Ключови думи: БЕЗПЛАТНИ РАДИКАЛИ; КАТАЛАЗА/химия; РЕАКТИВНИ КИСЛОРОДНИ ВИДОВЕ.

участват

ВЪВЕДЕНИЕ

По време на биологични процеси и в постоянен обмен с околната среда се генерират химически видове, известни като свободни радикали, които се характеризират с представяне на несдвоен електрон и с много реактивност. От всички радикали, реактивните видове, получени от кислород (EROS), представляват голям интерес поради бирадикалната структура на тази молекула и големия брой процеси, които ги генерират и в които те могат да участват.

Основните EROS са: супероксиден анион (O 2), хидроксилен радикал (OH +), синглетен кислород и водороден пероксид (H 2 O 2). Тези радикални видове участват в увреждане на клетките по такъв начин, че окислителните агресии могат да бъдат насочени към канцерогенеза, възпалителни заболявания, клетъчно стареене и невродегенеративни заболявания, наред с други патологични процеси. 1

В тялото има система за антиоксидантна защита, съставена от ензими и съединения с ниско молекулно тегло. Един от ензимите, който се намесва в защитата и, следователно, в поддържането на баланса окислител/антиоксидант е каталазата (CAT).

Каталазата (водороден пероксид: водороден пероксид оксидоредуктаза, EC 1.11.1.6) е един от най-разпространените ензими в природата и е широко разпространен в човешкото тяло, въпреки че активността му варира в зависимост от тъканта; той е по-висок в черния дроб и бъбреците, по-нисък в съединителната тъкан и епитела и практически нулев в нервната тъкан. На клетъчно ниво се намира в митохондриите и пероксизомите, с изключение на еритроцитите, където се намира в цитозола. 2 Този ензим е тетрамерен металопротеин, чието молекулно тегло е в диапазона 210-280 kD. Състои се от 4 идентични субединици, които се държат заедно чрез нековалентни взаимодействия. Всяка субединица съдържа протезна група от протопорфирин IX и съдържанието на протохемично и желязо представлява съответно 1,1% и 0,09% от общото молекулно тегло на ензима. 3

При някои видове CAT съдържа молекули никотинамин аденин динуклеотид фосфат в редуцирана форма (NADPH), които са тясно свързани с ензима; по този начин е показано, че човешкият и телешкият CAT са свързани с 4 молекули NADPH, по 1 във всяка субединица и че няма пряко взаимодействие между хем групата и NADPH. 4 Фигурата показва представяне на субединица на ензима.

NADPH, свързан с ензима, не участва в неговата каталитична или пероксидативна активност. Тази молекула може да се намеси в предотвратяването и частичното обръщане на инактивирането на CAT от собствения си токсичен субстрат и стабилизира ензима, като има алостеричен ефект върху неговата конформация. Освен това CAT представлява резервоар на NADPH, който играе важна роля по време на оксидативен стрес. 5

CAT като част от антиоксидантната система участва в разрушаването на H 2 O 2, генериран по време на клетъчния метаболизъм. Този ензим се характеризира с висока реакционна способност, но относително нисък афинитет към субстрата. Той има 2 функции: каталитична и пероксидативна. И двете могат да бъдат представени от уравнението:

H 2 O 2 + H 2 R ---------- ® 2H 2 O + R

CAT донорен субстрат

Общата реакция включва намаляване на субстрата чрез вземане на водородните атоми, допринесени от донора, а крайните продукти ще бъдат редуцираният субстрат и окисленият донор.

В каталитичната функция донорът е друга молекула H 2 O 2. Тази функция може да се изпълнява само от ензима в неговата тетрамерна форма. 6

H 2 O 2 + H 2 O 2 ----- ® 2H 2 O + + O 2

В пероксидативната реакция ензимът може да използва метанол, етанол, мравчена киселина, фенол и формалдехид като донори на водород. 7 Тази функция може да се изпълнява с мономери, димери и тетрамери. 6

CAT активността може да бъде инхибирана от цианид, азид, сулфид, хидроксиламин, парацетамол, блеомицин, адриамицин, бензидин и паракват. две

БИОМЕДИЦИНСКО ЗНАЧЕНИЕ НА КАТАЛАЗА

CAT е широко проучен във връзка с участието му в множество патологични процеси с голямо значение в биомедицинските изследвания и е включен както в генезиса, така и в последствията от тези процеси.

В животински и човешки модели на исхемия-реперфузия, участието на EROS в производството на щети, които се появяват по време на този процес, както и модификацията на антиоксидантните ензими, сред които е CAT, е потвърдено, че тези модификации не се държат в по същия начин във всички тъкани.

При проучвания на бъбреците реперфузията, последвала исхемично увреждане, причинява загуба на протеини на матрикс на пероксизома, с драстичен компромис на функциите на пероксизома и значително намаляване на CAT активността. Намаляването на активността по време на исхемия се дължи на образуването на неактивен комплекс, докато по време на реперфузия има инактивация, протеолиза или намален синтез на ензима. 8

При пациенти с хронична бъбречна недостатъчност, главно тези, които са получавали лечение с перитонеална диализа и хемодиализа, е установено намаляване на антиоксидантните ензими, включително CAT, на ниво еритроцити. Това намаление може да бъде един от факторите, които насърчават хемолизата поради липидно пероксидация в клетъчната мембрана на еритроцитите. 9

Развитието на хеморагични лезии в чревната лигавица се причинява от кислородни радикали и активиране на фосфолипаза А 2. Антиоксидантните ензими като CAT и супероксид дисмутази (SOD), както и фосфолипаза А 2 инхибитори могат да предотвратят увреждане, причинено от чревна реперфузия, при условие че лечението се прилага по време на исхемия, но преди реперфузия. 10 Установена е и причинно-следствена връзка между генерирането на свободни радикали и исхемичното увреждане на ретината и е доказана защитата, осигурена от SOD и CAT, която се препоръчва като възможно лечение. единадесет

Реперфузията несъмнено е най-ефективният начин за лечение на миокардна исхемия, но може да причини дълбоки тъканни увреждания. Производството на EROS в миокарда, което надвишава неутрализиращия капацитет на миоцитите, е важна причина за това увреждане. Има доказателства, че продължителната исхемия намалява защитните механизми срещу тези реактивни видове. 12 Предварителната обработка с нетоксични производни на ендотоксин предизвиква защита срещу увреждане и увеличава CAT активността. 13

Прилагането на SOD и CAT намалява честотата на депресия на контрактилната функция в експериментални модели и може да ограничи некрозата, ако те се използват по време на реперфузия. 14.

Последните проучвания показват, че CAT и SOD, прилагани независимо по време на сърдечна реперфузия, значително намаляват производството на EROS, но не успяват да предизвикат индуцирани от реперфузия камерни аритмии. И двата ефекта могат да бъдат елиминирани, когато двата ензима се прилагат заедно. петнадесет

Действието на CAT може да потисне увеличаването на вътреклетъчния СА ++, което се случва чрез увеличаване на H 2 O 2, причинено от исхемично увреждане на нивото на миокарда. 16.

По време на сърдечни трансплантации възниква продължителна исхемия, последвана от реперфузия с кислородна кръв, което води до повишаване на нивата на EROS, което води до отделяне на процесите на контракция-възбуждане на сарколемално ниво. CAT и SOD могат да запазят метаболитната функция на миокарда по време на трансплантация. 17

Установено е, че след тежки изгаряния се наблюдава увеличаване на протеиновия катаболизъм с последваща чернодробна дисфункция, която може да бъде намалена чрез прилагане на антиоксидантни ензими като CAT. 18.

При респираторни състояния като EROS-индуциран респираторен дистрес синдром при възрастни се установява повишена CAT активност. 19 В експериментални модели на индукция на белодробен оток с алоксан се наблюдава, че това съединение предизвиква ендотелни увреждания и повишава плазмените нива на тромбоксан В2 и 6-кетопростагландин F1. CAT предотвратява увеличаването на тези съединения и натрупването на екстраваскуларна вода, намалявайки ендотелните увреждания и по този начин белодробен оток. двайсет

Многобройни проучвания свързват мъжкото безплодие с намаляване на подвижността на сперматозоидите, което изглежда е причинено от увеличаване на реактивните видове, особено H 2 O 2. Това може да бъде намалено чрез действие на CAT, което се предлага като възможно лечение в тези случаи. двадесет и едно

Проведени са проучвания, които предполагат индуцирането на протеини на топлинен шок (HSP) като отговорни за невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер. Синтезът на HSP се индуцира от EROS и се наблюдава, че излагането им в присъствието на антиоксидантни ензими като CAT и SOD подобрява оцеляването на клетките и намалява индукцията на HSP. 22.

При лечението на пациенти, засегнати от тези невродегенеративни заболявания, се използва лекарството (-) депренил, което селективно повишава ензимната активност на CAT и SOD на нивото на стриатума. 2. 3

Във връзка с туморните състояния е установено увеличаване на активността на CAT в началните етапи на процеса при пациенти с тумори на стомашно-чревния тракт. Тази активност намалява и става минимална на етапи на дисеминирани метастази и кахексия. 24

Други проучвания с експериментални модели показват важната роля, която EROS играе в туморната инвазия и метастази и е установено, че прилагането на CAT може да инхибира образуването на метастази. 25

Активността на ензимите с антиоксидантни свойства е изследвана и в експериментални животински модели на метаболитни заболявания като захарен диабет, където е установено, че SOD и CAT намаляват, намаление, което може да бъде предотвратено чрез прилагането на инсулин. 26

Тези открития ни позволяват да считаме, че участието на антиоксидантни системи в поддържането на баланса оксидант/антиоксидант представлява съществен елемент за контрола на многобройни биологични процеси, чиито изменения могат да възникнат или да са следствие от соматични разстройства при индивида.

Реактивните на кислород видове участват в клетъчни увреждания; в организма обаче има защитна система, съставена от съединения и антиоксидантни ензими, които участват в трансформациите на такива видове. Каталазата е един от ензимите, участващи в разрушаването на водороден прекис, генериран по време на клетъчния метаболизъм. Неговите структурни характеристики, както и ролята му в някои физиопатологични ситуации са разгледани в настоящата статия.

Ключови думи: БЕЗПЛАТНИ РАДИКАЛИ; КАТАЛАЗА/химия; РЕАКТИВНИ КИСЛОРОДНИ ВИДОВЕ.

Дра Ела М. Сеспедес Миранда. Институт за основни и предклинични науки "Виктория де Гирон". 146 улица No 3102, ъгъл 31, Репарто Кубанакан, община Плая, град Хавана, Куба.

Цялото съдържание на това списание, с изключение на случаите, когато е идентифицирано, е под лиценз Creative Commons