Главная / Здоровье / Реакции организма / Тиолдисульфидная система в механизмах реакции организма на действие факторов окружающей среды. Свободнорадикальное окисление, окислительный стресс и антиоксидантная защита

Тиолдисульфидная система в механизмах реакции организма на действие факторов окружающей среды. Свободнорадикальное окисление, окислительный стресс и антиоксидантная защита

Оцените статью

В свете этих фактов понятно, что многочисленные и разнообразные по своей природе химические, физические и биологические агенты, способные модифицировать тиолдисульфидную систему, оказывают тем самым прямое влияние на биохимические и физиологические процессы, зависящие от ее редокссостояния. Под этим углом зрения могут рассматриваться, например, некоторые существенные стороны биохимического механизма неспецифической резистентности и адаптации организма к экстремальным воздействиям факторов внешней среды. В настоящее время известно, что эти воздействия вызывают значительное повышение интенсивности образования реактивных форм кислорода (АФК) и стимулируют усиление процессов свободнорадикального окисления (СРО). Вероятной причиной этих явлений может быть интенсификация «утечки» электронов из электронотранспортных цепей в результате активизации биологических процессов, ответственных за сохранение гомеостаза организма [80]. В этой связи следует иметь в виду активацию энергетического обмена и соответственно транспорта электронов в митохондриальном механизме терминального окисления при действии стрессорных факторов или усиление микросомального окисления при действии ксенобиотиков и токсических веществ бактериального происхождения [81].

Вследствие своей высокой реакционной способности АФК вступают во взаимодействие с веществами, играющими основополагающую роль в механизмах жизнедеятельности: белками, липидами, нуклеиновыми кислотами, тиолами и др. («окислительный стресс»). В результате окислительного повреждения молекулярных структур физико-химические свойства и биологическая активность этих веществ существенно изменяются. СРО может являться причиной денатурации белков, пероксидации липидов, модификации азотистых оснований нуклеиновых кислот, необратимого окисления тиоловых групп и окислительной деструкции дисульфидов, повреждения клеточных мембран и т. д. [55, 56, 82, 9]. В предисловии к книге «Biothiols» L. Packer [9] отмечает, что изучение окислительного стресса принесло в последние годы многочисленные свидетельства ключевой роли тиолдисульфидного статуса клетки в обширном круге биохимических и биологических реакций и привело к осознанию огромного значения биотиолов в клеточном окислительном повреждении. Этот взгляд находит новые подтверждения в недавних цитированных выше сообщениях о ведущем участии тиоредоксиновой ТДС в клеточной редокссигнализации, в регуляции генной экспрессии и сохранения гомеостаза при окислительном стрессе [24, 60, 61].

Развитию окислительного стресса препятствует сложный многокомпонентный механизм антиоксидантной защиты (АОЗ), который превращает АФК в малоактивные продукты, прерывает цепные реакции перекисного окисления липидов, инактивирует перекисные соединения [80]. Результаты многолетних исследований разных авторов делают все более очевидной важную роль тиоловых соединений и тиолдисульфидной системы в целом в механизме АОЗ. К такому выводу приводят следующие факты [5455].

Биотиолы формируют основную функциональную часть механизма АОЗ; к их числу относятся глютатион и различные тиоловые белки: тиоредоксины; глютаредоксины; глютатионредуктаза; глютатионпероксидаза; дегидрогеназы пентозофосфатного цикла, обеспечивающего восстановительную регенерацию окисленного глютатиона; белки теплового шока (Hsp).
Уникальные химические свойства тиолов обусловливают их высокую избирательную антиоксидантную активность, их способность проявлять антирадикальное («ловушки» радикалов) и антиперекисное действие.
Обратимость окисления SH-групп делает возможным поддержание гомеостаза ряда тиоловых антиоксидантов в клетке без активации их биосинтеза.
Восстановительная регенерация окисленных форм двух активных низкомолекулярных антиоксидантов — аскорбиновой кислоты и бгокоферола осуществляется HS-глютатионом и служит важным условием стабилизации буферной емкости антиоксидантной системы.
Тиоредоксин является ключевой молекулой в механизме редокс-сигнализации, инициирующей синтез антиоксидантных белков при окислительном стрессе.
Поскольку воздействие на организм экстремальных факторов окружающей среды, разнообразных по своей природе, приводит к усилению СРО и развитию окислительного стресса, очевидно, что устойчивость (резистентность) организма и его адаптация к такому воздействию должны быть связаны с использованием возможностей АОЗ. Таким образом, активация СРО представляет собой однотипную общую системную ответную реакцию организма на действие разнообразных стрессоров, т. е. имеет неспецифический характер, и стимулирует вторичную неспецифическую реакцию — активацию АОЗ. Истощение и срыв АОЗ ведет к интенсификации процессов СРО и к развитию окислительного стресса. Поэтому альтернатива «здоровье или болезнь», «адаптация или дезадаптация» во многом зависит от сохранения или нарушения оптимального количественного соотношения между восстановленными и окисленными формами антиоксидантов, т. е. от «буферной емкости» антиоксидантной системы, которая должна рассматриваться как важнейшая составляющая биохимического механизма неспецифической резистентности и адаптации организма к стресс-факторам. Кстати сказать, представление о буферной емкости системы антиоксидантной защиты наполняет конкретным содержанием абстрактное понятие «энергия адаптации», встречающееся в научной литературе.

Суммируя сказанное, подчеркнем следующие основные положения. Сведения о биотиолах, накопленные за восьмидесятилетний период изучения их физико-химических свойств и биологических функций, свидетельствуют об особой роли тиоловых соединений в механизмах жизнедеятельности. Эта роль обусловлена высокой и избирательной реакционной способностью сульфгидрильных (тиоловых, —SH) групп, благодаря которой тиолсодержащие органические вещества легко подвергаются разнообразным химическим превращениям в мягких физиологических условиях.

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Поля для обязательного заполнения *

*

Подняться вверх