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

7233. Организация работы участка по ремонту топливной аппаратуры на АТП в г. Ростове на Дону 298 KB
  Введение Перевозки автомобильным транспортом предполагают использование подвижного состава (автомобилей и автопоездов), находящегося в исправном техническом состоянии. Исправное техническое состояние означает полное соответствие подвижного состава н...
7234. Статистические оценки параметров распределения. Точечные и интервальные оценки параметров распределения 56 KB
  Статистические оценки параметров распределения Пусть требуется изучить количественный признак некоторой совокупности. Построив вариационный ряд и изобразив его графически, можно получить первоначальное представление о виде распределения....
7235. Статистическая проверка статистических гипотез 68 KB
  Лекция 3. Статистическая проверка статистических гипотез. Часто необходимо знать закон распределения генеральной совокупности. Если закон распределения неизвестен, но имеются основания предположить, что он имеет определенный вид, то выдвигают гипоте...
7236. Элементы теории корреляции 57 KB
  Лекция 4. Элементы теории корреляции. Во многих задачах требуется установить и оценить зависимость изучаемой случайной величины Y от случайной величины X. Статистической называют зависимость, при которой изменение одной из величин влечет изменение р...
7237. Статистическое планирование эксперимента 41 KB
  Лекция 5. Статистическое планирование эксперимента Чтобы провести экспериментальные исследования наиболее эффективно необходим научный подход к его планированию. Инициатором применения статистических методов в планировании экспериментов является Рон...
7238. Интервальное оценивание параметров нормально распределенной случайной величины. Доверительные интервалы для математического ожидания 450.5 KB
  ТЕМА: Интервальное оценивание параметров нормально распределенной случайной величины. Доверительные интервалы для математического ожидания. Доверительный интервал для дисперсии. Доверительный интервал для параметров пуассоновского распределения. Дов...
7239. Точечные оценки математического ожидания. Точечные оценки дисперсии. Точечная оценка вероятности события 537 KB
  ТЕМА: Точечные оценки математического ожидания. Точечные оценки дисперсии. Точечная оценка вероятности события. Точечная оценка параметров равномерного распределения. п.1. Точечные оценки математического ожидания. Предположим, что функция распределе...
7240. Структурные схемы статических интегральных микросхем запоминающих устройств 183.5 KB
  Структурные схемы статических интегральных микросхем запоминающих устройств Основной запоминающий элемент статической памяти Структурная схема ИС Структурная схема ИС с одноразрядной организацией Структурная схема ИС со слова...
7241. Типографское и издательское дело в Тверской губернии 134.5 KB
  Типографское и издательское дело в Тверской губернии Актуальность темы исследования. Становление типографского и издательского дела в российской провинции началось в последней четверти XVIII в., и было связано с преобразовател...