H2O2 + H2O2 ––––> O2 + 2H2О каталаза

Антиоксидантная система. Повреждающему эффекту СР, АФК противостоит система противоокислительной защиты, главным действующим звеном которой являются антиоксиданты — соединения, способные тормозить, уменьшать интенсивность свободнорадикального окисления (СРО), нейтрализовывать СР путем обмена своего атома водорода (в большинстве случаев) на кислород свободных радикалов. В выведении СР и радикальных форм антиоксидантов играют роль системы естественной детоксикации. Антиоксиданты могут быть природного (биоантиоксиданты) и синтетического происхождения. Вещества этой группы имеют подвижный атом водорода и поэтому реагируют со свободными радикалами, а также катализаторами свободнорадикального окисления и, прежде всего, с ионами металлов переменной валентности. Подвижность атома водорода обусловлена нестойкой связью с атомами углерода (С-Н) или серы (S-Н). В результате взаимодействия возникают малоактивные радикалы самого антиоксиданта (они не способны к продолжению цепи), гидроперекиси разлагаются без диссоциации на активные радикалы (под действием серосодержащих соединений), образуются комплексоны с металлами переменной валентности. По-мнению исследователей (П. Г. Богач и соавт., 1981; Н. Е. Кучеренко, А. Н. Васильев, 1985), образующиеся свободные радикалы антиоксидантов малоактивны и выводятся из организма в виде молекулярных соединений — продуктов взаимодействия с другими антиоксидантами (токоферолами, хинонами, витаминами группы К, серосодержащими соединениями). Ряд антиоксидантов не обрывает, а замедляет продолжение цепи, т. е. обладает пролонгирующим действием. Несмотря на малую активность радикалов антиоксидантов, их накопление в клетках нежелательно. Антиоксиданты могут обезвреживать свободные радикалы еще до развития эффекта повреждения биомолекул. Антиоксидантная защита направлена против всех видов радикалов, образующихся в организме (B. Frei et al., 1988; N. I. Krinsky, 1988; R. Stocker, B. Frei, 1991; K. L. Retsky et al., 1993; B. Frei, J. M. Gaziano, 1993; B. Frei, 1994). Жирорастворимые биоантиоксиданты (фосфолипиды, токоферолы, витамин А, каротиноиды, убихинон, витамины группы К, стероидные гормоны) осуществляют свою защитную функцию в биологических мембранах, водорастворимые (аскорбиновая кислота, лимонная, никотиновая, серосодержащие соединения — цистеин, гомоцистеин, липоевая кислота, бензойная, церулоплазмин, фенольные соединения — полифенолы, флавоноиды, трансферрин, лактоферрин, альбумин, мочевина, мочевая кислота) — в цитозоле клеток, межклеточной жидкости, плазме крови, лимфе. Защита от повреждающего действия АФК, СР осуществляется на всех уровнях организации: от клеточных мембран до организма в целом.

2. 1. Ферменты. Угроза для клеток со стороны активных радикалов устраняется действием ряда ферментов, эффективно (А. Уайт и соавт. 1981; А. Ленинджер, 1985) обезвреживающих эти соединения. Первую линию защиты от свободных радикалов составляют антиоксидантные ферменты супероксиддисмутаза, каталаза, пероксидаза. Супероксиддисмутазы (металлоферменты) катализируют реакцию:

O₂^-. + O₂—. ––––> H₂O₂ + O₂

Они находятся во всех клетках, потребляющих кислород. Скорость реакции чрезвычайно высока и лимитируется только скоростью диффузии O₂^-.. Каталитический цикл этих ферментов включает восстановление и окисление иона металла на активном центре фермента. В организме имеется три формы СОД, содержащие медь, цинк (одна находится в цитозоле, другая экстрацеллюлярная — в эндотелии) и магний (находится в матриксе митохондрий) (B. Halliwel, J. M. C. Gutteridge, 1985). Супероксиддисмутаза осуществляет инактивацию радикалов кислорода, которые могут возникнуть в ходе биологических реакций переноса электронов или при воздействии металлов с переменной валентностью, ионизирующего, ультрафиолетового излучения, ультразвука, гипербарической оксигенации, различных заболеваниях.

Почти во всех животных клетках и органах определяется каталазная активность. Особенно богаты каталазой клетки печени, почек, эритроциты. Она предотвращает накопление в клетке перекиси водорода, образуемой при аэробном окислении восстановленных флавопротеидов и из O₂^-..

H2O2 + H2O2 ––––> O2 + 2H2О каталаза

Каталаза может разложить 44 000 молекул H₂O₂ в секунду (относится к числу ферментов с наиболее высоким числом оборотов). Для расщепления большого количества перекиси водорода требуется малое количество фермента. Как и в случае супероксиддисмутазы, скорость реакции определяется диффузией и не требует энергии для активации. Каталаза преимущественно находится в пероксисомах (B. Halliwel, J. M. C. Gutteridge, 1989; R. Stocker, B. Frei, 1991), внеклеточно каталаза находится в незначительных концентрациях. Наибольшая активность каталазы в организме характерна для печени. К алиментарным факторам, понижающим каталазную активность, относят недостаточность витаминов группы В, фолиевой кислоты, биотина, пантотеновой кислоты, рибофлавина, витамина А. Снижение активности каталазы наблюдается при избытке метионина, тирозина, цистина, меди, цинка. В эритроцитах при высокой скорости образования перекиси водорода (1010-109 моль H₂O₂ на 1 мг гемоглобина в 1 мин) преобладает активность глутатионпероксидазы, а при низкой скорости образования H₂O₂ (109-107) — защитное действие оказывает в основном каталаза.

В печени, почках, нейтрофильных лейкоцитах обнаруживается пероксидазная активность.