Состояние процессов перекисного окисления липидов при остром панкреатите - Биология и естествознание курсовая работа
Главная
Биология и естествознание
Состояние процессов перекисного окисления липидов при остром панкреатите
Исследование физиологии поджелудочной железы, роли панкреатического сока в процессе пищеварения. Анализ активных форм кислорода и путей их образования, биохимии свободно-радикальных процессов. Обзор состояния обменных процессов при остром панкреатите.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
на ТЕМУ: Состояние процесс ов перекисного окисления липидов при остром панкре а тите
ЛПНП- липопротеиды низкой плотности
НАДФ- никотинамид-динуклеотид фосфат
Цель работы: провести оценку влияния состояния ПОЛ у больных ОП на фоне иммуно-коррегирующего лечения Ронколейкином (рекомбинантный ИЛ-2).
Задача работы: количественно определить уровень МДА как одного из основных показателей активности ПОЛ в сыворотке крови у больных ОП.
1.1 Строение п оджелудочной жел е зы
Это крупная дольчатая, альвеолярно-трубчатая железа представляет собой узкий орган, который расположен поперек стенки брюшной полости позади желудка, на уровне первого поясничного позвонка человека. Головка ПЖ сначала поднимается кверху, затем опускается и оказывается окруженной двенадцатиперстной кишкой. Хвост железы расположен выше и прилежит к селезенке, левой почке и надпочечнику. Выводной проток проходит слева направо через всю длину железы, будучи заключенным в нее ближе к задней поверхности, образуется из слияния протоков нескольких долек и отдельного протока головки. Основной проток ПЖ вместе с общим протоком впадает в двенадцатиперстную кишку на расстоянии 3 см от ее начала. Система слепо оканчивающихся канальцев и протоков начинается гроздьями полигональных клеток, содержащих в цитоплазме гранулы секрета (зимогенные гранулы). Это ацинарные клетки - основные функциональные единицы железы, составляют приблизительно 95% клеток экзокринной части ПЖ, которая в свою очередь составляет 84% всей железы (36). ПЖ с поверхности покрыта тонкой соединительно-тканной капсулой, срастающейся с висцеральным листком брюшины. Её паренхима разделена на дольки, между которыми проходят соединительнотканные тяжи. В них расположены кровеносные сосуды, нервы, интрамуральные нервные ганглии, пластинчатые тельца и выводные протоки. Дольки включают экзокринные и эндокринные части железы. На долю первой части приходится около 97%, а второй - до 3% всей массы железы.
Эндокринная часть ПЖ представлена панкреатическими островками Лангерганса, лежащими между панкреатическими ацинусами. В ПЖ человека насчитывается от 500 тыс. до 2 млн. островков Лангерганса, в среднем около 1 млн., но при этом их объём не превышает 3% объёма всей железы. В большем количестве их находят в хвосте, чем в теле или головке (11, 68). При окраске гематоксилином и эозином островки Лангерганса выделяются в виде круглых, овальных или фестончатых бледных пятен. Величина их варьирует от 0,1 до 0,3 мм, достигая иногда 1 мм. Они отделены от конечных отделов экскреторной части железы своеобразными содинительно-тканными перегородками. Последние часто бывают неполными и обнаруживаются с большим трудом.
Эндокринные клетки в островках располагаются извитыми рядами либо в виде колонн и имеют полигональную форму. Между рядами клеток находятся сплетения кровеносных капилляров. Ядро таких клеток, обычно округлой формы, содержит интенсивно окрашиваемую густую хроматиновую сеть, цитоплазма бледная, нежнозернистая.
Островки состоят из эндокринных клеток - инсулоцитов. Среди инсулярных клеток различают 5 основных видов:
В(бета)-клетки - составляют основную массу клеток островков (около 70-75%). Их гранулы состоят из гормона инсулина, синтезирующегося в этих клетках.
А(альфа)-клетки - составляют примерно 20-25% от всей массы инсулярных клеток. В их гранулах обнаружен гормон глюкагон.
D-клетки, число которых невелико (5-10%), синтезируют гормон соматостатин, задерживающий секрецию ферментов ацинозными клетками и тормозящий выделение инсулина и глюкагона А- и В- клетками.
D 1 -клетки - выделяют вазоинтестинальный пептид (ВИП), снижающий артериальное давление (АД), стимулирующий выделение сока и гормонов ПЖ.
РР-клетки (2-5%) вырабатывают панкреатический полипептид (ПП), стимулирующий выделение желудочного сока.
Экзокринная часть ПЖ в дольках представлена панкреатическими ацинусами, вставочными и внутридольковыми протоками, а также междольковыми протоками и общим панкреатическим протоком, открывающимся в двенадцатиперстную кишку.
Структурно-функциональной единицей экзокринной части ПЖ является панкреатический ацинус. Ацинусы состоят из крупных экзокринных панкреатоцитов, или ациноцитов, расположенных на базальной мембране, и нескольких мелких протоковых, или центроацинозных, эпителиоцитов.
Экзокринные панкреатоциты (ациноциты) выполняют секреторную функцию, синтезируя пищеварительные ферменты панкреатического сока.
Изучение ультраструктуры ацинарной клетки в различных физиологических условий стимуляции и ингибирования секреторного процесса выявило интересные морфофункциональные особенности секреторного цикла ПЖ.
1.2 Физиология и биохимия поджелудочной железы
1.2.1 Роль панкреатического сока в процессе пищевар е ния
Поступая в двенадцатипёрстную кишку, пища подвергается действию сока заложенных в слизистой оболочке кишки бруннеровских и либеркюновых желёз. Сок их содержит много слизи и фермент, аналогичный пепсину (действует в кислой среде); сок оказывает также слабое действие на расщепление жиров и крахмала и активирует действие ферментов ПЖ. Однако главными по действию на пищеварение в двенадцатипёрстной кишке являются сок ПЖ и желчь.
Панкреатический сок - бесцветная прозрачная жидкость основной реакции (рН 7,8 - 8,4), но концентрация ионов Н + зависит от фазы пищеварения и может колебаться (от рН 4 до рН 8,5), что зависит от наличия бикарбонатов в нём (39). Состав секрета ПЖ сложен, недаром слово "секрет" заменяют нередко словом "сок поджелудочной железы". Сок содержит набор энзимов и электролитов (табл. 1) (36).
Табл. 1. Состав сока поджелудочной железы.
Под влиянием сока ПЖ, солей парных желчных кислот и других факторов, стимулирующих пищеварение, происходит переваривание белков (частично до аминокислот (АК), но главным образом до простых пептидов), углеводов и жиров. В двенадцатиперстной кишке расщепляется 53-65% углеводов и белков, принятых с пищей, и небольшое количество жиров (39).
1.2.2 Особенности м етаболизма поджелудочной железы Внешнесекреторная функция поджелудочной жел е зы
Секреция воды. У человека ПЖ за сутки выделяет около 1 л поджелудочного сока. Синтез жидкой части панкреатического сока, включение в него электролитов совершаются преимущественно в протоковых клетках. Образуемый секрецией ацинарных клеток и клеток протоков сок ПЖ является гипертоническим и обусловливает движение воды по системе протоков ПЖ вплоть до их впадения в кишку. Сок, вытекающий из большого дуоденального соска (Фатеров сосок) в кишку, является изоосмотическим с плазмой.
Секреция электролитов. Предполагалось, что транспорт электролитов имеет место в мелких, а не в крупных протоках ПЖ. С помощью уравнения Нернста была рассчитана концентрация Na + , K + , Cl? , HCO 3 ? в плазме и соке ПЖ. Когда концентрация иона натрия в плазме изменяется, происходит аналогичный сдвиг концентрации иона в соке ПЖ. В основе секреции электролитов ПЖ находятся метаболически зависимые транспортные процессы (активный транспорт). Концентрация Ca 2+ в соке ПЖ изменяется параллельно содержанию в нем ферментов (амилазы).
Механизмы секреции бикарбонатов. Бикарбонат, вероятно, образуется в особых клетках и клетках железистых протоков. В образовании бикарбонатов решающую роль играет фермент карбоангидраза. Это доказано путём введения веществ, ингибирующих его синтез. Концентрация HCO 3 ? в соке ПЖ в 4-5 раз превосходит концентрацию анионов в крови. Концентрация бикарбонатов находится в зависимости от скорости секреции: при низкой скорости секреции концентрация бикарбонатов и хлоридов является близкой к концентрации их в плазме (36).
Секреция пищеварительных ферментов. Установлено, что около 75% всей образующейся в железе энергии аденозинтрифосфата (АТФ) затрачивается на синтез ферментов и лишь 10% - для переноса ионов. При длительном недостатке белков в пище может развиться дегенерация ПЖ. Некоторые ферменты, например, амилаза и липаза в клетках ПЖ, находятся в активной форме, в то время как протеолитические ферменты образуются в неактивной форме. Повреждения или нарушения проходимости железистых протоков ведут в результате распада белков и жиров к нарушению структуры ткани железы (39).
В пищеварительных процессах в кишечнике ферменты сока ПЖ играют главную роль. Состав и значение их различны (табл. 2).
Секреторную деятельность ациноциты осуществляют циклически. Их секреторный цикл занимает в среднем 1,5-2 часа. Однако в зависимости от физиологических потребностей организма в пищеварительных ферментах этот цикл может сократиться или, наоборот, увеличиться (68).
Около 20% общей массы ПЖ приходится на ферменты. При массе 80-100 г она продуцирует в сутки 1,5-2 л преимущественно белкового секрета, основу которого составляют 12 известных ферментов. По выходу готового продукта на единицу массы ПЖ можно сравнить только с почками, так как она продуцирует 20 мл секрета на 1 г массы в сутки.
Таблица 2. Состав протеинов в соке поджелудочной железы.
Эстераза (карбоксил эстергидролаза)
Из всех ПЖ ферментов наибольшее значение, особенно при патологических состояниях, имеют протеолитические ферменты (рис. 1). Основное физиологическое и патологическое значение протеаз, помимо участия их в пищеварении, состоит в том, что, обладая кининогеназным действием, они при определенных условиях вызывают образование вазоактивных полипептидов кининов из тканевых и плазменных белков кининогенов. В физиологических условиях кининовая система осуществляет гуморальную регуляцию гемодинамики, свертывания крови и фибринолиза, секреторного процесса, функции почек и т.д. (11).
Рисунок 1. Ферменты поджелудочной железы.
В секреторном процессе ПЖ выделяют следующие стадии:
Поступление через эндотелий сосудов, базальную мембрану и базальную плазматическую мембрану ацинуса соединений, необходимых для синтеза протеина.
Рибосомальный синтез первичного белкового секрета в зернистом ЭПР.
"Созревание" белкового секрета в структурах комплекса Гольджи.
Объединение мембран зимогенных гранул с плазмолеммой и экструзия содержимого гранул, когда ферменты оказываются в просвете протоков.
В межпищеварительный период синтез и секреция ферментов ацинарными клетками ПЖ резко снижаются, но полностью функционировать клетки не прекращают и только находятся в фазе сниженной физиологической активности. После воздействия на организм холецистокинином-панкреозимином в ацинарных клетках ПЖ наблюдаются различные структурные изменения. Увеличивается количество секреторных гранул, которые могут даже отодвинуть ядро и комплекс Гольджи к базальной мембране.
Скорость синтеза и цикл обмена секреторных протеинов превышают скорость синтеза и цикл обмена структурных белков. Среднее время полураспада структурных белков составляет 3,5-5 сут, в то время как секреторных белков - от 10 до 12 ч.
Для максимального синтеза амилазы необходима доставка всего десяти АК и особенно - триптофана. Даже введение только одного триптофана оказывается достаточным для возбуждения секреции.
Основной способ выведения секрета из ацинарной клетки - мерокриновый, но не исключаются и другие способы выведения образовавшихся ферментов. Экзоцитоз происходит с большой скоростью.
Важной особенностью секреции в ПЖ является то, что ферменты синтезируются в неактивной форме в виде проферментов или зимогенов. Среди множества различных проферментов ключевую роль играет трипсиноген. Попадая в кишечник, он под действием энтеропептидазы превращается в трипсин. Энтеропептидаза - протеиназа, локализованная на поверхности клеток слизистой двенадцатиперстной кишки. Она отщепляет от трипсина короткий пептид, вследствие чего функциональные группы в трипсине перестраиваются и образуют активный центр. Образующиеся молекулы трипсина могут активировать следующие молекулы трипсиногена, аутокаталитически отщепляя пептид, а также активировать другие зимогены ПЖ. Активированные таким образом ферменты ПЖ способствуют интенсивному перевариванию пищевых белков (71) (рис. 2).
Рисунок 2 . Активация пищеварительных ферментов поджелудочной железы.
Полагают, что в ПЖ существует гомогенная популяция ацинарных клеток, каждая из которых, по-видимому, содержит гомогенную популяцию зимогенных гранул. И если опорожнение клеток от секрета происходит только путем экзоцитоза, то в составе сока ПЖ энзимы должны всегда выделяться в смеси в общей пропорции. Однако если при введении холецистокинина выделяются все энзимы, то после мнимого кормления у человека трипсина и химотрипсина выделялось меньше, чем липазы, а амилазы не было вовсе (36).
1.2.3 Значение цикл ических нуклеотидов в секреции поджелудочной жел е зы
Возбуждение рецептора ведёт к повышению концентрации одного или многих внутриклеточных вторичных передатчиков, которыми могут быть аденозин-3',5'-циклический монофосфат (цАМФ), гуанозин-3',5'-циклический монофосфат (цГМФ), Са 2+ .
Концентрация и активность вторичного передатчика в клетке после образования лиганд-рецепторного комплекса является итогом динамического процесса между двумя тенденциями: возбуждения и торможения, например, катализ аденилатциклазной и воздействие цАМФ-фосфодиэстеразой. Многие функции цАМФ осуществляются с помощью цАМФ-зависимой протеинкиназы, состоящей из двух субъединиц: каталитической и тормозной, составляющих важный, но не универсальный регуляторный механизм.
Роль циклических нуклеотидов в регуляции деятельности секреторных клеток не только получила признание, но и после короткой истории интенсивного изучения приобрела характер законченной теории. Применительно к ПЖ было установлено, что секреция амилазы изолированной ПЖ возбуждалась теофилином, цАМФ и его моно- дибутирил производными. Секреция тормозилась АМФ. В дальнейшем несколько групп исследователей показали, что цАМФ, дибутирил цАМФ и теофилин стимулировали секрецию протеина и усиливали секреторный эффект карбохолина. Однако ни цАМФ, ни бутирил цАМФ не имитировали так называемый фосфолипидный цикл и синтез протеина.
Наблюдаемое быстрое нарастание уровня цАМФ после воздействия холецистокинином-панкреозимином не объясняло взаимосвязи между концентрацией цАМФ и секрецией, вызванной панкреозимином или ацетилхолином. Позднее было выяснено, что не существует простой взаимосвязи между выработкой ферментов и по отношению к накоплению цАМФ. Тем не менее факты свидетельствуют о повышении аденилатциклазной активности вслед за введением холецистокинина-панкреозимина или холинергетиков.
Была создана замечательная модель для изучения значения циклических нуклеотидов. Было установлено, что очищенный холерный токсин в изолируемой, перфузируемой ПЖ вызывал секреторный ответ в течение нескольких часов. Секреция продолжалась увеличением концентрации цАМФ в ткани и усиливалась теофилином. Секреция, стимулированная холерным токсином, напоминала секрецию, вызванную секретином, в том, что содержала высокую концентрацию бикарбонатов и несколько увеличенное количество пищеварительных ферментов. Считается, что цАМФ не репродуцирует все метаболические эффекты холецистокинина-панкреозимина или карбохолина, что прямой корреляции между секрецией ферментов и повышением уровня цАМФ при воздействии гормонами не имеется. Существует отчетливая активация аденилатциклазы вслед за введением холецистокинина-панкреозимина или карбохолина, что прямой корреляции между секрецией ферментов и повышением уровня цАМФ при воздействии гормонами не имеется. Существует отчетливая активация аденилатциклазы вслед за введением холецистокинина-панкреозимина в препаратах разрушенных клеток.
Было выделено три протеинкиназы: цГМФ-зависимая киназа, цАМФ-зависимая киназа, быстро активирующая классического типа протеинкиназа. Оказалось, что в физиологических концентрациях фосфодиэстеразы были активны в отношении цАМФ и цГМФ. Таким образом, секретин и ВИП при взаимодействии с рецептором клетки возбуждает аденилатциклазу, после чего следует увеличение содержания цАМФ, происходит активация цАМФ-зависимой протеинкиназы и после фосфориляции - слияние мембраны зимогенных гранул и плазматической мембраны, экзоцитоз. Таким образом, холецистокинин-панереозимин индуцирует следующие этапы клеточных реакций после взаимодействия гормон - рецептор: изменения распределения внутриклеточного кальция, повышение уровня цГМФ, торможение аденилатциклазы, активация протеинкиназных ферментов и как конечный результат - экзоцитоз после растворения, распада участка плазматической мембраны и мембраны зимогенных гранул (27).
1.3 Характеристика активных форм кислородаи путей их образования
Кислород - необходимое условие существования аэробных клеток. Реакция восстановления О 2 до Н 2 О составляет основу биоэнергетики человека и животных. Наличие двух неспаренных электронов существенно ограничивает реакционную способность молекулярного кислорода, который обычно не вступает в прямые неферментативные химические реакции с органическими соединениями, входящими в состав живых клеток и тканей. Реакции утилизации О 2 в живой клетке чаще протекают с участием оксидаз или оксигеназ, металлопротеинов, в активном центре которых находится один или несколько атомов (ионов) металла переменной валентности (Fe, Cu, Zn, Mn, Co), например, цитохромоксидазы или цитохрома P-450. В ходе этих реакций промежуточные продукты восстановления О 2 не выделяются в окружающую среду, а подвергаются превращениям до конечных соединений в реакционном центре этих ферментов. Вместе с тем в биологических системах могут образовываться и промежуточные продукты восстановления молекулы кислорода: перекись водорода, супероксидные и гидроксильные радикалы. Образование радикалов из устойчивых молекул обусловлено появлением на свободной валентной орбитали нового электрона или наоборот - удалением одного электрона из электронной пары (47). Эти соединения обладают высокой реакционной способностью и получили название "активных форм кислорода" (АФК). АФК представляют группу различных соединений радикальной и нерадикальной природы, которые различаются по продолжительности их существования и активности. Все радикалы, образующиеся в организме, можно разделить на 3 категории.
Первичные радикалы образуются из молекул за счет реакций одноэлектронного окисления с участием металлов переменной валентности. Это компоненты дыхательной цепи, такие как радикалы убихинона (коэнзима Q), супероксидный анион-радикал и окись азота.
К вторичным относят радикалы, образующиеся из перекиси водорода, липоперекисей и гипохлорита в присутствии ионов двухвалентного железа, потому что сами эти радикалпродуцирующие молекулы образуются, как правило, из первичных радикалов. Это, прежде всего, гидроксильный радикал и (с некоторыми оговорками) липидные радикалы, участвующие в реакциях цепного окисления ненасыщенных жирнокислотных цепей липидов биологических мембран и липопротеинов плазмы крови.
В качестве третичных можно рассматривать радикалы, которые образуются при действий вторичных радикалов на молекулы антиоксидантов (АО) и других легкоокисляющихся соединений.
Необходимо отметить принципиальную разницу в биологическом действии первичных и вторичных радикалов. Первичные радикалы специально вырабатываются организмом и выполняют жизненно важные функции: переноса электронов в дыхательной цепи (убихинон); защиты от микроорганизмов (супероксидный анион-радикал); регуляции кровяного давления (окись азота), тогда как вторичные радикалы оказывают цитотоксическое действие и, как правило, наносят организму большой вред (15).
Согласно современным представлениям, АФК могут выполнять функции вторичных посредников в процессах жизнедеятельности клеток. АФК участвуют в сигнальной трансдукции, влияя на метаболизм кальция, гидролиз фосфолипидов (ФЛ), фосфорилирование, модуляцию некоторых факторов транскрипции (23).
Супероксидный анион-радикал (О 2 - ). Одноэлектронное восстановление кислорода, которое происходит в результате взаимодействия О 2 и d-металлов (Fe 3+ , Fe 2+ , Cu 2+ , V 2+ , Mn 2+ , Co 2+ ) приводит к образованию О 2 - или его протонированной формы - гидропероксидного радикала (HO 2 *). О 2 - более реакционноспособное соединение, чем О 2 . О 2 - является слабым окислителем и может выступать в качестве донора электронов, восстанавливая ряд соединений. Так как анион О 2 - имеет заряд, он плохо мигрирует через мембраны, в противоположность О 2 -, его протонированная форма HO 2 * не несёт заряда и поэтому сравнительно легко проникает через биологические мембраны. Время жизни О 2 - 10 -6 с; радиус диффузии 0,3 мкм (48).
В живых системах О 2 - представляет собой промежуточный продукт биохимических реакций (окисление тиолов, флавинов, хинонов, катехоламинов, а также метаболизма ксенобиотиков). Однако основные источники его образования - ферментативные системы: НАДФН-оксидаза фагоцитирующих клеток, ксантиноксидаза, митохондриальная дыхательная цепь (коэнзим Q, цитохром-с-оксидаза) и микросомальные монооксигеназы (27).
Перекись водорода (Н 2 О 2 ). Присоединение двух электронов к молекуле кислорода или одного электрона к аниону О 2 - сопровождается образованием двухзарядного аниона О 2 2- . В свободном состоянии такой анион не существует, так как энергия связывания атомов кислорода становится отрицательной. Присоединяя протоны, он переходит в НО 2 или Н 2 О 2 , при физиологических значениях рН преобладает Н 2 О 2 (22). Н 2 О 2 относят к окислителям слабой силы. В отсутствие восстановителей Н 2 О 2 довольно стабильна и может легко проникать через мембрану (34). Цитотоксическое действие Н 2 О 2 увеличивается в 100-1000 раз в присутствии свободных ионов металла. В живых организмах источниками Н 2 О 2 служат ферментативные реакции с оксидазами, переносящими два электрона на молекулу кислорода: ксантиноксидазой, оксдидазой L-аминокислот и рядом других, а также реакция дисмутации, катализируемая супероксиддисмутазой. Н 2 О 2 служит источником возникновения гидроксильного радикала. Генерация Н 2 О 2 приводит к закислению среды, индуцируя диссоциацию железа из ферритина и, таким образом, усиливает цитотоксическое действие самой Н 2 О 2 (22).
Синглетный кислород (О 2 '). Изменение спина одного из электронов, находящегося на р*-орбитали в молекуле кислорода, приводит к образованию возбужденного синглетного состояния ( 1 ?g), энергия которого на 96,3 кДж/М больше энергии основного триплетного состояния. О 2 ' метастабилен, переход его в триплетное состояние сопровождается инфракрасной (1270 нм), а рекомбинация - красной (634 нм) люминисценцией. Время жизни синглетного кислорода 10 -6 с; радиус действия 0,3 мкм. Высокая реакционная способность приводит к тому, что он легко вступает в окислительные реакции с органическими соединениями, принимает участие в инициировании ПОЛ. Во многих ферментативных реакциях О 2 ' выступает как сопутствующий продукт. Энергичное образование О 2 ' в клетках может приводить к их повреждению или гибели (34).
Гидроксильный радикал (*ОН). Считается, что *ОН обладает наибольшим повреждающим действием по отношению к биологическим объектам, он может разрывать любую С-Н или С-С связь. Образование *ОН-радикала показано в реакциях окисления арахидоновой кислоты, при микросомальном окислении, в реакциях с флавиновыми ферментами и убихиноном.
Однако основным источником *ОН в большинстве биологических систем служит реакция Фентона с участием металлов переменной валентности, главным образом Fe 2+ , по схеме (22, 59, 60):
Fe 2+ + Н 2 О 2 > Fe 3+ + *ОН + ОН-
Вследствие высокой химической активности время жизни *ОН-радикалов составляет около 100 мкс, следовательно, эффективность повреждающего действия *ОН радикалов будет зависеть от локализации места их образования. Есть основания полагать, что повреждающий эффект АФК обусловлен, прежде всего, радикалом гидроксила с его чрезвычано высокой реакционной способностью и очень положительным редокс-потенциалом.
1.4 Патобиохимия свободно-радикальных процессов
Процессы свободно-радикального окисления (СРО), протекающие в клетке, затрагивают все без исключения клеточные структуры и модифицируют работу многочисленных систем клеточного метаболизма. Наиболее активным процессом, идущим на поверхности клеточных мембран, является ПОЛ. Это сложный, зависящий от множества факторов процесс, который заключается во взаимодействии активных кислородных частиц с ацильными остатками липидов мембраны, липопротеидами различной плотности и свободными ненасыщенными жирными кислотами (ЖК), присутствующими в клетке в свободном состоянии (4, 14).
Биологическая значимость процессов ПОЛ проявляется в обновлении состава и поддержании свойств биомембран, регуляции их проницаемости, активности мембраносвязанных ферментов, участии в энергетических процессах клеточного деления, синтезе биологически активных веществ (БАВ). Через стадию перекисных производных ненасыщенных ЖК осуществляется синтез простагландинов и лейкотриенов, а тромбоксаны, оказывающие мощное влияние на адгезивно-агрегационные свойства форменных элементов крови и микроциркуляцию, сами являются гидроперекисями. Образование гидроперекиси холестерина - одно из звеньев некоторых стероидных гормонов, в частности прогестерона (22). ПОЛ приводит к уменьшению количества жидких гидрофобных липидов в бислойных участках, вследствие этого увеличивается вязкость мембран. Появление поперечных межмолекулярных сшивок и возрастание количества упорядоченных липидов ведет к ограничению подвижности в бислое, также происходит увеличение отрицательного заряда на поверхности мембран, обусловленное появлением вторичных продуктов ПОЛ, содержащих карбоксильные и карбонильные группы. Следствием этих изменений является нарушение барьерных свойств, проницаемости, гормон-рецепторных взаимодействий, трансдукция сигналов в клетку (рис. 3).
Реакции инициации ПОЛ осуществляются путем взаимодействия АФК с полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК) гидрофобной части мембран. Это сложный многостадийный процесс, которому присуща разнообразная природа промежуточных продуктов.
Рисунок 3 . Токсическое действие продуктов ПОЛ на клетку.
ПОЛ обладает гидроксильный радикал. Радикалы *ОН, реагируя с ПНЖК (RH), инициируют цепную реакцию окисления липидов. На первой стадии происходит образование свободного радикала (СР) липида (R*):
1. RH + *ОН > H 2 О + R* (инициирование цепи)
R* вступает в реакцию с растворенным в среде молекулярным кислородом, при этом образуется новый СР - радикал липоперекиси (ROO*):
RОО* атакует одну из соседних молекул ФЛ с образованием гидроперекиси липида ROOH и нового радикала R*:
В биологических мембранах цепи могут состоять из десятка и более звеньев, это зависит от состава ФЛ мембран, от количества и прочности двойных связей в ПНЖК, входящих в их состав. Важнейшая особенность ПОЛ в биологических мембранах заключается в том, что по ходу реакции происходит разветвление цепей. Это происходит в присутствии ионов металлов переменной валентности (в частности ионов Fe 2+ ) в результате разложения гидроперекисей:
4. ROOH + Fe 2+ > RO* + Fe 3+ + H 2 О
ROOH + Fe 3+ + *ОН > ROO* + Fe 3+ + H 2 O
Восстановленные и окисленные формы железа вступают в реакции с гидроперекисями по механизму одноэлектронного переноса, обуславливая распад гидроперекисей сразу по двум направлениям с образованием или алкоксильных (RO*), или алкилперекисных (ROO*) радикалов липидов, также способных атаковать непредельные ацилы ФЛ мембран. В условиях клетки скорость разветвления цепей определяется концентрацией и локализацией ионов металлов с переменной валентностью. Экспериментально доказано, что ионы Fe 2+ в зависимости от концентрации могут выступать как прооксиданты, так и ингибиторы ПОЛ. В отсутствие реакций обрыва цепи, однажды возникший свободно-радикальный центр потенциально способен окислить весь имеющийся субстрат. ПОЛ может быть инициировано атакой и других радикалов и синглетным кислородом, который образует гидроперекиси и эндоперекиси прямым внедрением О 2 ' в ненасыщенный углеродный скелет ЖК (22).
Цепь обрывается в результате взаимодействия СР R* или ROO* друг с другом или АО.
Продукты, образующиеся в реакциях ПОЛ, условно можно разделить на несколько групп:
1. Промежуточные продукты ПОЛ. Имеют радикальную природу и наиболее нестабильны. Алкоксильные и перекисные радикалы представляют собой чрезвычайно гетерогенный класс соединений. Биологический эффект ROO* и RО* реализуется как непосредственно через их повреждающее действие на белки, ферменты, нуклеиновые кислоты (НК), так и через продукты ПОЛ - органические перекиси, альдегиды, кетоны, эпоксиды, некоторые из которых высокотоксичны для клеток, являются очень активными и способны изменить стационарность процессов ПОЛ.
2. Первичные продукты ПОЛ. На стадии разветвления цепей являются гидроперекиси липидов (ГПЛ). ГПЛ достаточно лабильные вещества, способные к самопроизвольному распаду на СР. Гидроперекись образуется в результате разрыва двойной связи, т.е. отрыва атома водорода от углерода, находящегося в б-положении по отношению к двойной связи. Олеиновая, линолевая, линоленовая и арахидоновая кислоты содержат соответственно 2, 3, 4 и 5 таких б-углеродных атомов. Этим и объясняется увеличение реакционной способности (в отношении ПО) ЖК с увеличением двойных связей. К первичным продуктам относятся и диеновые конъюганты - молекулы с сопряженными двойными связями.
3. Вторичные продукты ПОЛ. Образуются при окислительной деструкции ГПЛ, включают триеновые конъюгаты и большое количество (более 18) карбонильных соединений. Самыми характерными продуктами ПОЛ являются альдегиды. Высокая химическая активность альдегидной группы определяет ее участие в дальнейших окислительных процессах, протекающих через образование промежуточных свободно-радикальных форм. Одним из таких интермедиатов является малоновый диальдегид (МДА):
4. Конечные продукты ПОЛ. Между карбонильными производными, образовавшимися при окислении ПНЖК (в первую очередь МДА, а также другими альдегидами и кетонами), и аминосодержащими компонентами (АК и их эфиры, белки, НК, фосфатэдиламин (ФЭА), фосфатидилфенилаланин (ФФА)) формируются ковалентные межмолекулярные сшивки. При этом синтезируются ненасыщенные вещества, содержащие
Состояние процессов перекисного окисления липидов при остром панкреатите курсовая работа. Биология и естествознание.
Важность Политики В Изобразительном Искусстве Реферат
Методы Борьбы С Киберпреступностью Реферат 2022г
Эссе По Обществознанию 11
Дипломная работа по теме Исследование деятельности института опеки и попечительства в России
Реферат по теме Особенности интенсивной терапии у больных терапевтического профиля
Курсовая Работа База Данных Рекламного Агентства
Курсовая работа по теме Нравственное и эстетическое значение живописи французских импрессионистов
Курсовая работа по теме Современные приемы маркетинга в розничных продажах
Реферат: Технология возделывания эспарцета в условиях Ташлинского района. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Эллинистическое искусство
Курсовые По Истории 20 Века
Методы Дезинфекции В Медицине Реферат
Контрольная Работа Состав Слова
Контрольная работа по теме Судебно бухгалтерская экспертиза
Сочинение Оценка Деятельности Петра 1
Реферат: Семейное право России
Культура И Социально Экономические Процессы Реферат
Реферат: Состав и структура расходов бюджетов различных уровней бюджетной системы
Реферат По Химии Любая Тема
Реферат по теме История государства и права Древнего Вавилона
Летучие мыши - Биология и естествознание реферат
Надотряд Clupeomorpha. Отряд Clepeiformes. Семейство Engraulidae - Биология и естествознание контрольная работа
Вплив кадмію на показники азотного і вуглеводного обміну в організмі щурів різного віку - Биология и естествознание автореферат