21051

Повреждающее действие на клетки фактороввнешней среды. Перекисное окисление липидов (ПОЛ)

Лекция

Медицина и ветеринария

Перекисное окисление липидов ПОЛ. ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: Изучить механизмы ПОЛ и их роль в повреждении клеток. Общая характеристика ПОЛ. Механизмы ПОЛ.

Русский

2013-08-02

50 KB

24 чел.

ЛЕКЦИЯ № 2

ТЕМА ЛЕКЦИИ: Повреждающее действие на клетки фактороввнешней среды. Перекисное окисление липидов (ПОЛ).

ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: Изучить механизмы ПОЛ и их роль в повреждении клеток.

ПЛАН ЛЕКЦИИ:    

1. Общая характеристика ПОЛ.

2. Механизмы ПОЛ.

3. Антиоксидантные системы.

4. Методы оценки ПОЛ.

Повреждение клетки. Роль перекисного окисления липидов в повреждении клетки.

Перекисное окисление липидов (ПОЛ) - это фвтокаталитический процесс, являющийся универсальным механизмом повреждения биологических мембран, в основе которого лежит образование свободных радикалов и гидроперекисей липидов.

В норме, в живом организме, наблюдается низкий, но вполне определенных стационарный уровень ПОЛ. Его биологическое значение заключается в регуляции функциональной активности биологических мембран. Перекиси липидов являются необходимым промежуточным продуктом при биосинтезе гормонов, простогландина Е, гидроксилирования стерольного ядра холестерина, выступает в роли неспецифических участников обмена в фаго- и пиноцитозе.

В условиях патологии ПОЛ выступает в роли механизма повреждения биологических мембран, которое сводится к следующим основным проявлениям:

1. Увеличение проницаемости мембран для ионов.

а) За счет окисления тиоловых (SH) групп в мембранных белках, что приводит к увеличению проницаемости мембран для катионов (например К+);

б) Увеличение протонной проницаемости липидного слоя.

2. Увеличение вязкости мембран вследствии уменьшения количества ненасыщенных жирных кислот, что приводит к угнетению работы мембранных гликопротеинов, например (Са - АТФазы).

3. Снижение разности потенциалов на биологических мембранах. В норме разность потенциалов на мембране нитохондрия может достигать 200 мв (потенциал пробоя). При ПОЛ потенциал пробоя падает до 20 и даже 10 мв. В настоящее время доказано, что снижение разности потенциалов на мембранах клеток, один из основных механизмов нарушения барьерной функции мембран в патологии.

Процессы перекисного окисления липидов в норме регулируются взаимодействием оксидантной и антиоксидантной систем. Чередование процессов ПОЛ продолжается до тех пор, пока свободные радикалы R* и перекисные радикалы не исчезнут в результате обрыва цепи, в результате их нейтрализации.

Реакция обрыва цепи может произойти по одному из следующих механизмов:

1. Образование, а затем разложение перекиси водорода с участием ферментов супероксиддисмутазы и каталазы. Супероксиддисмутаза осуществляет реакцию:. Каталаза разлагает Н2О2 .

2. Взаимодействие радикалов друг с другом: кетон + спирт + О2.

При этом происходит образование возбужденных молекул и имеет место хемолюминисценция (свечение).

3. Взаимодействие радикала с антиоксидантом (JnH)

+ молекула

Антиоксиданты можно разделить на две группы:

1. Биоантиокислители.

2. Синтетические антиокислители.

К биоантиокислителям относятся такие вещества как витамин Е, острогены, витамины группы Р, флавоциоды, аскорбиновая кислота в малых и средних дозах, коэнзим Q, биливердин и билирубин, ряд антибиотиков.

К синтетическим антиокислителям принадлежат следующие препараты: барбитураты, фенолы, пирогалол, фенотиазин и его производные. Антиокислительная активность антиоксидантов связана с наличием у них подвижного атома водорода с ослабленной связью с углеродом (А-Н).

Взаимодействие антиокислителя с радикалом можно представить схемой:

      ROO* }              { ROOH

 R* } + AH   { RH + A*

При этом происходит замена активных радикалов субстрата ROO* и R* на малоактивный радикал антиокислителя А*. Этот радикал не способен к продолжению цепи и превращается в стабильные молекулярные продукты за счет полимеризации.

ПОЛ может быть первичным - вследствии непосредственного воздействия оксидантов на фосфолипиды биологических мембран, и вторичным - вследствии хронических процессов, протекающих в организме. Развитие патологического процесса бывает обусловлено избыточным воздействием на организм оксидантов и (или) снижением антиоксидантной системы.

Примерами оксидантов могут служить катехоламины, адреналин, циклические нуклеотиды, неконьюгированные желчные кислоты, аскорбиновая кислота в больших дозах, металлы переменной валентности и прежде всего Fe2+. Свободные радикалы образуются под влиянием ультрафиолетового излучения, ионизирующей радиации.

Общим свойством для всех оксидантов является наличие чрезвычайно высокой окислительной активности. Например, катехоламины могут за счет того, что на определенных этапах их биосинтеза образуются активные формы кислорода, а при окислении адреналина в адренохром возникает семихинон адреналина, который может передавать электрон на кислород и таким образом генерировать образование супероксидного радикала О2.

Механизм ПОЛ можно представить на следующем примере: вначале происходит реакция типа

1)  при этом образуется свободный супероксидный радикал О2 который может превращаться в перекись водорода.

2) О2 + О2 +2Н+  Н2О2 + О2, которая при реакции восстановления может давать ион гидроксила.

3) Н2О2 + Fe2+  НО + ОН + Fe3+ или  Н2О2 + О2  НО + ОН + О2. Гидроксильный радикал чрезвычайно активен. Взаимодействуя с ненасыщенными жирными кислотами (RH), этот радикал отнимает у них электрон с образованием свободного радикала жирной кислоты:

4) ОН + RH H2O + R*. Радикал R* легко связывает молекулярный кислород и образует перекисный радикал липида RO2. Этот радикал вступает в дальнейшую реакцию цепного окисления, взаимодействуя с новой молекулой жирной кислоты, входящей в состав фосфолипидов биологических мембран.

5) RO2 + RH ROOH + R*. ПОЛ в клетке происходит на уровне биологических мембран: в цитолемме, мембранах лизосом, митохондрий и эндоплазматической сети.

В эксперименте на животных было показано, что ПОЛ может осуществляться двумя путями: неферментативным при участии НАДФ* Н и ферментативными, при участии ферментов - оксидоредуктаз.

В последние годы установлена ведущая роль ПОЛ в развитии большинства патологических процессов, в том числе стресс-реакции и ряда заболеваний патогенетически связанной с ней, таких как ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, а также в развитии воспаления.

На схеме показаны основные звенья патологической цепи, обусловленной ПОЛ, на примере развития инфаркта миокарда (см. схему). В эксперименте установлено, что можно считать доказанной связь патологического процесса с ПОЛ, если имеют место три явления:

1) Активация ПОЛ в тканях, что сопровождается явлением хемолюминисценции, увеличением продуктов ПОЛ и снижением антиоксидантов.

2) Увеличение степени патологического повреждения при удалении из пищи подопытных животных антиоксидантов. Таким образом, была создана экспериментальная модель так называемого "перекисного" артериосклероза, который развивался у крыс, получавших безантиоксидантную пищу, обогащенную перекисями липидов.

3) Снижение тяжести процесса в результате применения антиоксидантов.

Основные методы оценки ПОЛ в организме:

1. По степени хемолюминисценции тканей.

2. По содержанию промежуточных продуктов ПОЛ:

а) липидные перекиси,

б) диеновые коньюгаты.

3. По содержанию конечных продуктов ПОЛ:

а) малоновый диальдегид (МДА),

б) липофусциноподобный пигмент, который образуется при взаимодействии МДА с лизином и содержит коньюгированные шиффовы основания, дающие характерное свечение при длине волны 345-360 мм.

Принципы патогенетической терапии заболеваний, обусловленных ПОЛ.

1. Назначение антиоксидантов (витамин Е, флавоноиды, витамин С, витамины группы Р).

2. Назначение мембранопротекторов - ингибиторов липаз (никотинамид, хлороквин).

3. Применение блокаторов ионовых каналов Са+ (А 600, верапамил, нефедипин).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:

Определение ПОЛ.

Определение свободных радикалов.

Основные антиоксидантные механизмы.

Методы оценки ПОЛ.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Патологическая физиология под редакцией А.Д. Адо, Томск, 1994 г., с. 50-78.

2. Владимиров Ю.А., Арчаков А.В. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах, М. "Наука", 1972 г.

3. Роль перекисного окисления липидов в патогенезе основных заболеваний. Сборник научных трудов, Ереван, 1988 г.

4. Структура и функция биологических мембран. Труды IIМОЛГИМ, М. "Наука",  1971 г.


Стрессорные ситуации

окружающей среды.

Стресс синдром

Избыток катехоламинов

Изменение миокарда

Активация фосфолипаз

Активация ПОЛ

Выключение дыхательной цепи митохондрий

Повреждение саркоплазма и сарколеммы, избыток Са2+ в саркоплазме

Повышенная проницаемость мембран

Активация протеаз

Контрактура миофибрилл

Активация митохондриальных фосфолипаз, дефицит АТФ

Необратимые повреждения мембранных и сократительных структур клетки

Гибель клетки


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

45018. дидактическая игра как средство развития познавательных интересов учащихся 280.5 KB
  Решающее значение в развитии ребёнка принадлежит обучению на занятиях. Но совершенно особое место в жизни ребёнка занимает игра. В процессе игры ребёнок живёт, действует, как окружающие его взрослые, герои любимых сказок
45019. Разработка виртуального компьютерного практикума по атомной и ядерной физике 2.42 MB
  Следовательно приобретает особую актуальность создание таких мультимедийных электронных учебников которые позволили бы в полной мере обеспечить возможность самостоятельной работы с источниками информации. Цель дипломной работы состоит в создании виртуального компьютерного практикума по курсу Атомная и ядерная физика. Поставленная цель предполагает решение следующих задач: проанализировать лабораторные работы курса Атомная и ядерная физика; создать компьютерные модели физических процессов рассматриваемых в лабораторных работах...
45020. Підвищення ефективності функціонування району міських електричних мереж м. Славутича 3.5 MB
  Основні частини розрахунковопояснювальної записки: матеріали дослідження функціонування району міських електричних мереж; визначення втрат потужності втрат напруги та показників надійності району електричних мереж; підвищення ефективності функціонування району електричних мереж напругою 10 кВ; АСОЕ на ТП 10 04 кВ; економічне обґрунтування прийнятих рішень; охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях. Славутич; закони регулювання напруги на шинах 10 кВ підстанції Город; картограми напруг на шинах 10 кВ підстанції...
45021. TRAVELLING BY TRAIN 34.29 KB
  Modern life is impossible without traveling. The fastest way of traveling is by plane. But many people make their choice on traveling by train as with a train you have speed, comfort and pleasure combined. Travelling by train is of course slower than by plane but it has its advantages.
45022. Цели математического моделирования 22 KB
  Определение факторов оказывающих существенное влияние на свойства и характеристики изучаемого объекта. Прогнозирование будущего поведения объекта дальнейшего развития процесса явления: а при варьировании условий испытания объекта влияние внешних электрических и магнитных полей вибрации колебания температуры давления наличие источника радиактивного излучения и т.; б при имитации экстремальных режимов работы исследуемого технического объекта.
45023. Сочинение-рассуждение на лингвистическую тему 91 KB
  Напишите сочинение-рассуждение приняв в качестве тезиса слова известного лингвиста Степанова Георгия Владимировича: Словарь языка свидетельствует о чём думают люди а грамматика – как они думают. Однозначные слова Грамматические связи между словами в словосочетании
45024. Перевірка високовольтної частини блоку живлення ATX 15.92 KB
  Перевірка джерела чергового живлення Джерело чергового живлення служить для живлення TL494CN і 5 VSB. Перевірка схеми управління Для цього знадобиться стабілізований блок живлення 12В. Перевірка вихідних параметрів блоку живлення Після всіх перерахованих вище робіт необхідно перевірити вихідні напруги блоку.
45026. Разговорный стиль 35.48 KB
  Языковые черты разговорного стиля определяют особые условия его функционирования: неофициальность непринужденность и экспрессивность речевого общения отсутствие предварительного отбора языковых средств автоматизм речи обыденность содержания и диалогическая форма. Большое влияние на разговорный стиль оказывает ситуация реальная предметная обстановка речи. Разговорные и просторечные фразеологизмы придают речи яркую образность; от книжных и нейтральных фразеологизмов они отличаются не значением а особой выразительностью и сниженностью....