2) отсутствуют
3) всегда присутствуют (+)
4) появляются при внешних воздействиях
Свободные радикалы — это атомы или молекулы с неспаренным электроном, поэтому они обладают высокой реакционной способностью. В неповрежденных клетках они непрерывно образуются как естественные промежуточные продукты аэробного метаболизма: прежде всего при работе дыхательной цепи митохондрий, активности НАДФН-оксидаз, пероксисомальных оксидаз и NO-синтаз. К физиологически значимым радикалам относятся супероксид-анион, гидроксильный радикал и оксид азота.
Низкая концентрация свободных радикалов необходима для клеточной сигнализации, регуляции сосудистого тонуса, адаптационных реакций и уничтожения микроорганизмов фагоцитами. Их образование постоянно уравновешивается антиоксидантной системой: супероксиддисмутаза превращает супероксид в перекись водорода, а каталаза, глутатионпероксидаза и пероксиредоксины обезвреживают перекись водорода и органические перекиси. Поэтому отсутствие повреждения клетки означает не отсутствие радикалов, а сохранение редокс-гомеостаза — равновесия между их образованием и нейтрализацией.
Свободные радикалы не обязательно возникают только под влиянием внешних факторов и не являются полностью неопределяемыми : многие из них имеют очень короткий период жизни и выявляются преимущественно специализированными методами либо по стабильным продуктам окисления. При усилении образования радикалов под действием радиации, токсинов, курения, воспаления или ишемии развивается окислительный стресс. Он сопровождается повреждением липидов мембран, белков и нуклеиновых кислот, но сам факт наличия радикалов характерен и для физиологически сохранной клетки.
| Источник или процесс | Основные активные формы | Физиологическое значение | Последствия избытка |
|---|---|---|---|
| Митохондриальная дыхательная цепь | Супероксид-анион O2•− | Побочный продукт переноса электронов; участвует в редокс-сигнализации | Повреждение митохондрий, усиление продукции активных форм кислорода |
| НАДФН-оксидазы фагоцитов и других клеток | O2•−, далее H2O2 и другие активные формы | Респираторный взрыв и микробицидная защита | Воспалительное повреждение тканей при чрезмерной активации |
| Эндотелиальная и нейрональная NO-синтаза | Радикал оксида азота NO• | Вазодилатация, межклеточная сигнализация, регуляция тромбоцитарной активности | При реакции с супероксидом образуется пероксинитрит, повреждающий белки и мембраны |
| Реакции Фентона и перекисное окисление липидов | Гидроксильный радикал HO•, липидные пероксильные радикалы | В норме образуются в следовых количествах и быстро ограничиваются антиоксидантами | Разрушение мембран, образование альдегидов и нарушение функции белков |
| Антиоксидантная защита | Супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, пероксиредоксины | Поддержание низкого стационарного уровня активных форм и редокс-гомеостаза | Истощение глутатиона или ферментативной защиты способствует окислительному стрессу |
| Окислительный стресс | Избыток активных форм кислорода и азота относительно возможностей нейтрализации | Не является нормальным состоянием неповрежденной клетки | Мутации, апоптоз или некроз, воспаление и нарушение тканевой функции |
Для оценки окислительного стресса обычно определяют не короткоживущие радикалы непосредственно, а стабильные продукты их действия: 8-гидрокси-2′-дезоксигуанозин, изопростаны, карбонильные производные белков, соотношение восстановленного и окисленного глутатиона. Эти показатели неспецифичны и интерпретируются вместе с клиническими и лабораторными данными. Физиологическое присутствие радикалов следует отличать от их патологического накопления, которое отражает нарушение антиоксидантной защиты.