В живых системах О2- представляет собой промежуточный продукт биохимических реакций (окисление тиолов, флавинов, хинонов, катехоламинов, а также метаболизма ксенобиотиков). Однако основные источники его образования - ферментативные системы: НАДФН-оксидаза фагоцитирующих клеток, ксантиноксидаза, митохондриальная дыхательная цепь (коэнзим Q, цитохром-с-оксидаза) и микросомальные монооксигеназы (27).
Перекись водорода (Н2О2).
Присоединение двух электронов к молекуле кислорода или одного электрона к аниону О2- сопровождается образованием двухзарядного аниона О22-. В свободном состоянии такой анион не существует, так как энергия связывания атомов кислорода становится отрицательной. Присоединяя протоны, он переходит в НО2 или Н2О2, при физиологических значениях рН преобладает Н2О2 (22). Н2О2 относят к окислителям слабой силы. В отсутствие восстановителей Н2О2 довольно стабильна и может легко проникать через мембрану (34). Цитотоксическое действие Н2О2 увеличивается в 100-1000 раз в присутствии свободных ионов металла. В живых организмах источниками Н2О2 служат ферментативные реакции с оксидазами, переносящими два электрона на молекулу кислорода: ксантиноксидазой, оксдидазой L-аминокислот и рядом других, а также реакция дисмутации, катализируемая супероксиддисмутазой. Н2О2 служит источником возникновения гидроксильного радикала. Генерация Н2О2 приводит к закислению среды, индуцируя диссоциацию железа из ферритина и, таким образом, усиливает цитотоксическое действие самой Н2О2 (22).
Синглетный кислород (О2').
Изменение спина одного из электронов, находящегося на π*-орбитали в молекуле кислорода, приводит к образованию возбужденного синглетного состояния (1∆g), энергия которого на 96,3 кДж/М больше энергии основного триплетного состояния. О2' метастабилен, переход его в триплетное состояние сопровождается инфракрасной (1270 нм), а рекомбинация - красной (634 нм) люминисценцией. Время жизни синглетного кислорода 10-6 с; радиус действия 0,3 мкм. Высокая реакционная способность приводит к тому, что он легко вступает в окислительные реакции с органическими соединениями, принимает участие в инициировании ПОЛ. Во многих ферментативных реакциях О2' выступает как сопутствующий продукт. Энергичное образование О2' в клетках может приводить к их повреждению или гибели (34).
Гидроксильный радикал (•ОН).
Считается, что •ОН обладает наибольшим повреждающим действием по отношению к биологическим объектам, он может разрывать любую С-Н или С-С связь. Образование •ОН-радикала показано в реакциях окисления арахидоновой кислоты, при микросомальном окислении, в реакциях с флавиновыми ферментами и убихиноном.
О2- + Н2О2 → О2 + •ОН + ОН.
Однако основным источником •ОН в большинстве биологических систем служит реакция Фентона с участием металлов переменной валентности, главным образом Fe2+, по схеме (22, 59, 60):
2+ + Н2О2 → Fe3+ + •ОН + ОН-
Вследствие высокой химической активности время жизни •ОН-радикалов составляет около 100 мкс, следовательно, эффективность повреждающего действия •ОН радикалов будет зависеть от локализации места их образования. Есть основания полагать, что повреждающий эффект АФК обусловлен, прежде всего, радикалом гидроксила с его чрезвычано высокой реакционной способностью и очень положительным редокс-потенциалом.
TimeBiology