в развитии атеросклероза и ИБС отводят окисленным липопротеидам низкой плотности (ЛПНП), которые могут быть вовлечены в патогенез. Образование окисленных ЛПНП увеличивает способность коронарных сосудов к сокращению и уменьшает их эндотелий-зависимую релаксацию. Подтверждено, что антиоксиданты повышают устойчивость ЛПНП при добавлении к плазме, кроме того, они имеют антитромбоцитные свойства и ингибируют пролиферацию гладкой мускулатуры сосудов. Ранее было показано, что содержание антиоксидантов в плазме обратно связано с риском стенокардии. В недавних исследованиях убедительно доказана связь содержания антиоксидантов в плазме со спазматической активностью коронарной артерии.

Диабет. Антиоксиданты эффективно уменьшают хрупкость сосудов (в т.ч. и глазных капилляров), это позволяет использовать их для успешной профилактики и лечения диабетической ретинопатии.

Онкологические заболевания. Антиоксиданты обладают способностью резко замедлять рост опухолей и препятствуют их развитию, что позволяет использовать их с целью лечения и профилактики рака и других онкологических заболеваний.

Противовоспалительное действие антиоксидантов обусловлено связыванием гистамина и гистаминоподобных веществ, что позволяет успешно применять данный препарат при артритах, ревматизме, красной волчанке, язвенном коллите, сенной лихорадке, а также для профилактики спортивных травм.

Тонизирующее и восстанавливающее действие на центральную нервную систему. Антиоксиданты улучшают кровоснабжение и обмен веществ в центральной нервной системе, что ускоряет процессы восстановления функций после повреждения центральной нервной системы, улучшает память, зрение, слух.

Стрессопротективное действие антиоксидантов обусловлено тем, что данный препарат препятствует образованию язв и кровоизлияний на стенках желудка и кишечника, вызываемых внешними раздражителями; нормализует функцию нервной, иммунной и эндокринной систем.

Радиопротективное действие антиоксидантов обусловлено их высокой способностью связывать и нейтрализовать повреждающее действие свободных радикалов, образующихся при воздействии ионизирующего облучения. Могут использоваться для профилактики и лечения лучевой болезни.

Косметическое действие. Антиоксиданты обеспечивают эффективную защиту эластина и коллагена (белка соединительной ткани кожного покрова) от разрушительного воздействия свободных радикалов, усиливают переплетение волокон коллагена с цепью эластина. Этим достигается значительное замедление возрастных процессов потери упругости и эластичности кожи, появления морщин и старческих пятен.

Заключение

Исходя из выше описанного можно сделать заключение, что при воздействии стресс-агента, что в нашем случае это избыточное содержание кислорода в организме, возникает стресс (оксидативный) который ведёт за собой изменения в липидном, углеводном и белковом обмене. И чтобы этого не происходило в организме должны присутствовать определённые системы защиты в нужных количествах (не много-не мало), которые бы боролись с этим видом стресса. Существование таких систем, а это тканевые жиро- и водорастворимые антиоксидантов, антиоксидантные ферментные системы(супероксиддисмутаза, каталаза, ферменты системы глютатиона) обеспечивают удержание процесса свободнорадикального пероксидного окисления липидов биологических мембран, липопротеинов на низком стационарном уровне, не препятствующем нормальной жизнедеятельности. В этом важнейшая и неоспоримая биологическая роль антиоксидантной систем-обеспечение и сохранение прооксидантно-антиоксидантного гомеостаза организма.

Список литературы

[Электронный ресурс]//URL: https://psychoexpert.ru/referat/okislitelnyiy-stress/

1. http://www.nutrition.ru.

2. http://www.e-kr.ru.

3. http://www.vitaline-nn.ru.

4. http://gendocs.ru.

5. Н. Бойко «Оксидантный (окислительный) стресс и его профилактика».

6. Зинчук В.В. «Роль кислородсвязывающих свойств крови в развитии окислительного стресса, индуцированного липополисахаридом».