Пользовательский поиск

Взаимоотношения систем генерации и утилизации гидроперекисей в гепатоцитах

Вопрос взаимоотношения путей генерации и утилизации гидро­перекисей в клетке в целом до сих пор остается открытым. Одна­ко имеющиеся в литературе данные указывают на их тесную взаи­мосвязь: усиление продукции кислородреактивных частиц приво­дит к активации систем их утилизации. Особый интерес в этом отношении представляют перекись водорода и ферменты ее ката­болизма — каталаза и глутатионпероксидаза. Эти ферменты имеют четкую компартментализацию в клетках пе­чени. Основная часть каталазы локализована в пероксисомах, глу­татионпероксидаза представлена в митохондриях и цитозоле. Логично предположить, что подключение того или иного пути катаболизма Н2О2 должно зависеть от места ее генерации. Действительно, как показано на перфузируемой печени Ошино и соавторами, перекись, образующаяся в пероксисомах в уратоксидазной реакции в присутствии мочевой кислоты, практически пол­ностью распадается в каталазной реакции. Даже в случае 90%-ного ингибирования каталазы триаминотриазолом введение в перфузат урата дает соотношение окисленная мочевая кислота — по­требленный кислород, равное 1,4, что указывает на значительный вклад каталазного пути распада Н2О2. Это полностью согласуется со стехиометрией процесса. Действительно, при окислении двух молей мочевой кислоты образуется 2 моля Н2О2, причем этот процесс сопровождается потреблением двух молей кислорода. Если бы при ингибировании каталазы вся перекись распадалась по глутатионпероксидазному пути, отношение окисленная мочевая кислота — потребленный О2 было бы равно 1, так как в этом слу­чае реакция идет по схеме

Продолжение ниже

Атеросклероз сосудов – лечение, симптомы и причины атеросклероза

... Атеросклероз вызван воспалительными процессами в эндотелиоцитных клетках стенки сосуда в ответ на молекулы липопротеинов низкой плотности.... ... зависимости от размеров). Некоторые данные дают предположить, что только частицы липопротеинов низкой плотности способны попасть за клеточный ...

Читать дальше...

всё на эту тему


2О2 + 4GSH —— 4Н2О + 2GSSG.

Каталазный же путь деградации перекиси сопровождается выде­лением 1 моля О2 на 2 моля Н2О:

2О2 — 2 Н2О + О2.

Таким образом, если вся перекись утилизируется в системе ката­лазы, на 2 моля окисленного урата будет выделяться 1 моль кис­лорода и соотношение будет равно 2. Промежуточное значение (1,4) указывает на участие в катаболизме перекиси водорода обеих ферментных систем. В этом случае подключение ГПО возможно только при наличии выхода Н2О2 из пероксисом в цитозоль. Веро­ятность этого процесса достаточно велика, так как скорость диф­фузии перекиси водорода через клеточные мембраны только незначительно уступает воде и для пероксисомальной мембраны со­ставляет 0,2 см/мин. Прямое доказательство возможности выхода Н2О2 за пределы пероксисом показано в работе Бовериса и соавторов. Ими установлено, что при стимуляции образо­вания перекиси уратом в изолированной фракции этих органелл до 60% ее регистрируется во внепероксисомальном пространстве. При ингибировании каталазы азидом это значение увеличивалось до 90%. Следовательно, при определенных условиях Н2О2, гене­рируемая внутри пероксисом, может стать доступной для ГПО. В этом случае активация работы фермента должна сопровождать­ся усилением скорости окисления GSH и выхода GSSG. Действительно, после 90%-ного ингибирования каталазы 3-аминотриазолом введение в перфузируемую печень урата приводит к заметному увеличению выхода окисленного глутатиона.

Изолированные гепатоциты являются адекватной моделью для изучения кооперативности действия каталазы и глутатионпероксидазы, Действительно, скорость продукции Н2О2 при утилизации, гликолата суспензией гепатоцитов находится в прямой зависимо­сти от концентрации субстрата. Активация глутатионпероксидазного пути распада генерируемой пероксисомами пере­киси в этих условиях наблюдается только при высокой скорости ее образования — более 4 нмоль в мин-1 на 10-6 клеток, что соответствует 400 нмоль в мин-1 на г-1 ткани печени. Если же клетки были выделены из печени животных, предварительно обрабо­танных триаминотриазолом, который на 90% ингибировал каталозу, скорость образования окисленного глутатиона увеличивалась.

Экзогенно вводимая гидроперекись способна утилизироваться клетками печени. Причем в этом случае ее метаболизирование связано в основном с каталазной активностью, что было показа­но Джоунсом на изолированных гепатоцитах. Оценку ак­тивности каталазы проводили по скорости выделения О2 в среде инкубации. Зная, что при выделении 1 моля кислорода утилизируется 2 моля Н2О2, легко рассчитать, сколько перекиси распалось в каталазной реакции. Относительное количество перекиси, катаболизируемой в системе каталазы, увеличивается с увеличением ее концентрации в среде инкубации клеток.

При инфузии перекиси водорода со скоростью 12,8 нмоль/мин/мл (что соответствует максимальной эндогенной скорости генера­ции перекиси гепатоцитами в присутствии 10мМ гликолата) около 30% ее метаболизируется не каталазой. Поскольку при этом отмечается падение уровня восстановленного глутатиона, некаталазный путь утилиза­ции H2O2 связан, по-видимому, с глутатионпероксидазной активностью. Измеренная в этих условиях скорость снижения концен­трации GSH составляла 1,4 нмоль в мин-1 на 10-6 клеток. Следовательно, на каждые 4 нмоля перекиси водорода, утилизируемых в системе глутатион-пероксидазы, концентрация восстановленного глутатиона снижается на 1,4 нмоля. Это соотношение можно ис­пользовать для ориентировочной оценки активности глутатионпероксидазы в гепатоцитах.

Не менее важным, но более сложным для решения в методиче­ском отношении является вопрос о роли каталазы в утилизации перекиси водорода, генерируемой в цитозоле. Так, например, Ошино и соавторы показали, что в присутствии субстрата мик­росомального окисления амидопирина достоверного увеличения образования каталазного комплекса с Н2О2 не наблюдалось. Кро­ме того, в этих условиях имелись минимальные отличия в скоро­сти выделения GSSG по сравнению с контролем. Это свидетельст­вует в пользу того, что роль микросомальной фракции в продукции перекиси водорода интактным органом невелика. Однако в усло­виях индукции микросомальных ферментов фенобарбиталом амидопирин приводит более чем к двухкратному увеличению ско­рости выделения окисленного глутатиона. Ингибирование каталазы триаминотриазолом не приводило к активации глута­тионпероксидазной реакции. Следовательно, в условиях индукции ферментов практически вся перекись, генерируемая микросомаль­ной фракцией, утилизируется через глутатионпероксидазу. Этот вывод справедлив как для интактного органа, так и для изолиро­ванных клеток печени. Действительно, инкубация суспензии гепатоцитов, выделенных из печени крыс, обработанных фенобарбита­лом, в присутствии этилморфина приводит к активации глутатион­пероксидазной реакции. При этом ингибирование каталазы три-аминотриазолом, так же как в целой печени, не интенсифицирует скорость окисления GSH и выделения GSSG.

Расчетная скорость глутатионпероксидазной реакции гепатоци­тов при внутриклеточной концентрации Н2О2, равной 50нМ, со­ставляет около 1 мкмоль в мин-1 на г-1 ткани, в то время как макси­мальная скорость этой реакции, полученная для гомогената пе­чени, равна 40 мкмоль в мин-1 на г-1. Следовательно, в интакт­ной клетке существует ограничение утилизации Н2О2 по этому пути. Поскольку глутатионпероксидазный механизм ее катаболиз­ма тесно сопряжен с восстановлением GSSG в системе глутатион-редуктазы, которая является НАДФН-зависимым фер­ментом, можно предположить, что лимитирующим фактором пероксидазного пути распада перекиси является уровень восстановленности НАДФН в клетке. Это предположение подтверждается тем фактом, что расчетная скорость генерации НАДФН в клетках печени близка к скорости глутатионпероксидазной реакции в гепатоцитах.

Восстановление экзогенно вводимой терт-бутилгидроперекиси (t-BOOH) в перфузируемую печень также идет со скоростью, ко­торая сравнима с интенсивностью генерации НАДФН. Следовательно, эффективность механизмов утилизации перекисей в гепатоците зависит от уровня восстановленности НАДФН. Поэтому механизмы, направленные на поддержание высокой степени восстановленности пула пиридиннуклеотидов, должны способствовать эффективному метаболизму перекисей. Активация пентозофосфатного шунта, увеличение актив­ности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, 6-фосфоглюконатдегидрогеназы, изоцитратдегидрогеназы, «малик»-фермента, глутаматдегидрогеназы, НАД/НАДФН+-трансгидрогеназы, усиление генера­ции НАДФН соответствующими субстратами — все это может приводить к дополнительному поступлению восстановительных эк­вивалентов к глутатионредуктазе и, следовательно, усилению эффек­тивности действия глутатионпероксидазы. Это положение нагляд­но демонстрируется на эритроцитах, инкубация которых с 0,1мМ t-BOOH в присутствии глюкозы приводит к 9-кратному увеличе­нию активности пентозофосфатного шунта.

Способность некоторых субстратов ЦТК (в особенности сукцината) поддерживать на высоком уровне восстановленность пиридиннуклеотидов при метаболизировании t-BOOH изолированной фракции митохондрий говорит об активном участии этих органелл в обеспечении катаболизма гидроперекисей.

Инкубация изолированных клеток печени в присутствии эндо­генных субстратов с t-BOOH приводит к значительному снижению уровня общей восстановленности пиридиннуклеотидов, обуслов­ленному главным образом окислением НАДФН, так как при этом не отмечается существенного увеличения отношений лактат/пируват и бета-гидроксибутират/оксалоацетат.

Скорость восстановления флуоресценции до исходного уровня, являющаяся показателем эффективности протекания глутатион­пероксидазной реакции, в значительной степени зависит от обеспе­чения субстратами. Так, в присутствии глюкозы и октаноата этот показатель в 2 раза выше сравнительно с эндогенными субстрата­ми (в первом случае, вероятно, за счет стимуляции пентозо­фосфатного шунта, во втором — за счет усиления работы митохондриальной энергозависимой НАД-НАДФ+-трансгидрогеназы).

Таким образом, поддержание равновесной концентрации кис­лородреактивных частиц в клетке обеспечивается кооперативным действием всех систем утилизации и сопряженных процессов.




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".