نظور تعیین ارتباط آنزیم PON1 به عنوان یک عامل مهم آنتی اکسیدانی با شدت بیماری و عملکرد بافت در ضایعات سوختگی انجام شد. هدف اصلی این مطالعه تعیین ارزشمندی فعالیت PON1 به عنوان یک بیومارکر برای تشخیص حساسیت افراد به بروز عوارض سوختگی، شدت بیماری و عملکرد بافت در ضایعات سوختگی ناشی از التهاب میباشد.
مقدمه:
انواع رادیکال آزاد:
به طور کلی رادیکال های آزاد در دو دسته قرار می گیرند:
رادیکال آزاد اکسیژن دار (که زیر مجموعه ای از ROS ها هستند ) و رادیکال آزاد فلزی
رادیکال آزاد اکسیژن دار
رادیکال آزاد را به صورت (R°) نشان می دهند واژه گونه فعال اکسیژن (ROS) اغلب به رادیکال آزاد و دیگر ترکیبات اکسیژن فعال از جمله اکسیژن یکتا (O°) ، پراکسید هیدروژن (H2O2) نیز اطلاق می شود که قادرند که الکترون را از سوبسترا های مختلف به سادگی دریافت کنند و آنها را به رادیکال آزاد تبدیل نمایند . تمام این ترکیبات قدرت انجام واکنش های رادیکالی را دارند(1). مهمترین رادیکال های آزاد در سیستم های زنده، آنیون سوپراکسید (O2) ، رادیکال هیدروکسیل(OH°)، نیتریک اکسید (NO)، مشتقات رادیکالی پراکسیل لیپید(ROO°) و رادیکال های الکوکسیل (RO) هستند. هنگامی که یک رادیکال با یک مولکول غیر رادیکالی اندرکنش می دهد، مولکول هدف به یک رادیکال تبدیل می شود که خود میتواند این سری از واکنش ها را به صورت آبشاری ادامه دهد . ROSها در حقیقت با اکسید کردن مولکول های دیگر و تبدیل آن ها به ROS های جدید، باعث احیا و پایدار شدن خود می شوند. به این اکسید کننده های فعال، اکسیدان گویند. رادیکال های آزاد با بعضی از قسمت های سلول مثل DNA و غشای سلولی واکنش نشان داده و باعث تخریب عمل سلول یا حتی مرگ آنها می شوند. بیشترین اثر تخریبی رادیکال های آزاد متوجه غشا سلولی ارگانل ها داخل سلولی نظیر غشا میتوکندی ها است.
رادیکال های آزاد فلزی
بشتر بررسی های متمرکز بر سیمت و کارسینوژن بودن فلزات، بر نقش آنها در تولید گونه های فعال اکسیژن و نیتروژن در سیستم های بیولوژیکی تاکید دارد. مطالعات نشان می دهد که فلزاتی ازقبیل آهن، مس، کروم، سرب، جیوه، نیکل و وانادیوم ROS تولید می کنند(2). فلزات دو ظرفیتی همانند آهن و مس موجود در زنجیره انتقال الکترون وآنزیم های مصرف کننده اکسیژن (به عنوان یک جز اصلی آنزیم یا کوآنزیم ) نقش اساسی در واکنش های اکسیداسیون و اتواکسیداسیون بازی می کند. برای مثال واکنش های اپی نفرین و ویتامین C با اکسیژن بدون یون اهن یا مس بسیار کند صورت میگیرد، بنابراین وجود اهن ومس به صورت آزاد در بدن انسان به دلیل تسریع در واکنش های اتواکسیداسیون مضر بوده و در واکنش با H2O2، رادیکال خطرناک OH را به وجود می آورند. پراکسید هیدروژن میتواند به رادیکال هیدروکسیل که بشدت آسیب رسان است تبدیل شود و یا می تواند متابولیزه شود و به صورت آب بدون ضرر دفع شود
بعضی از آنزیم ها از جمله گلوتاتیون پراکسیداز، پراکسید هیدروژن را به آب تبدیل میکنند. تبدیل H2O2 به آب ایجاد اکسیژن یگانه میکند که رادیکال آزاد نیست اما ایجاد ان طی واکنش های رادیکالی می تواند باعث واکنش بیشتر (بعنوان کاتالیزور) شود.
مکانیسم عمل رادیکال های آزاد
رادیکال آزاد به هر فرم (آنیونی، کاتیونی و خنثی) می تواند وجود داشته باشد و در هر صورت دارای حداقل یک تک الکترون آزاد می باشد که آن را (مولکول یا اتم رادیکالی ) از نظر انرژی و ترمودینامیک ناپایدار می کند و با حمله به مولکول های دیگر و گرفتن تک الکترون و یا از دست دادن الکترون خود می تواند به پایداری برسد و باعث ناپایدار شدن مولکول مورد تعرض و در حقیقت تبدیل آن مولکول به رادیکال آزاد شود. بنابراین یک واکنش زنجیره ای موجب افزایش رادیکال های آزاد می شود. تولید، افزایش و خاتمه رادیکال آزاد در سه مرحله انجام می شود(3).
مرحله شروع(initiation)
مرحله تکثیر(propagation)
مرحله پایانی(termination)
عملکرد و آسیب رسانی رادیکال های آزاد در بدن به دو صورت می باشد:
عملکرد مستقیم رادیکال های آزاد باعث تخریب پروتئین ، چربی و اسید نوکلئیک می شوند .
عملکرد غیر مستقیم رادیکال های آزاد باعث برهم زدن تعادل سیستم آنزیم های انتی اکسیدانی می شوند(3).
عوامل اکسیدانی در بدن موجود زنده
گونه های فعال اکسیژن یا عوامل اکسیدانی در بدن موجودات زنده دو منشا دارند، یا تولید آنها از طریق متابولیسم طبیعی بدن است و یا بر اثر عوامل خارجی ایجاد می شوند. به علاوه گونه های فعال اکسیژن در بدن موجودات زنده با حمله به ماکرومولکول های حیاتی بدن باعث تولید مشتقات رادیکالی این مولکول ها می شود که این مولکول های به نوبه خود به عنوان ROS عمل کرده و واکنش های آبشاری اکسیداتیو را انجام می دهند و به تدریج باعث تخریب بافتی می شوند.
عوامل اکسیدانی با منشا درونی
تولید رادیکال های آزاد در طی متابولیسم طبیعی بدن و اعمال فیزیولوژیک ضروری با عنوان تولید عادی رادیکال ها در نظام بیولوژیک نیز مطرح می شوند و مهمترین منابع تولید ان در بدن به شرح زیر است.
زنجیره تنفسی میتوکندری
زنجیره انتقال میتوکندی یکی از منابع داخلی عمده تولید رادیکال آزاد است. در سلول های هوازی احیای ناقص اکسیژن در زنجیره انتقال الکترون میتوکندری، رادیکال های آنیونی سوپراکسید را به داخل سیتوزل آزاد میکند رادیکال های سوپراکسید نسبتا غیر فعال اند اما می توانند به واسطه یون های فلزی مانند آهن و مس در تولید مواد فعال تری از قبیل پراکسید هیدروژن و رادیکال هیدروکسیل شرکت کنند.
بررسی ها نشان داد که میتوکندری مقدار معنی داری پراکسید هیدروژن تولید می کند. تخمین می زنند که تولید پراکسید هیدروژن تحت شرایط فیزیولوژیک حدود 2% جذب تام اکسیژن توسط موجود را در بر میگیرد. به هرحال شناسایی وجود رادیکال سوپراکسید در میتوکندری سالم به دلیل فعالیت بالای آنزیم سوپراکسید دسموتاز (SOD) مشکل است. همچنین یوبی سمی کوئینون به عنوان خنثی کننده اصلی اکسیژن در غشا های میتوکندری ذکر می شود(4).
رادیکال های سوپراکسید تشکیل شده در هر دوقسمت غشا داخلی میتوکندری به طورکامل در ابتدا به پراکسید هیدروژن و سپس توسط CU_SOD، ZN ( درواقع در فضای بین غشایی SOD ) و (Mn-SOD) (SOD، واقع در ماتریکس) سمی زدایی می شوند. اما سوپراکسید بواسطه نیمه عمر طولانی اش (50/0 ثانیه در غیاب رویشگر ها) موجب غیر فعال شدن آنزیم هایی از قبیل کاتالاز و گلوتاتیون پراکسیداز و اکسیداسیون اجزای درون سلولی از قبیل گلوتاتیون می شوند.
عمل سیتوکروم P450
سیتوکروم P450 که در غشا شبکه آندوپلاسمی سلول های کبدی وجود دارد با هیدروکسیله نمودن سموم گرچه باعث افزایش حلالیت و دفع سریعتر آنها می شود ولی در حین این عمل سبب ایجاد محصولات فرعی اکسیداتیو می شود(5). پیشنهاد شده است که سیتوکروم P450 نیز منبع تولید گونه های فعال اکسیژن است. گونه های فعال اکسیژن به ویژه آنیون سوپراکسید و پراکسید هیدروژن احتمالا از طریق القا سایتوکروم آنزیم P450 (به دنبال شکست یا uncoupling چرخه کاتالیتیکی P450) تولید می شوند.
متابولیسم ایکوزانوئیدها (اسید چرب 10 کربنه)
پروستاگلاندین و لوکوترین ها از متابولیسم اسید آراشیدونیک حاصل می شوند که طی دو مسیر تولید و مصرف رادیکال های آزاد مشتق شده از O2 ساخته می شوند. همچنین رادیکال های آزاد اکسیژن در اثر فعالیت آنزیم سیکلواکسیژناز، آزاد و با فیدبک منفی، منجر به غیر فعال شدن سیکلواکسیژناز و مهار سنتز پروستاگلاندین ها می شوند.
فرایند فاگوسیتوز
فرایند فاگوسیتوز در عملکرد ایمنی بسیار مهم وحیاتی می باشد. در مرحله انفجار تنفسی در نوتروفیل ها و ماکروفاژها، آنزیم NADPH اکسیداز موجود در غشا پلاسمایی این سلول ها موجب احیا شدن اکسیژن و تبدیل آن به رادیکال سوپراکسید شده، سپس طی یک سری از واکنش هایی که با یون های فلزی کاتالیز می شود سایر رادیکال های آزاد حاوی اکسیژن را تولید میکند. لوکوسیت ها همچنین حاوی آنزیم های دیگری مثل میلوپراکسیداز هستند که باعث ایجاد HOCL از H2O2 می شوند .در نتیجه تخریب آنتی ژن های بلعیده شده توسط این سلول ها انجام می شود.
در ماکروفاژ فعال شده ما شاهد افزایش جذب اکسیژن هستیم که بسیاری از گونه های فعال اکسیژن از قبیل آنیون سوپراکسید، نیتریک اکسید و پراکسید هیدروژن را تولید می نماید.
رادیکال نیتریک اکسید
نیتریک اکسید در فرایند های فیزیولوژیکی زیادی از قبیل گشاد کنندگی عروق، انتقال پیام و غیره شرکت دارد. همچنین نقش دفاعی ضد باکتریایی در بدن از خود نشان می دهد. اما NO می تواند با دآمینه کردن بازهای DNA و یا تبدیل سیتوزین به اوراسیل و متیل سیتوزین به تیمین ایجاد جهش و درنتیجه تومور کند.
واکنش های پراکسی زومی
میکروزوم ها و پراکسی زوم ها نیز منابع تولید ROS می باشند. میکروزوم ها مسئول تولید 80 درصدی H2O2 در جایگاه های هیپراکسی در in vivo هستند(6) .مشخص شده است که تحت شرایط فیزیولوژیک پراکسی زوم های H2O2 تولید میکنند نه O2. اگرچه کبد اندام اصلی بوده و نقش پراکسی زوم آن در تولید H2O2 تام معنی دار است اما پراکسی زوم اندام های دیگر نیز دارای مکانیسم تولید H2O2 طی گرسنگی طولانی مدت است بیشتر واکنش های متابولیکی که محصول فرعی آنها H2O2 می باشد در اندامک درون سلولی پراکسی زوم انجام می گیرند و در این اندامک، آنزیم کاتالاز بیشتر پراکسید هیدروژن تولید شده را به محصولات بی ضرر آب و اکسیژن مولکولی تجزیه میکند.
عوامل اکسیدانی با منشا خارجی
سیگار
دود سیگار حاوی 300 تا 500 PPM رادیکال نیتریک اکسید (NO) می باشد. اکسید های نیتروژن (NOx) موجود در دود سیگار باعث اکسایش ماکرومولکول های حیاتی و کاهش سطح آنتی اکسیدان های بدن می شود.
فلزات دو ظرفیتی
فلزات دو ظرفیتی نظیر آهن و مس تولید رادیکال OH را از H2O2 افزایش می دهند . در بیماری هموکروماتوز که یک نقص ژنتیکی مردان است، روزانه مقادیر زیادی آهن جذب بدن می شود در نتیجه بیماری حاصل از اکسیدان ها در این افراد بیشتر مشاهده می شود(7).
اشعه های یونیزان
اشعه های یونیزان عامل خارجی مهمی در تولید رادیکال های آزاد مخصوصا گونه های فعال اکسیژن می باشند. معمولی ترین اشعه، اشعه UV می باشد که بر اثر تخریب لایه اوزون (O3) دارای اثرات سرطان زائی مخصوصا سرطان پوست است(8).
آلاینده های هوا
بسیاری از آلاینده های شیمیایی هوا ناشی از سوخت های سرب دار است که توسط وسایط نقلیه تولید می شوند، و همچنین مواد افزایش دهنده O3 اتمسفر نیز به عنوان اکسیدان محسوب می شوند.
داروها و سموم
اثرات سمی داروها در طی متابولیسم آنها در بدن و با ایجاد رادیکال های آزاد صورت می گیرد مثلا سیکلوسپورین باعث افزایش تولید گونه های فعال اکسیژن می شود. استامینوفن نیز باعث ایجاد سمیت در سلول های کبدی می شود که این عمل مربوط به ایجاد رادیکال های آزاد است(9) .درحالیکه منشا این عوامل مشخص شد به نقش آنها در ایجاد اختلالات احتمالی می پردازیم.
اثر رادیکال های آزاد بر ماکرومولکول ها
اثر رادیکال های آزاد بر پروتئین ها:
گونه های مختلف اکسیژن (رادیکال های اکسیژن) می توانند به طور مستقیم با پروتئین ها در جایگاه های خاص واکنش دهد، و رادیکال های پروتئین ایجاد شده نیز به نوبه خود می توانند به طور سریع در ساختمان پروتئین جابجا شوند زنجیره های جانبی اسید های آمینه به خصوص خیلی تحت تاثیر این رادیکال ها (بیشتر آلکوکسیل و پروکسیل ) می باشند.
اکسید شدن پروتئین ها بر اثر حمله رادیکال های آزاد حساسیت آنها به پروتئولیز و همچنین آب گریزی آنه

مطلب مرتبط :   دانلود پایان نامه ارشد درموردعملکرد سازمان، حقوق و دستمزد، آموزش کارکنان

Written by 

دیدگاهتان را بنویسید