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Radicaux libres et antioxydants

, Rédacteur médical
Dernière revue: 11.04.2020
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La découverte des radicaux libres et des antioxydants est pour la science médicale importante à l'étranger au moment de la découverte des micro-organismes et des antibiotiques parce que les médecins reçoivent non seulement une explication de nombreux processus pathologiques, y compris le vieillissement, mais aussi des méthodes efficaces de les traiter.

La dernière décennie a été marquée par des succès dans l'étude des radicaux libres dans les objets biologiques. Ces processus se sont révélés être un lien métabolique nécessaire dans l'activité vitale normale du corps. Ils participent aux réactions de la phosphorylation oxydative, à la biosynthèse des prostaglandines et des acides nucléiques, à la régulation de l'activité lipotique, aux processus de division cellulaire. Dans le corps, les radicaux libres sont le plus souvent formés au cours de l'oxydation des acides gras insaturés, et ce processus est étroitement lié à l'oxydation des lipides des radicaux libres peroxydant (LPO).

Qu'est-ce que les radicaux libres?

Radicaux libres - une molécule ou un atome ayant électron non apparié sur une orbite extérieure, qui représente son agressivité et sa capacité à réagir non seulement avec les molécules de la membrane cellulaire, mais aussi pour les transformer en radicaux libres (autonome réaction avalanche).

Le carbone contenant le radical réagit avec l'oxygène moléculaire, formant un radical libre de peroxyde du COO.

Le radical peroxyde extrait l'hydrogène de la chaîne latérale des acides gras insaturés, formant un hydroperoxyde lipidique et un autre carbone contenant un radical.

Les hydroperoxydes lipidiques augmentent la concentration d'aldéhydes cytotoxiques, et le carbone contenant le radical favorise la formation de radicaux peroxydes, etc. (le long de la chaîne).

Différents mécanismes de formation de radicaux libres sont connus. L'un d'eux est l'effet des rayonnements ionisants. Dans certaines situations, dans le processus de réduction de l'oxygène moléculaire, un électron est ajouté au lieu de deux, et un anion superoxyde (O) hautement réactif est formé. La formation de superoxyde est l'un des mécanismes de protection contre l'infection bactérienne: sans les radicaux libres d'oxygène, les neutrophiles et les macrophages ne peuvent pas tuer les bactéries.

La présence d'antioxydants, à la fois dans la cellule et dans l'espace extracellulaire, indique que la formation de radicaux libres n'est pas un phénomène épisodique causé par une exposition à des radiations ionisantes ou des toxines, mais une réaction d'oxydation constante dans des conditions normales. Les principaux antioxydants sont les enzymes du groupe superoxyde dismutase (SODs), dont la fonction est de catalyser l'anion peroxyde dans le peroxyde d'hydrogène et l'oxygène moléculaire. Puisque les superoxyde dismutases sont omniprésentes, il est légitime de supposer que l'anion superoxyde est l'un des principaux sous-produits de tous les processus d'oxydation. Les catalases et les peroxydases transforment le peroxyde d'hydrogène formé lors du processus de dismutation en eau.

La principale caractéristique des radicaux libres est leur activité chimique inhabituelle. Comme s'ils ressentaient leur défectuosité, ils tentent de retrouver l'électron perdu, en l'éloignant agressivement des autres molécules. À leur tour, les molécules «offensées» deviennent aussi des radicaux et commencent déjà à se voler, emportant des électrons de leurs voisins. Tout changement dans la molécule - que ce soit la perte ou l'ajout d'un électron, l'apparition de nouveaux atomes ou groupes d'atomes - affecte ses propriétés. Par conséquent, les réactions radicalaires ayant lieu dans une substance modifient les propriétés physicochimiques de cette substance.

L'exemple le plus connu d'un processus radicalaire est la détérioration de l'huile (rancissement). L'huile rance a un goût et une odeur particulière, ce qui s'explique par l'apparition de nouvelles substances formées lors des réactions radicalaires. Plus important encore, les participants des réactions radicalaires peuvent devenir des protéines, des graisses et l'ADN des tissus vivants. Cela conduit au développement d'une variété de processus pathologiques qui endommagent les tissus, le vieillissement et le développement des tumeurs malignes.

Les radicaux libres les plus agressifs sont les radicaux libres de l'oxygène. Ils peuvent provoquer une avalanche de réactions radicalaires dans les tissus vivants, dont les conséquences peuvent être catastrophiques. Les radicaux libres de l'oxygène et ses formes actives (par exemple, les peroxydes lipidiques) peuvent former dans la peau et tout autre tissu sous l'influence du rayonnement UV, certaines substances toxiques contenues dans l'eau et l'air. Mais le plus important est que les formes actives de l'oxygène se forment avec toute inflammation, tout processus infectieux se produisant dans la peau ou tout autre organe, puisqu'elles sont l'arme principale du système immunitaire, par laquelle il détruit les micro-organismes pathogènes.

Se cacher des radicaux libres est impossible (d'autant qu'il est impossible de disparaître des bactéries mais d'eux il est possible d'être protégé). Il existe des substances qui diffèrent par le fait que leurs radicaux libres sont moins agressifs que les radicaux d'autres substances. Ayant donné son électron à l'agresseur, l'antioxydant ne cherche pas à compenser la perte due à d'autres molécules, ou plutôt, il ne le fait que dans de rares cas. Par conséquent, quand un radical libre réagit avec un antioxydant, il se transforme en une molécule à part entière, et l'antioxydant devient un radical faible et inactif. De tels radicaux sont déjà inoffensifs et ne créent pas de chaos chimique.

Quels sont les antioxydants?

"Antioxydants" est un concept collectif et, comme des concepts tels que "antiloblastiques" et "immunomodulateurs", n'implique pas l'appartenance à un groupe chimique particulier de substances. Leur spécificité est la relation la plus proche avec l'oxydation des lipides radicalaires en général et la pathologie des radicaux libres en particulier. Cette propriété combine divers antioxydants, chacun ayant ses propres particularités d'action.

Les processus d'oxydation des lipides par les radicaux libres sont de nature biologique générale et, lorsqu'ils sont fortement activés, selon de nombreux auteurs, un mécanisme universel d'endommagement des cellules au niveau de la membrane. Dans la peroxydation lipidique des procédés en phase de membranes biologiques provoquer augmentation de la viscosité et de commander la membrane bi-couche, les propriétés de la membrane de changement de phase et de réduire leur résistance électrique, et de faciliter l'échange de phospholipides entre deux monocouches (appelé flip-flop phospholipides). Sous l'influence des processus de peroxyde, il existe également une inhibition de la mobilité des protéines membranaires. Au niveau cellulaire de la peroxydation lipidique accompagnée d'un gonflement des mitochondries, désolidarisation de la phosphorylation oxydative (et processus avancé - structures à membrane solubiliser), qui est au niveau de l'organisme entier se manifeste dans le développement de ce qu'on appelle la pathologie des radicaux libres.

Radicaux libres et dommages cellulaires

Aujourd'hui, il est devenu évident que la formation de radicaux libres est l'un des mécanismes pathogéniques universels pour divers types de dommages cellulaires, y compris les suivants:

  • reperfusion des cellules après une période d'ischémie;
  • certaines formes médicamenteuses d'anémie hémolytique;
  • empoisonnement avec certains herbicides;
  • la gestion du tétrachlorure de carbone;
  • rayonnement ionisant;
  • certains mécanismes du vieillissement cellulaire (par exemple, l'accumulation de produits lipidiques dans la cellule - des céroïdes et de la lipofuscine);
  • Toxicité de l'oxygène;
  • athérogenèse due à l'oxydation des lipoprotéines de basse densité dans les cellules de la paroi artérielle.

Les radicaux libres participent aux processus:

  • le vieillissement
  • la cancérogenèse;
  • les dommages chimiques et médicamenteux des cellules;
  • l'inflammation;
  • dommages radioactifs;
  • athérogenèse;
  • toxicité à l'oxygène et à l'ozone.

Effets des radicaux libres

L'oxydation des acides gras insaturés dans la composition des membranes cellulaires est l'un des principaux effets des radicaux libres. Les radicaux libres endommagent également les protéines (en particulier les protéines contenant des thiols) et l'ADN. Le résultat morphologique de l'oxydation lipidique de la paroi cellulaire est la formation de canaux de perméabilité polaire, ce qui augmente la perméabilité passive de la membrane pour les ions Ca2 +, dont l'excès est déposé dans les mitochondries. Les réactions d'oxydation sont généralement supprimées par des antioxydants hydrophobes, tels que la vitamine E et la glutathion peroxydase. Les antioxydants de type vitamine E qui cassent les chaînes d'oxydation se trouvent dans les légumes et les fruits frais.

Les radicaux libres réagissent également avec les molécules dans les environnements ioniques et aqueux des compartiments cellulaires. Dans le milieu ionique, le potentiel antioxydant est retenu par des molécules de substances telles que le glutathion réduit, l'acide ascorbique et la cystéine. Les propriétés protectrices des antioxydants deviennent évidentes lorsque, lorsqu'elles sont épuisées de leurs stocks dans une cellule isolée, des changements morphologiques et fonctionnels caractéristiques sont observés, en raison de l'oxydation des lipides de la membrane cellulaire.

Les types de dommages causés par les radicaux libres sont l'agressivité déterminée non seulement produit par les radicaux, mais aussi des caractéristiques structurales et biochimiques de la personne exposée. Par exemple, dans l'espace extracellulaire des radicaux libres détruisent la substance fondamentale du tissu conjonctif glycosaminoglycane, qui peut être l'un des mécanismes pour la destruction des articulations (par exemple, polyarthrite rhumatoïde). Modification de la perméabilité des radicaux libres (et donc la fonction de barrière de membranes cytoplasmiques) en relation avec la formation de canaux de perméabilité accrues, ce qui conduit à une rupture des cellules de l'eau et de l'homéostasie ionique. On croit que l'approvisionnement nécessaire en vitamines et oligo-éléments chez les patients atteints de polyarthrite rhumatoïde, en particulier, la correction des carences en vitamines et les carences en micronutriments oligogalom E. En effet, l'inhibition de la peroxydation d'activation appréciable avérée et l'activité antioxydante, il est donc l'inclusion importante thérapie complexe avec de hauts bioantioxidants activité antiradicalaire, dans laquelle les antioxydants sont les vitamines (E, C et A) et d'oligo-éléments sélénium (se). Il est également montré que l'utilisation d'une dose synthétique de vitamine E, qui est absorbée pire que naturelle. Par exemple, des doses de vitamine E allant de 800 à 400 UI / jour entraînent une diminution des maladies cardiovasculaires (de 53%). Cependant, la réponse à l'efficacité des antioxydants sera obtenue dans de grands essais contrôlés (de 8 000 à 40 000 patients), qui ont été menées en 1997.

En tant que forces protectrices qui maintiennent le taux de LPO à un certain niveau, des systèmes enzymatiques pour inhiber la peroxydation par oxydation et des antioxydants naturels sont isolés. Il y a 3 niveaux de régulation du taux d'oxydation radicalaire. La première étape est anoxique, en maintenant une pression partielle d'oxygène relativement faible dans la cellule. Cela inclut principalement les enzymes respiratoires qui sont en concurrence pour l'oxygène. Malgré la grande variabilité de l'absorption de l'O3 dans le corps et la libération de CO2, de pO2 et de pCO2 dans le sang artériel, la norme est assez constante. La deuxième étape de la défense est anti-radicalaire. Il se compose de diverses substances dans le corps (vitamine E, acide ascorbique, certaines hormones stéroïdes, etc.), qui interrompent les processus de LPO, en interaction avec les radicaux libres. La troisième étape est l'anti-peroxyde, qui détruit les peroxydes déjà formés à l'aide d'enzymes appropriées ou non enzymatiquement. Cependant, il n'existe toujours pas de classification unique et de points de vue unifiés sur les mécanismes de régulation de la vitesse des réactions radicalaires et sur l'action des forces protectrices assurant l'élimination des produits finaux de la LPO.

On croit que, en fonction de l'intensité et la durée des changements dans la régulation des réactions de peroxydation lipidique sont: porter tout d'abord réversible avec retour ultérieur à la normale, d'autre part, faire une transition vers un autre niveau de autoregulation et troisièmement, quelques-uns des effets de ce mécanisme d'autorégulation est désuni et, par conséquent, conduit à l'impossibilité d'exercer des fonctions de régulation. Voilà pourquoi la compréhension du rôle de régulation des réactions de peroxydation des lipides dans le cadre de l'action sur l'organisme des facteurs extrêmes, tels que le froid, une étape nécessaire de la recherche visant à développer des méthodes de contrôle des processus scientifiques d'adaptation et de la thérapie combinée, la prévention et la réadaptation des maladies courantes.

L'un des plus couramment utilisés et efficaces est un complexe d'antioxydants, qui comprend du tocophérol, de l'ascorbate et de la méthionine. En analysant le mécanisme d'action de chacun des antioxydants utilisés, on note ce qui suit. Microsomes - l'un des principaux lieux d'accumulation dans les cellules du foie de tocophérol introduit de manière exogène. En tant que donneur possible de protons, l'acide ascorbique peut agir, qui est oxydé en acide déhydroascorbique. En outre, la capacité de l'acide ascorbique à interagir directement avec l'oxygène singulet, un radical hydroxyle et un anion radical superoxyde, et également détruire le peroxyde d'hydrogène est montré. Il existe également des preuves que le tocophérol dans les microsomes peut être régénéré par les thiols et, en particulier, par le glutathion réduit.

Ainsi, le corps a un certain nombre de systèmes antioxydants interdépendants, dont le rôle principal est de maintenir des réactions oxydantes enzymatiques et non enzymatiques à un niveau stationnaire. A chaque stade de développement des réactions de peroxyde, il existe un système spécialisé qui met en œuvre ces fonctions. Certains de ces systèmes sont strictement spécifiques, d'autres, tels que la glutathion peroxydase, le tocophérol, ont une plus grande gamme d'action et moins de spécificité de substrat. Interaction additivité enzymatique et les systèmes d'anti-oxydants non enzymatiques ensemble fournit la résistance aux facteurs extrêmes ayant des propriétés pro-oxydantes, qui est. E. La capacité de créer des conditions dans le corps, ce qui prédispose au développement des espèces activées de l'oxygène et la peroxydation des lipides activent des réactions. Il ne fait aucun doute que l'activation des réactions LPO est observée sous l'influence d'un certain nombre de facteurs environnementaux sur le corps et les processus pathologiques d'une nature différente. D'après V. Yu. Kulikov et al. (1988), en fonction des mécanismes d'activation des réactions de la LPO, tous les facteurs agissant sur le corps peuvent être répartis dans les groupes suivants avec une certaine probabilité.

Facteurs de nature physico-chimique qui favorisent l'augmentation des tissus des précurseurs et des activateurs directs des réactions de l'OPL:

  • oxygène sous pression;
  • l'ozone;
  • l'oxyde nitrique;
  • rayonnement ionisant, etc.

Facteurs de nature biologique:

  • les processus de phagocytose;
  • destruction des cellules et des membranes cellulaires;
  • système de génération d'espèces d'oxygène activé.

Les facteurs déterminant l'activité des systèmes antioxydants de l'organisme sont de nature enzymatique et non enzymatique:

  • activité des processus associés à l'induction de systèmes antioxydants de nature enzymatique;
  • facteurs génétiques associés à la dépression d'une enzyme qui régule les réactions de la LPO (carence en glutathion peroxydase, catalase, etc.);
  • facteurs alimentaires (manque de nourriture dans le tocophérol, le sélénium, d'autres oligo-éléments, etc.);
  • structure des membranes cellulaires;
  • la nature de la relation entre les antioxydants de nature enzymatique et non enzymatique.

Facteurs de risque qui potentialisent l'activation des réactions LPO:

  • activation du régime d'oxygène du corps;
  • l'état de stress (froid, forte fièvre, hypoxie, effets émotionnels et douloureux);
  • hyperlipidémie.

Ainsi, l'activation des réactions de LPO dans le corps est étroitement liée au fonctionnement des systèmes de transport et d'utilisation de l'oxygène. Une attention particulière devrait être accordée aux adaptogènes, parmi eux largement utilisé Eleutherococcus. La préparation de la racine de cette plante a un tonique, adaptogène, anti-stress, anti-athérosclérotiques, anti-diabétiques et d'autres, réduit l'incidence globale, y compris la grippe. Lors de l'étude des mécanismes biochimiques d'action des antioxydants chez les humains, les animaux et les plantes gamme considérablement étoffés d'états pathologiques pour lesquels un traitement utilisé des antioxydants. Les antioxydants ont été utilisés avec succès comme un adaptogène pour la protection contre les blessures de rayonnement, le traitement des plaies et des brûlures, la tuberculose, les maladies cardiovasculaires, les troubles neuropsychiatriques, les tumeurs, le diabète, et d'autres. Bien entendu, l'intérêt accru dans les mécanismes sous-tendant cette universalité de l'action des antioxydants.

À l'heure actuelle expérimentalement, il a constaté que l'efficacité des antioxydants est déterminée par leur activité dans l'inhibition de la peroxydation des lipides par l'interaction avec les radicaux peroxy et d'autres qui initient la LPO, et aussi en raison des effets des antioxydants sur la structure de la membrane pour faciliter l'accès de l'oxygène aux lipides. La LPO peut aussi changer avec le système d'action antioxydante par l'intermédiaire des mécanismes neurohormonaux. Il est montré que les antioxydants affectent la libération du neurotransmetteur et la libération des hormones, la sensibilité des récepteurs et leur liaison. À son tour, le changement dans la concentration des hormones et des neurotransmetteurs modifie l'intensité de la peroxydation des lipides dans les cellules cibles, ce qui conduit à un changement du taux de catabolisme lipidique et, en conséquence, une modification de leur composition. La relation entre le taux de LPO et la variation du spectre des phospholipides des membranes joue un rôle régulateur. Un système de régulation similaire est trouvé dans les membranes cellulaires des animaux, des plantes et des organismes microbiens. Comme on le sait, la composition et la fluidité des lipides membranaires affectent l'activité des protéines membranaires, des enzymes et des récepteurs. Grâce à ce système de régulation, les antioxydants agissent sur la réparation membranaire, altérés dans l'état pathologique de l'organisme, normalisent sa composition, sa structure et son activité fonctionnelle. Modification de l'activité enzymatique de la synthèse macromoléculaire et la composition de la matrice nucléaire comme la composition des lipides de la membrane induite par l'action des antioxydants peut être expliqué par leur impact sur la synthèse d'ADN, d'ARN, de protéine. Dans le même temps, il est apparu dans la littérature des données sur l'interaction directe des antioxydants avec les macromolécules.

Ceux-ci, ainsi que les éléments de preuve récemment découvert pour l'efficacité des antioxydants dans les concentrations picomolar, mettent en évidence le rôle des voies de récepteurs dans leurs effets sur le métabolisme cellulaire. Dans le VE Kagan (1981) sur les mécanismes de modifications structurelles et fonctionnelles des membranes biologiques est montré que la dépendance des réactions de peroxydation des lipides dans les membranes biologiques dépend non seulement de la composition des acides gras (degré d'insaturation), mais aussi sur l'organisation structurale de la phase lipidique des membranes (lipides mobilité moléculaire , force des interactions protéine-lipide et lipide-lipide). Il a été trouvé que, par suite de l'accumulation de redistribution des produits de peroxydation lipidique se produit dans la membrane: la quantité de liquide diminue en quantité réduite liptsdov biosloe de protéines de la membrane lipidique immobilisées et des lipides augmentant le nombre de commandé en biosloe (clusters). B.

Lorsque l'on étudie la nature, la composition et le mécanisme d'homéostasie du système anti-oxydant a montré que la manifestation des effets néfastes des radicaux libres et les composés peroxy empêche le système antioxydant multicomposant complexe (AOS), qui fournit la liaison et la modification des radicaux empêchant la formation ou la destruction de peroxydes. Il comprend: des substances organiques hydrophiles et hydrophobes avec des propriétés réductrices; Enzymes qui soutiennent l'homéostasie de ces substances; enzymes antiperoxyde. Parmi les anti-oxydants sont des lipides naturels (hormones stéroïdes, les vitamines E, A, K, des flavonoïdes et des polyphénols, de la vitamine E, l'ubiquinone) et soluble dans l'eau (substances thiols de faible poids moléculaire, l'acide ascorbique). Ces substances sont soit des pièges de radicaux libres, soit des composés peroxydes.

Une partie des antioxydants tissulaires est hydrophile, l'autre est de nature hydrophobe, ce qui permet de protéger simultanément contre les oxydants de molécules fonctionnellement importantes dans les phases aqueuse et lipidique.

La quantité totale de bioantiokisliteley crée dans le tissu d'un « tampon système anti-oxydant » a une certaine capacité, et le rapport de pro-oxydant et systèmes antioxydants détermine la soi-disant « statut antioxydant » du corps. Il y a tout lieu de croire que parmi les antioxydants tissulaires, une place particulière est occupée par les thiols. Confirmation des faits suivants sont: réactivité élevée des groupes sulfhydryle, de sorte que certains thiols oxydés à une dépendance à la vitesse très élevée de la vitesse de modification oxydante de groupes SH à leur environnement radical dans la molécule. Cette circonstance permet de choisir parmi une variété de groupe spécifique thiol des composés de substances facilement oxydables, des antioxydants exerçant des fonctions spécifiques: la réversibilité de l'oxydation des groupes sulfhydryle dans le disulfure, qui permet, en principe, l'entretien énergétiquement favorable de l'homéostasie des antioxydants thiol dans la cellule sans activer leur biosynthèse; La capacité des thiols à présenter à la fois des effets anti-radicalaires et anti-peroxydiques. Thiols hydrophiles en raison de leur teneur élevée dans les cellules de la phase aqueuse et la capacité de protéger contre les dommages oxydatifs à des molécules biologiquement importantes, des enzymes, des acides nucléiques, de l'hémoglobine, et autres. Cependant, la présence de composés thiols groupes non polaires permet manifestation de leur activité anti-oxydante dans la phase cellulaire lipidique. Ainsi, avec les substances de nature lipidique, les composés thiol jouent un rôle important dans la protection des structures cellulaires contre les effets des facteurs oxydants.

L'oxydation dans les tissus du corps est également affectée par l'acide ascorbique. Comme les thiols, il fait partie de l'AOC, participant à la liaison des radicaux libres et à la destruction des peroxydes. L'acide ascorbique, dont la molécule contient à la fois des fractions polaires et non polaires, présente une interaction fonctionnelle étroite avec le SH-glutathion et les antioxydants lipidiques, renforçant l'effet de ce dernier et empêchant la LPO. Apparemment, les antioxydants thiol jouent un rôle dominant dans la protection des composants structuraux de base des membranes biologiques, tels que les phospholipides ou immergés dans la couche lipidique des protéines.

À leur tour, les antioxydants hydrosolubles - les composés thiols et l'acide ascorbique - montrent leur action protectrice principalement dans le milieu aquatique - le cytoplasme de la cellule ou du plasma sanguin. Il faut garder à l'esprit que le système sanguin est un environnement interne qui joue un rôle décisif dans les réactions de défense non spécifiques et spécifiques, affectant sa résistance et sa réactivité.

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Les radicaux libres en pathologie

Jusqu'à présent, la littérature aborde la question des relations de cause à effet dans les changements de l'intensité de la lipoperoxydation dans la dynamique du développement des maladies. Selon certains auteurs, il est une violation de stationnarité du processus est la principale cause de ces maladies, tandis que d'autres croient que le changement de l'intensité de la peroxydation des lipides est une conséquence de ces processus pathologiques initiés des mécanismes tout à fait différents.

Des études menées ces dernières années ont montré que des changements dans l'intensité de l'oxydation radicalaire accompagnent des maladies de diverses genèses, ce qui confirme la thèse de la nature biologique générale de l'endommagement des cellules par les radicaux libres. Preuve suffisamment accumulée de l'implication pathogénique des dommages causés par les radicaux libres sur les molécules, les cellules, les organes et le corps dans son ensemble et d'un traitement réussi avec leurs préparations pharmacologiques qui ont des propriétés antioxydantes.

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