ANTIOXIDANTI NATURALI ENZIMATICI

Superoxid dismutaza (SOD)

SOD este un AO enzimatic care descompune rapid radicalul superoxid (O2*-). Reactia catalizata de SOD are forma :

2O2*- + 2H+ --------> O2 + H2O2

Superoxid dismutaza exista sub mai multe forme :

� forme cu zinc si cupru care se gasesc intracitoplasmatic;

� forma cu mangan, care se afla in matricea mitocondriala;

� forma cu fier care se gaseste in bacterii si in plante.

SOD catalizeaza dismutarea anionului superoxid cu o rata de 10.000 de ori mai mare decat rata spontana de dismutare la pH fiziologic, determin�nd astfel anularea respingerii electrostatice dintre anionii superoxid. Situs-ul metalic al SOD este redus de un anion si apoi reoxidat de altul:

SOD-Me2+ +O2*- -------> O2 + SOD- Me+

SOD-Me + + O2*- +2H + ----------> H2O2 + SOD-Me 2+

Cea mai cunoscuta enzima este CuZnSOD aflata in hematii si compusa dintr-o aglomerare de aminoacizi, in care atomii de Cu si Zn sunt chelati in comun prin ciclul imidazol al histadinei. SOD este compusa din 2 subunitati identice, nelegate covalent, cotin�nd 2Zn si 2Cu, pentru o masa moleculara de 33.000. La mamifere exista si o a doua SOD ce contine 2-4 atomi de Mn/ molecula, la o masa moleculara de 80.000, compusa din patru subunitati. Daca primele doua SOD au o localizare strict intracelulara, coexist�nd in aceeasi celula, exista o alta dismutaza, extracelulara, ce se afla in spatiul interstitial, mai ales in cel pulmonar si care contine 4Cu si 4Zn.

Putem afirma ca SOD se gaseste in toate celulele organismelor aerobe in cantitati mari. In ceea ce priveste localizarea SOD aceasta s-a detectat nu doar in celulele endoteliate de la nivelul ficatului si rinichiului dar, de asemenea, in hepatocite, miocite, celulele musculare netede si striate, celulele acinare pancreatice, celulele epiteliale ale tubilor renali precum si ale intestinului subtire si colonului. Aceste constatari se coreleaza cu investigatiile imunohistochimice ce au localizat SOD, folosindu-se Ac impotriva Cu/ Zn si Mn-SOD. De asemenea, o activitate crescuta a SOD a fost evidentiata si extracelular, pe suprafata epiteliului traheei, esofagului, intestinului subtire si colonului, precum si in matricea extracelulara, cartilagii si tesut conjunctiv.

Se remarca marea proportie de CuZnSOD, comparativ cu celelalte doua. De asemenea, este evidenta marea concentratie a SOD intracelulara in ficat, rinichi, creier, organe supuse unor intense procese metabolice, spre deosebire de plam�ni la care predomina schimburile respiratorii si unde SOD extracelulara este in concentratie ridicata. Aceeasi diferenta de continut se poate observa in cadrul aceluiasi organ (creier, rinichi) legata de intensitatea proceselor metabolice; desigur conteaza nu numai intensitatea proceselor metabolice, dar si natura lor. Leucocitele, desi sunt sediul unor intense procese metabolice in care se dezvolta O2-*, au totusi un continut destul de mic in SOD. Studiile biochimice au demonstrat o remarcabila constanta a concentratiei SOD in hematii, spre deosebire de marile variatii ale catalazei si GSH peroxidazei.

Factorii implicati in reglarea SOD sunt complecsi :

=> O2, are un efect inductiv asupra SOD, demonstrat clar la bacterii aerobe; continutul ridicat in SOD determina radiorezistenta la bacteria Micrococcus radiodurans;

=> tumorile localizate la nivelul unor organe interne si supuse tratamentului cu antibiotice antraciclinice isi maresc continutul in CuZnSOD, deoarece aceste medicamente actioneaza prin eliberarea de O2-* si H2O2 ;

=> incarcarea cu Cu, induce cresterea activitatii Cu-Zn-SOD si scaderea nivelului de GSH; in plus, cresterea continutului de Cu in ficat determina si cresterea peroxidarii lipidelor.

Pe baza acestor date si observatii s-a inceput si experimentarea clinica a utilizarii terapeutice a SOD purificate in conditii patologice foarte variate; cataracta, displazie bronhopulmonara, intoxicatii chimice, artrita reumatismala, efecte secundare ale tratamentului radioterapic sau cu citostatice.

Catalaza

Aceasta enzima este de asemenea prezenta in toate celulele aerobe, fiind mai ales localizata in mitocondrii si peroxizomi. Catalaza descompune H2O2 action�nd fie catalazic, fie peroxidazic:

H2O2 + H2O2 ------------> O2 + 2H2O

H2O2 + R-CH2OH --------------> 2H2O + R-CHO

Cantitatea mare de catalaza din ficat si hematii justifica implicarea ei in procese unde se produc cantitati crescute de H2O2. Formarea H2O2 este foarte riguros controlata in organisme, pentru descompunerea acesteia action�nd trei enzime: catalaza, GSH peroxidaza si peroxidazele. Asa se explica de ce in deficite congenitale ale uneia dintre ele, persoanele respective nu au prea mult de suferit. Acest deficit devine decelabil clinic in conditii de stres oxidativ, infectii, cand se produc afte sau ulceratii in cavitatea bucala din cauza dezvoltarii unor bacterii ce secreta mult H2O2, capacitatea antioxidanta enzimatica fiind depasita.

At�t determinarea catalazei c�t si a SOD sunt foarte putin folosite clinic.

Glutation peroxidaza

Glutation peroxidaza catalizeaza reactia:

R-OOH + 2GSH -------------> R-OH + GSSG + H2O2

in care R-OOH pot fi orice tip de peroxizi organici, inclusiv acizi grasi polinesaturati si steroizi.

Activitatea enzimei se completeaza cu cea a catalazei, GSH peroxidaza actionÃ�nd la concentratii mici de H2O2, si la concentratii fiziologice de GSH (10-4 â�" 10-3 M).

Intracelular GSH peroxidaza este localizata in mitocondrii si peroxizomi, impreuna cu catalaza, iar in citoplasma este cuplata cu SOD. In acest fel, prin cuplajul a doua enzime, si a unor AO neenzimatici se asigura at�t protectia structurilor subcelulare, dar si reglarea activarii O2, evit�ndu-se formarea radicalului OH*. GSH peroxidaza actioneaza str�ns legat de procesele metabolice dependente de glicoliza. Acumularea formei oxidate a glutationului, GSSG, format at�t prin actiunea peroxidazei dar si neenzimatic, este un indice al stresului oxidativ la nivel celular. Localizarea GSH peroxidazei in membranele mitocondriale asigura si o protectie fata de actiunea prooxidanta a GSH; acesta, in mod paradoxal, in concentratii mici determina producerea de O2-* si peroxizi, urmata de umflarea mitocondriilor si eliberarea GSH peroxidazei din membrane.

Principalul tip de GSH peroxidaza contine 4 atomi de seleniu pentru cele 4 subunitati polipeptidice, enzima av�nd o masa moleculara de 85.000. Seleniul este legat de reziduul cisteinil din pozitia 35, astfel reactia catalizata de GSH peroxidaza este formata din trei reactii consecutive:

Enz-cist-Se- -H+ + ROOH -------------> Enz-cist â�"Se-OH + ROH

Enz-cist-Se-OH + G-SH -------------> Enz-cist-Se _ SG + H2O

Enz-cist-Se-SG + G-SH -------------> Enz __cist-Se- + GSSG + H+

A fost descoperita si o alta GSH peroxidaza care nu contine Se in centrul activ, si care are o specificitate mai mica fata de diverse substraturi organice. GSH-Se peroxidaza actioneaza asupra hidroperoxidului PGG2 , intermediar in sinteza prostaglandinelor, iar celalalt tip de peroxidaza actioneaza asupra endoperoxidului PGH2, permit�nd o modulare a biosintezei PG. GSH peroxidaza mai intervine ca reglator in biosinteza prostaglandinelor prin inhibarea lipooxigenazei, care catalizeaza producerea compusilor HPETE, HETE si THETE, ultimul avand rol chemotactic. Astfel, exista o competitie intre GSH peroxidaza si lipooxigenazele care actioneaza in poztiile 5 sau 12 ale acizilor eicosatetraenoici precursori in biosinteza leucotrienelor. Acelasi rol reglator al GSH peroxidazei poate fi observat si la nivelul intermediarului 15 HPETE, etapa importanta in evolutia biosintezei spre prostacicline sau tromboxani.

S-a constatat ca in cazul unui deficit de seleniu apar leziuni ale endoteliului unor vase, printre care si aorta, c�t si tulburari ale agregarii trombocite, prin dereglarea biosintezei prostaciclinelor.

Comparativ cu SOD si catalaza, care se gasesc in celule in cantitati relativ mari dar in general constante, GSH peroxidaza, desi prezenta in toate tesuturile este indusa enzimatic, cantitatea fiind variabila. Acest fapt a fost constatat in plam�nii si hematiile fumatorilor, deoarece se cunoaste faptul ca fumul de tigara contine mari cantitati de RL, oxizi de azot si hidroperoxizi, ce actioneaza ca substrat al peroxidazei.

Glutation transferaza

GSH-S-transferazele sunt enzime care catalizeaza conjugarea GSH cu o mare varietate de compusi organici electrofili, initiind formarea acizilor mercapturici, o forma importanta a detoxifierii in organism. Deoarece acest important proces care asigura supravietuirea organismului in conditii de poluare chimica are loc mai ales in ficat, GSH-S-transferaza, cunoscuta sub numele de ligandina, formeaza 5-10% din proteinele solubile citoplasmatice ale acestuia. De asemenea, in rinichi (tubii proximali) si mucoasa intestinala enzima reprezinta circa 2% din proteinele solubile.

GSH transferaza are o masa moleculara de aproximativ 40.000, cunosc�ndu-se cel putin 5 izoenzime. Izoenzima E a fost catalogata sub numele de epoxidaza. Spre deosebire de marea specificitate pentru glutation, cea pentru celalalt substrat este foarte mica. Dintre substratele folosite mentionam: 1-cloro-2,4-dinitrobenzen, epoxi-nitrofenoxi-propan, iodura de metil. Enzima este mentionata si ca estrogen transferaza, aril transferaza, alchil transferaza.

Aldehidele reprezinta compusii finali ai evolutiei RL si peroxizilor in organism, dar acesti compusi, foarte reactivi, sunt descompusi de GSH-transferaza sau de aldehid-oxido-reductaza, conform reactiei:

GSH+RCH=CH__ COR -------------> R __ CH(SG) __ CH2 __ COR

Aceste aldehide nesaturate, de tipul acroleinei si metil-vinil-cetonei sunt extrem de reactive, produc�nd inhibarea sintezei acizilor nucleici si a proteinelor, av�nd in acest sens activitate antivirala, antimicrobiana si anticanceroasa. Desi produsii rezultati din reactia de mai sus sunt mai putin toxici decat compusii initiali, nocivitatea lor ram�ne destul de ridicata.

Activitatea GSH transferazei este mult influentata de tratamente indelungate cu barbiturice, paracetamol, fenacetina, derivati ai catecolaminelor. La pacienti cu diabet, coletaza, precum si la alcoolici cronici activitatea enzimei este mult crescuta. De asemenea activitatea GSH transferazei este crescuta in hipertiroidism si scazuta in hipotiroidism. La acesti pacienti administrarea medicamentelor mentionate mai sus trebuie efectuata cu multa grija din cauza sensibilitatii organismului la produsi formati prin activitatea enzimei. Anestezicele de tip halotan sunt metabolizate pe calea acizilor mercapturici, determin�nd modificari ale activitatii enzimei, iar chinonele si DOPA inhiba GSH transferaza.

GSH-S-transferaza fiind prezenta intracelular, eliberarea ei in s�nge survine in urma proceselor litice, nespecifice, ce apar in infectii, intoxicatii, neoplazii. In acest sens, prin metode radioimunologice s-a gasit pentru GSH transferaza un nivel fiziologic de 4ng/ ml ser (5.2 2.4 U/ l), care creste in hepatita acuta la 300- 2000 ng/ ml, scade in perioada de remisie la aproximativ 50 ng/ ml si se mentine la cronici la 108 ng/ ml.

Voteaza articolul ( Articolul este votat ca supeeeerrrr!!!.)

Acest articol a fost vizualizat de 8589 ori.