Прооксидант
Прооксиданты — это химические вещества, которые вызывают окислительный стресс либо путем образования активных форм кислорода , либо путем ингибирования антиоксидантных систем. [1] Окислительный стресс, вызываемый этими химическими веществами, может повредить клетки и ткани, например, передозировка анальгетика парацетамола (ацетаминофена) может смертельно повредить печень , отчасти из-за выработки ею активных форм кислорода. [2] [3]
Некоторые вещества могут служить либо антиоксидантами, либо прооксидантами, в зависимости от условий. [4] Некоторые из важных условий включают концентрацию химического вещества и кислорода или переходных металлов наличие . Хотя с термодинамической точки зрения это очень выгодно, восстановление молекулярного кислорода или пероксида до супероксида или гидроксильного радикала соответственно запрещено по спину . Это значительно снижает скорость этих реакций, позволяя существовать аэробной жизни. В результате восстановление кислорода обычно включает либо первоначальное образование синглетного кислорода , либо спин-орбитальное взаимодействие посредством восстановления металла переходного ряда, такого как марганец, железо или медь. Этот восстановленный металл затем передает единственный электрон молекулярному кислороду или пероксиду. [ нужна ссылка ]
Металлы
[ редактировать ]Переходные металлы могут служить прооксидантами. Например, хронический манганизм является классическим «прооксидантным» заболеванием. [5] Еще одним заболеванием, связанным с хроническим присутствием прооксидантного металла переходного ряда, является гемохроматоз , связанный с повышенным уровнем железа. Точно так же болезнь Вильсона связана с повышенным уровнем меди в тканях. Такие синдромы, как правило, связаны с общей симптоматикой. Таким образом, все они являются случайными симптомами (например) гемохроматоза, другое название которого – «бронзовый диабет». Прооксидантный гербицид паракват , болезнь Вильсона и железо полосатого тела также связаны с паркинсонизмом у человека . Паракват также вызывает симптомы, подобные болезни Паркинсона, у грызунов. [ нужна ссылка ]
Фиброз
[ редактировать ]Фиброз или образование рубцов — еще один симптом, связанный с прооксидантами. Например, межглазная медь или халикоз стекловидного тела связаны с тяжелым фиброзом стекловидного тела , как и межглазное железо. печени Цирроз также является основным симптомом болезни Вильсона. Считается, что фиброз легких, вызванный паракватом и противоопухолевым агентом блеомицином, индуцируется прооксидантными свойствами этих агентов. Возможно, окислительный стресс, вызываемый такими агентами, имитирует нормальный физиологический сигнал преобразования фибробластов в миофибробласты . [ нужна ссылка ]
Прооксидантные витамины
[ редактировать ]Витамины , являющиеся восстановителями, могут быть прооксидантами. Витамин С обладает антиоксидантной активностью, когда он восстанавливает окисляющие вещества, такие как перекись водорода , [6] однако он также может восстанавливать ионы металлов, что приводит к образованию свободных радикалов в результате реакции Фентона . [7] [8]
- 2 Фе 2+ + 2H2O2 → 2Fe 3+ + 2 ОН · + 2 ОН −
- 2 Фе 3+ + Аскорбат → 2 Fe 2+ + Дегидроаскорбат
Ион металла в этой реакции может быть восстановлен, окислен, а затем повторно восстановлен в процессе, называемом окислительно-восстановительным циклом , который может генерировать активные формы кислорода. [ нужна ссылка ]
Относительная важность антиоксидантной и прооксидантной активности витаминов-антиоксидантов является областью текущих исследований, но, например, витамин С, по-видимому, оказывает в организме преимущественно антиоксидантное действие. [7] [9] Однако меньше данных доступно по другим диетическим антиоксидантам, таким как полифеноловые антиоксиданты . [10] цинк , [11] и витамин Е. [12]
Использование в медицине
[ редактировать ]Несколько важных противораковых агентов связываются с ДНК и генерируют активные формы кислорода. К ним относятся адриамицин и другие антрациклины , блеомицин и цисплатин . Эти агенты могут проявлять специфическую токсичность по отношению к раковым клеткам из-за низкого уровня антиоксидантной защиты, обнаруженной в опухолях. Недавние исследования показывают, что окислительно-восстановительная дисрегуляция, возникающая в результате метаболических изменений и зависимости от митогенной передачи сигналов и передачи сигналов выживания через активные формы кислорода, представляет собой специфическую уязвимость злокачественных клеток, на которую можно выборочно воздействовать прооксидантными негенотоксичными окислительно-восстановительными химиотерапевтическими средствами. [13]
Фотодинамическая терапия используется для лечения некоторых видов рака, а также других состояний. Он включает введение фотосенсибилизатора с последующим воздействием на цель света соответствующей длины волны. Свет возбуждает фотосенсибилизатор, заставляя его генерировать активные формы кислорода, которые могут повредить или уничтожить больные или нежелательные ткани. [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Компакт-диск Апулии, Пауэлл С.Р. (1984). «Ингибирование клеточных антиоксидантов: возможный механизм токсического повреждения клеток» . Окружающая среда. Перспектива здоровья . 57 : 307–11. дои : 10.2307/3429932 . JSTOR 3429932 . ПМЦ 1568295 . ПМИД 6094175 .
- ^ Джеймс Л.П., Мэйё П.Р., Хинсон Дж.А. (2003). «Гепатотоксичность, вызванная ацетаминофеном» . Метаб. препарата. Диспос . 31 (12): 1499–506. дои : 10.1124/dmd.31.12.1499 . ПМИД 14625346 .
- ^ Яешке Х., Горс Г.Дж., Седербаум А.И., Хинсон Дж.А., Пессейр Д., Лемастерс Дж.Дж. (2002). «Механизмы гепатотоксичности». Токсикол. Наука . 65 (2): 166–76. дои : 10.1093/toxsci/65.2.166 . ПМИД 11812920 .
- ^ Герберт В. (1996). «Прооксидантное действие витаминов-антиоксидантов. Введение» (PDF) . Дж. Нутр . 126 (4 доп.): 1197С–200С. дои : 10.1093/jn/126.suppl_4.1197S . ПМИД 8642456 . Архивировано из оригинала (PDF) 6 апреля 2008 года . Проверено 7 мая 2007 г.
- ^ Хан С.Г., Ким Ю., Кашон М.Л., Пак Д.Л., Кастранова В., Валлятан В. (декабрь 2005 г.). «Корреляты окислительного стресса и активности свободных радикалов в сыворотке бессимптомных сварщиков верфи» . Являюсь. Дж. Респир. Крит. Уход Мед . 172 (12): 1541–8. дои : 10.1164/rccm.200409-1222OC . ПМИД 16166614 .
- ^ Дуарте Т.Л., Лунек Дж. (2005). «Обзор: Когда антиоксидант не является антиоксидантом? Обзор новых действий и реакций витамина С». Свободный Радик. Рез . 39 (7): 671–86. дои : 10.1080/10715760500104025 . ПМИД 16036346 . S2CID 39962659 .
- ^ Перейти обратно: а б Карр А., Фрей Б. (1 июня 1999 г.). «Действует ли витамин С как прооксидант в физиологических условиях?» . ФАСЕБ Дж . 13 (9): 1007–24. дои : 10.1096/fasebj.13.9.1007 . ПМИД 10336883 . S2CID 15426564 .
- ^ Стохс С.Дж., Багчи Д. (1995). «Окислительные механизмы токсичности ионов металлов». Свободный Радик. Биол. Мед . 18 (2): 321–36. дои : 10.1016/0891-5849(94)00159-H . ПМИД 7744317 .
- ^ Валко М., Моррис Х., Кронин М.Т. (2005). «Металлы, токсичность и окислительный стресс». Курс. Мед. Хим . 12 (10): 1161–208. дои : 10.2174/0929867053764635 . ПМИД 15892631 .
- ^ Холливелл Б. (2007). «Диетические полифенолы: хорошо, плохо или безразлично для вашего здоровья?» . Кардиоваск. Рез . 73 (2): 341–7. дои : 10.1016/j.cardiores.2006.10.004 . ПМИД 17141749 .
- ^ Хао Кью, Марет В. (2005). «Дисбаланс между прооксидантной и проантиоксидантной функциями цинка при заболеваниях». Дж. Альцгеймерс Дис . 8 (2): 161–70, обсуждение 209–15. дои : 10.3233/jad-2005-8209 . ПМИД 16308485 .
- ^ Шнайдер С (2005). «Химия и биология витамина Е». Мол Нутр Пищевая Рес . 49 (1): 7–30. дои : 10.1002/mnfr.200400049 . ПМИД 15580660 .
- ^ Wondrak GT (декабрь 2009 г.). «Редокса-направленная терапия рака: молекулярные механизмы и возможности» . Антиоксид. Редокс-сигнал . 11 (12): 3013–69. дои : 10.1089/ARS.2009.2541 . ПМЦ 2824519 . ПМИД 19496700 .