В процессе длительной эволюции сформировалась выраженная зависимость метаболических систем человека и большинства наземных животных от необходимости достаточного поступления кислорода в клетки. Очевидно, что пределы колебаний между критическими уровнями максимального и минимального поступления кислорода в клетки весьма динамичны, определяются не только спецификой структуры и функции клеток тех или иных тканей, но и активностью клеток в конкретно данный момент [22, 24, 35, 42, 64, 69].
Значительная часть кислорода подвергается в клетках двух – и тетраэлектронному восстановлению на внутренней мембране митохондрий при участии систем цитохром и цитохромоксидазы. Источником активных форм кислорода могут быть реакции, катализируемые цитохромом Р-450 в микросомальных фракциях клеток, особенно в гепатоцитах. В цитозоле клеток супероксидный анион–радикал генерируется от ксантиноксидазы [70, 106, 107, 109, 110].
Среди неферментативных путей образования активных форм кислорода (АФК) следует отметить аутоокисление гидрохинонов, лейкофлавинов, катехоламинов, тиолов. В инициации свободнорадикального окисления могут участвовать катион–радикалы молибдена, марганца, кобальта, железосерные кластеры [29, 35, 64, 73].
Важное место по своей биологической значимости среди первичных радикалов отводится нитроксиду (NO•), образуемому из L–аргинина при участии конституциональной NO–синтазы 3-го типа в эндотелии, конституциональной NO–синтазы
1-го типа в структурах центральной и периферической нервной систем, а также индуцибельной NO-синтазы эндотелия и макрофагов [75, 76, 96, 101]. Последняя экспрессируется лишь в условиях патологии под влиянием таких биологически активных веществ и гормонов, как адреналин, норадреналин, ацетилхолин, гистамин, АДФ, брадикинин, эндотелин и др. [88].
Таким образом, постоянно образующиеся в нашем организме первичные радикалы: супероксид (•ОО–), нитроксид (•NO), убихинон (•Q), а также вторичные радикалы – гидроксильный радикал (•ОН) и липидные радикалы являются не только необходимыми участниками многих внутриклеточных метаболических реакций в условиях нормы, но и требуют постоянной стабилизации уровня этих высокореактогенных окислителей за счет адекватной активации систем антирадикальной, антиоксидантной защиты организма [22, 24, 46].
Антиоксиданты – соединения, способные уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления, нейтрализовать свободные радикалы за счет обмена своего атома водорода на кислород свободных радикалов. Антиоксиданты могут быть природными и синтетическими, имеют подвижный атом водорода в связи с наличием в молекуле нестойкой связи с углеродом (С–Н) или серой (S–Н). В результате взаимодействия со свободными радикалами возникают малоактивные радикалы самого антиоксиданта, не способные к продолжению цепи [11, 46, 62, 111, 137, 141, 142, 148, 135].
До настоящего момента нет единой классификации систем антиоксидантной защиты клеток. Высказывается точка зрения о нескольких уровнях защиты клеток макроорганизма от активных форм кислорода [90], которые могут быть представлены следующим образом:
1-й уровень – системная защита клеток за счет значительного снижения напряжения кислорода в тканях по сравнению с атмосферным воздухом;
2-й уровень – обеспечивается в процессе четырехэлектронного восстановления основной массы внутриклеточного кислорода при участии цитохромоксидазы без освобождения свободных радикалов;
3-й уровень – ферментативное удаление образовавшихся супероксидного анион-радикала и перекиси водорода;
4-й уровень – наличие ловушек свободных радикалов (антиоксидантов);
5-й уровень – ферментативное восстановление гидроперекисей полиненасыщенных жирных кислот [46, 83].
Число эндогенных соединений, относимых к антиоксидантам, постоянно возрастает. Некоторыми авторами предпринята попытка классификации антиоксидантов с точки зрения их ММ на 2 группы:
I группа. Высокомолекулярные соединения – ферменты антиоксидантной защиты, а также белки, способные связывать ионы Fe и Cu, являющиеся катализаторами свободнорадикальных процессов. Антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза (СОД), церулоплазмин, каталаза, глутатионзависимые ферменты) обеспечивают комплексную антирадикальную защиту биополимеров [28, 35].
Для ферментативных антиоксидантов характерны высокая специфичность, строго определенная органная и клеточная локализация, а также использование в качестве катализаторов металлов Cu, Fe, Mn, Zn, Se [42, 82].
К числу белков, обладающих способностью связывать металлы с переменной валентностью и соответственно обладающих антиоксидантными свойствами, относят альбумины крови, трансферрин, ферритин, лактоферрин. Многие из них весьма эффективны в ингибировании свободнорадикальных процессов, но слабо проникают через мембраны и тканевые барьеры.
II группа. Низкомолекулярные антиоксиданты: некоторые аминокислоты, полиамины, мочевина, мочевая кислота, глутатион, аскорбиновая кислота, билирубин, ?-токоферол, витамины группы A, K, P [49, 112].
При этом можно говорить о своеобразных антиоксидантных цепях переноса электронов, эффективность функционирования которых определяется работой всех компонентов.
В настоящее время представлена и несколько иная систематизация уровней защиты биосистем от повреждающего воздействия свободных радикалов [34].
Читайте также: Что такое митоз мейоз ткань орган
Первая линия защиты – ферменты антиоксидантной системы, ингибирующие инициацию перекисного окисления липидов и предотвращающие окислительную деструкцию нелипидных компонентов;
Вторая линия защиты представлена низкомолекулярными антиоксидантами;
Третья линия защиты – ферментами, метаболизирующими конечные продукты перекисного окисления липидов (альдегидов, эпоксидов, алкенов, алкоголя). К этим ферментам защиты могут быть отнесены эпоксидгидролазы, альдегидредуктазы, цитохром Р-450 [29, 70].
Авторы полагают, что можно выделить и четвертую линию защиты, обеспечивающую репаративную регенерацию поврежденных молекул, в частности, восстановление дисульфидных связей белков, регенерацию антиоксидантов.
К пятой линии защиты они относят систему ингибирования перекисных и свободнорадикальных процессов, включающую циклические нуклеотиды, простагландины, лейкотриены.
В качестве линии антиоксидантной защиты рекомендуют выделить и пространственный фактор, определяющий пространственную координацию внутриклеточных кислород – транспортных процессов и метаболизм активированных форм кислорода [29, 34]. Причем, антиоксидантный контроль в электрон-транспортных системах обеспечивается за счет плотной и упорядоченной упаковки мембранных структур.
Как известно, электронный транспорт локализован в гидрофильных зонах, а ненасыщенные жирные кислоты – в гидрофобных участках мембран. В то же время «упаковку» фосфолипидов обеспечивают холестерин, альфатокоферол, липид–белковое взаимодействие. На субклеточном уровне пространственный фактор реализуется за счет сближения прооксидантных и антиоксидантных компонентов и систем. Одним из примеров реализации структурного и пространственного принципов организации антиоксидантной защиты клеток является наличие пероксисом, включающих оксидазы и каталазы [11, 106, 110, 146].
Таким образом, рассматривая в общем виде антиоксидантные системы, следует иметь в виду, что организм располагает ферментативными системами, ингибирующими ПОЛ на этапе инициации. Так, СОД инактивирует супероксид анион – радикал, субстратами действия глутатионпероксидазы и каталазы являются перекись водорода и гидроперекиси липидов [37, 91].
Самым распространенным соединением в тканях, содержащим значительное количество сульфгидрильных групп, является глутатион (гамма-глутамил-цистеинглицин). В роли восстановителя в указанном трипептиде выступает тиольная группа цистеинового остатка. Глутатион обеспечивает инактивацию перекиси водорода и гидроперекисей липидов, служит коферментом при восстановлении в нижних дыхательных путях метгемоглобина, нейтрализует озон и NO [46, 64].
Антиоксидантная и антирадикальная защита клеток обеспечивается глутатионпероксидазой – селенсодержащим ферментом. Активность глутатионпероксидазы усиливается витаминами группы С и А, которые способствуют усвоению селена, его транспорту и утилизации. Глутатионпероксидаза в комплексе с восстановленным глутатионом превращает липоперекиси в менее токсичные оксикислоты, предотвращая свободнорадикальную дезорганизацию клетки [64].
Действие ферментных антиоксидантов дополняется в целостном организме естественными антиоксидантами, в частности, витаминами группы Е, стероидными гормонами, Se-содержащими аминокислотами, аскорбиновой кислотой, витаминами группы A, K и P, убихиноном, пептидами, производными ? – аминомасляной кислоты, фосфолипидами, продуктами метаболизма эйкозаноидов, а также тиолами, в частности, эрготионеином, содержащимся в эритроцитах, пече-
ни и мозге.
Важную роль в антиоксидантной защите играют карнозин и его производные. Как известно, карнозин является природным дипептидом, способным метаболизироваться в организме человека и животных, обладает стабилизирующим эффектом в отношении pH среды, а также способностью взаимодействия с гидроксильным радикалом, супероксид анион – радикалом и гипохлорид-анионом с последующей их инактивацией [13]. Карнозин регулирует за счет антиоксидантных свойств поведенческие реакции. Установлено, что комбинация липидного антиоксиданта (?-токоферола) и водорастворимого (карнозина) обладает синергетическим эффектом торможения ПОЛ. Очевиден и тот факт, что липидный антиоксидант (витамин К3) в присутствии восстановленного глутатиона становится источником генерации супероксидного аниона [29]. Таким образом, свойства липидных антиоксидантов определяются биохимическим окружением карнозина, и в случае отсутствия системы регенерации возможно появление его прооксидантных
эффектов [62, 73].
Образующиеся в организме свободные радикалы антиоксидантов малоактивны и выводятся из организма в виде продуктов взаимодействия с другими антиоксидантами – токоферолами, хинонами, витаминами группы К, Se-содержащими соединениями.
В зависимости от особенностей структуры различают жирорастворимые биоантиоксиданты (фосфолипиды, токоферолы, витамин А, каротиноиды, убихинон, витамины группы К, стероидные гормоны), а также водорастворимые. Группа водорастворимых антиоксидантов включает аскорбиновую, лимонную, никотиновую кислоты; Se-содержащие соединения – цистеин, гомоцистеин, липоевую и бензойную кислоты, церулоплазмин; фенольные соединения – полифены, флавоноиды, трансферрин, лактоферрин, альбумин, мочевину и мочевую кислоту.
Указанные водорастворимые антиоксиданты проявляют свои эффекты в цитозоле клеток, межклеточной жидкости, плазме, крови и лимфе. Жирорастворимые биоантиоксиданты защищают от свободнорадикальной дезорганизации биологические мембраны [34, 46, 70, 111].
Среди жирорастворимых витаминов важная роль отводится ?-токоферолу, локализующемуся в значительных количествах на внутренней мембране митохондрий [143]. Витамин Е поддерживает целостность митохондриальных, лизосомальных, цитоплазматических мембран, предохраняет их от повреждающего действия процессов липопероксидации.
Читайте также: Торговый дом ткани в петрозаводске
Витамин А участвует в окислительно-восстановительных реакциях благодаря наличию двойных связей в молекуле, тормозит превращение сульфгидрильных групп в дисульфиды, влияет на процессы клеточной дифференцировки, пролиферации, репродуктивные процессы [34, 46].
Наиболее активным водорастворимым антиоксидантом является аскорбиновая кислота, способная формировать окислительно-восстановительную систему вместе с дегидроаскорбиновой кислотой. Аскорбиновая кислота стимулирует активность системы цитохром, в частности цитохрома Р-450, процессы фагоцитоза, усиливает антиоксидантные свойства b-каротина и токоферола, активирует пролиферативную активность лимфоидной ткани и стимулирует иммунные реакции [46, 146].
Неферментативная антиоксидантная защита в крови тканях полости рта
Адентия является одним из наиболее распространенных стоматологических заболеваний и встречается у более половины взрослого населения Российской Федерации, а у более четверти лиц старше 80 лет в ротовой полости нет ни одного собственного зуба 1. При вторичной частичной адентии вследствие нарушения целостности зубного ряда во время приема пищи может травмироваться слизистая оболочка тканей полости рта и наблюдается перегрузка оставшихся зубов. Потеря зуба со временем приводит к атрофии кости, что сопровождается нарушением ее опорной и гомеостатической функций. При дефектах зубных рядов изменяются анатомо-топографические пропорции лицевого скелета, прогрессируют остеопороз, атрофия кости, жевательных и мимических мышц, возникает дисфункция височно-нижнечелюстного сустава, что требует восстановления зубных рядов 3. В стоматологической практике и клинической лабораторной диагностике большой интерес для изучения представляет смешанная слюна, или ротовая жидкость, представляющая собой смесь секретов слюнных желез, десневой жидкости, продуктов деятельности микрофлоры и т.д. 6. Смешанная слюна является биологической средой, которая омывает всю полость рта, взаимодействуя со слизистыми, зубами и ортопедическими конструкциями. Среди множества функций, выполняемых ротовой жидкостью, выделяется гомеостатическая функция, в том числе поддержание окислительно-восстановительного баланса. Малоизученным процессом, протекающим при широком спектре стоматологических заболеваний в ротовой полости, является окислительный стресс, а также состояние разных компонентов антиоксидантной системы 8. Между тем смешанная слюна активно подвергается действию различных повреждающих факторов, в том числе прооксидантной направленности. Травмирование слизистой полости рта при адентии может быть причиной небольших кровотечений, при этом резко увеличивается в ротовой жидкости концентрация железа – металла переменной валентности, что может служить одним из многих механизмов интенсификации окислительных процессов. Одним из наиболее чувствительных компонентов антиоксидантной системы является тиоловое звено, включающее глутатион, ферменты его метаболизма и SH -группы белков [10].
Целью настоящего исследования являлось изучение состояния общей антиоксидантной активности и тиолового звена антиоксидантной системы у больных с различными степенями частичной адентии.
Исследование проведено на 75 больных, наблюдавшихся в Стоматологической поликлинике Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (г. Краснодар). Все испытуемые лица были разделены на 4 группы. 1-я группа (контрольная) была представлена относительно здоровыми лицами, проходящими обследование в рамках диспансеризации. Все испытуемые этой группы были с полностью сохранными зубными рядами. 2-я группа была представлена больными с отсутствием 1-2 зубов. В 3-ю группу были включены больные с отсутствием 3-4 зубов, испытуемые лица с отсутствием 5-10 зубов сформировали 4-ю группу. Критериями включения в исследуемые группы были: адентия соответствующей степени, возраст 25-44 лет – молодой возраст взрослого населения по классификации Всемирной организации здравоохранения, наличие добровольного информированного согласия. Критерии исключения: наличие любых острых заболеваний, наличие хронического заболевания в стадии обострения, злокачественные новообразования.
У всех испытуемых собирали смешанную слюну методом сплевывания в стерильные пластиковые контейнеры в объеме 4-5 мл. Сбор материала осуществляли в утреннее время – в пик максимальной секреции слюны (10 часов), не ранее часа после последнего приема пищи и с предварительным тщательным ополаскиванием ротовой полости кипяченой водой. Дополнительные методы стимуляции слюноотделения не использовались. Полученная биожидкость центрифугировалась в течение 15 минут при 3000 об/мин на стандартной лабораторной центрифуге, для дальнейших исследований использовали чистую надосадочную жидкость. В смешанной слюне определяли активность глутатионпероксидазы, глутатионредуктазы, содержание общих тиоловых групп, а также общую антиоксидантную активность. Активность глутатионпероксидазы определяли по способу, предполагающему оценку скорости расходования глутатиона на востановление гидропероксида трет-бутила [11]. Активность глутатионредуктазы определяли кинетическим способом по регистрации скорости окисления НАДФН в ходе реакции восстановления окисленной формы глутатиона [11]. Содержание общих тиоловых групп определяли с помощью реактива Эллмана (дитиобиснитробензойная кислота). Общую антиоксидантную активность определяли амперометрическим способом, предполагающим определение силы тока, возникающего в электрохимической ячейке при окислении субстратов исследуемой биожидкости (антиоксидантов). Полученные амперометрическим способом результаты сравнивали с данными, полученными при исследовании в аналогичных условиях стандарта (раствора витамина С в разных концентрациях), и выражали в мг/л витамина С. Все показатели пересчитывали на единицу объема ротовой жидкости [12].
Читайте также: Как сделать красивый куколок из ткани
Статистическую обработку полученных экспериментальных данных проводили с использованием программного обеспечения, находящегося в свободном доступе (R Development Core Team, Австрия, 2008). Данные представляли в виде среднего ( M ) и ошибки среднего ( m ). Достоверными считали различия между группами при p Рис. 1. Активность ферментов метаболизма глутатиона в ротовой жидкости больных с различными степенями адентии. Примечание: * — p
Анализ содержания общих тиоловых групп смешанной слюны больных с различными степенями частичной адентии показал снижение данного показателя с увеличением количества отсутствующих зубов. Так, у больных 2-й группы уровень общих SH -групп соответствовал уровню данного показателя относительно здоровых лиц контрольной группы (рис. 2). При отсутствии 3-4 зубов у больных 3-й группы в смешанной слюне было зафиксировано сниженное содержание общих тиоловых групп на 11%, а при отсутствии 5 и более зубов в смешанной слюне определено сниженное на 18% содержание SH -групп относительно значения аналогичного показателя контрольной группы. Тиоловые группы смешанной слюны – это не только низкомолекулярные соединения, такие как глутатион или цистеин, это также функциональные группы белков, являющиеся наиболее чувствительными к окислению группами. Окисление белков ведет к образованию внутри и межмолекулярных сшивок, деградации белковых молекул, что также способствует развитию метаболических нарушений и прогрессированию заболевания.
Рис. 2. Содержание общих тиоловых групп в ротовой жидкости больных с различными степенями адентии. Примечание: * — p
Общая антиоксидантная активность аналогично уровню тиоловых групп и активности глутатионредуктазы у испытуемых лиц 2-й группы статистически значимых отличий не имела от показателя контрольной группы. У лиц с адентией 3-4 зубов уровень антиоксидантной активности был значительно выше показателя 1-й группы – на 74% (рис. 3). Высокие значения анализируемого показателя могут быть обусловлены или адаптационными механизмами системы неспецифической резистентности, направленными на поддержание адекватного гомеостаза в ротовой полости и максимально эффективное и долгое сохранение целостности оставшихся зубов, или повреждением тканей с выходом клеточного содержимого и вхождением в состав смешанной слюны. Вероятнее первое предположение, так как у больных с отсутствием 5 и более зубов наблюдается сниженная антиоксидантная активность смешанной слюны на 21% относительно значения данного показателя контрольной группы.
Рис. 3. Общая антиоксидантная активность ротовой жидкости больных с различными степенями адентии. Примечание: * — p
Учитывая вышеизложенное, следует отметить, что адентия 1-2 зубов не является значительным повреждающим фактором, способным серьезно повлиять на антиоксидантный баланс ротовой полости. Общая антиоксидантная активность, содержание общих тиоловых групп и активность глутатионредуктазы у таких больных не отличаются от значений аналогичных показателей практически здоровых лиц. У испытуемых лиц данной группы только активность глутатионпероксидазы была зафиксирована выше контрольных цифр, что может указывать на увеличенную потребность в нейтрализации избыточно образующихся свободных радикалов и реактивных молекул, с которыми антиоксидантная система хорошо справляется. Последнее косвенно говорит о возможности срыва компенсаторных возможностей антиоксидантной системы при дальнейшем прогрессировании заболевания, что имеет место при адентии 3-4 зубов и более. У больных с отсутствием 3-4 зубов было определено уже увеличение активности и глутатионпероксидазы и глутатионредуктазы, повышенные значения общей антиоксидантной активности, но снижение содержания тиоловых групп. Это свидетельствует о еще большем напряжении компенсаторных возможностей антиоксидантной системы, а возможно, и начале срыва адаптации, что уже наиболее вероятно наблюдается у больных с отсутствием 5 и более зубов, у которых определено снижение всех изученных показателей.
Таким образом, в исследовании показана роль тиолового звена антиоксидантной системы, как одного из наиболее чувствительных его звеньев к действию прооксидантных факторов, в общей картине метаболических нарушений в смешанной слюне. Реактивные изменения глутатион-зависимых ферментов определены уже при адентии 1-2 зубов, хотя в целом данный повреждающий фактор недостаточно силен, чтобы вызвать декомпенсацию гомеостатических систем ротовой жидкости. Отсутствие 3 и более зубов уже ведет к более существенным метаболическим изменениям в смешанной слюне, что подтверждает влияние частичной адентии на гомеостатическую функцию слюны. Отсутствие большего количества зубов сопровождается более выраженными нарушениями функционирования тиолового звена антиоксидантной системы. Полученные результаты обращают внимание на изменения метаболических показателей ротовой жидкости и указывают на необходимость их мониторинга и коррекции.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом