רדיקלים חופשיים ונוגדי חמצון

גילוי הרדיקלים החופשיים ונוגדי החמצון היה אבן דרך משמעותית עבור מדע הרפואה לא פחות מגילוי המיקרואורגניזמים והאנטיביוטיקה, שכן רופאים קיבלו לא רק הסבר לתהליכים פתולוגיים רבים, כולל הזדקנות, אלא גם שיטות יעילות למאבק בהם.

העשור האחרון התאפיין בהתקדמות בחקר הרדיקלים החופשיים באובייקטים ביולוגיים. תהליכים אלה הוכחו כקשר מטבולי הכרחי לתפקוד התקין של הגוף. הם משתתפים בתגובות זרחון חמצוני, בביוסינתזה של פרוסטגלנדינים וחומצות גרעין, בוויסות הפעילות הליפוטית, ובתהליכי חלוקת התאים. בגוף, רדיקלים חופשיים נוצרים לרוב במהלך חמצון חומצות שומן בלתי רוויות, ותהליך זה קשור קשר הדוק לחמצון שומנים (LPO).

מהם רדיקלים חופשיים?

רדיקל חופשי הוא מולקולה או אטום שיש לו אלקטרון לא מזווג במסלול החיצוני שלו, מה שהופך אותו לאגרסיבי ומסוגל לא רק להגיב עם מולקולות קרום התא אלא גם להמיר אותן לרדיקלים חופשיים (תגובת מפולת שלגים המתקיימת מעצמה).

הרדיקל המכיל פחמן מגיב עם חמצן מולקולרי ליצירת הרדיקל החופשי COO, המכיל מי חמצן.

רדיקל הפרוקסיד מחלץ מימן משרשרת הצד של חומצות שומן בלתי רוויות, ויוצר הידרופראוקסיד ליפידי ורדיקל נוסף המכיל פחמן.

הידרופראוקסידים ליפידים מגבירים את ריכוז האלדהידים הציטוטוקסיים, והרדיקל המכיל פחמן תומך בתגובת היווצרות רדיקלים של פרוקסיד וכו' (בשרשרת).

ישנם מנגנונים שונים שבאמצעותם נוצרים רדיקלים חופשיים. אחד מהם הוא השפעת קרינה מייננת. במצבים מסוימים, במהלך תהליך חיזור חמצן מולקולרי, נוסף אלקטרון אחד במקום שניים, ונוצר אניון סופראוקסיד (O) בעל תגובתיות גבוהה. היווצרות סופראוקסיד היא אחד ממנגנוני ההגנה מפני זיהום חיידקי: ללא רדיקלים חופשיים של חמצן, נויטרופילים ומקרופאגים אינם יכולים להשמיד חיידקים.

נוכחותם של נוגדי חמצון הן בתא והן בחלל החוץ-תאי מעידה על כך שהיווצרות רדיקלים חופשיים אינה תופעה אפיזודית הנגרמת מהשפעות קרינה מייננת או רעלים, אלא תופעה קבועה המלווה תגובות חמצון בתנאים רגילים. נוגדי החמצון העיקריים כוללים אנזימים מקבוצת סופראוקסיד דיסמוטאז (SOD), שתפקידם להמיר באופן קטליטי את אניון החמצן למי חמצן וחמצן מולקולרי. מכיוון שסופראוקסיד דיסמוטאזות נמצאות בכל מקום, סביר להניח שאניון הסופראוקסיד הוא אחד מתוצרי הלוואי העיקריים של כל תהליכי החמצון. קטלאזות ופראוקסידאזות ממירות מי חמצן הנוצרים במהלך הדיסמוטציה למים.

המאפיין העיקרי של רדיקלים חופשיים הוא פעילותם הכימית יוצאת הדופן. כאילו חשים את נחיתותם, הם מנסים להחזיר לעצמם את האלקטרון האבוד, תוך שהם לוקחים אותו באגרסיביות ממולקולות אחרות. בתורן, המולקולות ה"פגועות" הופכות גם הן לרדיקלים ומתחילות לשדוד את עצמן, לוקחות אלקטרונים משכנותיהן. כל שינוי במולקולה - בין אם זה אובדן או תוספת של אלקטרון, הופעת אטומים חדשים או קבוצות של אטומים - משפיע על תכונותיה. לכן, תגובות של רדיקלים חופשיים המתרחשות בכל חומר משנות את התכונות הפיזיקליות והכימיות של חומר זה.

הדוגמה הידועה ביותר לתהליך רדיקלי חופשי היא קלקול שמן (עפשות). לשמן מעופש יש טעם וריח ייחודיים, המוסברים על ידי הופעתם של חומרים חדשים בו, הנוצרים במהלך תגובות רדיקלי חופשי. הדבר החשוב ביותר הוא שחלבונים, שומנים ו-DNA של רקמות חיות יכולים להפוך למשתתפים בתגובות רדיקלי חופשי. זה מוביל להתפתחות של תהליכים פתולוגיים שונים הפוגעים ברקמות, הזדקנות והתפתחות של גידולים ממאירים.

הרדיקלים החופשיים האגרסיביים ביותר הם רדיקלי חמצן חופשיים. הם יכולים לעורר מפולת של תגובות רדיקלים חופשיים ברקמות חיות, שהשלכותיהן עלולות להיות קטסטרופליות. רדיקלי חמצן חופשיים וצורותיהם הפעילות (לדוגמה, פרוקסידים של שומנים) יכולים להיווצר בעור ובכל רקמה אחרת תחת השפעת קרינת UV, חומרים רעילים מסוימים הכלולים במים ובאוויר. אבל הדבר החשוב ביותר הוא שצורות פעילות של חמצן נוצרות במהלך כל דלקת, כל תהליך זיהומי המתרחש בעור או בכל איבר אחר, מכיוון שהם הנשק העיקרי של מערכת החיסון, שבאמצעותו היא משמידה מיקרואורגניזמים פתוגניים.

אי אפשר להסתתר מפני רדיקלים חופשיים (כמו שאי אפשר להסתתר מפני חיידקים, אבל אפשר להגן על עצמך מפניהם). ישנם חומרים שנבדלים בכך שהרדיקלים החופשיים שלהם פחות אגרסיביים מהרדיקלים של חומרים אחרים. לאחר שנתן את האלקטרון שלו לתוקפן, נוגד החמצון אינו מבקש לפצות על האובדן על חשבון מולקולות אחרות, או ליתר דיוק, עושה זאת רק במקרים נדירים. לכן, כאשר רדיקל חופשי מגיב עם נוגד חמצון, הוא הופך למולקולה מן המניין, ונוגד החמצון הופך לרדיקל חלש ולא פעיל. רדיקלים כאלה אינם מסוכנים עוד ואינם יוצרים כאוס כימי.

מהם נוגדי חמצון?

"נוגדי חמצון" הוא מונח קיבוצי, וכמו מונחים כמו "חומרים אנטי-סרטניים" ו"אימונומודולטורים", אינו מרמז על שייכות לקבוצה כימית ספציפית של חומרים. הספציפיות שלהם היא הקשר הקרוב ביותר לחמצון שומנים על ידי רדיקלים חופשיים בכלל ולפתולוגיה של רדיקלים חופשיים בפרט. תכונה זו מאחדת נוגדי חמצון שונים, שלכל אחד מהם מאפייני פעולה ספציפיים משלו.

תהליכי חמצון הרדיקלים החופשיים של ליפידים הם בעלי אופי ביולוגי כללי, ולדעת מחברים רבים, הם מנגנון אוניברסלי של נזק תאי ברמת הממברנה כאשר הם מופעלים בחדות. במקרה זה, בשלב הליפידי של ממברנות ביולוגיות, תהליכי חמצון ליפידים גורמים לעלייה בצמיגות ובסדר של שכבת הממברנה הדו-שכבתית, משנים את תכונות הפאזה של הממברנות ומפחיתים את ההתנגדות החשמלית שלהן, וגם מקלים על חילופי פוספוליפידים בין שתי שכבות חד-שכבתיות (מה שנקרא "פליפ-פלופ פוספוליפידי"). בהשפעת תהליכי חמצון, ניידותם של חלבוני הממברנה מעוכבת גם כן. ברמה התאית, חמצון ליפידים מלווה בנפיחות של המיטוכונדריה, ניתוק זרחון חמצוני (ובתהליכים מתקדמים - מסיסות של מבני ממברנה), אשר ברמת האורגניזם כולו מתבטאת בהתפתחות של מה שנקרא פתולוגיות של רדיקלים חופשיים.

רדיקלים חופשיים ונזק לתאים

כיום התברר כי היווצרות רדיקלים חופשיים היא אחד המנגנונים הפתוגניים האוניברסליים בסוגים שונים של נזק לתאים, כולל:

• רפרפוזיה של תאים לאחר תקופה של איסכמיה;
• כמה צורות של אנמיה המוליטית הנגרמות על ידי תרופות;
• הרעלה על ידי קוטלי עשבים מסוימים;
• ניהול פחמן טטרה-כלוריד;
• קרינה מייננת;
• כמה מנגנונים של הזדקנות תאים (לדוגמה, הצטברות של תוצרי ליפידים בתא - צרואידים וליפופוסינים);
• רעילות חמצן;
• טרשת עורקים עקב חמצון של ליפופרוטאינים בצפיפות נמוכה בתאי דופן העורקים.

רדיקלים חופשיים משתתפים בתהליכים:

• הְזדַקְנוּת;
• קרצינוגנזה;
• נזק כימי ותרופתי לתאים;
• דַלֶקֶת;
• נזק רדיואקטיבי;
• טרשת עורקים;
• רעילות חמצן ואוזון.

השפעות של רדיקלים חופשיים

חמצון של חומצות שומן בלתי רוויות בקרום התא הוא אחת ההשפעות העיקריות של רדיקלים חופשיים. רדיקלים חופשיים פוגעים גם בחלבונים (במיוחד בחלבונים המכילים תיול) וב-DNA. התוצאה המורפולוגית של חמצון שומנים בדופן התא היא היווצרות תעלות חדירות קוטביות, מה שמגביר את החדירות הפסיבית של הקרום עבור יוני Ca2+, שעודפם מושקע במיטוכונדריה. תגובות חמצון בדרך כלל מדוכאות על ידי נוגדי חמצון הידרופוביים כמו ויטמין E וגלוטתיון פראוקסידאז. נוגדי חמצון דמויי ויטמין E השוברים שרשראות חמצון נמצאים בירקות ופירות טריים.

רדיקלים חופשיים מגיבים גם עם מולקולות בסביבה היונית והמימית של תאים תאיים. בסביבה היונית, מולקולות של חומרים כמו גלוטתיון מופחת, חומצה אסקורבית וציסטאין שומרות על פוטנציאל נוגד חמצון. התכונות המגנות של נוגדי חמצון מתבררות כאשר, עם דלדול העתודות שלהם בתא מבודד, נצפים שינויים מורפולוגיים ותפקודיים אופייניים עקב חמצון ליפידים בקרום התא.

סוגי הנזק הנגרם על ידי רדיקלים חופשיים נקבעים לא רק על ידי אגרסיביות הרדיקלים המיוצרים, אלא גם על ידי המאפיינים המבניים והביוכימיים של המטרה. לדוגמה, בחלל החוץ-תאי, רדיקלים חופשיים הורסים גליקוזאמינוגליקנים של החומר העיקרי של רקמת החיבור, שיכול להיות אחד המנגנונים להרס מפרקים (למשל, בדלקת מפרקים שגרונית). רדיקלים חופשיים משנים את החדירות (ולכן את תפקוד המחסום) של ממברנות ציטופלזמיות עקב היווצרות תעלות בעלות חדירות מוגברת, מה שמוביל להפרה של הומאוסטזיס של יוני מים של התא. ההערכה היא שיש צורך לספק לחולים עם דלקת מפרקים שגרונית ויטמינים ומיקרו-אלמנטים, בפרט, תיקון של מחסור בוויטמינים וחסר מיקרו-אלמנטים עם אוליגוגל E. זאת בשל העובדה שהוכחה הפעלה ניכרת של תהליכי חמצון ודיכוי פעילות נוגדת חמצון, ולכן חשוב מאוד לכלול ביו-נוגדי חמצון בעלי פעילות אנטי-רדיקלית גבוהה בטיפול מורכב, הכוללים ויטמינים נוגדי חמצון (E, C ו-A) ומיקרו-אלמנטים סלניום (Se). כמו כן, הוכח כי השימוש במינון סינתטי של ויטמין E, אשר נספג בצורה גרועה יותר מאשר טבעי. לדוגמה, מינונים של ויטמין E עד 800 ו-400 יחב"ל ליום מובילים לירידה במחלות לב וכלי דם (ב-53%). עם זאת, התשובה ליעילותם של נוגדי חמצון תתקבל במחקרים מבוקרים גדולים (מ-8,000 עד 40,000 חולים), שנערכו בשנת 1997.

כוחות ההגנה השומרים על קצב חמצון ה-LPO ברמה מסוימת כוללים מערכות אנזימים המעכבות חמצון ונוגדי חמצון טבעיים. ישנן 3 רמות של ויסות קצב חמצון הרדיקלים החופשיים. השלב הראשון הוא נוגד חמצן, הוא שומר על לחץ חלקי נמוך למדי של חמצן בתא. זה כולל בעיקר אנזימי נשימה המתחרים על חמצן. למרות השונות הרחבה של ספיגת O3 בגוף ושחרור CO2 ממנו, pO2 ו-pCO2 בדם העורקי נשארים בדרך כלל קבועים למדי. השלב השני של ההגנה הוא נוגד רדיקלים. הוא מורכב מחומרים שונים הקיימים בגוף (ויטמין E, חומצה אסקורבית, כמה הורמוני סטרואידים וכו'), אשר משבשים תהליכי LPO על ידי אינטראקציה עם רדיקלים חופשיים. השלב השלישי הוא נוגד חמצן, אשר הורס מי חמצן שכבר נוצרו בעזרת אנזימים מתאימים או באופן לא אנזימטי. עם זאת, עדיין אין סיווג אחיד והשקפות אחידות על המנגנונים המווסתים את קצב תגובות הרדיקלים החופשיים ואת פעולת הכוחות המגנים המבטיחים את ניצול התוצרים הסופיים של חמצון השומנים.

ההערכה היא כי בהתאם לעוצמה ולמשך הזמן, שינויים בוויסות תגובות LPO יכולים: ראשית, להיות הפיכים עם חזרה לאחר מכן לנורמה, שנית, להוביל למעבר לרמה אחרת של אוטורגולציה, ושלישית, חלק מההשפעות מפרידות את מנגנון הוויסות העצמי הזה, וכתוצאה מכך, מובילות לחוסר האפשרות ליישם פונקציות רגולטוריות. זו הסיבה שהבנת התפקיד הרגולטורי של תגובות LPO בתנאי חשיפה לגורמים קיצוניים, בפרט קור, היא שלב הכרחי במחקר שמטרתו לפתח שיטות מבוססות מדעית לניהול תהליכי הסתגלות וטיפול מורכב, מניעה ושיקום של המחלות הנפוצות ביותר.

אחד הנפוצים והיעילים ביותר הוא קומפלקס של נוגדי חמצון, הכולל טוקופרול, אסקורבט ומתיונין. בניתוח מנגנון הפעולה של כל אחד מנוגדי החמצון בהם נעשה שימוש, צוין הדבר הבא. מיקרוזומים הם אחד המקומות העיקריים להצטברות של טוקופרול המוכנס באופן אקסוגני לתאי כבד. חומצה אסקורבית, אשר מתחמצנת לחומצה דהידרו-אסקורבית, יכולה לשמש כתורמת פרוטונים אפשרית. בנוסף, הוכחה יכולתה של חומצה אסקורבית לתקשר ישירות עם חמצן סינגלטי, רדיקל הידרוקסיל ורדיקל אניון סופראוקסיד, וכן להשמיד מי חמצן. ישנן גם עדויות לכך שטוקופרול במיקרוסומים יכול להתחדש על ידי תיולים, ובפרט, על ידי גלוטתיון מופחת.

לפיכך, קיימות מספר מערכות נוגדות חמצון המחוברות זו לזו בגוף, שתפקידן העיקרי הוא לשמור על תגובות חמצון אנזימטיות ולא אנזימטיות ברמה יציבה. בכל שלב בהתפתחות תגובות חמצון, קיימת מערכת ייעודית המבצעת פונקציות אלו. חלק מהמערכות הללו ספציפיות לחלוטין, לאחרות, כמו גלוטתיון פראוקסידאז, טוקופרול, יש רוחב פעולה גדול יותר ופחות ספציפיות לסובסטרט. האדיטיביות של האינטראקציה של מערכות נוגדות חמצון אנזימטיות ולא אנזימטיות זו עם זו מבטיחה את עמידות הגוף לגורמים קיצוניים בעלי תכונות פרו-אוקסידנטיות, כלומר את היכולת ליצור תנאים בגוף המניעים ייצור של צורות חמצן פעילות והפעלת תגובות חמצון שומנים. אין ספק שהפעלת תגובות חמצון שומנים נצפית בהשפעת מספר גורמים סביבתיים על הגוף ובתהליכים פתולוגיים בעלי אופי שונה. לדברי ו. יו. קוליקוב ואחרים. (1988), בהתאם למנגנוני ההפעלה של תגובות LPO, ניתן לחלק את כל הגורמים המשפיעים על הגוף במידה מסוימת של הסתברות לקבוצות הבאות.

גורמים בעלי אופי פיזיקוכימי התורמים לעלייה בקודמי רקמות ומפעילים ישירים של תגובות LPO:

• חמצן תחת לחץ;
• אוֹזוֹן;
• תחמוצת חנקן;
• קרינה מייננת וכו'.

גורמים בעלי אופי ביולוגי:

• תהליכי פגוציטוזה;
• הרס תאים וקרומי תאים;
• מערכות לייצור צורות של חמצן פעיל.

גורמים הקובעים את פעילותן של מערכות נוגדות החמצון של הגוף, בעלות אופי אנזימטי ולא אנזימטי:

• פעילות של תהליכים הקשורים להשראת מערכות נוגדות חמצון בעלות אופי אנזימטי;
• גורמים גנטיים הקשורים לדיכאון של אנזים זה או אחר המווסת תגובות חמצון שומנים (מחסור בגלוטתיון פראוקסידאז, קטלאז וכו');
• גורמים תזונתיים (חוסר בטוקופרול, סלניום, מיקרו-אלמנטים אחרים וכו' במזון);
• מבנה קרומי התא;
• אופי הקשר בין נוגדי חמצון בעלי אופי אנזימטי ולא אנזימטי.

גורמי סיכון המגבירים את הפעלת תגובות LPO:

• הפעלת משטר החמצן של הגוף;
• מצב של לחץ (קור, טמפרטורה גבוהה, היפוקסיה, השפעה רגשית וכואבת);
• היפרליפידמיה.

לפיכך, הפעלת תגובות LPO בגוף קשורה קשר הדוק לתפקוד מערכות הובלת וניצול חמצן. אדפטוגנים ראויים לתשומת לב מיוחדת, כולל האלאותרוקוקוס הנפוץ. התכשיר משורש צמח זה בעל תכונות טוניק כלליות, אדפטוגניות, נוגדות לחץ, נוגדות טרשת עורקים, נוגדות סוכרת ואחרות, ומפחית תחלואה כללית, כולל שפעת. במחקר מנגנוני הפעולה הביוכימיים של נוגדי חמצון בבני אדם, בעלי חיים וצמחים, התרחב משמעותית מגוון המצבים הפתולוגיים לטיפול בהם משתמשים בנוגדי חמצון. נוגדי חמצון משמשים בהצלחה כאדפטוגנים להגנה מפני נזקי קרינה, טיפול בפצעים וכוויות, שחפת, מחלות לב וכלי דם, הפרעות נוירופסיכיאטריות, גידולים, סוכרת וכו'. באופן טבעי, גבר העניין במנגנונים העומדים בבסיס פעולה אוניברסלית כזו של נוגדי חמצון.

כיום, נקבע בניסוי כי יעילותם של נוגדי חמצון נקבעת על ידי פעילותם בעיכוב חמצון שומנים עקב אינטראקציה עם מי חמצן ורדיקלים אחרים היוזמים LPO, וכן עקב השפעות נוגדי החמצון על מבנה הממברנה, המקלות על גישת חמצן לליפידים. LPO יכול גם להשתנות באמצעות מערכת מתווכת של פעולה נוגדת חמצון באמצעות מנגנונים נוירו-הורמונליים. הוכח כי נוגדי חמצון משפיעים על שחרור נוירוטרנסמיטרים והורמונים, רגישות קולטנים וקשירתם. בתורו, שינוי בריכוז ההורמונים והנוירוטרנסמיטרים משנה את עוצמת ה-LPO בתאי המטרה, מה שמוביל לשינוי בקצב פירוק השומנים, וכתוצאה מכך, לשינוי בהרכבם. הקשר בין קצב ה-LPO לשינוי בספקטרום הפוספוליפידים בממברנה ממלא תפקיד רגולטורי. מערכת רגולטורי דומה נמצאה בקרומי התא של בעלי חיים, צמחים ואורגניזמים מיקרוביאליים. כידוע, הרכבם ונזילותם של ליפידים בממברנה משפיעים על פעילותם של חלבוני ממברנה, אנזימים וקולטנים. באמצעות מערכת ויסות זו, נוגדי חמצון פועלים על תיקון הממברנה, משתנים במצב הפתולוגי של האורגניזם, מנרמלים את הרכבו, מבנהו ופעילותו התפקודית. שינויים בפעילותם של אנזימים המסנתזים מקרומולקולות ובהרכב המטריצה הגרעינית עם שינוי בהרכב הליפידים בממברנה הנגרמים על ידי פעולת נוגדי חמצון ניתנים להסבר על ידי השפעתם על סינתזה של DNA, RNA וחלבון. במקביל, הופיעו בספרות נתונים על האינטראקציה הישירה של נוגדי חמצון עם מקרומולקולות.

נתונים אלה, כמו גם נתונים שהתגלו לאחרונה על יעילותם של נוגדי חמצון בריכוזים פיקומולריים, מדגישים את תפקידם של מסלולי קולטנים בהשפעתם על חילוף החומרים התאי. בעבודתו של VE Kagan (1981) על מנגנוני השינוי המבני והתפקודי של ביוממברנות, הוכח כי התלות בקצב תגובות LPO בביוממברנות תלויה לא רק בהרכב חומצות השומן שלהן (מידת חוסר הרוויה), אלא גם בארגון המבני של פאזה הליפידית של הממברנות (ניידות מולקולרית של ליפידים, עוצמת האינטראקציות חלבון-ליפיד וליפיד-ליפיד). נמצא כי כתוצאה מהצטברות תוצרי LPO, מתרחשת פיזור מחדש של ליפידים בממברנה: כמות הליפידים הנוזליים בשכבה הביולוגית פוחתת, כמות הליפידים המקובעים על ידי חלבוני ממברנה פוחתת, וכמות הליפידים המסודרים בשכבה הביולוגית (אשכולות) עולה. V.

במחקר על טבע, הרכב ומנגנון ההומאוסטזיס של מערכת נוגדי החמצון, הוכח כי ביטוי ההשפעה המזיקה של רדיקלים חופשיים ותרכובות מי חמצן נמנע על ידי מערכת נוגדת חמצון מורכבת רב-רכיבית (AOS), המספקת קשירה ושינוי של רדיקלים, ומונעת היווצרות או הרס של מי חמצן. היא כוללת: חומרים אורגניים הידרופיליים והידרופוביים בעלי תכונות מחזרות; אנזימים השומרים על ההומאוסטזיס של חומרים אלה; אנזימי נוגדי חמצון. בין נוגדי החמצון הטבעיים ישנם חומרים ליפידים (הורמוני סטרואידים, ויטמינים E, A, K, פלבנואידים ופוליפנולים (ויטמין P, יוביקווינון) וחומרים מסיסים במים (תיולים מולקולריים נמוכים, חומצה אסקורבית). חומרים אלה לוכדים רדיקלים חופשיים או הורסים תרכובות מי חמצן.

חלק אחד של נוגדי חמצון ברקמות הוא בעל אופי הידרופילי, והשני הידרופובי, המאפשר הגנה בו זמנית על מולקולות חשובות מבחינה תפקודית מפני חומרים מחמצנים הן בשלב המימי והן בשלב הליפידי.

הכמות הכוללת של נוגדי חמצון ביולוגיים יוצרת "מערכת נוגדת חמצון חיץ" ברקמות, בעלת קיבולת מסוימת, והיחס בין מערכות פרו-אוקסידנטיות ונוגדי חמצון קובע את מה שנקרא "מעמד נוגד החמצון" של האורגניזם. יש כל סיבה להאמין שתיולים תופסים מקום מיוחד בקרב נוגדי חמצון ברקמות. עובדות אלה מאשרות זאת: תגובתיות גבוהה של קבוצות סולפהידריל, שבגללה חלק מהתיולים מתחמצנים בקצב גבוה מאוד, תלות בקצב השינוי החמצוני של קבוצות SH בסביבה הרדיקלית שלהם במולקולה. מצב זה מאפשר לנו להבחין קבוצה מיוחדת של חומרים מתחמצנים בקלות ממגוון תרכובות תיול, המבצעות פונקציות ספציפיות של נוגדי חמצון: הפיכות תגובת החמצון של קבוצות סולפהידריל לקבוצות דיסולפיד, המאפשרת, באופן עקרוני, לשמור אנרגטית על הומאוסטזיס של נוגדי חמצון תיול בתא מבלי להפעיל את הביוסינתזה שלהם; היכולת של תיולים להפגין השפעות אנטי-רדיקליות ואנטי-פרוקסידיות כאחד. התכונות ההידרופיליות של תיולים קובעות את תכולתם הגבוהה בשלב המימי של התא ואת האפשרות להגנה מפני נזק חמצוני של מולקולות חשובות ביולוגית של אנזימים, חומצות גרעין, המוגלובין וכו'. יחד עם זאת, נוכחותן של קבוצות לא קוטביות בתרכובות תיול מבטיחה את האפשרות של פעילות נוגדת חמצון בשלב הליפידי של התא. לפיכך, יחד עם חומרים בעלי אופי ליפידי, תרכובות תיול לוקחות חלק נרחב בהגנה על מבנים תאיים מפני פעולת גורמים מחמצנים.

חומצה אסקורבית גם היא נתונה לחמצון ברקמות הגוף. כמו תיולים, היא חלק מ-AOS, ומשתתפת בקישור רדיקלים חופשיים ובהרס מי חמצן. חומצה אסקורבית, שהמולקולה שלה מכילה קבוצות פולריות ולא פולריות, מפגינה אינטראקציה תפקודית הדוקה עם SH-גלוטתיון ונוגדי חמצון שומנים, מה שמגביר את השפעתם של האחרונים ומונע חמצון שומנים. ככל הנראה, נוגדי חמצון תיולים ממלאים תפקיד מוביל בהגנה על המרכיבים המבניים העיקריים של ממברנות ביולוגיות, כגון פוספוליפידים או חלבונים הטבועים בשכבת השומנים.

בתורם, נוגדי חמצון מסיסים במים - תרכובות תיול וחומצה אסקורבית - מפגינים את פעולתם המגנה בעיקר בסביבה מימית - ציטופלזמה של התא או פלזמת הדם. יש לזכור שמערכת הדם היא סביבה פנימית הממלאת תפקיד מכריע בתגובות ספציפיות ולא ספציפיות של הגנת הגוף, ומשפיעה על עמידותו ותגובתיותו.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

רדיקלים חופשיים בפתולוגיה

נושא קשרי סיבה ותוצאה בשינויים בעוצמת חמצון השומנים בדינמיקה של התפתחות המחלה עדיין נדון בספרות. לדברי חלק מהמחברים, הפרת הסטציונריות של תהליך זה היא הגורם העיקרי למחלות המצוינות, בעוד שאחרים סבורים שהשינוי בעוצמת חמצון השומנים הוא תוצאה של תהליכים פתולוגיים אלה שיזמו מנגנונים שונים לחלוטין.

מחקרים שנערכו בשנים האחרונות הראו כי שינויים בעוצמת חמצון הרדיקלים החופשיים מלווים מחלות ממקורות שונים, דבר המאשר את התזה בדבר האופי הביולוגי הכללי של נזקי רדיקלים חופשיים לתאים. הצטברו ראיות מספקות להשתתפות פתוגנית של נזקי רדיקלים חופשיים במולקולות, תאים, איברים והגוף בכללותו ולטיפול מוצלח בתרופות פרמקולוגיות בעלות תכונות נוגדות חמצון.