Липидна пероксидация и антиоксиданти

Брой 11/2001

Проф. Д-р Д. Станева-Стойчева

Днес не подлежи на съмнение, че процесите на прекисно окисление на липидите заемат важно място сред механизмите на клетъчно увреждане.

Голям е броят на заболяванията, в чиято патогенеза е доказано участието на свободно-радикалните процеси.

Тук на първо място трябва да се посочат различни исхемични заболявания. Широко се дискутира ролята на тези процеси в атерогенезата, при мозъчното стареене, при различни варианти на сенилна деменция, автоимунни заболявания, при белодробни увреждания, остри и хронични възпалителни процеси, дори и при някои неоплазии.

Редица ксенобиотици лекарствени средства, хормонални препа­рата, хербициди, тютюнев дим, в процеса на своя метаболизъм в организма могат да образуват токсични свободни ради­кала, обуславящи техните токсични, нежелани и опасни ефекти. Това определи и големия интерес към проблема за антиоксидантите ендогенни и екзогенни, от природен или от син­тетичен произход.

Известно е, че човешкият организъм разполага със собствени защитни механизми, предпазващи го от свръхмерно образуване на токсични свободни радикала или свързващи образуваните токсични продукта.

Такава роля изпълняват някои ензими (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза), витамина на първо място аскорбинова киселина (витамин С) и а токоферол (витамин Е).

Прекисното окисление на липидите е един свободнорадикален верижен автокаталитичен процес, който би довел до окисляване на всички липиди в клетката, ако в нея не съществуваха както неспецифични, така и специфични антиоксидантни заицитни системи, регулиращи този процес в нормални физиологични граници. Потискането и регулацията на свободни радикали във водната фаза се осъществяват от определени ензимни системи, както и по неензимен път от т. нар. „улови­тели“ на свободни радикали.

Три основни ензима противодействат на образуването на реактивоспособни кислородни радикали. Супероксиддисмутазите са няколко металосъдържащи ензими, които катализират с голяма скорост дисмутацията на супероксидния радикал 02+2Н-С0Д->НА

От тях най-разпространена и с най-голямо значение е медноцинковата супероксиддисмутаза. Каталазата редуцира водородния прекис (Н202) до вода и кислород. Селен-зависимата глутатион пероксидаза редуцира органични хидропрекиси и Н202 (в присъствие на редуциран глутатион):
ROOH + 2GSH -> GS SG + НОН

Към антиоксидантите „уловители“ във водната фаза спадат:

Глутатион трипептид, намиращ се в прокариотните и еукариотните клетки и в телесните течности. Като нуклео­филен тиол той реагира пряко и бързо със свободни радикали като ОН, RO, 02.

Аскорбинова киселина (витамин С).

Действието й върху свободнорадикалните процеси е сложно и разнопосочно. Като антиоксидант тя може пряко да редуцира свободнорадикални­те реактивни кислородни молекули. Антиоксидантното й дейс­твие се проявява и чрез редуциране на токофероловия радикал до токоферол. Същевременно тя действа и като проокси­дант чрез редуциране на тривалентните железни йони (а също и на други метали с променлива валентност), а така също и чрез пряко взаимодействие с кислорода, превръщайки го в су­пероксиден радикал. Според съвременни данни, обикновено аскорбиновата киселина е прооксидант при ниски концентрации и антиоксидант при високи. Затова се препоръчва използбането й в големи дози при лекуване на свободнорадикалната па­тология.

Флавоноиди от групата на витамин Р рутин и кварцетин.

Това са биологичноактивни вещества от растителен произход, които отдавна се прилагат за понижаване на проницаемостта и чупливостта на капилярните стени, защитавайки ги от увреждащото действие на свободнорадикалното пре­кисно окисление на липидите. Това антиоксидантно действие на флабоноидите ги прави интересни и перспективни като терапевтични агенти в борбата срещу свободнорадикалната па­тология.

Защитно антиоксидантно действие в клетките упражняват още и пикочната киселина, аминокиселината таурин (особено в мозъчните и сърдечните), някои белтъци, които свързват железните и медните йони и прекъсбат верижния свободнорадикален процес {трансферин, лактоферин, феритин за желязни йони, албумин и церулоплазмин за медни йони), дипептидите карнозин и ансерин (в мускулната тъкан), селенът и т. н.

Антиоксидантно действие притежават и други природни съединения убихинони, кумарини, фурокумарини, jJ-каротин.

Определена регулаторна роля играят вероятно и някои вторични посредници, включително вътреклетъчният калций.

Т. нар. липиди-антиокеиданти действат на нивото на биологичните мембрани, като прекъсват директно инициирането и разпространението на верижния процес на прекисно окисле­ние на липидите или отстраняват пероксидираните мембранни компоненти. Най-разпространени от тази група антиоксиданти са токоферолите и убихиноните.

А-токоферолът (витамин Е) е най-широко разпространеният и с най-голямо физиологично значение антиоксидант, действащ в хидрофобната фаза на прекисното окисление на липидите. Присъства в биологичните мембрани на повечето клетки, както и в кръвната плазма. Представител е на семейството на природните хроманови производни: състои се от хроманово ядро и въглеводородна верига. Установено е значението на дължината на въглеводородната верига за антиоксидантната активност и скоростта на разграждане на токофе­ролите от системата на цитохром Р-450. Смята се, че системата аскорбинова киселина a-токоферол е универсален инхибитор на патологичните свободнорадикални процеси при прекисното окисление на липидите.

От изложеното става ясно, че в клетката съществува сложна многостепенна система за защита от увреждащото действие на свободнорадикалните процеси. Тя обаче се оказва недостатъчно ефективна при рязко активиране на прекисното окисление (при някои интоксикации, болестни процеси, лъчеви поражения). В тези случаи се налага да се внесат в орга­низма допълнително антиоксиданти както от групата на ве­че изброените природни, така и синтетични. Към последните се отнасят някои синтетични производни на а-токоферола. „Уловители“ на хидропрекисния и други кислородни радикали са също така манитолът, тиоуреята, етанолът, 6ензоената киселина, някои хелатообразуватели.

Годям е броят на екзозенно внасяните антиоксиданти, съдържащи се в редица продукти от растителен и животински произход.

Важно място сред тях заема коензим Q. Среща се в големи количества в някои растителни и животински мазнини, житните зародиши, оризените трици, соята, спанакът, броколите. Коензим Q играе важна роля в енергийния клетъчен метаболизъм и в електронния транспорт.

Напоследък все по-голямо значение се отдава на флабоноидите като антиоксиданти. Те са широко представени в много лечебни растения, зеленчуци и плодове. Тези биологично активни вещества от растителен произход отдавна намират приложение в народната медицина като капиляроукрепващи средства, намаляващи проницаемостта и „чупливостта“ на капилярните стени. Днес това тяхно свойство се обяснява със способността им да предпазват съдовата стена от сбободнорадикалното прекисно окисление на липидите. Това антиоксидантно действие на биофлавоноидите ги прави обещаващи и перспективни средства в лечението на редица заболявания, в чиято патогенеза процесите на прекисно окисление на липидите играят определяща роля.

Към групата на биофлабо­ноидите принадлежат съединения със структурата на флавоните и специално на изофлавона и натехина. С доказана антиоксидантна активност са: апигенин, съдържащ се в грейп­фрута, даидзеин в соята, епикатехин в листата на чая, генистеин в соята, хесперидин в грейпфрута, нарингенинв цитрусовите плодове, иверцетин в зеленчуците със зелени листа, в някои плодове като череши, сливи, грозде, ягоди, тангеретин в мандарините и др.

Глутатионът важен ендогенен антиоксидант, се съдържа в много растителни и животински тъкани. Хранителни източници на глутатион са броколите и зеленолистните зеленчуци като спанак и магданоз.

Селенов ko-фактор на антиоксидантния ензим глутатионпероксидаза, се намира в „морската храна“ (т. нар. „морски дарове“), в черния дроб, бъбреците и месото. Стимулира имунната система, може да предотврати някои форми на неопластични заболявания.

Един от най-впечатляващите факти, потвърдени както експериментално, така и клинично, е свойството на съдържащите се в листата на дървото Ginco biloba флавонови глинозиди и терпенови лантани (притежаващи антиоксидантни свойства) да забавят или да спират обусловените от възрастови и други фактори дегенеративни процеси в мозъчните клетки, да повлияват благоприятно паметовите нарушения и отслабените умствени възможности. В основата на това действие е способността им да подобряват мозъчното кръвооросяване, да стимулират обменните процеси, да забавят развитието на атеросклерозата на мозъчните съдове, да потискат тромбоцитната агрегация и т.н. Според някои автори, препаратите на базата на Ginco biloba, наречени „хапчета за памет“, се равняват по ефективност на някои съвременни синтетични лекарства.

На медицинската общественост са известни отдавна хепатопротективните свойства на семената на белия трън (Sibilum marianum), а от много столетия растението е познато и използвано от народната медицина като лекарство при заболявания на черния дроб. Много експериментални и клинични проучвания установиха ефективността на растението при различии увреждания на черния дроб, предизвикани от въздействие на алкохол и други хепатотоксични вещества (ле­карства, пестициду, промишлени отрови, органични разтворители и др.). Това хепатопротективно действие се свързва със съдържащите се в растението биофлавоноиди с мощни антиоксидантни свойства (напр. Силимарин).

Интересът към лекарствени средства от природен произход с вазоактивни свойства е напълно разбираем.

През последните десетилетия с голяма популярност в това отношение се ползват т. нар. олигомерни процианидини, установени в много растения, в червеното вино, във фъстъците, в семките на гроздето. Получени са съвременни препарати от семките на грозде и от кората на борово дърво. Според френския учен Маскелие, тази група препарати, наречена от него Пикногенол, са едни от най-мощните антиоксиданти. Тяхната антиоксидантна активност превишава 50 пъти тази на витамин Е. Според същия автор, олигомерните процианидини са и основните ан­тиоксиданти, съдържащи се в червеното вино и чая.