Прооксиданты - это химические вещества, которые вызывают окислительный стресс либо за счет образования активных форм кислорода, либо за счет ингибирования антиоксидантных систем. [1] Окислительный стресс, вызываемый этими химическими веществами, может повредить клетки и ткани, например, передозировка обезболивающего парацетамола (ацетаминофена) может смертельно повредить печень , частично из-за выработки ею активных форм кислорода. [2] [3]
Некоторые вещества могут служить антиоксидантами или прооксидантами, в зависимости от условий. [4] Некоторые из важных условий включают концентрацию химического вещества и наличие кислорода или переходных металлов . Хотя термодинамически очень благоприятно, 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 начальное образование синглетного кислорода , либо спин-орбитальное взаимодействие.за счет восстановления металла переходного ряда, такого как марганец, железо или медь. Этот восстановленный металл затем переносит один электрон на молекулярный кислород или пероксид. [ необходима цитата ]
Металлы
Переходные металлы могут служить прооксидантами. Например, хронический манганизм - это классическое «прооксидантное» заболевание. [5] Другим 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 обычно связаны с общей симптоматикой. Таким образом, все это случайные симптомы (например) гемохроматоза, другое название которого - «бронзовый диабет». Прооксидантный гербицид паракват , болезнь Вильсона и полосатое железо аналогичным образом связаны с паркинсонизмом человека . Паракват также вызывает симптомы паркинсонизма у грызунов. [ необходима цитата ]
Фиброз
Фиброз или образование рубцов - еще один симптом, связанный с прооксидантами. Например, межглазный халькоз меди или стекловидного тела связан с тяжелым фиброзом стекловидного тела , как и межглазное железо. Печень цирроз также является основным симптомом болезни Вильсона. Пневмосклероз производства параквата и противоопухолевый агент блеомицин также полагают, быть вызваны свойствами про-окислитель этих агентов. Это может быть , что окислительный стресс производства таких агентов имитируют нормальный физиологический сигнал для фибробластов преобразования в миофибробласты . [ необходима цитата ]
Прооксидантные витамины
Витамины , являющиеся восстановителями, могут быть прооксидантами. Витамин С обладает антиоксидантной активностью , когда он уменьшает окисляющих веществ , таких как перекись водорода , [6] Однако, он может также уменьшить ионы металлов , что приводит к образованию свободных радикалов через реакции Фентона . [7] [8]
- 2 Fe 2+ + 2 H 2 O 2 → 2 Fe 3+ + 2 OH · + 2 OH -
- 2 Fe 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. [ необходима цитата ]
Относительная важность антиоксидантной и прооксидантной активности витаминов-антиоксидантов является областью текущих исследований, но, например, витамин C, по-видимому, оказывает в организме в основном антиоксидантное действие. [7] [9] Тем не менее, меньше данных доступно для других пищевых антиоксидантов, таких как полифенолы антиоксиданты , [10] цинк , [11] и витамин Е . [12]
Использование в медицине
Несколько важных противоопухолевых 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 в отношении раковых клеток из-за низкого уровня антиоксидантной защиты, обнаруженной в опухолях. Недавние исследования показывают, что окислительно-восстановительная дисрегуляция, происходящая из метаболических изменений и зависимости от митогенных сигналов и сигналов выживания через активные формы кислорода, представляет собой особую уязвимость злокачественных клеток, на которые могут быть избирательно нацелены прооксидантные негенотоксичные окислительно-восстановительные химиотерапевтические препараты. [13]
Фотодинамическая терапия используется для лечения некоторых видов рака, а также других состояний. Он включает введение фотосенсибилизатора с последующим облучением мишени светом соответствующей длины волны. Свет возбуждает фотосенсибилизатор, заставляя его генерировать активные формы кислорода, которые могут повредить или разрушить больные или нежелательные ткани. [ необходима цитата ]
Смотрите также
- Антиоксидант
- Окислитель
- Восстановитель
- Метиленовый синий
- DCPIP
Рекомендации
- ↑ Апулия, CD, Пауэлл SR (1984). «Ингибирование клеточных антиоксидантов: возможный механизм токсического повреждения клеток» . Environ. Перспектива здоровья . 57 : 307–11. DOI : 10.2307 / 3429932 . JSTOR 3429932 . PMC 1568295 . PMID 6094175 .
- ^ Джеймс LP, Mayeux PR, Hinson JA (2003). «Гепатотоксичность, вызванная ацетаминофеном» . Drug Metab. Dispos . 31 (12): 1499–506. DOI : 10,1124 / dmd.31.12.1499 . PMID 14625346 .
- ^ Jaeschke H, Gores GJ, Cederbaum AI, Hinson JA, Pessayre D, Lemasters JJ (2002). «Механизмы гепатотоксичности» . Toxicol. Sci . 65 (2): 166–76. DOI : 10.1093 / toxsci / 65.2.166 . PMID 11812920 .
- ^ Герберт V (1996). «Прооксидантные эффекты витаминов-антиоксидантов. Введение» (PDF) . J. Nutr . 126 (4 доп.): 1197S – 200S. DOI : 10,1093 / Jn / 126.suppl_4.1197S . PMID 8642456 . Архивировано из оригинального (PDF) 6 апреля 2008 года . Проверено 7 мая 2007 года .
- ^ Хан С.Г., Ким И, Кашон М.Л., Пак Д.Л., Кастранова В., Валлиатан В. (декабрь 2005 г.). «Корреляты окислительного стресса и активности свободных радикалов в сыворотке бессимптомных сварщиков верфи» . Являюсь. J. Respir. Крит. Care Med . 172 (12): 1541–8. DOI : 10,1164 / rccm.200409-1222OC . PMID 16166614 .
- ^ Дуарте Т.Л., Лунек Дж. (2005). «Обзор: Когда антиоксидант не является антиоксидантом? Обзор новых действий и реакций витамина С». Свободный Радич. Res . 39 (7): 671–86. DOI : 10.1080 / 10715760500104025 . PMID 16036346 . S2CID 39962659 .
- ^ а б Карр А., Фрей Б. (1 июня 1999 г.). «Действует ли витамин С как прооксидант в физиологических условиях?». FASEB J . 13 (9): 1007–24. DOI : 10.1096 / fasebj.13.9.1007 . PMID 10336883 . S2CID 15426564 .
- ^ Стоос С.Дж., Багчи Д. (1995). «Окислительные механизмы при токсичности ионов металлов». Свободный Радич. Биол. Med . 18 (2): 321–36. DOI : 10.1016 / 0891-5849 (94) 00159-H . PMID 7744317 .
- ^ Валко М, Моррис Х, Кронин МТ (2005). «Металлы, токсичность и окислительный стресс». Curr. Med. Chem . 12 (10): 1161–208. DOI : 10.2174 / 0929867053764635 . PMID 15892631 .
- ^ Холливелл Б. (2007). «Диетические полифенолы: хорошо, плохо или безразлично для вашего здоровья?» . Кардиоваск. Res . 73 (2): 341–7. DOI : 10.1016 / j.cardiores.2006.10.004 . PMID 17141749 .
- ^ Хао Ц., Марет В. (2005). «Дисбаланс между прооксидантной и про-антиоксидантной функциями цинка при болезни». J. Alzheimers Dis . 8 (2): 161–70, обсуждение 209–15. DOI : 10.3233 / JAD-2005-8209 . PMID 16308485 .
- ^ Шнайдер С (2005). «Химия и биология витамина Е». Mol Nutr Food Res . 49 (1): 7–30. DOI : 10.1002 / mnfr.200400049 . PMID 15580660 .
- ^ Wondrak GT (декабрь 2009 г.). «Редокс-направленные противораковые препараты: молекулярные механизмы и возможности» . Антиоксид. Редокс-сигнал . 11 (12): 3013–69. DOI : 10,1089 / ARS.2009.2541 . PMC 2824519 . PMID 19496700 .