Содержание аскорбиновой, дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в эритроцитах здоровых детей и страдающих инсулинзависимым сахарным диабетом
процессе гликолиза происходит образование АТР и NADH. Энергия гликолиза
используется для активного транспорта катионов через клеточную мембрану и
поддержания соотношения между ионами калия и натрия в эритроцитах и плазме,
для сохранения целостности мембраны и двояковогнутой формы клетки.
Образующийся NADH используется для восстановления пировиноградной кислоты в
молочную и для восстановления метгемоглобина при участии
метгемоглобинредуктазы. В составе метгемоглобина содержится трёхвалентное
железо, вследствие чего он не способен к транспорту кислорода. Характерной
особенностью гликолиза в эритроцитах является превращение 1,3-
дифосфоглицерата не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-
дифосфоглицериновую кислоту под действием дифосфоглицеромутазы. 2,3-
дифосфоглицерат имеет, наряду с АТР, важное значение в регуляции сродства
гемоглобина к кислороду. По мере старения эритроцита происходит уменьшение
способности к восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, т.е. нарушение
функциональной активности эритроцита. Это связанно именно с уменьшением
интенсивности гликолиза, в результате которого образуется NADH, необходимый
для действия метгемоглобинредуктазы. Уменьшение содержания 2,3-
дифосфоглицерата приводит к сдвигу диссоциационной кривой влево, ухудшению
отдачи кислорода тканям.
Итогом всех реакций гликолиза является превращение 1 молекулы глюкозы в
2 молекулы молочной кислоты с одновременным превращением 2 молекул ADP в 2
молекулы АТР.
Наряду с гликолизом – анаэробным расщеплением глюкозы до молочной
кислоты – в эритроцитах существует дополнительный путь утилизации глюкозы –
прямое окисление до углекислого газа и воды в ходе пентозофосфатного цикла.
Этот путь неотличим от подобных процессов, протекающих в других клетках и
тканях; суммарным результатом цикла является окисление одной из 6 молекул
глюкозо-6-фосфата до 6 молекул СО2 и восстановление 12 молекул NADPH. Роль
пентозного цикла в зрелых эритроцитах заключается, с одной стороны, в
образовании пентозофосфатов. В реакции цикла образуется 3-
глицероальдегидфосфат, подвергающийся превращениям в цепи гликолитических
реакций и, таким образом, является дополнительным источником энергии.
Основное значение пентозофосфатного цикла заключено в образовании молекул
NADPH. Значение NADPH определяется его участием в ряде реакций, необходимых
для поддержания функциональной активности и целостности эритроцитов. К ним
относятся восстановление метгемоглобина в гемоглобин при участии NADPH и
метгемоглобинредуктазы и восстановление окисленного глутатиона с помощь.
NADPH- глутатионредуктазы. Восстановленный глутатион (GSH), форма со
свободно реагирующей тиоловой группой составляет в эритроцитах до 96%
общего количества. Сохранение глутатиона в восстановленном состоянии
необходимо для предохранения ряда ферментов, содержащих SH- группы, от
инактивации, ограждение мембраны клетки от действия перекисей и
необратимого окислительного денатурирования гемоглобина.
1.1.3. Антиоксидантная система эритроцитов
Основная функция эритроцитов – транспорт кислорода от лёгких к тканям и
СО2 в обратном направлении. Благодаря высоким концентрациям кислорода и
постоянно протекающим процессам оксигенации – деоксигенации гемоглобина, в
этих клетках с высокой скоростью идут процессы образования свободных
радикалов: Н2О2, ОН-. Кроме того, в эритроцитах в результате
аутокаталитических реакций образуются перекиси и гидроперекиси липидов.
Основное количество О2- в эритроцитах образуется при аутоокислении
гемоглобина в метгемоглобин. Это пример генерации супероксидного радикала,
связанной с неферментативным окислением субстрата:
Hb + O2 ( Hb…O2 ( MetHb + O2-
Большую роль в защите клетки от свободных радикалов играют
ферментативные антиоксиданты. Эритроциты содержат высокоактивную
супероксиддисмутазу, которая осуществляет дисмутацию двух O2- с
образованием перекиси водорода:
O2- + O2- ( H2O2 + O2
Образовавшаяся перекись водорода, являющаяся сильнейшим окислителем,
частично нейтрализуется неферментативным путём при непосредственном участии
аскорбата или других антиоксидантов ((-токоферол, глутатион
восстановленный). Основное количество Н2О2 расщепляется в реакциях,
катализируемых каталазой и глутатионпероксидазой:
Н2О2 + Н2О2 ( 2Н2О + О2
Н2О2 + RH2 ( 2Н2О + R
Важную роль в антиоксидантной системе эритроцитов играют
легкоокисляющиеся пептиды, содержащие аминокислоты с SH-группой: метионин,
цистеин. Особое место занимает глутатион – трипептид, образованный
цистеином, глутаматом, глицином. В организме он присутствует в окисленной и
восстановленной форме (GSH). Основной антиоксидантный эффект глутатион
оказывает, участвуя в работе ферментативных антиоксидантов. Глутатион
является ингибитором активированных кислородных радикалов и стабилизатором
мембран. Это связано с тем, что SH- содержащие соединения подвергаются
окислению в первую очередь, что предохраняет от окисления другие
функциональные группы.
Немаловажный вклад в защиту клетки от органических радикалов вносят
неферментативные антиоксиданты. Эффективными перехватчиками органических
радикалов являются фенольные антиоксиданты, имеющие в структуре
ароматическое кольцо, связанное с одной или несколькими гидроксильными
группами. Имеется несколько тысяч фенольных соединений, обладающих
антиоксидантным эффектом: витамины группы Е и К, триптофан, фенилаланин,
убихиноны, большинство животных и растительных (каротиноиды, флавоноиды)
пигментов. Синтезируется ароматическое кольцо только у высших растений и
микроорганизмов, поэтому многие из фенольных антиоксидантов входят в группу
облигатных пищевых, которые эффективно ингибируют О2- , ОН- и индуцируемые
ими процессы перекисного окисления (Оксенгендлер, 1985).
Антиоксидантными свойствами обладают хелатные соединения, связывающие
металлы переменной валентности (церулоплазмин, мочевая кислота,
трансферрин). Тем самым они препятствуют вовлечению их в реакции разложения
перекисей, поскольку в присутствии металлов переменной валентности
образование высокореакционных радикалов усиливается (Эристер, 1987).
Таким образом, развитие и функционирование клеток в кислородсодержащей
среде не представляется возможным без существования защитных систем –
специализированных ферментативных и неферментативных антиоксидантов. В
живых организмах постоянен процесс образования прооксидантов,
уравновешиваемый дезактивацией их антиоксидантными системами. Для
поддержания гомеостаза регенерация антиоксидантов должна быть непрерывной.
Отсутствие или нарушение в её непрерывной работе приводит к развитию
окислительных процессов, к накоплению окислительных повреждений, что
сопровождает ряд патологических физиологических процессов, например,
старение (Оксенгендлер, 1985).
4 Аскорбат как компонент АОС эритроцитов
1 Строение и физико-химические свойства аскорбата
Витамин С (L-аскорбиновая кислота) входит в состав алифатического ряда
витаминов. По своему строению он может быть отнесен к производным
углеводов. Это ?-лактон 2,3-дегидро-L-гулоновой кислоты, производное
ненасыщенных полиокси-?-лактонов. Структура близка структуре (-глюкозы.
Благодаря наличию двух асимметричных атомов углерода в 4 и 5 положениях,
аскорбиновая кислота (АК) образует 4 оптических изомера и 2 рацемата. D- и
L- аскорбиновые кислоты в природе не встречаются и синтезированы
искусственным путём.
Наличие в АК двух сопряжённых двойных связей (углерод-углеродной и
углерод-кислородной) обуславливает ее способность к обратимому окислению,
продуктом которого является дегидроаскорбиновая кислота (ДАК). ДАК
устойчива, но ее лактонное кольцо, в отличие от стабилизированного двойной
связью лактонного кольца L-АК в водном растворе легко гидролизуется с
образованием 2,3-дикетогулоновой кислоты (2,3-ДКГК). Эта реакция
необратима, ее скорость возрастает при повышении температуры и рН среды.
Через ряд дальнейших превращений ДКГК переходит в щавелевую и L-треоновую
кислоты. Такое же превращение имеет место в организме (Халмурадов, Тоцкий,
1993):
Способность к О-В превращениям, связанная с ендольной группировкой,
которая стабилизирована находящейся в цикле соседней карбонильной
группировкой, сопровождающаяся перенесением атомов водорода к акцепторам,
является важнейшей каталитической функцией АК в живом организме. L-АК по
своей биологической активности высокоспецифична. Витаминная активность
