Das antioxidative System des Körpers

Das körpereigene Antioxidationssystem besteht aus einer Reihe von Mechanismen, die die Autooxidation in der Zelle hemmen.

Nicht-enzymatische Autooxidation ist ein zerstörerischer Prozess, sofern sie nicht auf einen lokalen Ausbruch beschränkt ist. Seit dem Auftreten von Sauerstoff in der Atmosphäre benötigen Prokaryoten ständigen Schutz vor spontanen Reaktionen der oxidativen Zersetzung ihrer organischen Bestandteile.

Das antioxidative System umfasst Antioxidantien, die die Autooxidation im Anfangsstadium der Lipidperoxidation (Tocopherol, Polyphenole) oder aktive Sauerstoffspezies (Superoxiddismutase - SOD) in Membranen hemmen. In diesem Fall werden Partikel mit einem ungepaarten Elektron, Tocopherol- oder Polyphenolradikale, die während der Reduktion gebildet werden, durch Ascorbinsäure regeneriert, die in der hydrophilen Schicht der Membran enthalten ist. Oxidierte Formen von Ascorbat werden wiederum durch Glutathion (oder Ergothionein) reduziert, das Wasserstoffatome von NADP oder NAD erhält. Somit wird die Radikalhemmung durch die Glutathion (Ergothionein)-Ascorbat-Tocopherol (Polyphenol)-Kette durchgeführt, die Elektronen (als Teil von Wasserstoffatomen) von Pyridinnukleotiden (NAD und NADP) zu SR transportiert. Dies gewährleistet einen stationären, extrem niedrigen Spiegel freier Radikale in den Lipiden und Biopolymeren in der Zelle.

Neben der AO-Kette umfasst das System zur Hemmung freier Radikale in einer lebenden Zelle Enzyme, die die Redox-Oxidations-Umwandlung von Glutathion und Ascorbat katalysieren (Glutathion-abhängige Reduktase und Dehydrogenase) sowie Enzyme, die Peroxide abbauen (Katalase und Peroxidasen).

Es ist zu beachten, dass die Funktion zweier Abwehrmechanismen – der Kette der Bioantioxidantien und der Gruppe der Antiperoxid-Enzyme – vom Fundus an Wasserstoffatomen (NADP und NADH) abhängt. Dieser Fundus wird durch die biologische enzymatische Oxidation-Dehydrierung von Energiesubstraten wieder aufgefüllt. Ein ausreichender enzymatischer Katabolismus – ein optimal aktiver Körperzustand – ist daher eine notwendige Voraussetzung für die Wirksamkeit des Antioxidationssystems. Im Gegensatz zu anderen physiologischen Systemen (z. B. Blutgerinnung oder Hormonen) bleibt selbst ein kurzfristiger Mangel des Antioxidationssystems nicht spurlos – Membranen und Biopolymere werden geschädigt.

Der Abbau des antioxidativen Schutzes ist durch die Entstehung von Schäden durch freie Radikale an verschiedenen Bestandteilen der Zellen und Gewebe, aus denen das SR besteht, gekennzeichnet. Die Polyvalenz der Manifestationen der Radikalpathologie in verschiedenen Organen und Geweben sowie die unterschiedliche Empfindlichkeit der Zellstrukturen gegenüber den Auswirkungen von SR-Produkten weisen auf eine ungleiche Versorgung von Organen und Geweben mit Bioantioxidantien hin, d. h. ihr antioxidatives System weist offenbar signifikante Unterschiede auf. Nachfolgend sind die Ergebnisse der Bestimmung des Gehalts der Hauptkomponenten des antioxidativen Systems in verschiedenen Organen und Geweben aufgeführt, die Rückschlüsse auf deren Spezifität zulassen.

Die Besonderheit der Erythrozyten liegt somit in der großen Rolle von Antiperoxid-Enzymen - Katalase, Glutathionperoxidase, SOD; bei angeborenen Enzymopathien der Erythrozyten wird häufig eine hämolytische Anämie beobachtet. Blutplasma enthält Coeruloplasmin, das eine SOD-Aktivität besitzt, die in anderen Geweben fehlt. Die vorgestellten Ergebnisse erlauben es uns, uns die AS von Erythrozyten und Plasma vorzustellen: Sie beinhaltet sowohl eine antiradikale Verbindung als auch einen enzymatischen Abwehrmechanismus. Eine solche Struktur des antioxidativen Systems ermöglicht es uns, die FRO von Lipiden und Biopolymeren aufgrund der hohen Sauerstoffsättigung der Erythrozyten wirksam zu hemmen. Eine bedeutende Rolle bei der Begrenzung der FRO spielen Lipoproteine - die Hauptträger von Tocopherol, von ihnen gelangt Tocopherol bei Kontakt mit Membranen in die Erythrozyten. Gleichzeitig sind Lipoproteine am anfälligsten für Autooxidation.

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Spezifität antioxidativer Systeme verschiedener Organe und Gewebe

Die Bedeutung der nicht-enzymatischen Autooxidation von Lipiden und Biopolymeren als Auslöser der SP-Entstehung lässt darauf schließen, dass das körpereigene antioxidative Abwehrsystem insuffizient ist. Die funktionelle Aktivität des antioxidativen Systems verschiedener Organe und Gewebe hängt von einer Reihe von Faktoren ab. Dazu gehören:

1. das Ausmaß des enzymatischen Katabolismus (Dehydrierung) – Produktion des NAD-H + NADP-H-Fonds;
2. der Grad des Verbrauchs des NAD-H- und NADPH-Fonds in biosynthetischen Prozessen;
3. das Ausmaß der Reaktionen der enzymatischen mitochondrialen Oxidation von NADH;
4. die Versorgung mit essentiellen Bestandteilen des antioxidativen Systems – Tocopherol, Ascorbat, Bioflavonoide, schwefelhaltige Aminosäuren, Ergothionein, Selen usw.

Andererseits hängt die Aktivität des antioxidativen Systems von der Schwere der Wirkung der Lipide ab, die die Oxidation freier Radikale induzieren. Wenn sie übermäßig aktiv sind, wird die Hemmung gestört und die Produktion freier Radikale und Peroxide nimmt zu.

In verschiedenen Organen überwiegen je nach Gewebespezifität des Stoffwechsels bestimmte Komponenten des antioxidativen Systems. In extrazellulären Strukturen ohne NAD-H- und NADPH-Vorrat ist der Zustrom reduzierter Formen von AO-Glutathion, Ascorbat, Polyphenolen und Tocopherol, die über das Blut transportiert werden, von großer Bedeutung. Indikatoren für den Grad der AO-Versorgung des Körpers, die Aktivität antioxidativer Enzyme und den Gehalt an STO-Produkten charakterisieren die Aktivität des antioxidativen Systems des gesamten Körpers. Diese Indikatoren spiegeln jedoch nicht den Zustand des AS in einzelnen Organen und Geweben wider, der erheblich variieren kann. Das oben Gesagte lässt vermuten, dass Lokalisation und Art der Radikalpathologie hauptsächlich durch Folgendes bestimmt werden:

• genotypische Merkmale des antioxidativen Systems in verschiedenen Geweben und Organen;
• die Natur des exogenen SR-Induktors, der während der gesamten Ontogenese wirkt.

Durch die Analyse des Gehalts der Hauptkomponenten des antioxidativen Systems in verschiedenen Geweben (Epithel-, Nerven-, Bindegewebe) ist es möglich, verschiedene Varianten von Gewebe- (Organ-)Systemen der FRO-Hemmung zu identifizieren, die im Allgemeinen mit ihrer Stoffwechselaktivität übereinstimmen.

Erythrozyten, Drüsenepithel

In diesen Geweben ist der Pentosephosphatzyklus aktiv und der anaerobe Katabolismus überwiegt; die Hauptwasserstoffquelle für die Antiradikalkette des Antioxidationssystems und der Peroxidasen ist NADPH. Erythrozyten als Sauerstoffträger reagieren empfindlich auf FRO-Induktoren.

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Muskel- und Nervengewebe

Der Pentosephosphatzyklus in diesen Geweben ist inaktiv; NADH, das im aeroben und anaeroben Zyklus des Fett- und Kohlenhydratabbaus gebildet wird, dient vorwiegend als Wasserstoffquelle für Antiradikalinhibitoren und antioxidative Enzyme. Die Sättigung der Zellen mit Mitochondrien erhöht das Risiko eines O2-Austritts und kann zu Schäden an Biopolymeren führen.

Hepatozyten, Leukozyten, Fibroblasten

Es werden ein ausgeglichener Pentosephosphatzyklus sowie ana- und aerobe katabole Stoffwechselwege beobachtet.

Die Interzellularsubstanz des Bindegewebes besteht aus Blutplasma, Fasern und der Grundsubstanz der Gefäßwand und des Knochengewebes. Die Hemmung der SR in der Interzellularsubstanz erfolgt hauptsächlich durch Antiradikalinhibitoren (Tocopherol, Bioflavonoide, Ascorbat), was eine hohe Empfindlichkeit der Gefäßwand gegenüber deren Insuffizienz bewirkt. Darüber hinaus enthält Blutplasma Coeruloplasmin, das Superoxid-Anionenradikale eliminieren kann. In der Linse, in der photochemische Reaktionen möglich sind, ist neben Antiradikalinhibitoren die Aktivität von Glutathionreduktase, Glutathionperoxidase und SOD hoch.

Die dargestellten Organ- und Gewebemerkmale lokaler antioxidativer Systeme erklären die Unterschiede in den frühen Manifestationen von SP mit verschiedenen Arten von Effekten, die FRO auslösen.

Die unterschiedliche funktionelle Bedeutung der Bioantioxidantien für verschiedene Gewebe bedingt Unterschiede in den lokalen Erscheinungsformen ihres Mangels. Nur ein Mangel an Tocopherol, einem universellen Lipid-Antioxidans für alle Arten zellulärer und nichtzellulärer Strukturen, äußert sich in frühen Schäden in verschiedenen Organen. Die ersten Manifestationen von SP, die durch chemische Prooxidantien verursacht werden, hängen auch von der Art des Erregers ab. Die Daten legen nahe, dass neben der Art des exogenen Faktors auch die Rolle genotypspezifischer Arten und gewebespezifischer Merkmale des Antioxidationssystems bei der Entwicklung der Pathologie freier Radikale von Bedeutung ist. In Geweben mit einer niedrigen Rate biologischer enzymatischer Oxidation, wie etwa der Gefäßwand, spielt die Antiradikalkette Ergothionein-Ascorbat (Bioflavonoide)-Tocopherol, die zu den nicht im Körper synthetisierten Bioantioxidantien gehört, eine große Rolle; dementsprechend verursacht ein chronischer Mangel an Polyantioxidantien in erster Linie Schäden an der Gefäßwand. In anderen Geweben überwiegt die Rolle der enzymatischen Komponenten des antioxidativen Systems – SOD, Peroxidasen usw. Eine Abnahme des Katalasespiegels im Körper ist daher durch eine fortschreitende Parodontitis gekennzeichnet.

Der Zustand des antioxidativen Systems in verschiedenen Organen und Geweben wird nicht nur vom Genotyp bestimmt, sondern auch während der Onkogenese durch den phänotypisch heterochronen Aktivitätsabfall verschiedener Komponenten des antioxidativen Systems, der durch die Natur des Induktors des antioxidativen Systems bedingt ist. So bestimmen unter realen Bedingungen im Individuum unterschiedliche Kombinationen exogener und endogener Faktoren des Abbaus des antioxidativen Systems sowohl die allgemeinen Radikalmechanismen der Alterung als auch die spezifischen Auslöser der Radikalpathologie, die sich in bestimmten Organen manifestiert.

Die vorgestellten Ergebnisse der Bewertung der Aktivität der Hauptverbindungen der AS in verschiedenen Organen und Geweben bilden die Grundlage für die Suche nach neuen Medikamenten-Inhibitoren der Lipid-FRO mit gezielter Wirkung zur Vorbeugung der Pathologie freier Radikale an einem bestimmten Ort. Aufgrund der Spezifität des antioxidativen Systems verschiedener Gewebe sollten AO-Medikamente die fehlenden Verbindungen für ein bestimmtes Organ oder Gewebe differenziell übernehmen.

In Lymphozyten und Erythrozyten wurden verschiedene antioxidative Systeme nachgewiesen. Gonzalez-Hernandez et al. (1994) untersuchten die antioxidativen Systeme in Lymphozyten und Erythrozyten von 23 gesunden Probanden. Es zeigte sich, dass in Lymphozyten und Erythrozyten die Aktivität der Glutathionreduktase 160 bzw. 4,1 U/h, der Glutathionperoxidase 346 bzw. 21 U/h, der Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase 146 bzw. 2,6 sd/h, der Katalase 164 bzw. 60 U/h und der Superoxiddismutase 4 bzw. 303 μg/s betrug.