Супероксидный анион-радикал

Супероксидный анион-радикал образуется во всех аэробных клетках в процессе присоединения одного электрона к молекуле кислорода. Он является родоначальником других активных форм кислорода (Осипов А.И., Азизова О.А., Владимиров Ю.А., 1990). Образование ·О₂^- в ходе окисления питательных веществ при дыхании относится к так называемым паразитным процессам. При слабо кислых значениях рН образуется его протонированная форма НО₂^·. Образование этих АФК наиболее существенно вблизи цепей переноса электронов митохондрий, микросом, а в растительных клетках и хлоропластов. Считают, что образование ·О₂^- может происходить на двух участках микросомальной цепи – на цитохроме Р450 и на НАДФН-цитохром Р450 – оксидоредуктазе. В митохондриальной дыхательной цепи участком генерации ·О₂^- считается флавопротеид или цитохром b₅₆₆.

Для фагоцита ·О₂^- - это «биологическое оружие», используемое в борьбе с патогенными бактериями. ·О₂^- и НО₂^· играют важную роль в защитных неспецифических иммунных механизмах организма: они выделяется в ходе активации при инфекционных воспалительных процессах фагоцитирующих клеток (нейтрофилы, макрофаги, моноциты, эозинофилы). Как отмечалось выше, специализированная энзиматическая система, генерирующая ·О₂^- , представляет собой комплекс НАДФН-оксидазы. Скорость образования ·О₂^- в этой системе ограничивается количеством НАДФН в клетке, которое, в свою очередь, зависит от активации гексозомонофосфатного шунта. ·О₂^- обладает слабо выраженными восстановительными свойствами (j = - 0,33 В) и может восстанавливать цитохром с и аскорбиновую кислоту. ·О₂^- может прямо инактивировать адреналин и аскорбиновую кислоту, а НО₂^· реагирует с линолевой, линоленовой и арахидоновой кислотами, окисляя их до гидропероксидов. Образованию НО₂^· способствует закисление среды, он свободно проникает через мембрану, так как не несет заряда. При физиологических рН (7,4) количество НО₂^· - радикалов составляет 0,25% от количества ·О₂^-, однако в непосредственной близости к мембране или внутри фагосом рН может сильно отличаться в кислую сторону, что приводит к значительному повышению концентрации НО₂^·.

·О₂^- представляет большую опасность, поскольку он имеет большое время жизни и становится источником других АФК. Супероксидрадикал является высокореакционным соединением, которое вследствие высокой гидрофильности не может покидать клетку и накапливается в цитоплазме. Для проникновения ·О₂^- через мембрану необходимо наличие анионных каналов. Единственным примером такого канала является канал эритроцитарной мембраны. Превращения ·О₂^- приводят к образованию ряда активных окислителей (рис. 2). Он способен активировать NO-синтазу, которая образует в тканях NO-радикал, обладающий свойствами вторичного посредника (активирует растворимую гуанилатциклазу, продукт которой – цГМФ – проявляет вазодилататорные свойства). С другой стороны, супероксиданионрадикал способен снижать содержание NO- радикала, превращая его в пероксинитрит ONOOH (рис.2).

Для определения концентрации ·О₂^- используют методы электропарамагнитного резонанса (ЭПР-резонанс) и реакции окисления интенсивно поглощающих соединений: цитохрома С, нитросинего тетразолия, адреналина. Для доказательства специфичности этих реакций используют их подавление супероксиддисмутазой (СОД). Однако прямое наблюдение ·О₂^- представляет немалую трудность, так как спектрофотометрические наблюдения осложняются присутствием в биологических системах большого количества пигментов, экранирующих поглощение ·О₂^-. Значительно большей специфичностью обладает метод спиновых ловушек, который заключается в обнаружении спиновых аддуктов радикалов, образующихся при взаимодействии спиновой ловушки короткоживущего радикала, такого как ·О₂^-. Спектр ЭПР спинового аддукта зависит от структуры акцептированного радикала. Для определения ·О₂^- чаще используют косвенные методы, наблюдая за результатом его взаимодействия с соединениями, которые подвергаются окислению или восстановлению. Такими соединениями могут быть цитохром с, нитросиний тетразолий, тайрон, адреналин. Указанные методы обладают достаточной чувствительностью для обнаружения ·О₂^-, образуемых клеткой или субклеточными частицами. Однако восстановление цитохрома с, нитросинего тетразолия или окисление тайрона и других может происходить в реакциях без участия ·О₂^-. Поэтому реакция восстановления цитохрома с или нитросинего тетразолия может считаться обусловленной ·О₂^- в той мере, в какой она подавляется СОД (Осипов А.И., Азизова О.А., Владимиров Ю.А., 1990).