Enzymy

Zespoły enzymów usuwających -wolne rodniki

Zespoły enzymów są bronią organizmu do walki z wolnymi rodnikami. Enzymy to związki chemiczne wytwarzane przez organizm, które działają jako katalizatory w różnych niezbędnych reakcjach chemicznych. Enzymy, o których będziemy mówić, to związki wytwarzane i działające na poziomie komórkowym. Oksydacje wywołane przez nadtlenek wodoru są zwalczane głównie przez 5 enzymów, z których dwa działają wspólnie. Są to następujące enzymy: dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza, peroksydaza glutationowa, reduktaza glutationowa i transferaza glutationowa.

Dysmutaza ponadtlenkowa

Dysmutaza ponadtlenkowa to enzym, który neutralizuje rodnik ponadtlenkowy. Jest to ważny antyoksydant, który przerywa i zatrzymuje łańcuchową reakcję powstawania uszkodzeń spowodowanych przez wolne rodniki. Enzym ten izoluje ponadtlenek i wytwarza nadtlenek wodoru i tlen. Chociaż nadtlenek wodoru jest znacznie słabszy od rodnika ponadtlenkowego, jest nadal niebezpieczny. Do usunięcia cząsteczki nadtlenku wodoru dysmutaza ponadtlenkowa wymaga enzymu katalazy. Katalaza występuje obficie w krwinkach czerwonych i wspomaga usuwanie nadtlenku wodoru z tkanek naszego organizmu. Zapobiega to powstawaniu dalszych wolnych rodników. Do walki z nadtlenkami takimi jak nadtlenek wodoru włączają się glutation i selen.

Końcowym wynikiem działania dysmutazy ponadtlenkowej jest usunięcie rodnika ponadtlenkowego, ale jako produkt uboczny pozostaje nadtlenek wodoru. Aby sobie z nim poradzić, do akcji wkraczają natychmiast inne enzymy.

Katalaza

Katalaza występuje obficie w krwinkach czerwonych człowieka i wspomaga usuwanie nadtlenku wodoru z tkanek naszego organizmu. Zapobiega to powstawaniu dalszych, bardziej toksycznych wolnych rodników. Wykazano, że uzupełniające dawki metioniny podwyższają aktywność enzymów katalazy i peroksydazy.

Mówiąc jak najprościej, katalaza jest to enzym, który zamienia nadtlenek wodoru w wodę. Zachodzi tu reakcja, w której z połączenia dwóch cząsteczek nadtlenku wodoru (H₂O₂) powstają dwie cząsteczki wody (H₂O) i jedna cząsteczka tlenu (O₂). Większość nadtlenku wodoru metabolizowana przez katalazę powstaje w wyniku neutralizowania nadtlenku przez dysmutazę ponadtlenkowa. Kiedy zakończy swoją czynność dysmutaza, dalsze działanie przejmuje katalaza, która przekształcą toksyczny nadtlenek wodoru w wodę i tlen. Ograniczeniem katalazy jest jej niezdolność do metabolizowania nadtlenków lipidowych, utworzonych przez wolne rodniki. Co to znaczy? Oznacza to, że nie potrafi ona przekształcić nadtlenków powstałych w błonie komórkowej lub połączonych z innymi kwasami tłuszczowymi wewnątrz komórki. Zwalcza ona jedynie nadtlenek przemieszczający się w płynach komórkowych. Jest to również ważne działanie, ponieważ zapobiega uszkodzeniu mitochondriów i DNA komórki przez nadtlenek wodoru. Ale do zwalczenia nadtlenków lipidowych konieczna jest peroksydaza glutationowa.

Peroksydaza glutationowa

Peroksydaza glutationowa również przemienia nadtlenek wodoru w wodę, ale jej zadaniem jest metabolizowanie nadtlenku wodoru pozostawionego przez kata-lazę. Innymi słowy, działa trochę jak przysięgły księgowy, który poprawia i usuwa błędy rachunkowe w wypełnionych przez ciebie formularzach przed przesłaniem ich do Urzędu Skarbowego. Poprawia on błędy, których ty nie zauważyłeś; w podobny sposób nadtlenek wodoru przegapiony za pierwszym razem przez katalazę jest oczyszczany i usuwany przez peroksydazę glutationowa. Peroksydaza glutationowa ma zdolność usuwania nadtlenku powstałego w kwasach tłuszczowych błon komórkowych. A więc cały nadtlenek wodoru pojawiający się w komórce może być zwalczony przez te dwa enzymy, zanim dokona poważnych zniszczeń. I znów nasuwa się analogia z formularzami podatkowymi – stwierdzone błędy rachunkowe zostaną skorygowane przez księgowego tak, że do Urzędu Skarbowego zostaną dostarczone sprawozdania w idealnej postaci. Do działania peroksydazy glutatio-nowej konieczna jest obecność pierwiastka śladowego, selenu. Niedobór selenu upośledza syntezę peroksydazy glutationowej, co zwiększa podatność na szkody wywołane przez wolne rodniki, zwłaszcza przez nadtlenek wodoru.

Reduktaza glutationowa

Peroksydaza glutationowa jest złożonym enzymem, który do swej czynności wymaga dodatkowo odpowiednich zapasów glutationu. Gdy glutation i peroksydaza glutationowa połączą się razem w celu zneutralizowania jakichś wolnych rodników, powstaje utleniona postać glutationu (GSSG), stanowiąca 2 cząsteczki połączone wiązaniem dwusiarczkowym. W celu otrzymania z powrotem aktywnego glutationu musi on być zredukowany przez reduktazę glutationowa- trzeci wymieniony tu enzym. Enzym ten sam nie zwalcza wolnych rodników, ale przekształca GSSG z powrotem w glutation, dzięki czemu peroksydaza glutationowa może podjąć swoją działalność.

Glutation jest trójpeptydem (prostym białkiem), składającym się z trzech aminokwasów, i występuje prawie we wszystkich ludzkich komórkach. Reduktaza glutationowa jest odpowiedzialna za przekształcenie zmienionego peptydu w postać, która może być ponownie użyta przez peroksydazę glutationowa.

Weź głębszy oddech…

Czy masz już dosyć? Większość tych informacji jest dość złożona. Możesz jedynie przerzucić ten fragment, żeby zdobyć ogólną orientację na temat tego, co zachodzi w twoim organizmie, ale będziesz wiedział, gdzie znaleźć potrzebne informacje, jeśli będziesz chciał do nich wrócić. Wiele razy, kiedy słyszymy lub czytamy o nowych zagadnieniach i nie rozumiemy ich właściwego znaczenia, docieraj ą one do nas dopiero wtedy, gdy nasza wiedza na ten temat stanie się bardziej kompletna.

Transferaza gflutationowa

Transferaza glutationowa to inny enzym, który jest silnym wymiataczem nadtlenków lipidowych. Służy on jako system wzmacniający i uzupełniający peroksyda-zy glutationowej. Przeprowadza się obecnie doświadczenia, mające na celu wykazanie, czy dawki uzupełniające tego enzymu mogą wzmocnić reakcje immunologiczne u pacjentów z AIDS.

Co dzieje się, kiedy organizm nie ma dostatecznej ilości glutationu lub selenu, koniecznej do wykonywania przez enzymy ich funkcji? Jeśli nadtlenek wodoru nie ulegnie całkowitemu przekształceniu w wodę, powstaje rodnik hydroksylowy, bardzo toksyczny składnik komórkowych wolnych rodników. Tworzenie rodnika hydroksylowego z nadtlenku wodoru nasila się w obecności żelaza i innych metali. Krwawienie międzykomórkowe może uwolnić z krwinek czerwonych żelazo, które działa jak katalizator przyspieszający przemianę nadtlenku wodoru w toksyczny rodnik hydroksylowy. Tak więc w przypadku, gdy zawiedzie system enzymów, powstaje przeciwstawny mu układ reakcji wyzwalający większe ilości wolnych rodników w komórce.

Ze wszystkich wolnych rodników najbardziej toksyczne są rodniki hydroksylowe. Nie ma przed nimi żadnej specyficznej ochrony enzymatycznej. Rodnik hydroksylowy wywołuje zmiany w strukturze błony komórkowej i zmienia jej przepuszczalność, co prowadzi do przedostawania się wapnia do komórki i ostatecznie prowadzi do jej zniszczenia.

Każdy rodzaj wolnych rodników może reagować z kwasami tłuszczowymi błon komórkowych, powodując powstanie nadtlenków lipidowych. Rodnik hydroksylowy i inne wolne rodniki kradną elektron kwasom tłuszczowym, które po przejściu przemian molekularnych same stają się wolnymi rodnikami. Kontynuowanie tego procesu osłabia stopniowo błonę komórkową. Peroksydacji lipidów w błonie komórkowej przeciwdziałają, dzięki neutralizacji wolnych rodników, peroksydaza glutationowa łącznie z witaminą E i innymi wymiataczami wolnych rodników.

Wolne rodniki nie są ograniczone jedynie do związków tlenu. Każda cząsteczka z dodatkowym elektronem na swojej zewnętrznej orbicie jest z definicji wolnym rodnikiem. Lek w trakcie przemiany w organizmie może również stać się wolnym rodnikiem i zainicjować taką samą peroksydację lipidów błony komórkowej i uszkodzenie DNA w komórce, jak wolne rodniki tlenowe.

Czynniki regulujące usuwanie wolnych rodników

W warunkach prawidłowych w każdej komórce działają enzymy usuwające wolne rodniki, ale istnieje wiele czynników, które mogą wzmocnić lub osłabić aktywność enzymów. Pierwszym czynnikiem, który należy rozpatrzyć, jest całkowita ilość wolnych rodników, z którymi organizm musi walczyć. Oddziały generała Custera przegrały bitwę pod Little Big Horn z prostego powodu – było za dużo Indian. Podobnie zbyt mała ilość antyoksydantów w twoim organizmie może być pokonana przez przeważającą ilość oksydantów. Wolne rodniki powstają stale, więc konieczne jest zapewnienie komórkom jak najlepszych warunków do walki z nimi. Każdy składnik występuje w określonym stężeniu, poniżej którego rozpoczyna się uszkodzenie komórki. W warunkach prawidłowych aktywność enzymów usuwających wolne rodniki zapewnia utrzymanie ilości wolnych rodników poniżej minimalnego stężenia toksycznego. Margines bezpieczeństwa między stężeniem wolnych rodników a minimalnym stężeniem toksycznym jest szeroki, ale zmniejsza się w miarę powiększania się ilości wolnych rodników. Im więcej procesów oksydacyjnych zachodzi w komórce, tym mniej skutecznie radzi sobie z tym organizm.

Regulacja genetyczna

Innym czynnikiem, który kontroluje ilość i skuteczność każdego enzymu usuwającego wolne rodniki, jest regulacja genetyczna. Każdą osobę cechuje właściwa dla niej zdolność i tempo usuwania wolnych rodników. Pacjenci z genetycznie uwarunkowanym niskim stężeniem enzymów usuwających wolne rodniki są bardziej podatni na uszkodzenie przez wolne rodniki, zachodzące na poziomie komórek. W efekcie są oni bardziej podatni na powstanie i rozwój schorzeń związanych z działaniem wolnych rodników. Jest to jedna z przyczyn, dlaczego długowieczność, pewne choroby i stopień starzenia się jest charakterystyczny dla pewnych rodzin. Często widać wyraźnie, że jeden z członków danej rodziny starzeje się szybciej lub zapada na więcej chorób niż jego krewni i różni się tym od reszty rodziny w wyniku palenia papierosów i (lub) nadużywania alkoholu. Indywidualna zdolność do zwalczania procesów oksydacyjnych była u niego taka sama, jak u innych członków rodziny, ale jego organizm został przeciążony nadmierną ilością oksydantów i inhibitorów antyoksydantów.

źródło: James Balch “Super antyoksydanty”