Реактивные формы кислорода (РФК) представляют собой стабильные и нестабильные молекулы, которые имеют один или несколько неспаренных электронов. К основным РКФ относятся супероксид (O2•-), перекись водорода (H2O2) и гидроксильный радикал (•OH). Они образуются в клетках в результате нормальных метаболических процессов, таких как дыхание, а также в ответ на стрессовые факторы, такие как UV-излучение, токсические вещества и воспаление.

Биохимическая основа

Реактивные формы кислорода образуются в разных клеточных компартментах:

Митохондрии - основной источник супероксида при клеточном дыхании, в частности, на уровне комплекса I и III цепи переноса электронов.Цитозоль - образования РФК могут быть вызваны действием различных ферментов, таких как ксантиноксидаза.Надмолекулярные структуры - например, фагоцитарные клетки могут образовывать РФК для уничтожения патогенов.Физиологическое значениеРегуляция сигнальных путей - РФК участвуют в регуляции различных клеточных процессов, включая пролиферацию, апоптоз, и воспаление.Иммунный ответ - макрофаги и нейтрофилы используют РФК для уничтожения микроорганизмов.Влияние на метаболизм - РФК могут выступать в роли вторичных мессенджеров, влияя на регулирующие процессы, такие как активация транскрипционных факторов.Механизмы детоксикации

Клетки обладают различными механизмами для снижения токсичности RFК, включая:

Антиоксидантные ферменты:

Супероксиддисмутаза (СОД): катализирует превращение супероксида в перекись водорода.Каталаза: разлагает перекись водорода на воду и кислород.Глутатионпероксидаза: преобразует перекись водорода в воду, используя глутатион в качестве реагента.

Низкомолекулярные антиоксиданты:

Витамин C и витамин E – защищают мембраны клеток и липиды от окислительного повреждения.Флавоноиды и другие полифенолы – имеют антиоксидантные свойства, и помогают в нейтрализации РФК.

Устойчивость клеток:

Клетки могут адаптироваться к окислительному стрессу, увеличивая экспрессию антиоксидантных ферментов и других защитных молекул.

Таким образом, реактивные формы кислорода играют двойственную роль в клетках: с одной стороны, они участвуют в регуляции нормальных физиологических процессов, с другой – могут быть причиной окислительного стресса и повреждений клеток. Поэтому баланс между образованием и детоксикацией РФК является ключевым для поддержания гомеостаза и здоровья клеток.