Несколько линий антиоксидантной защиты от окислительного стресса: антиоксидантные ферменты, наноматериалы с множественной ферментоподобной активностью и низкомолекулярные антиоксиданты

Хорошо известно, что активные формы кислорода (ROS) и активные формы азота (RNS) играют двойную роль, поскольку могут оказывать как вредное, так и полезное воздействие на биологические системы. Дисбаланс между образованием и элиминацией ROS называется окислительным стрессом — важным фактором и общим патогенетическим звеном многих хронических заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые, метаболические и неврологические заболевания (болезни Альцгеймера и Паркинсона), а также других расстройств. Для противодействия вредному воздействию ROS организмы выработали сложную трёхуровневую систему антиоксидантной защиты. Первый уровень защиты является наиболее эффективным и включает антиоксидантные ферменты, такие как супероксиддисмутаза (SOD), каталаза (CAT) и глутатионпероксидаза (GPx). Этот уровень защиты играет незаменимую роль в дисмутации супероксидных радикалов (O₂·⁻) и пероксида водорода (H₂O₂). Удаление супероксидных радикалов с помощью SOD предотвращает образование значительно более повреждающего пероксинитрита (ONOO⁻) (O₂·⁻ + NO· → ONOO⁻) и поддерживает физиологически значимый уровень оксида азота (NO·) — важной молекулы, участвующей в нейротрансмиссии, воспалении и вазодилатации. Второй уровень антиоксидантной защиты обеспечивается экзогенными низкомолекулярными антиоксидантами, поступающими с пищей. Третий уровень антиоксидантной защиты обеспечивается репарацией или удалением окисленных белков и других биомолекул с помощью различных ферментных систем. В этом обзоре кратко рассматриваются эндогенные (митохондрии, NADPH, ксантиноксидаза (XO), реакция Фентона) и экзогенные (например, курение, радиация, лекарственные препараты, загрязнение окружающей среды) источники ROS (супероксидный радикал, пероксид водорода, гидроксильный радикал, пероксильный радикал, хлорноватистая кислота, пероксинитрит). Особое внимание уделено первой линии антиоксидантной защиты, обеспечиваемой SOD, CAT и GPx. Рассмотрены химические и молекулярные механизмы действия антиоксидантных ферментов, заболевания, связанные с ферментами (онкологические, сердечно-сосудистые, лёгочные, метаболические и неврологические заболевания),...