Обзорная статья

АКТИВНЫЕ ФОРМЫ КИСЛОРОДА: УЧАСТИЕ В КЛЕТОЧНЫХ ПРОЦЕССАХ И РАЗВИТИИ ПАТОЛОГИИ

^#Тел.: +7 950 768-48-78; эл. почта: rkostin2000@mail.ru

*ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет), Россия, 119991 Москва, ул. Трубецкая, 8/2

Поступила в редакцию 18.02.2020 г. После доработки 27.02.2020 г. Принята к публикации 29.02.2020 г.

DOI: 10.31857/S013234232005022X

Активные формы кислорода (АФК) и азота (АФА) – не только побочные продукты химических реакций, но и участники различных клеточных процессов: защита от патогенных микроорганизмов (H₂O₂, HOCl, ONOO^–, O₂^•–, H^•), оплодотворение (H₂O₂), деление клеток (O₂^•–), апоптоз (H₂O₂), регенерация (H₂O₂), координация направления клеточного движения, регуляция тонуса сосудов (NO^•) и т.д. Баланс между продукцией и устранением АФК и АФА приводит к внутриклеточному гомеостазу, в то же время их чрезмерное образование приводит к повреждению клеток и, скорее всего, изменению их метаболизма. АФК и АФА способны действовать как внутриклеточные мессенджеры, т.е. изменять внутриклеточное окислительно-восстановительное состояние и/или структуру и функцию белка путем модификации аминокислотных остатков (в основном цистеиновых), а редокс-состояние ряда белков может влиять на клеточный метаболизм. Перекись водорода является основной формой АФК, участвующей в окислительно-восстановительной передаче сигналов у эукариот. Нарушения в восстановительных системах способствуют старению и возникновению возрастных заболеваний. Старение в первую очередь связано с повышенным уровнем окислительного стресса, различными типами макромолекулярных изменений и накоплением повреждений дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Поскольку большинство клеточных функций выполняется белками, старение может быть в какой-то степени следствием нарушения регуляции протеостаза или изменением функционирования протеома. Более того, не все клеточные белки могут быть ресинтезированы из-за возникающих в результате старения повреждений ДНК. Таким образом, активные формы кислорода и азота, постоянно генерируемые в организме, – важные участники регуляторных механизмов в клетке, но также и причина некоторых патологических состояний, включая рак. Известно, что АФК регулируют метаболизм сигнальных молекул, необходимых для осуществления клеточного цикла. Более того, АФК способны изменять активность железосодержащих белков. Связанное с неэффективной работой антиоксидантной защиты старение ассоциировано с окислительным стрессом, различными изменениями в клеточных структурах и макромолекулах, накоплением продуктов метаболизма, которые могут оказывать негативный эффект, повреждений дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), например, из-за совершения ошибок в ходе репликации ДНК-полимеразами, сбоев работы репарационных систем.

Ключевые слова: активные формы кислорода, активные формы азота, антиоксидантная защита, внутриклеточные мессенджеры, редокс-сигнализация, перекись водорода, супероксид-анион, гидроксильный радикал, хлорноватистая кислота, бромноватистая кислота, гипотиоциановая кислота, пероксинитрит, оксид азота, ферроптоз, железо-серные кластеры, старение, антиоксиданты

Биоорг. химия 2020, 46 (5): 466-485