Оценка воздействия эпифамина в различных дозах на активность супероксиддисмутазы и каталазы

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
“ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Факультет биолого-почвенный

Кафедра медицинской биохимии и микробиологии



Оценка воздействия эпифамина в различных дозах на активность супероксиддисмутазы и каталазы в тканях крыс при ишемии/ реперфузии головного мозга

06.03.01. Биология
Биомедицина



Зав. кафедрой 			____________ д.б.н., проф. Т.Н. Попова __.__.20__
Обучающийся			____________ А.С. Родионова
Руководитель 			____________ к.б.н., доцент О.А. Сафонова




Воронеж, 2017

РЕФЕРАТ
УДК 577.152.1:577.346

     Родионова Анна Сергеевна. Оценка воздействия эпифамина в различных дозах на активность супероксиддисмутазы и каталазы в тканях крыс при ишемии/ реперфузии головного мозга. Выпускная работа бакалавра. ВГУ. Воронеж. 2017. 49 с. основного текста, 47 использованных источников.

     ИШЕМИЯ/ РЕПЕРФУЗИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА, СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ, МЕЛАТОНИН, ЭПИФАМИН, СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА, КАТАЛАЗА

     В данной работе была исследована активность супероксиддисмутазы и каталазы в тканях крыс при введении эпифамина в различных дозах на фоне развития ишемии/ реперфузии головного мозга. При действии фармакологического средства было выявлено уменьшение активности данных ферментов в сторону контрольных значений. Полученные результаты свидетельствуют о способности эпифамина в различных дозах нормализовать свободнорадикальный гомеостаз в организме при патологии, по-видимому, за счет проявления антиоксидантного и нейропротекторного эффектов гормона мелатонина, в коррекции которого способен участвовать эпифамин. 



Автор работы	                                                                  А.С. Родионова

Руководитель							         О.А. Сафонова

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ	5
ВВЕДЕНИЕ	5
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ	8
1.1.Понятие об ишемии головного мозга	8
  1.1.1. Этиология и патогенез ишемии головного мозга	8
 1.1.2. Понятие о реперфузии церебральной ткани	12
1.2. Свободнорадикальное окисление биомолекули антиоксидантная
система организма	15
 1.2.1. Понятие о свободнорадикальном окислении биомолекул	15
 1.2.2. Антиоксидантная система организма	17
        1.2.2.1. Неферментативная антиоксидантная защита	18
       1.2.2.2. Ферментативная антиоксидантная защита	20
           1.2.2.2.1. Супероксиддисмутаза	21
           1.2.2.2.2. Каталаза	23
      1.3. Мелатонин: образование и физиологическая роль, коррекция уровня в организме	25
Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ	29
2.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ	29
2.2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ	30
2.2.1. Объект исследования	30
2.2.2. Создание модели ишемии головного мозга и способы введения протектора	31
2.2.3. Методы исследования	32
                2.2.3.1. Получение сыворотки крови и гомогената головного мозга крыс……………………………………………………………………………….28
                2.2.3.2. Определение активности супероксиддисмутазы….…......…28
                2.2.3.3. Определение активности каталазы……………………….…29
                2.2.3.4. Определение содержания белка…………………………..…30
                2.2.3.5. Статистическая обработка данных………………….………31

2.3. ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ	33
2.3.1. Активность супероксиддисмутазы в мозге и сыворотке крови крыс при введении эпифамина в различных дозах на фоне развития ишемии/ реперфузии головного мозга	33
2.3.2. Влияние эпифамина в различных дозах на активность каталазы в мозге и сыворотке крови крыс при развитии ишемии/ реперфузии головного мозга	33
ВЫВОДЫ	33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	33











ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

АОС - антиоксидантная система
АОЗ - антиоксидантная защита
АТФ - аденозинтрифосфат 
АФА - активные формы азота 
АФК - активные формы кислорода
АФХ - активные формы хлора 
ИРГМ - ишемия/реперфузия головного мозга
ПОЛ - пероксидное окисления липидов 
СО - свободно-радикальное окисление 
СОД - супероксиддисмутаза 
СХЯ - супрахиазматические ядра
ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота


























ВВЕДЕНИЕ

     В последние годы в нашей стране наблюдается неуклонный рост заболеваемости разными видами цереброваскулярной патологии, прежде всего инсультом и хронической ишемией, у лиц разных возрастных групп, в том числе трудоспособного возраста [21]. 
     Ишемический инсульт сохраняет чрезвычайную медицинскую и социальную значимость в связи с большой распространенностью и высоким процентом инвалидизации и смертности. Так, в России нарушения мозгового кровообращения занимают 2-е место в структуре общей смертности, а инсульт остается главной причиной инвалидизации взрослого населения [33]. По данным эпидемиологических исследований прошедших лет, ежегодно регистрируется около 400-500 тысяч мозговых инсультов, из которых до 50% случаев заканчиваются летальным исходом, а из выживших пациентов до 80% остаются инвалидами [20]. 
     Ишемия является наиболее распространенной причиной нарушений функций мозга. Вследствие недостатка кислорода — конечного акцептора электронов — происходит подавление или полная инактивация электротранспортной функции дыхательной цепи в области цитохромов b-C, что отражает прекращение дыхания и окислительного фосфорилирования и приводит к снижению синтеза аденозинтрифосфата (АТФ) [13, 30]. В результате неполного восстановления кислорода в электронтранспортной цепи активируется образование свободных радикалов, что приводит к нарушению функционирования системы антиоксидантной защиты (АОЗ), контролирующей каскад свободнорадикальных реакций, и неизбежно отражается на эффективности процессов детоксикации активных форм кислорода (АФК) [42]. Существующая в организме физиологическая антиоксидантная система (АОС) включает ферментативные и неферментативные звенья, противодействующие развитию окислительного стресса и обезвреживающие АФК. К антиокислительным ферментам относят, в частности, супероксиддисмутазу (СОД), осуществляющую инактивацию супероксидного радикала, и каталазу, разлагающую пероксид водорода [34].
     В настоящее время для регуляции интенсивности свободнорадикальных процессов в организме применяют различные препараты, обладающие антиоксидантным действием. В этой связи интерес вызывает гормон эпифиза и экстрапинеальных тканей – мелатонин, так как имеются данные о его антиоксидантных свойствах. Способностью корригировать содержание мелатонина в организме обладает эпифамин, который относится к классу цитомединов, благодаря чему приобретает актуальность исследование его антиоксидантной и протекторной активности [25].
     В связи с вышесказанным целью данной работы явилась оценка воздействия эпифамина в различных дозах на активность СОД и каталазы в тканях крыс при экспериментальной ишемии/ реперфузии головного мозга (ИРГМ).

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Понятие об ишемии головного мозга
     1.1.1. Этиология и патогенез ишемии головного мозга
     
     Ишемия головного мозга – нарушение кровотока, возникающее как ответная реакция на кислородный голод. Это приводит к ограниченному снабжению кислородом или церебральной гипоксии и, следовательно, к гибели мозговой ткани, церебральному инфаркту или ишемическому инсульту. Чаще всего нарушение кровотока обусловлено сужением просвета мозговых артерий или же их полной закупоркой [23]. 
     Выделяют острую и хроническую ишемию головного мозга. Острая ишемия развивается при резком развитии кислородного голодания и протекает по типу транзиторной ишемической атаки. Ишемическая атака возникает внезапно и длится от нескольких минут до получаса. Появлению острой ишемии предшествуют нарушения кровообращения в крупных сосудах мозга [28].
     Под хронической ишемией головного мозга подразумевается патология, обусловленная медленно прогрессирующей диффузной недостаточностью кровоснабжения мозга, приводящая к постепенным дефектам его функций. В результате хронической ишемии страдают мелкие мозговые артерии. Данная форма является полиэтиологическим заболеванием - это синдром прогрессирующего многоочагового или диффузного поражения головного мозга, проявляющийся клиническими неврологическими, нейропсихологическими и психическими нарушениями, обусловленный хронической сосудистой мозговой недостаточностью и повторными эпизодами острых нарушений мозгового кровообращения. Развитию хронической ишемии мозга способствуют факторы риска. К некорригируемым факторам относятся пожилой возраст, пол, наследственная предрасположенность. Основными корригируемыми факторами развития хронической ишемии являются атеросклероз и гипертоническая болезнь. Сахарный диабет, курение, алкоголь, ожирение, недостаточная физическая нагрузка, нерациональное питание — причины, приводящие к прогрессированию атеросклероза и ухудшению состояния больного. В этих случаях нарушается свертывающая и противосвертывающая система крови, ускоряется развитие атеросклеротических бляшек. За счет этого просвет артерии уменьшается или полностью закупоривает сосуды. Однако, симптоматика при хронической ишемии может быть обусловлена не только сосудистыми, но и другими факторами — хронической инфекцией, неврозами, аллергическими состояниями, злокачественными опухолями и прочими причинами [38].
Существует два вида ишемии. Фокальная ишемия ( очаговая) имеет ограниченную область распространения по тканям мозга. Глобальная ишемия охватывает широкие области ткани головного мозга.
Очаговая церебральная ишемия возникает, когда сгусток крови блокирует церебральный сосуд. Фокальная церебральная ишемия уменьшает приток крови к конкретному участку мозга, увеличивая риск гибели клеток в этой области. Это может быть вызвано тромбозом или эмболиями. Глобальная ишемия головного мозга возникает, когда артериальное давление не может поддерживать достаточное церебральное перфузионное давление. Это происходит при сердечной дисфункции, шоке и с повышением внутричерепного давления. Если адекватная циркуляция восстанавливается в течение короткого периода времени, симптомы могут быть краткими. Однако, если до восстановления прошло много времени, повреждение головного мозга может быть постоянным [8].
     В качестве основных причин развития ишемии головного мозга в целом можно отметить блокирование артериального кровоснабжения артериосклеротическими процессами как больших, так и меньших кровеносных сосудов и атеросклероза. Менее распространенной причиной является обструкция оттока венозного оттока (например, тромбоз венозного синуса) [6].
     При атеросклерозе на внутренних стенках сосудов головного мозга постепенно нарастают всевозможные липидные отложения. Они достаточно быстро начинают влиять на ткани и сужают просветы сосуда, что частично, а порой и полностью, нарушает кровоток. Также ишемия может развиться и на фоне других сердечно-сосудистых заболеваний, особенно при наличии признаков нарушений сердечного ритма, то есть при различных формах аритмии, сердечной недостаточности, что нередко является причиной снижения системной гемодинамики. Определенное значение имеет аномалия сосудов шеи, мозга, аорты, плечевого пояса, которые могут проявиться только при развитии гипертонического, атеросклеротического или другого процесса [16]. 
     Появление тех ли иных симптомов зависит от того, какая часть мозга страдает от недостатка кислорода. Если нарушено кровообращение сонной артерии и ее веток, то, как следствие, появляется слепота и мышечная слабость. При закупорке позвоночных артерий появляется двоение в глазах, головокружение и общая слабость.
     Данное заболевание легко обнаружить уже на ранних стадиях развития. Так, первым признаком его развития служит быстрая утомляемость при работе и активной мозговой деятельности. Со временем, к этому признаку добавляется целый спектр других симптомов, которые сигнализируют об ухудшении ситуации. К ним относятся ухудшение памяти, частые головокружения, тошнота, рвота, перепады давления и, как следствие, обмороки, расстройства чувствительности, нарушения речи, общая слабость [38].
     Ишемия головного мозга имеет 3 стадии.
     На первой стадии заболевания преобладает общее недомогание, сочетающееся с неврологической симптоматикой. Появляются психологические нарушения, такие как агрессия и раздражительность. Снижаются мыслительные способности и концентрация внимания. Зачастую встречаются нарушения координации движений. Эта стадия не опасна для жизни больного. 
     Вторая стадия характеризуется усугублением неврологических нарушений. Преобладают экстрапирамидальные расстройства, появляется атаксия, нарушаются функции черепных нервов.
     Третья стадия выражается рядом неврологических нарушений, среди которых недержание мочи, паркинсонизм, нарушение ходьбы, речи, мышления. Критика пациента к своему состоянию снижена, поэтому жалоб практически нет. На данной стадии часто развивается деменция. Поэтому обнаружить данное заболевание самостоятельно невозможно [46].
     На сегодня достоверная диагностика характера инсульта в остром периоде возможна с применением компьютерной томографии или магнитно-резонансной томографии головного мозга, которые как правило, недоступны в экстренном порядке, или проводятся только через несколько суток от начала заболевания [10].
     В настоящее время разработаны диагностические экспресс-тесты, которые могут помочь клиницисту в диагностике характера инсульта в первые часы заболевания [41].
     Выделяют две группы методов борьбы с ишемией: медикаментозные (терапевтические) и хирургические. Медикаментозное лечение подразумевает назначение препаратов, стимулирующих кровоток и укрепляющих стенки сосудов, а также лекарственных средств, улучшающих текучесть и реологические свойства крови, и веществ, воздействующих на метаболизм в клетках мозга. Кроме того, одновременно назначаются препараты, которые способны регулировать артериальное давление, нормализовать липидный профиль крови и, тем самым, снизить выраженность проявлений атеросклероза.
     Для стабилизации артериального давления проводится гипотензивная терапия, которая имеет огромное значение для профилактики и замедления темпов развития ишемии головного мозга. При этом следует избегать резких скачков давления, так как ишемия может сопровождаться расстройством механизмов ауторегуляции мозгового кровоснабжения.
     При развитии окклюзивно-стенозирующих поражений магистральных головных артерий назначается хирургическое вмешательство в виде каротидной эндартерэктомии и стентирования сонных артерий. Наиболее радикальными подходами к лечению острого ишемического инсульта являются разрабатываемые в последнее время методы селективного внутриартериального тромболизиса и тромбоэмболэктомии. Эти методики базируются на возможностях и технологических приемах церебральной ангиографии, с помощью которой осуществляются не только диагностические исследования, но и различные рентгенохирургические вмешательства на сосудах мозга [40, 47].
     Профилактические мероприятия во избежание данного заболевания необходимо практиковать еще с детства. Специалисты рекомендуют вести активный образ жизни, правильно и сбалансировано питаться, отказаться от употребления алкогольных напитков и табакокурения, избегать стрессовых ситуаций. Люди после сорока лет должны проходить ежегодные профилактические осмотры [45].
     
1.1.2. Понятие о реперфузии церебральной ткани
     Реперфузия – процесс восстановления нарушенного кровотока в ишемизированном участке.
     Реперфузия может быть достигнута либо с помощью тромболизиса тромболитических реагентов, таких как тканевой активатор плазминогена, или путем механического удаления тромбов. При реперфузии кровоток в пораженном сосуде восстанавливается и повреждение ткани мозга прекращается. Однако реперфузия, возникающая  после ишемического инсульта, несмотря на положительный эффект восстановления  при подаче кислорода, также причиняет пагубное влияние по сравнению с постоянной ишемией [5,44].
     Иными словами, реперфузия может усугубить повреждение нервной ткани путем феномена "реперфузионного повреждения" [44]. Причиной резкого усугубления метаболических расстройств в процессе реперфузии мозга может являться избыточное поступление в предварительно ишемизированные структуры ионов Са2+, кислорода, глюкозы, воды. При этом возникает дальнейшая активация процессов липопероксидации за счет образования АФК, усиливаются гликолитические реакции в связи с набуханием митохондрий, блокадой цикла трикарбоновых кислот, разобщением процессов окислительного фосфорилирования и свободного дыхания. Следовательно, реперфузия может приводить к некрозу и апоптозу клеток, т.е. к большему тканевому повреждению, чем при ишемии. Реперфузия по степени повреждающего действия на клетку превосходит ишемический компонент приблизительно в 3–4 раза. Причем клетки гибнут именно с того момента, когда к ним вновь начинает поступать кислород.
     Степень нарушения энергетического метаболизма зависит от функционального состояния нервных клеток до повреждения, продолжительности и силы травматического воздействия [26].
     Особенности энергетических изменений в ткани мозга зависят от локализации ишемического процесса. В большинстве областей мозга реперфузия сопровождается полным или частичным возвращением энергетического метаболизма к нормальным показателям, увеличивается концентрация АТФ и креатинфосфата, снижается уровень лактата. На начальных этапах энергетический дефицит приводит к ионному дисбалансу, ацидозу, способствует повреждению рецепторного аппарата клеток, нарушению генерации биопотенциалов, инактивации ферментов (антиоксидантной природы), снижению биосинтетических процессов. На поздних стадиях реперфузионного периода возникают структурные нарушения, происходит высвобождение лизосомальных ферментов, происходит интоксикация продуктами распада тканей, возникает избыток К+, Н+, Са2+, концентрация которых через 2 часа после реперфузии возвращается к исходному уровню. 
     В процессе реперфузии при поступлении О2 в ишемизированную ткань происходит окисление ксантина и накопление большого количества пероксидов и супероксид-аниона, которые подовляют антиоксидантную способность и вызывают оксидативный стресс. [5, 35].
     Еще одним источником свободных радикалов кислорода в период ранней реперфузии может быть внутримитохондриальная цепь переноса электронов. Митохондрии, которые в условиях гипоксии уже перестроились на другой путь производства энергии, при внезапной подаче кислорода начинают производить его активные формы, вызывающие гибель клеток. Ряд исследований показали, что применение митохондриального ингибитора - циклоспорин А обеспечивают защиту мозга от реперфузионного повреждения [5, 26, 27].
     Реперфузия индуцирует устойчивое падение артериального давления, снижение частоты сердечных сокращений, но затем происходит постепенное увеличение, что в конечном счете превосходит исходный уровень [27]. Кроме того, некоторые исследования магнитно-резонансной томографии человека с инсультом показали, что реперфузия может быть связана с ранним открытием гематоэнцефалического барьера и, следовательно, вторичным реперфузионным повреждением и это приводит к неблагоприятному исходу. [5, 15]. Все данные нарушения при реперфузии приводят к отеку мозга и геморрагической трансформации и, в конечном счете, это становится причиной  значительной гибели нейронов и возникновения нервных расстройств [5].
     На основании этих данных, идеальная терапевтическая стратегия предотвращения инсульта мозга требует восстановления снабжения кислородом  пораженных тканей, и, в то же время, свести к минимуму процесс реперфузии [5, 16].
     
1.2. Свободнорадикальное окисление биомолекул и антиоксидантная система организма
1.2.1. Понятие о свободнорадикальном окислении биомолекул

     Свободнорадикальное окисление (СО) – важный и многогранный  биохимический процесс превращений кислорода, липидов, нуклеиновых кислот, белков и других соединений под действием свободных радикалов (СР). Одним из его составных звеньев является пероксидное окисление липидов (ПОЛ) [41]. Универсальный процесс СО является необходимой стадией для ряда синтезов и метаболических путей нормального функционирования клеток, обменных процессов и защитных функций организма, однако таит в себе потенциальную опасность. Неконтролируемая утечка свободных радикалов при избыточной активации процессов пероксидации либо ослаблении АОЗ может привести к необратимым повреждениям молекул липидов, белков и нуклеиновых кислот и обусловить повреждение мембран, инактивацию и трансформацию ферментов, нарушение процессов деления и дифференцировки клеток и накопление инертных биополимеров типа липофусцина [17].
     У СР на внешней электронной оболочке имеется непарный одиночный электрон. Это обеспечивает высокую реакционную способность радикалов, так как они стремятся отдать лишний или присоединить к себе недостающий электрон [39]. Эти продукты являются результатом клеточного окислительно-восстановительного процесса и играют двойную роль как токсичных, так и полезных частиц. При присутствии в низких или умеренных локусах СР оказывают благотворное влияние на клеточные реакции и иммунную функцию. При высоких концентрациях они вызывают окислительный стресс, развитие которого может привести к повреждению всех клеточных структур.[43].
     Свободные радикалы генерируются либо из эндогенных, либо из экзогенных источников. Эндогенные свободные радикалы генерируются в результате активации иммунных клеток, воспаления, умственного стресса, чрезмерной нагрузки, ишемии, инфекции, рака и старения. Экзогенные свободные радикалы являются результатом загрязнения воздуха и воды, курения сигарет, алкоголя, тяжелых металлов, некоторых лекарств (циклоспорин, такролимус), промышленных растворителей и радиации. После проникновения в организм экзогенные соединения могут разлагаться на свободные радикалы [1].
     Согласно классификации, предложенной Владимировым Ю.А., радикалы можно разделить на природные и чужеродные. К чужеродным радикалам относят те, которые появляются при воздействии на биосистемы ионизирующего излучения, ультрафиолетового излучения, а также радикалы, образующиеся в ходе метаболизма ксенобиотиков. Выделяют три категории природных радикалов: первичные, вторичные, третичные. К первичным радикалам относят семихиноны, супероксидный анион-радикал (?ОО-) и монооксид азота (NO?). Их образование связано с участием ферментативных систем. Данные радикалы выполняют регуляторную функцию, обладают умеренно антимикробным действием. С участием первичного радикала - супероксида, в биосистемах могут образовываться активные молекулярные соединения – «активные формы». Их подразделяют на несколько основных групп: АФК, АФА, АФХ и липидов [39]. К АФК относят синглетный кислород; супероксид, образующийся при одноэлектронном восстановлении молекулы кислорода с разрывом одной из трех электронных связей; радикал гидроксила; пероксид водорода. Они могут являться медиаторами повреждения клеток при некоторых формах сердечно-сосудистой патологии: ишемии/реперфузии, атеросклерозе и гипертонии. Активная форма хлора - гипохлорит - образуется в результате реакции пероксида водорода с ионом хлорида под действием миелопероксидазы. Оксид азота и образующийся при его взаимодействии с супероксидом пероксинитрит являются АФА [19,39]. Вторичные свободные радикалы образуются из реактивных молекул под действием ионов металлов переменной валентности. К данной категории относят следующие радикалы: гидроксильный радикал ОH?, радикалы липидов, которые вызывают сильную деструкцию клеточных структур. Следовательно, такие радикалы считают «повреждающими», т.е. они лежат в основе развития канцерогенеза, атеросклероза и т.д. При соединении радикалов с молекулами антиоксидантов и других легко окисляющихся соединений образуются третичные радикалы. К антиоксидантам относится группа веществ, которые защищают клетки от разрушающего действия радикалов в частности, альфа-токоферол, восстановленный убихинон (QH2), восстановленный глутатион и другие, которые выполняют функцию перехватчиков свободных радикалов [39].

1.2.2. Антиоксидантная система организма

     Развитие многих патологических процессов опосредовано высвобождением прооксидантов, которые способны поддерживать радикальные процессы. К ним относят высокие концентрации кислорода, ферментные системы, генерирующие супероксидные радикалы (ксантиоксидаза, ферменты плазматической мембраны фагоцитов), ионы двухвалентного железа, ионы меди, ксенобиотики, ультрафиолетовое излучение [14].
     Проявлению негативного повреждающего действия свободных радикалов и пероксидных соединений препятствует многокомпонентная АОС, обеспечивающая связывание и рекомбинацию радикалов, предупреждение образования или разрушение пероксидов.
     В состав АОС входят гидрофильные и гидрофобные органические вещества с редуцирующими свойствами; ферменты, поддерживающие гомеостаз этих веществ; антипероксидные ферменты [22].
     Антиоксидант способен замедлять или предупреждать другие молекулы об реакциях окисления, которые могут вызвать их ущерб. Антиоксиданты прекращают эти цепные реакции, удаляя промежуточные радикалы и ингибируя другие реакции окисления, будучи окислены сами.
Антиоксидантные защитные системы функционируют путем блокирования первоначального продуцирования метаболитов, удаления окислителей, превращения окислителей в менее токсичные соединения, блокирования вторичного производства токсичных метаболитов или медиаторов воспаления, блокирования цепного размножения вторичных окислителей, восстановления молекулярного повреждения, вызванного усилением эндогенной антиоксидантной защитной системы мишени. Эти защитные механизмы действуют совместно для защиты организма от окислительного стресса. Система антиоксидантной защиты состоит из мощных ферментных и неферментативных антиоксидантов [1].
     
     
1.2.2.1. Неферментативная антиоксидантная защита

     Неферментативное звено представлено водорастворимыми и жирорастворимыми веществами экзогенного и эндогенного происхождения, которые играют важную роль в системе АОЗ организма [19, 24].
     При окислительном стрессе ферментативная АОС может оказываться иногда менее эффективной по сравнению с защитным действием низкомолекулярных соединений. Это связано с тем, что, во-первых, при развитии оксидативного стресса происходит инактивация ферментов свободными радикалами, а для индукции их синтеза de novo требуется определенное время; во-вторых, антиоксидантные ферменты имеют внутриклеточную локализацию, а в биологических жидкостях обнаруживаются в следовых количествах.
     Поэтому в условиях окислительного стресса усиливается роль неферментативных антиоксидантов, способных снижать интенсивность СО. При этом они выполняют в клетке важные метаболические функции. Низкомолекулярные антиоксиданты способны проникать через гематоэнцефалический барьер и понижать уровень гидрофильных и гидрофобных окислителей [19, 24].
     Ниже рассмотрены наиболее важные низкомолекулярные антиоксиданты. 
     Глутатион (GSH) – небелковый тиол, трипептид, образованный аминокислотами: цистеином, ?-глутаминовой кислотой и глицином. Он выполняет важную функцию во многих внутриклеточных процессах, включая синтез белка, регуляцию и экспрессию генов клеточного цикла. Глутатион является хорошим акцептором OH? радикалов. Являясь косубстратом глутатионпероксидазы, он также участвует в удалении клеточных пероксидов. Наиболее богаты глутатионом ткани печени и мозга [19, 24].
     Токоферолы (витамин Е) обезвреживают синглетный кислород, являются акцепторами анион-радикала и перехватывают свободные радикалы, реагируя с ними на стадии обрыва. Наиболее активен ?-токоферол, локализованный в ядре, митохондриальной и микросомальной мембранах. Основная его функция – нейтрализация радикалов жирных кислот. Активность проявляет только восстановленная форма токоферола [31].
     Витамин С является необходимым кофактором для ферментов, осуществляющих гидроксилирование пролина и лизина, и таким образом участвует в синтезе коллагена. Также он необходим для синтеза гормонов и нейротрансмиттеров в надпочечниках и в мозге и играет важную роль в иммунном ответе. Аскорбиновая кислота защищает липопротеины низкой плотности и другие липиды от окислительного повреждения, захватывая свободные радикалы и тем самым предотвращая атерогенез. Витамин С играет ведущую роль в антиоксидантной защите головного мозга при пониженном уровне церулоплазмина [19, 24, 31].
     Убихинон (коэнзим Q). Важнейшая роль убихинона заключается в его участии в митохондриальной цепи электронного транспорта в качестве кофермента. Основная часть внутриклеточного убихинона сконцентрирована в митохондриях. Также он обнаружен в ядрах, эндоплазматической сети, лизосомах, аппарате Гольджи. Антиоксидантное действие убихинона заключается в прерывании цепных процессов ПОЛ за счет связывания свободных радикалов, что защищает клетку от повреждения и препятствует образованию окисленных липидов и запуску процессов атерогенеза. Также он участвует в защите ДНК от действия АФК, снижая риск развития различных мутаций [19, 24] 
     Тиоктовая кислота является коферментом, который связан с ферментами класса оксидоредуктаз пептидной связью. Она участвует в переносе ацильных групп в реакциях окислительного декарбоксилирования. Антиоксидантный эффект тиоктовой кислоты обусловлен наличием двух тиоловых групп в молекуле, и, вследствие этого, способностью связывать молекулы радикалов и ионы металлов, предотвращая их участие в ПОЛ. Также данное соединение способствует снижению уровня токсичных свободнорадикальных соединений, возникающих в результате реакций образования гидрофильных пероксильных радикалов [19].
     
1.2.2.2. Ферментативная антиоксидантная защита

     Ферментативное звено АОС разделяется на две группы: ферменты, инактивирующие супероксид анион-радикал – супероксиддисмутаза (СОД) и ферроксидаза; ферменты, разрушающие неогранические и органические пероксиды – каталаза, глутатионзависимые пероксидазы и трансферазы. К антиоксидантным ферментам относится также глутатионредуктаза, обеспечивающая восстановление компонента неферментативного звена АОС – глутатиона. Важным моментом эффективности ферментативного звена АОС является сбалансированность активности СОД, каталазы и пероксидазы. Подавление активности одного из ферментов АОС может привести к избыточному накоплению АФК и деструкции клеток. При различных патологических состояниях концентрация и активность ферментов АОС может изменяться в различных направлениях [31, 39].
     
1.2.2.2.1. Супероксиддисмутаза
     
     Супероксиддисмутаза представлена семейством металлоферментов, отвечающих за реакцию обезвреживания наиболее опасных свободных радикалов из всех: высокореактивных супероксидных радикалов, поддерживая их концентрацию в клетке на низком уровне, что уменьшает вероятность образования еще более активного синглетного кислорода [4, 17].
     СОД отвечает за катализирование превращения супероксида в элементарный кислород и пероксид водорода.
     В зависимости от иона металла в активном центре фермента СОД классифицируют на Fe-СОД, Мn-СОД и Cu,Zn-СОД - изоформы, расположеные в разных отделах клетки. 
     Cu,Zn-СОД рассматривают как эукариотический цитозольный фермент, Fe-СОД и Mn-СОД - как прокариотические ферменты, однако Mn-СОД содержится и в митохондриальном матриксе эукариот [39].
     Ген, ответственный за биосинтез СОД, локализован на 21-й хромосоме человека. В организме животных СОД присутствует практически во всех органах и тканях. Наибольшая активность фермента обнаружена в печени и в эритроцитах. СОД характеризуется высокой структурной стабильностью и является одним из наиболее термостабильных глобулярных белков. Стабильность СОД связывают с тем, что в ее состав входит небольшое количество сульфгидрильных групп. Механизм функционирования СОД включает последовательное восстановление и окисление ионов металла переменной валентности в активном центре фермента. Фермент относится к группе антиоксидантов-катализаторов прямого действия [17].
     Основным регулятором активности СОД в клетке является уровень О2, который выступает по отношению к СОД в качестве индуцирующего фактора. Многие соединения, содержащие сульфгидрильные группы, способствуют повышению активности СОД. Однако следует принимать во внимание, что, несмотря на существенное ускорение дисмутации супероксидного анион-радикала под действием СОД и высокую специфичность фермента, при определенных условиях Cu-СОД может взаимодействовать с Н2О2 и выступать в качестве прооксиданта, инициируя образование радикалов О2? и ОН.. Активность данного фермента обычно оценивают с помощью методов, в которых СОД тормозит появление окрашенного продукта, образующегося в реакции с О2. [17, 39].
     Показано, что при инфаркте миокарда СОД защищает сердечную мышцу от действия свободных радикалов, образующихся при ишемии, при этом в сыворотке крови при инфаркте миокарда регистрируется высокая активность фермента [15].
     Обнаружение больших концентраций СОД в организме возможно при различных заболеваниях: ишемии органов, нефропатии. СОД  играет важную роль в снижении степени окислительного стресса, связанного с атеросклерозом и другими опасными для жизни заболеваниями. Исследования показали, что СОД может играть решающую роль в уменьшении внутреннего воспаления и уменьшении боли, связанной с такими состояниями, как артрит. Высокий уровень СОД у септических больных является ранним маркером развития у них респираторного дистресс-синдрома. Возможно значительное увеличение активности СОД при синдроме Дауна (трисомия по 21 хромосоме), поскольку ген супероксиддисмутазы – Cu/Zn SOD - располагается на 21 хромосоме. При данном заболевании и при старении, в том числе раннем, избыток СОД приводит к накоплению пероксида водорода в мозговой ткани. При заболеваниях почек уровень СОД возрастает в ответ на усиленное образование свободных радикалов, после гемодиализа активность нормализуется [15,17].
     Уровень СОД снижен у больных с ослабленной иммунной системой, что делает таких больных чувствительными к респираторным инфекциям с развитием пневмонии. СОД уменьшается со старением. Однако, возможно усилить ослабленную антиоксидантную защиту с помощью пищевых добавок, которые включают биодоступную СОД и другие первичные антиоксиданты [3, 4].
     Уровень эритроцитарной СОД повышен у больных гепатитом, при различных формах лейкемии [39].
     
1.2.2.2.2. Каталаза
     
     Каталаза – двухкомпонентный фермент, состоящий из белка и соединенной с ним простетической группы. Это хромопротеид, состоящий из 4-х субъединиц, имеющих по одной группе гема [30]. Каталаза катализирует реакцию  дисмутации пероксида  водорода в воду и кислород [2]. Она дезактивирует миллионы молекул пероксида водорода в секунду.
      Каталаза широко распространена в тканях животных, в т.ч. человека, растений и в микроорганизмах (однако фермент полностью отсутствует у некоторых анаэробных микроорганизмов). В кл.......................