Учебная работа. Антиоксидантная система плазмы крови в норме и при патологии
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО (то есть программное обеспечение — комплект программ для компьютеров и вычислительных устройств) ОБРАЗОВАНИЮ
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт базовой биологии и биотехнологии
Кафедра биохимии и физиологии (Физиология от греч. — природа и греч. — знание — наука о сущности живого) человека и звериных
О.А. Голубев
Студент 3 курса
Антиоксидантная система плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных) в норме и при патологии
(Курсовая работа)
Научные руководители:
канд. биол. наук
Титова Н.М. ____________
док. мед. наук
Черданцев Д.В.____________
Красноярск 2008
Содержание
- Глава 1. Обзор литературы 5
- 1.1. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: полезность, вред и защита 5
- 1.2. Черта антиоксидантной системы организма 7
- 1.2.1. Неферментативная антиоксидантная система…………………………8
- 1.2.2. Ферментативная антиоксидантная система…………………………..
- 1.3. Антиоксиданты плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных). 17
- Глава 2. Материалы и способы 21
- 2.1. объект исследования 21
- 2.2. методика определения церулоплазмина……………………………….21
- 2.3 Статистическая обработка результатов 22
- Глава 3. Результаты исследовательских работ и их обсуждение…………………………23
- ВЫВОДЫ 25
- ЛИТЕРАТУРА 26
приложение 28
- Введение
Человек в покое вдыхает около 280 мл О2 /мин, либо не наименее 400 л/сут, что соответствует 18 молям О2 . Основное количество О2 (95-98%) расходуется на выработку энергии и окислительный катаболизм субстратов. Относительно маленькая часть (2-5%) перебегает в активные формы кислорода (АФК) [1, 2] и потом отчасти употребляется для оксидативной модификации (ОМ) макромолекул. Это значит, что в АФК перебегает ~ 0,4-0,9 моля О2 . При отсутствии метаболизма средняя концентрация АФК в организме достигнула бы 6-14 мМ. Но настоящий уровень в тканях равен 10- 8 М, другими словами в 106 раз меньше [2].
Появляются вопросцы: 1) какое необходимо?
Целью данной работы было исследование конфигурации активности церулоплазмина плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных) у нездоровых эндемическим зобом для выяснения вероятной связи антиоксидантной функции данного энзима с заболеванием.
В задачки работы входило:
1) анализ литературы по изучаемому вопросцу;
2) отработка методики определения содержания церулоплазмина;
3) исследование содержания церулоплазмина в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) людей, нездоровых эндемическим зобом.
Данная работа производилась на базе кафедры биохимии и физиологии (Физиология от греч. — природа и греч. — знание — наука о сущности живого) человека и звериных Института базовой биологии и биотехнологии Сибирского федерального института и кафедры хирургических заболеваний №2 с курсом сердечно-сосудистой хирургии им. А.М. Дыхно Красноярской гос мед академии и является частью всеохватывающих исследовательских работ состояния АОС в норме и при разных патологических состояниях.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: полезность, вред и защита
Не считая полного четырехэлектронного восстановления молекулы О2 до воды в дыхательной цепи митохондрий в аэробных клеточках постоянно происходит и неполное — одно-трехэлектронное восстановление с поочередным образованием разных АФК, к которым относятся вольный радикал-анион супероксид, перекись водорода Н2О2 и более активный радикал — гидроксил НОJ (реакции (1)): Донорами электрона могут быть Fe2 +, Сu+ либо семихиноны, а для 2-ой и третьей реакций — также и :
H2O2 + Fe2 + HO- + HOJ + Fe3 +
термин «АФК» обширнее, чем «вольные радикалы кислорода» (НОJ), потому что не считая крайних включает также молекулы Н2О2 , синглетный кислород О2 , озон О3 и гипохлорит HOCl.
АФК генерируются во всех частях клеточки. Больший вклад заносит дыхательная цепь митохондрий, в особенности при низкой концентрации АДФ. Принципиальна роль и системы цитохрома Р-450, локализованной в эндоплазматической сети. Участвуют ядерная мембрана и остальные части клеточки, при всем этом АФК нередко появляются не только лишь спонтанно, да и ферментативно (НАДФН-оксидаза дыхательного взрыва в плазматической мембране и ксантиноксидаза в гиалоплазме). Концентрации АФК в тканях невысоки: Н2О2 — 10- 8 М, — 10-11 М, НОJ < 10-11 М. АФК вызывают образование органических гидропероксидов ROOH — ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов), белков, липидов, также малых молекул [1, 3]. ROOH образуются и в реакции с обыденным молекулярным О2 при участии ферментов диоксигеназ (реакция (4)) либо циклооксигеназ:
RH + O2 ROOH
ROOH по собственной структуре подобны Н2О2 (R-O-O-H и Н-О-О-Н) и химически тоже активны, при следующем метаболизме они перебегают в спирты, альдегиды, эпоксиды и остальные окисленные соединения. Образование ROOH именуют перекисным окислением (пероксидацией), а совокупа обрисованных реакций (рис. 1) сейчас называют ОМ молекул.
АФК вызывают в липидах (L), в главном в остатках полиненасыщенных жирных кислот, цепные реакции с скоплением липидных радикалов LJ, пероксилов LOOJ, гидропероксидов LOOH и алкоксилов LOJ:
1-ые три реакции — это инициация и продолжение цепи, а реакция LOOH c Fe2+ делает ее разветвление. Дальше образуются диеновые конъюгаты, а потом минорные метаболиты: малоновый диальдегид, этан, пентан и др. [1, 3]. В протяжении почти всех лет перекисное окисление липидов (ПОЛ) считали в большей степени спонтанным (неферментативным) и неспецифическим самоускоряющимся действием и ему присваивали ведущее сделалось ясно, что: 1) большущее значение имеют и ферментативные реакции типа (4), катализируемые липоксигеназами [4] и циклооксигеназами — первыми ферментами путей, приводящих к образованию специфичных регуляторов — эйкозаноидов [5-7]; 2) в организме главными продуктами ПОЛ являются 4-гидроксиалкенали типа С5Н9-СНОН-СН=СН-СНО, другими словами опять специальные вещества; 3) огромное (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов) и белков, усиленно изучаемая в 90-е годы [8, 9].
АФК вызывают ОМ нуклеотидов и нуклеиновых кислот, в особенности ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов). Это приводит к гидропероксидам ROOH (так, из `емма` появляется 5-СН2ООН-урацил), а потом к гидроксипроизводным ROH либо R(OH)2 , главными из которых являются 8-ОН-2′-дезоксигуанозин и тимингликоль (их определение в тканях и моче употребляют как индексы ОМ ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов)) [8]. ОМ белков также вызывает образование в организме ROOH, а потом ROH (o- и m-тирозины), R(OH)2 (ДОФА), карбонилов и остальных окисленных производных; образуются и димеры (дитирозины); происходит также аутооксидативное гликозилирование белков [9].
1.2. ХАРАКТЕРИСТИКА АНТИОКСИДАНТНОЙ системы ОРГАНИЗМА
Антиоксидантная система (АОС) включает:
1. Энзиматические перехватчики, такие как супероксиддисмутазу (СОД), дисмутирующую О2 до Н2О2, каталазу и глутатионпероксидазу (ГПО), которые преобразуют Н2О2 до воды. ГПО и глутатион-S-трансфераза (ГSТ) участвуют в детоксикации гидропероксидов жирных кислот;
2. Гидрофильные скэвенджеры радикалов — восстановленный глутатион (ГSН), аскорбат, урат, тиолы (цистеин, эрготионеин);
3. Липофильные перехватчики радикалов — токоферолы, флавоноиды, каротиноиды, убихиноны, билирубин.;
4. Ферменты, осуществляющие восстановление окисленных низкомолекулярных биоантиоксидантов (глутатионредуктаза) либо участвующие в поддержании в функционально активном состоянии белковых тиолов (тиоредоксинредуктаза);
5. Ферменты ,участвующие в поддержании внутриклеточного стационарного уровня восстановительных эквивалентов (глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа, катализирующая образование НАДФН в пентозофосфатном пути окисления глюкозы);
6. Антиоксидантные белки (церулоплазмин, альбумин, ферритин, трансферрин, лактоферрин и др.), участвующие в хранении, транспорте либо обезвреживании ионов металлов переменной валентности.
Клеточная АОС представлена семейством супероксиддисмутаз, глутатионпероксидаз и глутатион-S-трансфераз, также глутатионредуктазой, отысканных в цитоплазме, митохондриях и ядре. Каталаза локализована в пероксисомах и цитоплазме, а в таковой высокодифференцированной и спец клеточке, как эритроцит, существует в растворимой (в цитоплазме) и мембраносвязанной формах.
Состав низомолекулярных антиоксидантов довольно широк: восстановленный глутатион и аскорбиновая кислота находятся в аква фазе клеточки, защищая составляющие цитозоля и матрикса митохондрий, токоферолы и каротиноиды — плазматическую и внутриклеточные мембраны.
АФК повсевременно генерируются в аква фазе плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных) и остальных био жидкостей. О2 и Н2О2 могут создаваться ферментами активированных фагоцитирующих клеток, в продукцию О2 вовлечен и сосудистый энодотелий. Активированные нейтрофилы, не считая того, при участии миелопероксидазы генерируют внеклеточный гипохлорит [ ].
1.2.1. Неферментативная антиоксидантная система
В качестве компонент неферментативной АОС могут выступать низкомолекулярные вещества, имеющие высшую константу скорости взаимодействия с АФК.
Неферментативная АОС включает разные по хим строению и свойствам соединения: водорастворимые — глутатион, аскорбат, цистеин, эрготионеин, и гидрофобные — -токоферол, витамин (низкомолекулярное органическое соединение относительно простого строения, ноебходимое для всего живого) А, каротиноиды, убихиноны, витамины (группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы) группы К, которые понижают скорость образования вольных радикалов и уменьшают концентрацию товаров реакций, протекающих с ролью радикалов [Гуськов, Кения, Лукаш, 1993].
Основная направленность деяния низкомолекулярных АО связана с защитой белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, также биомембран от окислительного разрушения при свободнорадикальной действиях. Принципиальное время, нужное для индукции их синтеза [Зенков, Меньщикова, Шергин, 1993].
Гидрофобные (липидные) антиоксиданты
В липидах содержатся природные антиоксиданты (АО), значительно действующие на быстроту реакции обрыва цепей окисления. К гидрофобным АО фенольного типа относятся три группы веществ: токоферолы, убихиноны и витамины (группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы) группы К. Каждое из этих веществ образует группу структурно-родственных соединений, включающую хиноны, хинолы, хроманолы и хроменолы [Смирнов, 1974; Рочинский, 1988]. В липидном бислое мембран эти формы могут перебегать одна в другую. Любая группа природных АО находится в липидах в большей степени в одной, более размеренной для данных соединений форме: витамины (группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы) группы К находятся в виде хинонов, токоферолы находятся в липидах, в главном, в повторяющейся форме 6-оксихроманов как в виде вольного токоферола, так и в виде его эфиров, для убихинонов более устойчивой является хинонная форма. Гидрохинонная форма убихинонов довольна нестабильна и окисляется кислородом воздуха, но в клеточках до 70% убихинона может находится в восстановленной форме. Наиболее размеренными являются циклические формы — убихроменолы, не участвующие в процессе переноса электрона по дыхательной цепи. Подразумевают, что эта форма делает в липидах роль АО.
Соответствующей индивидуальностью вышеназванных соединений является наличие в их структуре боковых алифатических заместителей, состоящих из нескольких изопреноидных звеньев, различающихся степенью ненасыщенности [Бурлакова, Крашаков, Храпова, 1998].
В состав природных АО, содержащихся в липидах, входят восстановленные фенольные формы, интенсивно реагирующие с пероксирадикалами липидов (ROO) и окисленные хинонные формы, взаимодействующие с алкильными радикалами (R) [Бурлакова, Храпова, 1985]. Значимым сродством к пероксирадикалам владеют витамины (группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы) группы К и токоферол, константы скоростей реакций составляют 5,8106 и 4,7106 М-1с-1 соответственно. Убихинолы и убихроменолы в 10 раз наименее активны, чем токоферолы [Бурлакова, Храпова, 1985]. Высочайшее сродство природных АО к пероксирадикалам обосновано наличием в их молекулах лабильных гидроксильных групп, а длина и степень ненасыщенности боковых цепей не оказывает существенного воздействия.
Хиноны просто реагируют с алкильными радикалами липидов (R), толика которых в полном количестве вольных радикалов при ПОЛ велика, по механизму:
R + Q RQ; RQ + R RQR
и могут отлично тормозить окисление.
Хиноны и их производные способны реагировать с АФК, а именно, хиноны способны связывать радикалы супероксид-аниона, участвующие в инициировании цепей свободнорадикального окисления липидов, с образование семихинонов. совместно с тем подразумевают, что убисемихиноны и убихиноны могут, подобно менасемихинону и менадиолу, реагировать с молекулярным кислородом с образованием супероксидных анион-радикалов.
один и этот же АО зависимо от концентрации может тормозить либо ускорять окисление. Такие двоякие характеристики по отношению к окислению липидов были установлены для токоферолов различного строения, витамина (витамины — сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи) А и каротиноидов, соединений группы убихинона, ионов железа и аскорбиновой кислоты [Бурлакова, Храпова; 1985; Бурлакова, Крашаков, Храпова; 1998, Капитанов, Пименов, 1993].
В липидах биомембран постоянно находятся несколько АО, изменяющих скорость окисления липидов. Меж АО может наблюдаться эффект синергизма. Аскорбиновая кислота является синергистом по отношению к токоферолам. Восстанавливая радикалы токоферола до активной фенольной формы, аскорбиновая кислота наращивает эффективность деяния токоферола. Аналогичной способностью регенерировать токофероксильные радикалы владеют и убихинолы. Отдельные составляющие неферментативной АОС могут дополнять либо заменять друг друга, осуществляя ингибирование на разной глубине окисления липидов [Бурлакова, Крашакова, Храпова, 1998].
Посреди липидных мембранных АО фенольного типа ведущая роль принадлежит токоферолам, так как конкретно они находятся в липидах в устойчивой фенольной форме [Бурлакова, Храпова, 1985].
Реакция с пероксирадикалами липидов на стадии обрыва цепи не является единственно вероятным методом действия токоферола на скорость ПОЛ. Токоферолы отлично ведут взаимодействие с иными АФК (О2, НО, НО2,ROО), выполняющих роль инициаторов окисления. Выводя из сферы реакции АФК, токоферолы тем понижают общую скорость окисления за счет уменьшения суммарной скорости инициирования. Токоферолы являются тушителями синглетного кислорода [Шинкарев, 1986].
Витамин (низкомолекулярное органическое соединение относительно простого строения, ноебходимое для всего живого) Е представлен несколькими гомологами (-, -, -, — токоферолами) из которых большей антиоксидантной активностью владеет -токоферол [Айдарханов и др., 1989]. Эффективность деяния -токоферола, как природного аниоксиданта, обоснована его только высочайшей антирадикальной активностью (константа скорости его взаимодействия с перекисными радикалами составляет 3,10,3 106 л/моль с, что на 1 — 2 порядка выше соответственных констант скоростей для почти всех узнаваемых синтетических и биоантиоксидантов) и стабилизацией липидного бислоя мембран методом образования крепких комплексов с полиеновыми жирными ацилами липидов [Бурлакова, Храпова, 1985; Козлов и др., 1983]. -Токоферол ведет взаимодействие с перекисными радикалами в качестве донора водорода: ROO + -Т-ОН ROOH + -Т-О. Радикал токоферола регенерируется аскорбатом.
время полураспада -токоферола, определенное при помощи изотопной метки варьирует от 5 дней в печени и эритроцитах до 30 дней в клеточках головного мозга (центральный отдел нервной системы животных и человека) [Евстигнеев, Волков, Чудинова, 1998].
К гидрофобным антиоксидантам также относятся витамины (группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы) группы А: А1 (ретинол), А2 и цис-форма витамина (витамины — сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи) А1, отличающиеся доп двойными связями в кольце -ионона. Все соединения представляют собой повторяющийся непредельный одноатомный спирт, состоящий из 6-членного кольца (-ионон), 2-ух остатков изопрена и первичной спиртовой группы. Всасывание происходит в кишечном тракте в присутствие липидов. В организме просто окисляются с образованием цис- (сетчатка глаза) и транс-альдегидов (другие ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология)); откладываются про припас в печени в форме наиболее устойчивых сложных эфиров: ретинилпальмитат, ретинилацетат и ретинилфосфат. Известны также предшественники (провитамины) витамина (витамины — сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи) А — каротины. Различают -, — и -каротины. Большей био активностью владеет -каротин, так как он содержит два -иононовых кольца и при расщеплении в кишечном тракте, и может быть в печени, при роль -каротин-диоксигеназы, в присутствие молекулярного О2, из него образуются две молекулы витамина (витамины — сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи) А. Завышенное содержание -каротина в пищевом рационе и плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) оказывает профилактическое действие в отношении целого ряда болезней [Алимова, Аствацатурьян, 1975; Рябина, Калмыкова, 1997; Хохлова, Кудрина, 1996; Хазанов, 1997]. Существует предположение, что благодаря наличию двойных связей в молекуле, витамин (низкомолекулярное органическое соединение относительно простого строения, ноебходимое для всего живого) А может участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, так как он способен создавать перекиси, которые в свою очередь наращивают активность АО ферментов в клеточке. Также предполагается роль витамина (витамины — сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи) А в делении и дифференцировке клеток, обусловленного его действием на инициацию репликации; на рост костной ткани (Строение тканей живых организмов изучает наука гистология) — роль в синтезе хондроитинсульфата [Зенков, Меньщикова, 1993]. Неотъемлемым является роль витамина (витамины — сборная по химической природе группа органических веществ, объединённая по признаку абсолютной необходимости их для гетеротрофного организма в качестве составной части пищи) А в фотохимическом акте зрения.
Гидрофильные антиоксиданты
Глутатион:
Глутатион — тиол небелковой природы, встречающийся во всех звериных и растительных тканях, также у ряда микробов [Меньшиков, Кения, 1993; Косовер, Косовер, 1979]. Глутатион существует в 2-ух формах восстановленный (ГSH) и окисленный (ГSSГ). Восстановленный глутатион — трипептид -L- глутамилцистеинилглицин (-L-Глу- Цис- Гли). Хим активность ГSH связана с тиоловой группой остатка Цис, являющейся донором протонов для почти всех соединений. Отдавая протон, ГSH просто окисляется с образованием димера с S-S- мостиком.
Функции глутатиона разнообразны: восстановление и изомеризация дисульфидных связей; воздействие на активность ферментов и остальных белков, поддержание барьерных функций мембран, коферментные функции, резервирование цистеина, воздействие на биосинтез нуклеиновых кислот и белка, пролиферацию и др. [Meister, Anderson, 1983; Кулинский, Колесниченко, 1990].
Аскорбат:
Витамин (низкомолекулярное органическое соединение относительно простого строения, ноебходимое для всего живого) С (L-аскорбиновая кислота) по хим строению является лактоном гулоновой кислоты со структурой, близкой -глюкозе. Благодаря наличию 2-ух асимметричных атомов углерода, аскорбиновая кислота образует четыре стереоизомера, био активностью владеет лишь L-аскорбат.
Присутствие в аскорбате 2-ух двойных связей обуславливает ее способность к обратимому окислению, продуктом которого является дегидроаскорбиновая кислота (ДАК). ДАК устойчивое соединение. В процессе необратимого разрыва лактоновой связи часть ДАК преобразуется в 2,3 -декетогулоновую кислоту (ДКГК). При окислении ДКГК расщепляется на щавелевую и трионовую кислоты [Дегли, Никольсон, 1973].
1.2.1. Ферментативная антиоксидантная система Супероксиддисмутаза:
Организмы различной степени трудности, утилизирующие кислород в действиях обмена веществ содержат ферменты, владеющие способностью дисмутировать супероксидные радикалы, обрывая тем страшную цепь свободнорадикальных перевоплощений в самом эмбрионе. Эти ферменты именуют супероксиддисмутазами (КФ 1.15.1.1., супероксид: супероксид оксидоредуктаза, СОД). СОД являются, в главном внутриклеточными ферментами и только маленькая часть СОД- активности найдена во внеклеточных жидкостях млекопитающих в виде гликозилированного тетрамера Cu,Zn-СОД с Mr 135 кДа. Этот гликопротеин проявляет сродство к сульфатированным полисахаридам таковым, как гепарин и гепарансульфат [Marclund, 1984; Fridovich, 1997].
Каталаза:
Каталаза (КФ I.II.1.6, Н2О2: Н2О2- оксидоредуктаза, КТ (Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта)), фермент участвующий в детоксикации нерадикальной активной формы кислорода — Н2О2.
По хим составу является гемопротеином и состоит из 4-х схожих субъединиц, любая из которых в качестве простетической группы содержит `емм с трёхвалентным железом. Апобелки каталаз звериного происхождения видоспецифичны [Вайнштейн, Мелик-Адамян, 1986]. `емм в белковой глобуле каталазы находится в гидрофобном окружении.
Глутатионтрансферазы:
Глутатионтрансфераза (КФ 2.5.1.18, донор: восстановленный глутатион трансфераза, ГТ) заходит в семейство ферментов, нейтрализующих токсическое воздействие разных гидрофобных и электрофильных соединений методом их конъюгации с восстановленным глутатионом.
Глутатионредуктаза:
В почти всех реакциях, катализируемых ГП и ГSТ, отдавая протоны, две молекулы ГSH соединяются дисульфидной связью и образуют, так именуемый, окисленный глутатион. Для восстановления ГSSГ и, как следует, рециклирования ГSH, в клеточках существует особый фермент — глутатионредуктаза [Косовер, Косовер, 1979; Мартинчик, Бондарев, 1986] .
Глутатионредуктаза (НAДФH: окисленный глутатион оксидоредуктаза, КФ 1.6.4.2, ГР) _ обширно всераспространенный флавиновый фермент, поддерживающий высшую внутриклеточную концентрацию восстановленной формы глутатиона.
Глюкозо_6_фосфатдегидрогеназа:
Для восстановления окисленного глутатиона глутатионредуктазой в качестве доноров водорода употребляется НAДФH, который появляется в пентозофосфатном пути в процессе глюкозо-6-фосфатдегидрогеназной реакции [Атауллаханов, 1981].
ВТОРИЧНАЯ АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА ЗАЩИТЫ
Аэробные организмы в процессе эволюции заполучили отлично равновесные механизмы, осуществляющие нейтрализацию окислительного деяния кислорода и его активных интермедиатов. Эти механизмы (ферментативные и неферментативные), способные поддерживать и восстанавливать друг друга, объединены в единую антиоксидантную систему, которая производит первичную защиту организма (клеток, тканей). Составляющие данной системы ведут взаимодействие конкретно с АФК, другими словами, нарушающее его гомеостаз«>стресс (неспецифическая (общая) реакция организма на воздействие (физическое или психологическое), нарушающее его гомеостаз)-факторами, способными вызывать окислительную модификацию разных биополимеров. Но защитный потенциал, которым располагают аэробные организмы, вместе с АОС, включает вторичную антиоксидантную систему защиты, либо репаративную систему, составляющие которой начинают работать при уже случившихся окислительных повреждених , когда возникает необходимость резвого удаления и восстановления покоробленных клеточных структур.
К репаративной системе относятся липолитические ферменты (липазы, фосфолипазы), протеазы, пептидазы, ДНК (Дезоксирибонуклеиновая кислота — макромолекула, обеспечивающая хранение, передачу из поколения в поколение и реализацию генетической программы развития и функционирования живых организмов)-репаразы, эндо- и экзонуклеазы, лигазы.
В действиях перекисного окисления липидов , `емма`рованных АФК, происходит значимая модификация фосфолипидов плазматической и внутриклеточных мембран. В удалении покоробленных жирнокислотных ацилов мембранных липидов участвуют фосфолипазы А1 и А2, также фосфолипаза С. Выяснено, что перекисное окисление мембранных липидов может провоцировать липолитическое действие фосфолипазы А2. Исследования проявили, что желательными субстратами для данного фермента служат конкретно перекисные формы фосфолипидов. По-видимому, это может иметь принципиальное защиту против ПОЛ.
В защите клеточки учавствуют и протеолитические ферменты, осуществляющие деградацию окисленных белков, предотвращая тем их скопление. В крайние годы было установлено, что деградацию окисленных белков производят протеосомы, мультикаталитические протеазные комплексы, состоящие приблизительно из 28 субъединиц, организованных в цилиндрическую структуру. Комплекс протеаз, селективно деградирующий измененные белки (окисленные либо помеченные убиквитином), играет главную роль в нелизосомальном расщеплении внутриклеточных белковых молекул. Две главные протеосомы (20S и 26S-частицы) идентифицированы. Лишь 20S протеосома деградирует окисленные белки. Протеосома содержит три основных активности — трипсиноподобную, химотрипсиноподобную и карбоксипротеазную. Протеолиз протеосомой просит разворачивания полипептидных цепей и транспорта развернутого белка во внутренний активный компартмент комплекса [Tsu-Chung Chang,Wei-Yuan Chou,Gu-Gang Chang,2000].
1.3. Антиоксиданты плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных)
защита ферментов и белков, а именно липопротеинов, присутствующих в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных), осуществляется внеклеточной АОС. Эта антиоксидантная система, как и клеточная, характеризуется наличием антиоксидантных ферментов и низкомолекулярных биоантиоксидантов и находится не только лишь в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных), да и в межклеточной, спинномозговой, синовиальной жидкостях и лимфе.
К высокомолекулярным соединениям, содержащимся в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) и владеющим антиоксидантной активностью, относятся экстрацеллюлярная СОД, каталаза и ГПО, альбумины, церулоплазмин, трансферрин, лактоферрин, ферритин, гаптоглобин и гемопексин (белок, связывающий `емм). По воззрению [Halliwell, Gutteridge, 1986] удаление О2 и Н2О2 СОД, каталазой и ГПО заносит маленькой вклад в антиоксидантную активность внеклеточных жидкостей. Создатели считают, что главными защитными системами в плазме являются антиоксидантные белки, связывающие ионы металлов переменной валентности в формы, которые не могут провоцировать свободнорадикальные реакции, или остальным методом, препятствующим ионам металлов учавствовать в таковых реакциях. Понятно, что церулоплазмин, владеющий ферроксидазной активностью, ингибирует Fe2+-зависимое ПОЛ и образование ОН из Н2О2. ЦП считается главным антиоксидантом плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных). Так как ЦП неспецифически связывает Cu2+, он тормозит также Cu2+-стимулируемое образование АФК.
К внеклеточной неферментативной АОС в истинное время относят ураты и билирубин — метаболиты, образующиеся при расщеплении пуриновых нуклеотидов и `емма, также витамины (группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы) С, Е и А (каротины), поступающие в организм с едой.
Составляющие АОС работают в комплексе: ферментативная АОС производит обезвреживание О2 и Н2О2 ингибиторы органических радикалов также участвуют в цепочке взаимопревращений, в итоге которых появляется наименее активная форма радикала.
ROO (токоферол) (аскорбат) (урат)
Необходимость существования таковых взаимопревращений заключается в наиболее гибкой регуляции и надежности гомеостазирования свободнорадикальных действий в клеточке [Соколовский, 1988].
Церулоплазмин: структура, характеристики, био роль
Церулоплазмин (КФ 1.16.3.1, ферро- О2- оксидоредуктаза, ЦП) — металлогликопротеин 2 — глобулиновой фракции, относится к семейству голубых оксидаз. ЦП — белок с большенный молекулярной массой, представленный одной полипептидной цепью, но имеющий несколько изоформ и характеризующийся сложной картиной распределения в тканях, также многообразием кооперативных форм роли в метаболизме меди и железа в организме [Мжельская, 2000]. ЦП связывает наиболее 95 % полного количества меди, содержащейся в сыворотке крови (внутренней средой организма человека и животных). Молекула ЦП состоит из 1046 аминокислотных остатков, содержит около 8 % углеводов и 6-7 атомов меди. Пространственная организация и каталитические характеристики ЦП определяются присутствием меди [Василец, 1975]. ЦП — это мультифункциональный белок, одна из основных его функций — медьтранспортная, реализуется при содействии со специфичными сенсорами, локализованными на внешной поверхности плазматических мембран клеток. Установлено существование специфичного белка-рецептора на мембранах разных клеток, в том числе и на мембранах эритроцитов человека [Пучкова, Вербина и др. 1991]. Рецепция осуществляется методом связывания терминальных остатков сиаловых кислот эритроцитарной мембраны и остатков маннозы и ацетилглюкозамина углеводной части молекулы ЦП. Понятно, что только 40 % ЦП содержит углеводный фрагмент способный крепко связываться с сенсорами эритроцитов [Саенко , Ярополов , 1991].
В гепатоцитах синтезируется три молекулярные формы ЦП: две из их — секретируемые (сывороточный ЦП и ЦП с молекулярной массой 200 кД), 3-я — внутриклеточный несекреторный ЦП-подобный белок с молекулярной массой 50 кД. Кроме печени мРНК ЦП обнаружены в коре головного мозга (центральный отдел нервной системы животных и человека), мозжечке, гипоталамусе, сосудистом сплетении мозговых желудочков, кишечном тракте, почках, обеспечивающий ток крови (внутренней средой организма человека и животных) по кровеносным сосудам»>сердечко, ретикулоэндотелиальной системе селезенки и бронхиолярном эпителии человека и лабораторных звериных [Мжельская, 2000]
ЦП является одним из главных АО плазмы крови (внутренней средой организма человека и животных). Индивидуальностью этого белка является высочайшая стабильность к токсическому действию АФК, что дозволяет ему сохранять биологическую активность в критериях интенсивной генерации АФК [Gutteridge, Richmond, Halliwell,1980].
ЦП проявляет как специфическую, так и неспецифическую антиоксидантную активность. Специфичная активность, сплетенная со понижением уровня активных метаболитов кислорода, быть может реализована несколькими способами. В плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) церулоплазмин окисляет Fe2+ до Fe3+, опосля чего же окисленные ионы железа связываются трансферрином и транспортируются в гепатоциты и развивающиеся ретикулоциты. Значительно, что окисление железа ЦП, в отличие от неферментативного окисления Fe2+ в присутствие О2, не сопровождается образованием супероксидного анион — радикала, потому в окислительных реакциях с ролью ионов железа ЦП оказывается антиоксидантом [Киселев, 1988]. ЦП владеет способностью удалять из крови (внутренней средой организма человека и животных) супероксидные анион-радикалы. Он вызывает дисмутацию О2, которая имеет не ферментативный, а стехиометрический нрав, таковым образом происходит восстановление О2 до воды, а не до перекисей, в отличие от остальных антиоксидантных ферментов. Со способностью перехватывать О2 связывают ингибирующее действие ЦП на процессы ПОЛ в хиломикронах и липопротеинах [Санина, Бердинских, 1986]. ЦП является более мощным посреди белков сыворотки ингибитором образования гипогалоидов в системе милопероксидаза-Н2О2-Сl, способен инактивировать АФК, генерируемые миелопероксидазой, защищая 1- антипротеиназу от окислительной инактивации гипохлоритом [Зенков и др., 1993].
Неспецифическая антиоксидантная активность Цп обоснована образованием всеохватывающих соединений с медью [Саенко, Ярополов,1991].
Глава 2. Материалы и способы
2.1. объект исследования
Были проведены исследования 3-х пациентов дамского пола в возрасте от 21 до 51 года, поступивших в стационар ККБ №1 с болезнью — эндемический зоб. Исследования проводили на крови (внутренней средой организма человека и животных), взятой из вены медперсоналом ККБ№1. У каждой пациентки денька опосля операции, Г-через недельку опосля операции. Определяли активность церулоплазмина в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных).
2.2. методика определения активности ЦП
Определение церулоплазмина в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) измененным способом Ревина [].
Принцип способа основан на окислении р-фенилендамина при участии церулоплазмина [Камышников, 2000].
Реактивы:
1. 0.5 %-ный аква раствор солянокислого р-фенилендиамина.
2. 0.4 М ацетатный буфер, рН 5.5. Готовят из 2-ух смесей:
1) 54.44 г ацетата натрия растворяют в 1л дистиллированной воды;
2) 22.6 мл ледяной уксусной кислоты доводят до 1л.
Приобретенные смеси соединяли в отношении 9:1 в большенном количестве.
3. 3%-ный раствор фтористого натрия. Опосля растворения соли в дистиллированной воде раствор профильтровывают.
Ход определения:
В пробирки заносят по 8 мл ацетатного буфера и 0.1 мл плазмы. В контрольную пробирку добавляют 2мл раствора фтористого натрия (для инактивации ферментативной активности церулоплазмина). Потом во все пробирки заносят по 1 мл раствора р-фенилендиамина (применяемого в качестве субстрата). Пробирки встряхивают, помещают в термостат и инкубируют в течение часа при температуре 37 ?С. Опосля инкубации во все пробирки (кроме контрольной) добавляют по 2 мл раствора фтористого натрия. содержимое пробирок перемешивают, потом их переносят в холодильник, где выдерживают 30 мин при 4?С. Пробы колориметрируют против контроля (бледно-розовой расцветки) в кюветах с шириной слоя 1,0 см при ? = 530 нм.
Умножая 2.3 Статистическая обработка результатов
Обработка эксперементальных данный проводилась принятыми способами [Лакин, 1980].
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для определения конфигурации активности церулоплазмина в течение периода исцеления, денька опосля операции;
Г — через 7 дней опосля операции.
В плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) людей в норме согласно литературным данным .html) ЦП содержится в концентрации 0.20-0.40 мг/мл, т в среднем 0.3 мг/мл. У нездоровых эндемическим зобом, наблюдается существенное повышение концентрации данного антиоксиданта (рис.1.).
Рис.1. Содержание ЦП в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) здоровых людей и нездоровых эндемическим зобом (1: конц. ЦП в норме; 2: конц. ЦП до операции).
У пациентов была проведена операция по удалению части ЩЗ.
Динамика конфигураций концентрации ЦП приведена на рис.2 .
Где
1 — до операции;
2 — через 1-2 часа опосля операции;
3 — через 3-4 денька опосля операции;
4 — через 7 дней опосля операции.
Рис.2.
Опосля удаления части щитовидной железы у нездоровых эндемическим зобом наблюдается постепенное уменьшение концентрации ЦП в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных). Но на стадии 3 (через 3-4 денька опосля операции), приметно незначимое повышение концентрации, опосля чего же уровень ЦП приближается к обычной величине, но не попадает в рамки допустимой нормы.
ВЫВОДЫ
1. Проанализирован литературный материал по теме данной курсовой работы.
2: Отработана методика определния церулоплазмина в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных).
3. У нездоровых с эндемическим зобом отмечается завышенный уровень церулоплазмина в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных), превосходящий контрольную величину на (%).
4. При данной патологии щитовидной железы опосля операции концентрация церулоплазмина в крови (внутренней средой организма человека и животных) не добивается нормы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.А. Владимиров, Вольные радикалы в {живых} системах / Ю.А. Владимиров, О.А.Азизова, А.И.Деев и др.// Итоги науки и техники. Сер. Биофизика. ? 1991. ? Т. 29. — С.
2. Кулинский В.И., Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: полезность, вред и защита / В.И. Кулинский, Л.С. Колесниченко // Успехи соврем. биологии. ? 1993. ? Т. 113, вып. 1. ? С. 107-122.
3. Владимиров Ю.А., Перекисное окисление липидов в био мембранах/ Ю.А. Владимиров, А.И. Арчаков // М.: Наука. — 1972. ? С. 282.
4. Н.К. Зентов, Окислительный физическое либо психологическое. Биохимические и патофизиологические нюансы/ Н.К. Зентов, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньщикова //М: Наука. ?2001. ?С. 340.
5. С.Д. Варфоломеев, Простагландины — новейший тип био регуляторов / С.Д. Варфоломеев // Соросовский Образовательный журнальчик. ?1996. ?Т 1. ?С. 40-47.
6. В.И. Кулинский, Лекционные таблицы по биохимии/ В.И. Кулинский// Биохимия регуляций. ?1994. ?вып. 4. ? С.94.
7. S.M. Rapport , Catalase and glutathione peroxidaze. / S.M. Rapport, M.W.Muller//J.Biol.Chem. — 1979. ?№ 14.?P.176?179.
8. B.J. Halliwell, Free radicals in Biology and Medicine. Third edition. / B.J. Halliwell, M.C. Cutteridge// Oxford: Oxford University Press. — 1999. — P. 937.
9. Е.Б. Меньщикова, окислительный Компания«слово». — 2006. — С. 556.
10. М.Н. Кондрашов, Отрицательные аэрономы и активные формы кислорода/ М.Н. Кондрашов// Биохимия. — 1999. — 64, №3. — С.430 — 432.
11. В.П. Комов, Гормональная регуляция оборота супероксиддисмутазы в печени крыс/ В.П. Комов, Е.Ю. Иванова// Вопр. мед. химии. — 1983. ?№5. ?С.79 — 82.
12. В.И.Кулинский, Био роль глутатиона/ В.И.Кулинский Л.С. Колесниченко // Успехи соврем. биологии. ?1990. ?Т. 110, вып. 1(4) . ? С. 20-33.
13. В.П. Скулачев, Кислород в жив клеточке: Добро и зло/ В.П. Скулачев // Соросовский Образовательный журнальчик. ?1996. ?Т. 3. ?С. 4-10.
14. И.А.Зборовская, Антиоксидантная система организма, ее
15. Г.И. Клебанов , Антиоксидантная активность сыворотки крови (внутренней средой организма человека и животных) / Г.И. Клебанов, Ю.О. Теселкин, И.В. Бабенкова и др.//Вестн. Рос. АМН. ?1999. ? №2. ? С. 15-22.
16. М.В.Кения, Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном приложение 1
Динамика ЦП в плазме нездоровых эндемическим зобом.
№ пробы
мг/л
1А
525 ± 31
1Б
402 ± 35
1В
481 ± 39
1Г
350 ± 22
2А
612 ± 27
2Б
525 ± 41
2В
604 ± 30
2Г
525 ± 38
3А
568 ± 14
3Б
481 ± 34
3В
525 ± 35
3Г
394 ± 26
приложение 2
Данные измерений ЦП в плазме крови (внутренней средой организма человека и животных) нездоровых эндемическим зобом.
№ пробы
мг/л
1А
519
533
547
502
1Б
371
401
422
413
1В
501
450
487
485
1Г
369
338
343
351
2А
601
595
632
619
2Б
557
509
533
500
2В
587
615
590
625
2Г
552
510
500
537
3А
578
561
571
560
3Б
457
504
494
470
3В
512
502
533
552
3Г
390
405
409
373
]]>