Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Антиоксиданты растений

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ТЕРПЕНОИДНЫЕ ХИНОНЫ И ТОКОХРОМАНОЛЫ

Четыре формы феноксильного радикала, находящиеся в резонансе

Рис. 46. Четыре формы феноксильного радикала, находящиеся в резонансе

В эту группу антиоксидантов входят витамины Е (токоферолы), токотриенолы, а также жирорастворимые хиноны — компоненты электрон-транспортных цепей митохондрий и хлоропластов. Они образуются в растительных тканях путем конденсации фенольной группы с полипрениловым остатком. Благодаря липофильному полипре- ниловому «хвосту» эти гидрофобные соединения входят в состав биомембран. Их антиоксидантная активность обусловлена способностью переходить в форму феноксильного радикала (см. рис. 4). С таким же переходом связана антиоксидантная активность водорастворимых фенолов (см. гл. 9). Все эти соединения обладают сравнительно низкими восстановительными потенциалами (от 0 до 0,100 В) пары феноксильный радикал/фенол. Образующийся в результате окисления этих антиоксидантов феноксильный радикал имеет низкую реактивность, так как у него происходит делокализация неспаренного электрона — феноксильный радикал существует в четырех формах, находящихся в резонансе (рис. 46).

Коферменты

В сопрягающих мембранах митохондрий и хлоропластов находятся коферменты С>: убихиноны/убихинолы в митохондриях и пластохиноны/пластохинолы в хло- ропластах (рис. 47). Они входят в цепи, по которым передаются электроны, и в процессе транспорта электронов подвергаются окислительно-восстановительным превращениям. Коферменты О были открыты и в целом охарактеризованы в середине прошлого века, главным образом благодаря работам американского биохимика Фредерика Крейна и его коллег.

Убихиноны различаются длиной боковой липофильной цепи, которая может включать от 6 до 10 изопреновых пятиуглеродных блоков. В соответствии с этим они обозначаются как (}6, 07, 08 и т.д. Наибольшее распространение в природе имеет С210. Это единственный кофермент С} человека. У крыс преобладает С}9, у дрожжей — С26, у бактерий — 08. Растения содержат в основном 09 и С)10, в разных

Терпеноидные хиноны электрон-траспортных цепей митохондрий и хлоропластов (слева) и их синтетические аналоги (справа)

Рис. 47. Терпеноидные хиноны электрон-траспортных цепей митохондрий и хлоропластов (слева) и их синтетические аналоги (справа)

соотношениях. Например, у риса преобладает 09, а у шпината эти убихиноны имеются в равных количествах. У животных и человека в наибольших количествах ко- ферменты С} содержатся в сердце, почках и печени.

Пластохиноны в составе электрон-транспортных цепей есть у всех фотосинтезирующих организмов, использующих энергию света: цианобактерий, водорослей, высших растений. Они отличаются от убихинонов заместителями бензольного кольца (рис. 47). Кроме того, пластохиноны различаются между собой длиной изопренило- вого «хвоста» — в нем может быть от 6 до 9 С5-блоков. Пластохинон высших растений имеет 9 изопреновых единиц в боковой цепи.

В начале 1960-х годов Питер Митчелл доказал ведущую роль коферментов О в создании протонного градиента на сопрягающих мембранах митохондрий (см. рис. 4) и за это в 1978 г. получил Нобелевскую премию. Кофермент <3 сконцентрирован во внутренней митохондриальной мембране и функционирует как переносчик электронов между комплексами 1-Н митохондриальной электрон-транспортной цепи и комплексом III (см. рис. 3).

В 1970-1980-х годах стала интенсивно изучаться антиоксидантная роль О . Сейчас очевидно, что эта роль сложна и неоднозначна. Она зависит от присутствия всех трех редокс-форм О10: убихинона, семиубихинона и убихинола (рис. 48). Количественно преобладает у здорового организма убихинол (ОН2) — полностью восстановленная форма, основной антиоксидант сопрягающей мембраны митохондрий.

Он препятствует пероксидации липидов прямо или опосредованно, восстанавливая радикал витамина Е (аТос-)-

Ранее мы описывали роль С^-цикла митохондрий в продукции активных форм кислорода (см. рис. 3 и 4). Прооксидантную активность проявляет семиубихинон- радикал. Эта активность особенно высока у его депротонированной формы — О*' (рис. 48). Депротонирование наиболее сильно выражено на границе водной и липидной фаз, как результат водородных взаимодействий с молекулами воды.

Антиоксидантная (слева) и прооксидантная (справа) реакции кофермента О (по

Рис. 48. Антиоксидантная (слева) и прооксидантная (справа) реакции кофермента О (по: Магог е. а., 2009)

Каждая эукариотическая клетка синтезирует свои собственные коферменты О, используя ацетил-КоА. То же происходит и у человека. Важными промежуточными соединениями на пути синтеза коэнзимов О являются мевалоновая кислота и фар- незилдифосфат (С15). Последний у человека служит общим предшественником холестерина, кофермента О, долихолов и изопренилированных белков. С50-боковая цепь у С210 возникает в результате наращивания С15-цепи фарнезилдифосфата присоединением еще 7 С5-блоков с помощью изопентенилтрансферазы. Затем происходит конденсация сформированной боковой цепи с 4-гидроксибензоатом, образующимся из тирозина или фенилаланина. Далее к бензольному кольцу присоединяются его заместители.

Известно, что в ходе старения у человека в несколько раз снижается содержание С}10. Особенно сильно эта динамика выражена в митохондриях сердечной мышцы (рис. 49), в которой при старении наиболее интенсивно протекают процессы пероксидации липидов, в первую очередь кардиолипина. Есть основания связывать высокую скорость пероксидации липидов у пожилых людей с нехваткой С}10. Дефицит С210 в организме возникает также при ряде заболеваний.

Диетологи считают, что здоровому человеку нужно дополнительно получать с пищей 3-6 мг С}10 ежедневно. Больным иногда назначают до 1,2 г/сутки. В развитых странах дневную норму (}10 обеспечивает мясо (табл. 4). Самыми богатыми источниками С2)0 являются говяжье, свиное и куриное сердце, а также куриная печень, где содержание О10 достигает 200-250 мг/кг. В вегетарианской диете источником 01() служат растительные масла и орехи. Относительно богаты этим коэнзимом плоды авокадо, зелень петрушки, капуста. В большинстве ягод, фруктов и овощей содержание (}10 очень низкое — меньше 1 мг/кг. Так же мало О10 в молочных продуктах.

Динамика содержания убихинона на протяжении жизни человека (по

Рис. 49. Динамика содержания убихинона на протяжении жизни человека (по: Ргаув! е. а., 2010)

Таблица 4. Содержание 0Ш в продуктах питания, мг/кг (по: Ргаув! е. а., 2010)

Мясо

Говядина

20-40

Молочные

продукты

Масло

7

Свинина

20-40

Молоко

1-2

Птица

20-40

Сметана

1

Рыба

10-20

Сыр

1

Растительное

масло

Соевое

100-200

Орехи

Арахис

25-30

Оливковое

50-100

Грецкие

20

Подсолнечное

5-10

Фундук

15-20

Кукурузное

50-100

Фисташки

20

Овощи

Петрушка

10-20

Фрукты

Авокадо

10

Брокколи

5-10

Черная смородина

3

Шпинат

5-10

Клубника

1

Цветная капуста

3-5

Апельсин

1

Хорошо известно, что только ничтожная часть потребленного с пищей С210 достигает внутренней мембраны митохондрий. Поэтому ученые в течение многих десятилетий пытались найти способ направлять его в митохондрии. Значительный успех на этом пути был достигнут в начале 21 века новозеландцами Майклом Мэрфи и Робином Смитом. Они синтезировали Мйо(3 — направляемый в митохондрии антиоксидант. Мйо(3 — это убихинонил-децилтрифенилфосфоний (см. рис. 47). Его антиоксидантным компонентом служит бензольное кольцо убихинола/убихинона, к которому присоединена полиметиленовая цепочка С10 (децил), а к ней, в свою очередь, присоединен липофильный катион — трифенилфосфоний. Липофильный катион обеспечивает свободное пересечение этим веществом биологических мембран, а также концентрирование вещества на отрицательно заряженной стороне мембраны. В животных клетках наибольший отрицательный заряд имеет внутренняя поверхность сопрягающей мембраны митохондрий. Там и достигается тысячекратное концентрирование МкоСЗ (рис. 50).

Ориентация MitoQ в обращенном в сторону матрикса слое сопрягающей мембраны митохондрий (по

Рис. 50. Ориентация MitoQ в обращенном в сторону матрикса слое сопрягающей мембраны митохондрий (по: Murphy, 2008)

В сопрягающих мембранах митохондрий убихиноновый компонент МйоС2, независимо от исходной формы, быстро восстанавливается благодаря активности сукцинатдегидрогеназы (комплекса II) электрон-транспортной цепи. Выполняя антиоксидантную роль, МйоСЗ окисляется и затем снова восстанавливается за счет электронов электрон-транспортной цепи. Восстановленный МйоС}, как и природный убихинол, может прямо реагировать с супероксидом. У МйоС} есть также прооксидантные свойства. Однако, как и уубихинона, они проявляются на границе липидной и водной фаз.

Академик В.П.Скулачёв с коллегами синтезировали путем присоединения децилтрифенилфосфония к пластохиноновому ядру вещество, обозначенное как БкС}, или коэнзим О Скулачёва (8к) (см. рис. 47). Это вещество имеет ряд преимуществ перед МкоО. Во-первых, как показали исследования, замена убихиноновой «головки» на пластохиноновую приводит к более высокому индексу концентрирования вещества на обращенной в матрикс стороне

Концентрирование SkQ во внутреннем слое сопрягающей мембраны митохондрий (по

Рис. 51. Концентрирование SkQ во внутреннем слое сопрягающей мембраны митохондрий (по: Antonenko е. а., 2008) внутренней мембраны митохондрий (рис. 51). Концентрация вещества увеличивается в 108 (100 млн!) раз. Другое преимущество SkQ состоит в том, что его прооксидантные концентрации (выше 1 нМ) в тысячи раз превышают антиоксидантные (1пМ). У MitoQ прооксидантная концентрация лишь вдвое выше антиоксидантной. Поэтому опасность передозировки SkQ намного ниже, чем MitoQ.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>