Оттегінің белсенді формасы (ОБФ) пайда болу механизмі

Жоспар:

Кіріспе

Супероксид – анион

Сутегі асқын тотығы

Гидроксил

Гипохлорит – анион

Оттегінің белсенді формасы (ОБФ) пайда болу механизмі

ОБФ қызметтері

ОБФ жағымсыз әсерлері

Қорытынды

Кіріспе

Оттегісіз өмір сүру мүмкін емес.Фотосинтездеуші организмдердің пайда болуына дейін оттегі атмосферада болған жоқ. Бұл ағзалардың пайда болғаннан кейін оттегі олардың қосымша азығы ретінде пайдаланылды. Бірақ , қазір органикалық қосылысты оттегі көмегімен тотықтандыру  артықшылығы бар ағзалар барында , біз оттексіз өмір сүре алмаймыз. Бірақ , бұл артықшылықпен қоса оттек ағзаға жаңа қауіп тудырады. Жоғары реакциялық  қабілеті бар молекулалық оттегіден тірі жасушаны жою қабілеті бар  жоғары  белсенді формалар  туындады. Жүрек ауруларының патогенезінде ,сондай-ақ  басқа ағзаларда да жасуша құрылымының зақымдалу механизмі ашылумен соңғы 10-15 жылда  деректер молайды. Зақымдаудың негізгі факторы – оттегі, оның жетіспеушілігінен жасуша өлімі туындайды. Қосарланбаған электроны бар ОБФ оның биологиялық әсері бар, ОБФ-ң концентрациясына байланысты реттеуші немесе токсикалық болуы мүмкін. ОБФ токсикалығының алдын алатын байланыстарына антиоксиданттарға зерттей бастады. Тотықтырғыш стресс маңызды орын алады, ол қартаю  және жүрек – қантамыр жүйесінің  ауруларында патогенезінде  кең спектрге ие. Сондықтан осы патогенездің профилактикасы мен емі ретінде антиоксиданттар қолданылады.

Супероксид түрлері.

Бос радикалдар –беткі электрондық қабықшада тақ электронға ие және жоғары реакциялық қабілеті бар молекулалық бөлшектер. Оларды анықтау үшін ЭПР әдісі, химлюменесценция және ингибиторлайтын реакция пайдаланылады. Жасушада түзілетін басты радикал – оттегі радикалы, азоттың монооксиді, қанықпаған май қышқылы радикалдары, убихинон. Ультра күлгін сәцле әсерінен және метаболизмге ксенобионттар әсерінен, сонымен қатар дәрілік заттардан түзілуі мүмкін.

 

ОБФ негізі -Супероксид-анион , жалпы жағдайда молекулаға бір электрон қосылуы нәтижесінде түзіледі. Супероксид  радикал аз реакциялық қабілеті бар. Тотықтырғыш ретінде (электрон акцепторы) , қалыптастырушысы ретінде (электрон доноры) әсер көрсетуі мүмкін. Биологиялық субстраттарда өмір сүру уақыты  6-10 тәулік. Супероксид –радикал темір-күкірт кластері (аконитаза) сукцинатдегидрогеназа және НАДФ –убихинон оксиредуктазаның рН қышқылды мәнінде ақуыздарды бұзу қаупін туғызады. Супероксид 3 реакциялық қабілеттілігі бар 4 пероксильді протондайды. 2 әлсіз қышқыл туындататын H2O2  қышқыл молекулаларына тотықтырғыштың орташа күші бар 2 электрон немесе  супероксид- анионға 1 электрон қосылуын туғызады.

Бірақ сутегі асқын тотығынан  гидроксид –радикал (ОН)  пайда болуы мүмкін, ол тотықтырғыштың жоғары күшіне ие. ОН радикал сутегі асқын тотығының  супероксид-анионмен реакциясы Габер-Вейс нәтижесінде пайда болады.Процесс барысында Н2О2  және супероксидтан (О2?)  гидроксил-радикалға айналады. Реакция жасушада жүреді және тотықтырғыш стресс шақырады. Реакция баяу жүреді ,темір ионымен катализденеді.

Катализдейтін  циклдың 1 стадиясы  Ғе3+ қалыптастыру

Fe3+ + O2? > Fe2+ + O2

Екінші стадия:

Fe2+ + H2O2 > Fe3+ + OH? + OH

Тізбектің түзілуі.

OH? + H2O2 > OH + HO? + O2

 

Қалыпты жағдайда реакция өте баяу өтеді. Металдар валенттілігінің ауысуы кезінде Н2О2  уыттылығы жоғарылайды. ОН түзілу жылдамдығымен түсіндіріледі.

Гидроксид –  радикал басқа ОБФ түзілуіне қатыспайды, бірақ көптеген жасушалық құрылымның тотықтырғыш модификациясының маңызды факторы. Ол белок, майдың молекулаларын, әсіресе  қанықпаған липидті мембранаға белсенді шабуыл жасай отыра оларды тотықтырады. Бұл процесс липидтердің гидро тотығына  және клетка мембранасының бұзылысына әкеледі.  ОН ДНҚ молекуласында байланыстарды үзіп, жасушаның  генетикалық аппараттың бұзылысына себеп болады. ОН химиялық белсенділігінің соңы, жасушадағы өмір сүру уақыты 100 нс, арақашықтығы пайда болған жерінен әсер етуіне дейін 100нм.

 

 

Гипохлорит –анион ОСl.

Гипохлорит –анион ОСl хлордың белсенді формасы бар ОЮФ шартты әсерлі себебі Тотықтырғыш әсерлі. Миелопероксидазды  реакция барысында  ферментативті түрде ОСl айналады, күшті тотықтырғыш  әсерге ие. ОСl қауіптілігі жоғары және де ол О2 әсер ету барысында Он және Н2О2 әсерлесіп синглетті қышқыл түзеді.

ОБФ пайда болу механизмі

  үштік құрылымды 2 қосарланбаған электроны бар молекулалық қышқылдың өзіндік ішкі орбитасы бар.Әрбір орбита тағы бір электрон қабатын алады. О2 нің Н2О толық  қалыптасуына  4 электрон қатысады.  Организмде оттегі қалыптасуы коп жағдайда  сатылы өтеді, әр сатыда бір электронннан супероксид –анион  2О – пайда болады, ол ішкі орбитада қосарланбаған электроны бар. Олар бос радикал деп атайды. Супероксид 1 электрон қосып Н2О2 айналады, 3 электрон қосуы нәтижесінде су молекуласы түзілуі және Он түзілуі жүреді 4 электрон гидроксилді суға айналдырады.

Қышқылды зиянсыз етудің қалыпты механизмі барлық ағзаға бірдей процесс. Кейбір себептерге байланысты бұл жүйеде тоқтау болып (апоптоз кезінде) электрон қосылуы бұзылады және ОБФ пайда болу мүмкін.

 

Синглетті қышқыл  1 О2 кванттық жарық қозу барысында молекуланың қышқылдық хлорофиллмен әсерлесуі барысында хлоропластарда түзіледі. Ауысуға қажетті энергия 22 ккал/мол құрайды. Артық  энергияны сіңіру барысында синглетті қышқыл құрылымы пайда болады. Супероксид радикал түзілуі  фотожүйеде, хлоропластарда және тыныс алу тізбегінің комплексінде ,яғни митохондрияларда, ксантиннің ксантиназамен тотығуы кезінде. Фотожүйеде супероксид радикал түзілуі Меллер реакциясында және  4 Ғе- 4S кластер , ферредоксин және ферредокин –НАДФ- редуктаза

жұмысымен байланысты.

Басқа да механизмдер бар бос радикалдың түзілуі жайлы. Мысалы, цитохром  Р450 жүйесінде микросомада ОБФ түрі  Н2О2 түзіледі.

Сонымен қатар ОБФ ағзада өзіндік тотықтырғыш  әсерлі заттар арқылы пайда болуы мүмкін. Мысалы, гемоглабиннің  метгемоглабинмен тотығуы, супер оксид түзіледі. рН және қышқылдық концентрация  қалыпты болғанда темірдің тұрақты формасы Ғе3+  ион Ғе2+ жеңіл тотығады. Алайда гемоглабин молекуласында бұл реакцияда гемнің ақуыздық бөлігіне байланысты  тежелген. Сонда да оксигемоглабинмен тотығу жоғары жылдамдықта жүреді.

Hb (Fe2+) O2=Hb (Fe3+) +O2-

Түзілген супероксид қышқылдық оксигемоглабинді тотықтырады.

Hb (Fe2+) O2+O2 - + 2H+= Hb (Fe3+) +O2+ H2O

  Н2О2 оксигемоглабинді тотықтырады.

Hb (Fe2+) O2+H2O2= Hb (Fe3+) +OHрадикал+OH-

  Гидроксид  радикало ксигемоглабинді тотықтырады.

Hb (Fe2+) +OH= Hb (Fe3+)

 

Митохондриядағы тыныстық тізбек ОБФ –ң көптеген жасушаларына  қайнар көзі. Олар: НАдф-убихинон оксиредуктаза, сукцинат-убихинон  оксиредуктаза, убихинол- цитохром.

ОБФ қызметі. Аэробты организм тіндерінде метоболизм нәтижесінде оттегінің толық емес өнімдері түзіледі. ОБФ және синтез радикалы ағзада зиянды ғана емес , сондай-ақ пайдалы қызмет атқарады. Инфекция , бөгде зат ағзаға түскенде супероксид анион және ОСl иммунды жүйені іске асырады. Кейбір тінге , әсіресе миға,лейкотриен,тромбоциттерге простагландиндердің жоғары синтезі керек.Бұл процеске супероксид анион қатысуымен жүретін ОБФ клеткалық сигнал берілуіне белсенді қатысады.Цитозольде түзілетін бос радикалдар өсу факторларына, пролиферация реттеуіне қатысады.

Na/K –АТФ-аза ,белок,иондар тасымалдауға қатысады.

Жағымсыз әсерлері.

ОБФ бөлінуі қалыпты жағдайда және ағзада оны зиянсыздандыратын механизмдер бар. Алайда оны көлемі жоғары деңгейге  жетсе, ОБФ өз күшіне енеді.Мысалы: қышқылдық стресске әкелуі мүмкін. Қышқылдық стресс клетканың про- және антиоксиданттық жүйесінің бұзылуына  және ОБФ көп мөлшерде түзілуімен бейнеленеді. ДНҚ, белок, май , зақымдануына тіпті жасуша өліміне әкелуі мүмкін. Көптеген нейродегенеративтік аурулар шақыруы мүмкін, сондақтан  ОБФ клетка өлімінің хабаршысы деуге болады. Қалыпты жағдайда тотықтырғыш жүйе  антиоксиданттық жүйемен реттелінеді. Тепе-теңдік бұзылып тотықтырғыш жүйеге шықса, тотықтырғыш стресс деп аталады. Ол клетка қартаюымен, ОБФ жиналуымен , клеткалық глютатион концентрациясының төмен болуымен байланысты, атеросклероз, диабет, инсульт, Паркинсонизм ауруларына себеп.ОБФ қатерлі ісіктің пайда болуына себепкер екені аықталды.

Қорытынды:

Жоғарыда айтылғандарды қорыта келе, тұтас ағзада  бос радикалдар генерациясы, оттектің бос формалары, антирадикалды, антиоксиданттық қорғаныс динамикалық тепе-теңдікте болады. Бұзылыстары биологиялық мембрана тұрақсыздығына, липоперокидазаның белсенді жүйесіне, гомеостаз, фибринолиз,каликреиндік жүйе белсенділігіне, комплементтік жүйе, васкуляризация бұзылыстарына, тіннің оксигенация және трофикасына, бактериялық токсиннің цитопатологиялық әсеріне әкелуі мүмкін. Антиоксиданттар протоонкогенез белсенділігін  тежейді, иммундық статусты қалыптастырады.

Антиоксиданттық фермент белсенділігінің өзгерісі ОБФ түзілу мөлшеріне байланысты: ОБФ жоғары мөлшерде түзілсе фермент түзілуі белсендіріледі, жоғары мөлшерде бос радикалдарыдң түзілуі керісінше тежейді.