Влияние АФК на мембраны

В настоящее время полагают, что перекись водорода в физиологических (микромолярных) концентрациях оказывает на клетки стимулирующее действие. Влияние перекиси проявляется в обновлении состава и обеспечении функциональных свойств биомембран, участии в энергетических процессах, клеточном делении, синтезе биологически активных веществ.

Свободные радикалы, в том числе и перекись водорода могут инициировать перекисное окисление полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), играющее существенную роль во многих реакциях обмена, формировании структуры клетки и, в частности, мембран. Возникающие перекиси липидов лучше растворяются в воде, чем ПНЖК, из которых они образуются, и поэтому легче вымываются из мембран, способствуя самообновлению мембранных структур. Это создает благоприятные условия для функционирования ферментных систем в мембранах. Перекиси липидов необходимы для биосинтеза эйкозаноидов (простагландинов, простациклинов, тромбоксанов, лейкотриенов), прогестерона. Они участвуют в гидроксилировании холестерина (в частности, при образовании кортикостероидов). [33, 37,38]

Однако перекись водорода в избыточном количестве может оказывать негативное воздействие. Одной из важных мишеней повреждающего действия Н2О2 на микробную клетку является ее плазматическая мембрана. Происходит избыточная активация процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) (рисунок 11).

Рисунок 11 - Перекисное окисление липидов

Наиболее чувствительны к действию этих форм кислорода полиеновые жирные кислоты, которые в основном локализованы в фосфолипидах мембран. Легче всего свободные радикалы О2 отрывают электрон от СН2-группы, находящейся между двумя двойными связями. Образуются свободные радикалы жирной кислоты. Затем в результате развития цепной реакции образуются перекиси липидов. Конечным продуктом деградации жирных кислот при ПОЛ является малоновый диальдегид. Это химически очень активное вещество, которое своими альдегидными группами способно взаимодействовать с аминогруппами белков, вызывая их необратимую денатурацию.

Перекисное окисление липидов сопровождается окислением тиоловых (сульфгидрильных) групп мембранных белков. Это может приводить в результате к неферментативной реакции SH-групп со свободными радикалами липидов. При этом образуются сульфгидрильные радикалы, которые затем взаимодействуют с образованием дисульфидов либо окисляются кислородом с образованием производных сульфоновой кислоты.

Второй результат перекисного окисления липидов связан с тем, что продукты пероксидации обладают способностью непосредственно увеличивать ионную проницаемость липидного бислоя. Так, показано, что продукты перекисного окисления липидов делают липидную фазу мембран проницаемой для ионов водорода и кальция. Это приводит к потере митохондриями способности осуществлять синтез АТФ, и клетка оказывается в условиях энергетического голода. Одновременно в цитоплазму выходят ионы кальция, которые повреждают клеточные структуры.

Третий результат пероксидации - это уменьшение стабильности липидного слоя, что может привести к электрическому пробою мембраны собственным мембранным потенциалом, то есть под действием разности электрических потенциалов, существующей на мембранах живой клетки. Электрический пробой приводит к полной потере мембраной ее барьерных функций. [41]