نظام مضادات الأكسدة في الجسم

إن نظام مضادات الأكسدة في الجسم عبارة عن مجموعة من الآليات التي تمنع الأكسدة الذاتية في الخلية.

الأكسدة الذاتية غير الإنزيمية، إن لم تقتصر على انتشار محلي، فهي عملية مدمرة. منذ ظهور الأكسجين في الغلاف الجوي، احتاجت بدائيات النوى إلى حماية مستمرة من التفاعلات التلقائية للتحلل التأكسدي لمكوناتها العضوية.

يتضمن نظام مضادات الأكسدة مضادات أكسدة تُثبط الأكسدة الذاتية في المرحلة الأولية من بيروكسيد الدهون (التوكوفيرول، البوليفينول) أو أنواع الأكسجين النشطة (سوبر أكسيد ديسميوتاز - SOD) في الأغشية. في هذه الحالة، تُجدد الجسيمات التي تحتوي على إلكترون غير متزاوج، أو جذور التوكوفيرول أو البوليفينول المتكونة أثناء الاختزال، بواسطة حمض الأسكوربيك الموجود في الطبقة المحبة للماء من الغشاء. تُختزل الأشكال المؤكسدة من الأسكوربات بدورها بواسطة الجلوتاثيون (أو الإرغوثيونين)، الذي يستقبل ذرات الهيدروجين من NADP أو NAD. وهكذا، يتم تثبيط الجذور الحرة بواسطة سلسلة الجلوتاثيون (الإرغوثيونين) أسكوربات-توكوفيرول (بوليفينول)، ناقلةً الإلكترونات (كجزء من ذرات الهيدروجين) من نيوكليوتيدات البيريدين (NAD وNADP) إلى SR. هذا يضمن مستوى ثابتًا ومنخفضًا للغاية من حالات الجذور الحرة للدهون والبوليمرات الحيوية في الخلية.

إلى جانب سلسلة AO، يتضمن نظام تثبيط الجذور الحرة في الخلية الحية إنزيمات تحفز تحويل الأكسدة والاختزال للجلوتاثيون والأسكوربات - الاختزال المعتمد على الجلوتاثيون والنازعة للهيدروجين، بالإضافة إلى تلك التي تكسر البيروكسيدات - الكاتالاز والبيروكسيديز.

تجدر الإشارة إلى أن عمل آليتي الدفاع - سلسلة مضادات الأكسدة الحيوية ومجموعة إنزيمات مضادات البيروكسيد - يعتمد على مخزون ذرات الهيدروجين (NADP وNADH). يُعاد ملء هذا المخزون من خلال عمليات الأكسدة-نزع الهيدروجين الأنزيمية البيولوجية لركائز الطاقة. وبالتالي، فإن مستوى كافٍ من الهدم الأنزيمي - أي حالة نشطة مثالية للجسم - شرط ضروري لفعالية نظام مضادات الأكسدة. وعلى عكس الأنظمة الفسيولوجية الأخرى (مثل تخثر الدم أو الهرمونات)، فإن أي نقص قصير الأمد في نظام مضادات الأكسدة لا يمر دون أثر - إذ تتضرر الأغشية والبوليمرات الحيوية.

يتميز انهيار الحماية المضادة للأكسدة بتطور تلف الجذور الحرة في مختلف مكونات الخلايا والأنسجة التي تُشكل نظام المناعة الذاتي. يشير تعدد مظاهر أمراض الجذور الحرة في مختلف الأعضاء والأنسجة، واختلاف حساسية هياكل الخلايا لتأثيرات نظام المناعة الذاتي، إلى عدم تكافؤ إمداد الأعضاء والأنسجة بمضادات الأكسدة الحيوية، أي أن نظامها المضاد للأكسدة يختلف اختلافًا كبيرًا. فيما يلي نتائج تحديد محتوى المكونات الرئيسية لنظام المناعة الذاتي في مختلف الأعضاء والأنسجة، والتي أتاحت لنا استخلاص استنتاجات حول خصوصيتها.

وبالتالي، فإن خصوصية كريات الدم الحمراء تكمن في الدور الكبير لإنزيمات مضادات البيروكسيد - الكاتالاز، والغلوتاثيون بيروكسيديز، وSOD - في الاعتلالات الإنزيماتية الخلقية لكريات الدم الحمراء، وغالبًا ما يُلاحظ فقر الدم الانحلالي. تحتوي بلازما الدم على سيرولوبلازمين، الذي يتمتع بنشاط SOD، وهو غائب في الأنسجة الأخرى. تتيح لنا النتائج المقدمة تصور AS لكريات الدم الحمراء والبلازما: فهو يتضمن كلاً من رابط مضاد للجذور وآلية دفاع إنزيمية. يسمح لنا هذا الهيكل لنظام مضادات الأكسدة بتثبيط FRO للدهون والبوليمرات الحيوية بشكل فعال بسبب ارتفاع مستوى تشبع كريات الدم الحمراء بالأكسجين. تلعب البروتينات الدهنية دورًا مهمًا في الحد من FRO - الناقل الرئيسي للتوكوفيرول، والذي ينتقل منه التوكوفيرول إلى كريات الدم الحمراء عند ملامسته للأغشية. في الوقت نفسه، تكون البروتينات الدهنية أكثر عرضة للأكسدة الذاتية.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]

خصوصية أنظمة مضادات الأكسدة في الأعضاء والأنسجة المختلفة

إن الأهمية الأولية للأكسدة الذاتية غير الإنزيمية للدهون والبوليمرات الحيوية تسمح لنا بتحديد دور مُحفِّز في نشوء داء السكري السكري (SP) لقصور نظام الدفاع المضاد للأكسدة في الجسم. يعتمد النشاط الوظيفي لنظام مضادات الأكسدة في مختلف الأعضاء والأنسجة على عدد من العوامل، منها:

1. مستوى الاستقلاب الأنزيمي (نزع الهيدروجين) - إنتاج صندوق NAD-H + NADP-H؛
2. درجة استهلاك صندوق NAD-H وNADPH في العمليات الحيوية؛
3. مستوى تفاعلات الأكسدة الأنزيمية للميتوكوندريا لـ NADH؛
4. توفير المكونات الأساسية لنظام مضادات الأكسدة - توكوفيرول، أسكوربات، بيوفلافونويد، الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت، إرغوثيونين، السيلينيوم، الخ.

من ناحية أخرى، يعتمد نشاط نظام مضادات الأكسدة على شدة تأثيرات الدهون التي تسبب أكسدة الجذور الحرة؛ عندما تكون نشطة بشكل مفرط، يتم تعطيل التثبيط ويزداد إنتاج الجذور الحرة والبيروكسيدات.

في مختلف الأعضاء، ووفقًا لخصوصية الأنسجة في عملية الأيض، تسود مكونات معينة من نظام مضادات الأكسدة. في البُنى خارج الخلوية التي لا تحتوي على مخزون من NAD-H وNADPH، يُعدّ تدفق الأشكال المختزلة من AO-glutathione، والأسكوربات، والبوليفينول، والتوكوفيرول المنقولة عبر الدم ذا أهمية بالغة. تُميّز مؤشرات مستوى تزويد الجسم بـ AO، ونشاط إنزيمات مضادات الأكسدة، ومحتوى منتجات STO، بشكلٍ متكامل، نشاط نظام مضادات الأكسدة في الجسم ككل. ومع ذلك، لا تعكس هذه المؤشرات حالة AS في الأعضاء والأنسجة الفردية، والتي قد تختلف اختلافًا كبيرًا. يسمح لنا ما سبق بافتراض أن موقع وطبيعة أمراض الجذور الحرة مُحددة مسبقًا بشكل رئيسي من خلال:

• السمات الجينية لنظام مضادات الأكسدة في الأنسجة والأعضاء المختلفة؛
• طبيعة المحفز الخارجي للتكاثر الذاتي الذي يعمل طوال عملية التطور الجنيني.

من خلال تحليل محتوى المكونات الرئيسية لنظام مضادات الأكسدة في الأنسجة المختلفة (الظهارية، العصبية، الضامة)، من الممكن تحديد المتغيرات المختلفة لأنظمة الأنسجة (الأعضاء) لتثبيط FRO، والتي تتزامن عمومًا مع نشاطها الأيضي.

كريات الدم الحمراء، الظهارة الغدية

في هذه الأنسجة، تعمل دورة فوسفات البنتوز النشطة، ويسود الهدم اللاهوائي؛ المصدر الرئيسي للهيدروجين لسلسلة مضادات الجذور الحرة في نظام مضادات الأكسدة والبيروكسيديز هو NADPH. كريات الدم الحمراء، باعتبارها حاملات للأكسجين، حساسة لمحفزات FRO.

[ 6 ]، [ 7 ]، [ 8 ]، [ 9 ]، [ 10 ]، [ 11 ]

الأنسجة العضلية والعصبية

دورة فوسفات البنتوز في هذه الأنسجة غير نشطة؛ ويهيمن NADH، الذي يتكون في الدورتين الهوائية واللاهوائية لهدم الدهون والكربوهيدرات، كمصدر للهيدروجين لمثبطات الجذور الحرة والإنزيمات المضادة للأكسدة. يؤدي تشبع الخلايا بالميتوكوندريا إلى زيادة خطر تسرب الأكسجين واحتمال تلف البوليمرات الحيوية.

الخلايا الكبدية، الكريات البيضاء، الخلايا الليفية

تم ملاحظة دورة فوسفات البنتوز المتوازنة والمسارات الهدمية اللاهوائية واللاهوائية.

المادة بين الخلوية للنسيج الضام هي بلازما الدم والألياف والمادة الأساسية لجدار الأوعية الدموية والنسيج العظمي. يتم تثبيط SR في المادة بين الخلوية بشكل رئيسي بواسطة مثبطات الجذور الحرة (توكوفيرول، بيوفلافونويد، أسكوربات)، مما يسبب حساسية عالية لجدار الأوعية الدموية لقصورها. بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بلازما الدم على سيرولوبلازمين، الذي يمتلك القدرة على التخلص من الجذور الحرة فوق الأكسيد. في عدسة العين، حيث يمكن حدوث تفاعلات كيميائية ضوئية، بالإضافة إلى مثبطات الجذور الحرة، يكون نشاط إنزيم اختزال الجلوتاثيون، وبيروكسيديز الجلوتاثيون، وSOD مرتفعًا.

تشرح السمات العضوية والأنسجة المقدمة لأنظمة مضادات الأكسدة المحلية الاختلافات في المظاهر المبكرة لـ SP مع أنواع مختلفة من التأثيرات التي تسبب FRO.

إن اختلاف الأهمية الوظيفية لمضادات الأكسدة الحيوية في الأنسجة المختلفة يُحدد مسبقًا الاختلافات في المظاهر الموضعية لنقصها. يتجلى نقص التوكوفيرول، وهو مضاد أكسدة دهني شامل لجميع أنواع البنى الخلوية وغير الخلوية، في تلف مبكر في أعضاء مختلفة. كما تعتمد المظاهر الأولية لـ SP الناتجة عن المؤكسدات الكيميائية على طبيعة العامل. تشير البيانات إلى أنه إلى جانب طبيعة العامل الخارجي، فإن دور الأنواع الخاصة بالنمط الجيني والسمات النسيجية لنظام مضادات الأكسدة مهم في تطور أمراض الجذور الحرة. في الأنسجة ذات معدل الأكسدة الأنزيمية البيولوجية المنخفض، مثل جدار الأوعية الدموية، يكون دور سلسلة مضادات الجذور الحرة، إرغوثيونين - أسكوربات (بيوفلافونويد) - توكوفيرول، والتي تمثلها مضادات الأكسدة الحيوية غير المُصنّعة في الجسم، كبيرًا؛ وبالتالي، فإن النقص المزمن لمضادات الأكسدة المتعددة يُسبب في المقام الأول تلف جدار الأوعية الدموية. في الأنسجة الأخرى، يسود دور المكونات الأنزيمية لنظام مضادات الأكسدة - SOD، البيروكسيديز، وما إلى ذلك. وبالتالي، فإن انخفاض مستوى الكاتالاز في الجسم يتميز بأمراض اللثة التقدمية.

لا تتحدد حالة نظام مضادات الأكسدة في مختلف الأعضاء والأنسجة بالنمط الجيني فحسب، بل تتحدد أيضًا خلال عملية التسرطن من خلال الانخفاض غير المتزامن ظاهريًا في نشاط مختلف مكونات نظام مضادات الأكسدة، والذي يحدث بسبب طبيعة مُحفِّزه. وهكذا، في الظروف الواقعية لدى الفرد، تُحدد توليفات مختلفة من العوامل الخارجية والداخلية المُسببة لانهيار نظام مضادات الأكسدة كلاً من الآليات العامة للجذور الحرة للشيخوخة، والمُحفِّزات الخاصة لأمراض الجذور الحرة التي تظهر في بعض الأعضاء.

تُشكل النتائج المعروضة لتقييم نشاط الروابط الرئيسية للـ AS في مختلف الأعضاء والأنسجة أساسًا للبحث عن أدوية جديدة مثبطة لـ FRO الدهني ذات تأثير مُستهدف للوقاية من أمراض الجذور الحرة في موضع مُعين. ونظرًا لخصوصية نظام مضادات الأكسدة في الأنسجة المختلفة، ينبغي أن تُؤدي أدوية AO الروابط المفقودة بشكل مُختلف في عضو أو نسيج مُعين.

تم الكشف عن أنظمة مضادة للأكسدة مختلفة في الخلايا الليمفاوية وكريات الدم الحمراء. درس غونزاليس-هيرنانديز وآخرون (1994) أنظمة مضادات الأكسدة في الخلايا الليمفاوية وكريات الدم الحمراء لدى 23 شخصًا سليمًا. وتبين أن نشاط إنزيم اختزال الجلوتاثيون في الخلايا الليمفاوية وكريات الدم الحمراء كان 160 و4.1 وحدة/ساعة، وغلوتاثيون بيروكسيديز 346 و21 وحدة/ساعة، وجلوكوز-6-فوسفات ديهيدروجينيز 146 و2.6 وحدة/ساعة، وكاتالاز 164 و60 وحدة/ساعة، وفائق أكسيد ديسميوتاز 4 و303 ميكروغرام/ثانية، على التوالي.