Перекисное окисление липидов (ПОЛ) в крови

Метод исследования: спектрофотометрический.

Основной структурой всех клеточных и органоидных мембран является липидный бислой. Молекулы белков распределены в различных областях бислоя и выполняют разнообразные функции. Одним из мощных факторов, повреждающих клеточные мембраны, является образование свободных радикалов, вызывающих в клетке неконтролируемые реакции. В небольших количествах свободные радикалы всегда присутствуют в клетке. Однако при воздействии ультрафиолетового или ионизирующих излучений, количество свободных радикалов в клетке существенно возрастает. Наиболее интенсивно свободные радикалы образуются при аутоокислении ненасыщенных жирных кислот в процессе перекисного окисления липидов (ПОЛ). Перекисное окисление липидов является альтернативным процессу биологического окисления. При перекисном окислении образуются продукты аутоокисления: свободные радикалы, перекиси, альдегиды, обладающие чрезвычайной токсичностью для клетки.
Свободнорадикальное окисление нарушает структуру веществ и клеток. В результате разрушается структура белков, между ними образуются «сшивки». Это активирует расщепляющие ферменты в клетке, гидролизующие повреждённые белки. Активные формы кислорода легко нарушают и структуру ДНК. Cвободный радикал может образоваться при отщеплении от молекулы одного атома или группы атомов.

Для образования свободных радикалов существенное значение имеют так называемые активные формы кислорода (АФК). Под АФК понимают продукты восстановления кислорода, образующиеся при окислительно-восстановительных процессах в организме. К ним относятся синглетный кислород, супероксидный радикал и свободные радикалы, образующиеся при взаимодействии кислорода с водородом. Свыше 5% потребляемого кислорода восстанавливается в супероксиданион, а около 10% О2 превращается в H2O2.

Процесс образования перекисей липидов в биологических мембранах осуществляется по цепному свободнорадикальному механизму, подобно тому как по цепному механизму происходит деление ядер урана. Особенность цепных реакций состоит в том, что свободные радикалы, реагируя с другими молекулами, не исчезают, а превращаются в другие свободные радикалы.

При взаимодействии свободных радикалов с неокисленными молекулами непредельных жирных кислот образуются липидные гидроперекиси (ROOH). Липоперекиси – неустойчивые вещества, легко подвергаются дальнейшим превращениям с образованием целого ряда более устойчивых вторичных продуктов окисления: альдегидов, кетонов, ряда низкомолекулярных кислот (муравьиной, уксусной, масляной), эпоксисоединений и многих других. Эти вещества являются токсичными для клетки, приводят к нарушению функций мембран и метаболизма в целом.

Биологическая роль ПОЛ:

• Контролируемое ПОЛ представляет собой нормальный биохимический процесс. ПОЛ регулирует процессы обновления биологических мембран и оказывают влияние на их проницаемость, изменяют митотическую активность клеток. Через стадию образования перекисей липидов в клетках осуществляется синтез простагландинов, стероидных гормонов, образование желчных кислот из холестерола. Процесс ПОЛ необходим для нормальной работы цепи переноса электронов при микросомальном окислении.
• Но в процессе ПОЛ ненасыщенные альдегиды и малоновый диальдегид (являются мутагенами и обладают выраженной цитотоксичностью) при длительном воздействии различных стрессоров истощают запасы экзогенных антиоксидантов и при отрицательном балансе поступления антиокислителей с пищей приводит к выходу перекисного окисления липидов из-под антиоксидантного контроля.
• Свободные радикалы имеют большое значение в процессах злокачественного перерождения клеток и в дальнейшем развитии и росте опухоли.
• Есть версия роли ПОЛ в формировании атеросклероза - происходит активация аутоокисления холестерола и наблюдается антиоксидантная недостаточность, возрастает ПОЛ, что нарушает основной путь удаления холестерола из организма – превращения его в желчные кислоты; увеличивается холестериноз (который может быть наследственно обусловленным). Все это в свою очередь отягощает проявления атеросклероза.

Усиление ПОЛ вызывает комплекс патологических проявлений атеросклероза, названный окислительным стрессом (Ю.А. Владимиров). Он характеризуется повреждением мембран клеток и внутриклетечных органелл, нарушением активности антиоксидантных и ряда мембранных ферментов, накоплением первичных и вторичных продуктов ПОЛ в крови и различных органах. Свободнорадикальное окисление способствует распаду липопротеинов и фосфолипидов, вызывает распад эластических волокон. Наиболее уязвимыми являются мембраны клеток эндотелия артерий, потому что в их составе довольно много окисляемых фосфолипидов и одновременно они контактируют с относительно высокими концентрациями кислорода.
К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу.

Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках, где содержание митохондрий, цитохрома Р45О особенно велико.

Показания к исследованию:

• оценка риска заболеваний, ассоциированных с ПОЛ и снижением активности антиоксидантной системы (заболевания сердечно-сосудистой системы, иммунодефициты, доброкачественные и злокачественные опухоли, гормональные нарушения, аутоиммунные заболевания, хронические воспалительные процессы, бесплодие и т.п.);
• диагностика оксидативного стресса и степени интоксикации организма вследствие повышенной активности реакций ПОЛ;
• выявление генетических форм дефицита ферментов.

В организме в роли сдерживающего реакции ПОЛ выступает антиоксидантная система. Активность ПОЛ может быть обусловлена как чрезмерной активностью самих этих процессов, так и недостаточностью работы антиоксидантной системы. К ферментам, защищающим клетки от действия активных форм кислорода, относят супероксиддисмутазу, каталазу и глутатионпероксидазу. Наиболее активны эти ферменты в печени, надпочечниках и почках. Супероксиддисмутаза (СОД) превращает супероксидные анионы в пероксид водорода. СОД – индуцируемый фермент, т.е. синтез его увеличивается, если в клетках активируется перекисное окисление. Каталаза находится в основном в пероксисомах, где образуется наибольшее количество пероксида водорода, а также в лейкоцитах, где она защищает клетки от последствий «респираторного взрыва». Глутатионпероксидаза – важнейший фермент, обеспечивающий инактивацию активных форм кислорода, так как он разрушает и пероксид водорода, и гидропероксиды липидов.

Повышенный интерес врачей к процессу ПОЛ, его повреждающий потенциал и патогенетическая роль при различных заболеваниях требуют применение количественных методов, которые должны иметь диагностическую информативность и высокую точность, надёжность (достоверность), чувствительность и специфичность. Поэтому оценка липидной пероксидации, главным образом, основана на непрямых методах, с помощью которых анализируют вторичные или конечные продукты, образованные при превращении гидроперекисей, их метаболизме и разрушении. Спекрофотометрический метод оценки продуктов перекисного окисления липидов - современный и точный (погрешность составляет 5,2%), отличается высокой специфичностью (за счет использования определенных длин волн), чувствительностью (1,0 нмоль/л) и достоверностью.