Активные формы кислорода (АФК) и система антиоксидантной защиты

Кислород – потенциально опасное вещество. Основной путь метаболизма O₂ сопровождается 4х-электронным восстановлением и образованием воды.  Молекулярный кислород О₂ и кислород в составе молекулы Н₂О - стабильные соединения, химически инертные. Они стабильны, потому что внешняя электронная орбита укомплектована электронами. Полное восстановление кислорода происходит на заключительной стадии МтО.

Химические соединения, в составе которых кислород имеет промежуточную степень окисления, имеют высокую реакционную способность и называются АКТИВНЫМИ ФОРМАМИ КИСЛОРОДА (АФК).

      Эти соединения образуются:

а) в монооксигеназных реакциях - супероксид-анион, который может отщепляться от активного центра цитохрома Р₄₅₀.

б) в оксидазных реакциях - образуется пероксидный анион (присоединяя протоны, превращается в перекись водорода).

в) в дыхательной цепи МтО может происходить утечка электронов от каких-либо переносчиков - это явление наблюдается при реоксигенации ишемических тканей.

г) активные формы кислорода могут легко переходить друг в друга. Примеры таких переходов изображены на рисунках.

Донорами электронов могут являться металлы переменной валентности, которые сами содержат неспаренные электроны (Cu⁺, Fe²⁺, Co²⁺, Mn²⁺, V²⁺, Cr⁴⁺).

Наиболее химически активным соединением является гидроксильный радикал - сильнейший окислитель. Время его жизни очень короткое (1 миллиардная доля секунды), но за это время он мгновенно вступает в цепные окислительные реакции в месте своего образования.

      Супероксиданион и перекись водорода - более стабильные вещества, могут диффундировать от места образования, проникать через мембраны клеток.

      Гидроксильный радикал может вызывать неферментативное окисление аминокислотных остатков в белке (гистидина, цистеина, триптофана) - так могут инактивироваться многие ферменты, нарушается работа транспортных белков, происходит нарушение структуры азотистых оснований в нуклеиновых кислотах - страдает генетический аппарат клеток. Окисляются жирные кислоты в составе липидов клеточных мембран - нарушаются физико-химические свойства мембран - проницаемость, рецепторная функция, работа мембранных белков.  

      Особенностью реакций с участием гидроксильных радикалов является их цепной характер (гидроксильный радикал не исчезает, а передается).

К АФК также относятся:

- Гипогалоиды (HOCl, HOBr, HOJ);

- Алкдиоксильный радикал (RO₂^•

      Активные формы кислорода опасны для клетки, поэтому существуют защитные механизмы (например, в фагоцитах количество образовавшейся перекиси водорода увеличивается только в момент фагоцитоза). Инактивация активных форм кислорода в клетках происходит под действием АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ.

АНТИОКСИДАНТНАЯ СИСТЕМА.

1. ФЕРМЕНТАТИВНАЯ

      a) КАТАЛАЗА - геминовый фермент, содержащий Fe³⁺, катализирует реакцию разрушения перекиси водорода. При этом образуется вода и молекулярный кислород.

2Н₂О₂ ------> H₂O + O₂

Каталазы много в эритроцитах - там она защищает гем гемоглобина от окисления.

б) СУПЕРОКСИДДИСМУТАЗА (СОД) катализирует реакцию обезвреживания двух молекул супероксиданиона, превращая одну из них в молекулярный кислород, а другую - в перекись водорода (менее сильный окислитель, чем супероксиданион).

О₂^. + О₂^.+ 2Н⁺ ------> H₂O₂ + O₂

СОД работает в паре с каталазой и содержится во всех тканях.

в) ПЕРОКСИДАЗА.

      Пероксидаза - геминовый фермент, восстанавливает перекись водорода до воды, но при этом обязательно идет окисление другого вещества, которое является восстановителем. В организме человека таким веществом является ГЛУТАТИОН - трипептид: гамма-глутамил-цистеил-глицин. Поэтому пероксидазу человеческого организма называют ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗА.

SH-группа цистеина, входящего в состав глутатиона, может отдавать всего 1 атом водорода, а для пероксидазной реакции необходимы 2 атома. Поэтому молекулы глутатиона работают парами.

      Реакция, катализируемая глутатионпероксидазой:

 2Н₂О₂  + 2Г-SH ------> H₂O + Г-S-S-Г

Регенерация глутатиона идёт с участием НАДФН₂, катализирует ее фермент глутатионредуктаза.

Г-S-S-Г + НАДФН₂ ---------> 2Г-SH + НАДФ

Глутатион постоянно поддерживается в восстановленном состоянии в эритроцитах, где он служит для защиты гема гемоглобина от окисления.

2. НЕФЕРМЕНТАТИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ

      1. Витамины Е (токоферол) и А (ретинол), которые находятся в составе клеточных мембран.

      2. Церулоплазмин - белок плазмы крови, который принимает участие в транспорте меди.

      3. Мочевая кислота.

      Механизм действия этих компонентов: они принимают неспаренные электроны от активных форм кислорода, при этом образуется радикал антиоксиданта, который малоактивен. Таким образом неферментативные компоненты антиоксидантной системы - это перехватчики неспаренных электронов.

БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ >>>

Понятие об обмене веществ
Митохондриальное окисление
Внемитохондриальное окисление
Активные формы водорода и система антиоксидантной защиты

Безопасность жизнедеятельности (БЖ)

• Основы БЖ
• Чрезвычайные ситуации (ЧС)
• Национальная безопасность
• Правовые документы
• Гражданская оборона (ГО)
• Лечебно-эвакуационные мероприятия
• Работа медицинских формирований ГО при ведении спасательных работ в очагах поражения
• Химическое оружие и токсины
• Защита от оружия массового поражения (ОМП)
• Спецобработка при санитарных потерях

Вегетативные синапсы

...

Вегетативные ганглии. Интраорганные рефлексы

Вегетативные ганглии  (ВГ) – особые структуры периферической НС, в которых расположены тела нейронов ВНС.

Классификация ВГ

ВГ классифицируются по удаленности от ЦНС и от эффекторов.

А. СИМПАТИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ:

1) паравертебральные (симпатические стволы, шейные ганглии, звездчатый ганглий);

2) превертебральные (солнечное сплетение, брыжеечные ганглии).

Б. ПАРАСИМПАТИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ:

1) параорганные (вблизи органов);

2) интрамуральные (в стенках полых органов: органы ЖКТ, желче- и мочевыводящие пути, сердце, матка).

ВГ содержат нейроны разных типов и благодаря этому осуществляют несколько разных функций.

Функции ВГ:

1. Проводниковая – постганглионарные эфферентные нейроны получают сигналы из ЦНС и передают его к эффектору. При этом происходит расширение зоны действия ЦНС, т.к. из ганглиев выходит в тысячи раз больше волокон, чем входит.

2. Сенсорная – собственные афферентные нейроны ганглиев получают информацию от рецепторов в органах и передают ее вставочным нейронам ЦНС или вегетативных ганглиев.

3. Рефлекторная – за счет наличия вставочных (ассоциативных) нейронов в ганглиях возможно замыкание периферических рефлексов без участия ЦНС: как между разными внутренними органами (интраорганные рефлексы), так и внутри одного органа (интраорганные рефлексы). Эти рефлексы являются основой относительной автономии ВНС.

Наибольшая автономия характерна для работы интрамуральных ВГ, которые располагаются в стенках полых мышечных органов. Эти ганглии имеют полный набор структурно-функциональных элементов, обеспечивающих интегративную функцию НС: афферентные, эфферентные и ассоциативные нейроны. Таким образом, интрамуральные ВГ представляют собой полноценные нервные центры внутренних органов.

Интрамуральные ВГ осуществляют местную нервную регуляцию функций внутренних органов. Ее основой являются интраорганные рефлексы – рефлексы, дуги которых не выходят за пределы одного органа. Интраорганные рефлексы играют важную роль в саморегуляции работы внутренних органов.

Пример: координация кишечной перистальтики. Гладкая мускулатура кишки способно к автоматической (миогенной) сократительной активности. Однако чтобы организовать движение перистальтической волны вдоль кишки, собственные сокращения гладких мышц кишечной стенки надо координировать. В участке сжатия тонус мышц должен быть повышен, а в участке расширения – снижен. Такая координация обеспечивается благодаря многочисленным рефлекторным дугам, замыкающимся в интрамуральных ВГ. Она практически не нарушается при денервации кишки, т.е. осуществляется автономно от ЦНС. В то же время при фармакологической блокаде интрамуральных ВГ (или их врожденном отсутствии – болезнь Гиршспрунга), координированная перистальтика полностью исчезает, хотя автоматические сокращения гладких мышц кишечника при этом остаются.

В конце 19 в. интрамуральные кишечные ганглии и сплетения были выделены в самостоятельный отдел ВНС – энтеральную (кишечную) НС. В конце 20 в. для комплекса ВГ и сплетений, расположенных в стенках разных полых мышечных органов А.Д. Ноздрачев предложил термин «метасимпатическая система».

Физиология ВНС

1. Теоретические вопросы:

1. Роль ВНС в регуляции физиологических функций.
2. Функциональная организация ВНС.
3. Сравнительная характеристика вегетативной и соматической нервных систем.
4. Симпатический отдел ВНС.
5. Парасимпатический отдел ВНС.
6. Вегетативные синапсы.
7. Вегетативные ганглии. Интраорганные рефлексы.
8. Сопряженные рефлексы ВНС (висцеро-соматические, висцеро-висцеральные, сомато-висцеральные).
9. Роль отделов ЦНС в регуляции вегетативных функций.

Практические работы:

1. Влияние раздражения блуждающего нерва на сердечную деятельность до и после влияния ганглерона и атропина.
2. Определение функционального состояния вегетативной нервной системы по глазо-сердечному рефлексу и дермографической реакции.
3. Зрачковые рефлексы у человека.
4. Холодовая проба.
5. Рефлекс Геринга.

Ситуационные задачи по физиологии ВНС

Литература (скачать)

Ситуационные задачи по физиологии ВНС

1. При облитерирующем эндартериите нижних конечностей, со­провождающемся резким сужением просвета артерий, иногда прибегают к симпатэктомии - хирургическому удалению симпатических ганглиев. Каково физиологическое обоснование этой операции? Где располагают­ся ганглии, удаляемые при этой операции? Почему, в ряде      случаев, после проведения симпатэктомии наблюдается усиление ангиоспазма?
2. Какова симптоматика симпато-адреналового криза (внезапного резкого усиления тонуса симпатического отдела ВНС)?
3. При операциях на органах шеи возможно случайное раздраже­ние блуждающего нерва. Как это отразится на работе сердца? Как мож­но блокировать действие блуждающего нерва на сердце?
4. С  какой   целью  перед  операцией  под общим  обезболиванием больному  в  числе  предмедикационных  средств  вводят атропин?
5. В стоматологической практике при поведении местного обез­боливания в раствор анестетика добавляют адреналин. С какой целью?
6. Для купирования приступа бронхиальной астмы (удушье, вызван­ное уменьшением просвета бронхов и бронхиол) больному был введен адреналин.  Объясните лечебный эффект адреналина в данном случае. Почему, прежде чем вводить адреналин, следует определить у больного величину артериального давления?
7. Чтобы   купировать   приступ   тахикардии,   больному   назначили анаприлин - препарат, блокирующий  бета -адренорецепторы. После приема препарата у больного развился бронхоспазм. Зачем применяют бета-блокаторы при   тахикардии   и  почему  они   оказывают  бронхоспастическое действие?
8. При  проведении  дезинсекции  больной  отравился  хлорофосом (ингибирует ацетилхолинэстеразу). Опишите вегетативные проявления, которые будут наблюдаться у этого больного. Почему в данном случае больному показано введение атропина?
9. Опишите вегетативные проявления при отравлении красавкой - ядовитым растением, содержащим атропиноподобные алкалоиды.
10. Опишите вегетативные проявления при отравлении мухоморами (содержат мускарин).
11. В практике скорой помощи для купирования приступа печеноч­ной колики, вызванной спазмом желчевыводящих путей, используют ве­щества, блокирующие мускариновые холинорецепторы (например, платифиллин). Объясните спазмолитическое действие этих препаратов.
12. Стеноз (сужение) привратника может быть вызван либо гипертонусом мускулатуры, либо рубцовыми изменениями его стенок, что не дифференцируется на рентгенограмме. Почему для уточнения причины стеноза может помочь введение атропина?
13. Больному с отеком легких врач "Скорой помощи" назначил внутри­венное введение пентамина  - препарата из группы ганглиоблокаторов (блокируют   никотиновые   холинорецепторы   вегетативных   ганглиев). Почему введение  пентамина  необходимо  производить  под  контролем уровня артериального давления?
14. Каким образом, в основном, регулируется моторика кишечника, если  известно, что  отрезок  кишки, даже полностью денервированный, сохраняет   способность   к  сложно координированой   сократительной активности?
15. При различных легочных заболеваниях издавна применяют горчичники. Считается, что их применение улучшает кровоток в легких, расширяет бронхи. Чем можно объяснить такое "дистантное" действие горчичников?
16. Пожилой больной предъявляет жалобы на резкую слабость и но­ющие боли в левой руке и верхней челюсти. Врач счел необходимым срочно снять ЭКГ. Какими соображениями руководствовался врач?
17. При операциях на органах брюшной полости при общем обез­боливании хирурга обязательно производят новокаинизацию брыжейки. Зачем?
18. Одним  из   симптомов   острого  аппендицита  является  симптом Кохера - первичная локализация боли в эпигастральной области, хотя аппендикс,  как  известно,  находится  в  правой  подвздошной  области. Объясните данный феномен.
19. Различные заболевания органов живота, сопровождающиеся во­влечением в патологический процесс брюшины, приводят к возникнове­нию так называемых "симптомов раздражения брюшины", основным из которых является симптом "мышечной защиты"  - напряжение  мышц передней брюшной стенки. Объясните механизм возникновения этого симптома.