Toate
izoformele enzimei GPX catalizează reacţiile de reducere a H
2O
2
şi
a hidroperoxizilor organici la H
2O,
utilizând ca
donator de
electroni GSH sau în anumite cazuri tioredoxina, ori
glutaredoxina. (
Bjornstedt 1997, Holmgren 2005).
Catalaza-
Catalaza (CAT) îndeplineşte mai multe roluri biochimice
în
sistemele biologice, dar principalul rol ce îi revine este
acela
de a cataliza transformarea H
2O
2
în H
2O şi O
2.
Ecuaţia
chimică prin care catalaza descompune peroxidul de hidrogen
este:
2H2O
------- 2H2O + O2
(Fita 1985)
Catalaza
este un homotetramer cu masa moleculară 240 kDa, distribuită
exclusiv în peroxizomi şi nu numai (
Kirkman
2007).
Antioxidanti
non-enzimatici- GSH-ul este cel mai important
antioxidant nonenzimatic
de la nivelul fibrei musculare şi nu numai (Meister 1983).
GSH-ul
este sintetizat la nivel hepatic de unde prin intermediul sistemului
circulator ajunge la toate teritoriile tisulare unde îşi
exercită
rolul funcţional.
Se pare că la rozătoare, ficatul
este
principalul
organ implicat în
sinteza GSH-ului. Astfel, ficatul furnizează glutationul redus
altor teritorii
tisulare, unde îşi exercită funcţia antioxidantă. Ficatul
fiind
singurul organ care poate sintetiza cisteina din metionină pe calea
transsulfurarii
Se pare că există şi un
microcircuit
intrahepatic
al glutationului. Acesta, exportat în spaţiul Disse este
degradat
extrahepatocitar, iar aminoacizii sunt resorbiţi.
La
nivel
celular,
glutationul redus îndeplineşte multe roluri, spre exemplu
reacţionează cu o gamă variată de radicali, cărora le cedează un atom
de hidrogen (rol de donor).
GSH-ul
îndeplineşte şi
rol de coenzimă a GPX şi a glutation-S-transferaza.
Pe
lângă mecanismele antioxidante menţionate mai sus, celulele
mai
dispun şi de alte mecanisme enzimatice care contribuie direct sau
indirect la menţinerea echilibrului redox celular. Exemplu de astfel de
enzime cu rol accesoriu antioxidant: tireoredoxina, glutaredoxina şi
peroxiredoxina.
Sistemul
tioredoxin (antioxidant) este compus
din
tioredoxin (TRX) şi
tioredoxin reductaza
(
Arner 2000, Berndt 2007,
Holmgren 2005,Yi B 2006). Celulele eucariote
conţin două
sisteme
TRX, citosolic (TRX1) şi mitocondrial (TRX2) (
Berndt 2007).
În
mod funcţional, TRX este o
oxidoreductaza ce
prezintă un centru (site)
activ ditiol-disulfid, omniprezentă responsabilă cu menţinerea
statusului normal a proteinelor de constitutie (
Blair 2001,
Berndt
2007). TRX este redusă de tioredoxin- reductaza
reacţie
NADPH-dependentă (
Holmgren 1985). Datorită
implicării în
menţinerea statusului normal al proteinelor, TRX prezintă numeroase
funcţii fiziologice incluzând transcripţia
unor
factori genetici, protecţie împotriva stresului oxidativ şi a
controlului apoptozei (
Arner 2000). De asemenea,
tioredoxin-reductaza
are un important rol în reciclarea vitaminei C,
funcţionând
ca o reductază dehidroascorbată dependentă de NADPH.
Similar cu TRX,
glutaredoxina (GRX)
este o
reductază tiodisulfidică a
cărei funcţie este legată de protecţia şi regenerarea tiolilor proteici
si non-proteici în perioade de stress oxidativ (
Berndt
2007).
GRX
protejează tiolii de transferul electronilor din NADPH - substraturile
disulfide, acest ciclu catalitic este combinat cu sistemul
glutation/glutation reductaza (
Berndt 2007).
Celulele umane
conţin trei izoforme ale GRX; GRX1 este localizat
în
citostol, izoformele GRX2 şi GRX3 sunt localizate în
mitocondrie
(
Gladyshed 2001, Lundberg 2001).
Totuşi,
TRX şi GRX controlează starea redox a grupurilor de tioli prin diferite
căi, prezenţa lor simultană în celule sugerează diferite
funcţii
pentru fiecare dintre ele.
În consecinţă,
GRX şi TRX cooperează pentru a menţine statusul redox normal
al
tiolilor proteici şi non-proteici.
Peroxiredoxin (PRX) a
fost descoperit în anul 1988 şi este o
peroxidază nouă capabilă să reducă diverşi radicali şi structuri
instabile chimic, prin folosirea electronilor cedaţi sau preluaţi de la
diferite structuri fiziologice precum TRX (
Kim 1988).
Celulele
mamiferelor exprimă şase izoforme ale PRX. ( PRX I-VI ) care sunt
distribuite diferenţiat în celulă. PRX I, II şi VI se găsesc
în citosol; PRX III este localizat în mitocondrie;
PRX IV
se găseşte în spaţiul extracelular, iar PRX V se găseşte şi
în mitocondrie şi în peroxizomi. Din păcate, o
analiză
kinetică a reacţiei PRX la nivelul concentraţiei, nu au adus date clare
privind ordinul de mărime pentru niciuna din cele şase izoforme.
Totuşi, concentraţiile molare ale PRX sunt de obicei mai mici
decât GPX sau CAT prin diferite ordine de mărime (
Flohe
2003).
Deci, totuşi, PRX poate apăra celula de acţiunea nefastă a
stresului oxidativ, importanţa rolului sau antioxidant în
celulele mamiferelor rămânând încă
neclară (
Flohe
2003). De altfel, evidenta creştere a concentraţiei sugerează
că pe
lângă proprietăţile antioxidante, aceste peroxidaze pot juca
şi
un important rol în reglarea echilibrului hidric celular,
poate
îndeplini şi rol de semnal (mesager chimic) în
procesele de
semnalizare celulară şi în procesul de apoptoză.
Efectele exerciţiului fizic asupra sistemelelor TRX,
GRX şi
PRX din muşchii scheletici rămân (neştiute) incerte. Totuşi,
este
de imaginat că schimbările în unul sau în
toate
aceste sisteme antioxidante ar putea reprezenta o protecţie
în
plus a celulei împotriva alterării semnalizării redox
celulare
sau o adaptare la activitatea fizică. Această temă rămâne o
arie
interesantă pentru posibile cercetări.
Enzime
lipolitice cu rol
antioxidant - este bine cunoscută importanţa
biologică a enzimelor
fosfolipazice în procesele de reglare a activităţii celulare.
Cu
toate acestea, până în prezent nu au fost elucidate
în întregime mecanismele intime moleculare prin
care
fosfolipazele protejează celula de acţiunea degradativă a radicalilor
liberii (
Byung 1994).
Celulele
dispun de un
arsenal enzimatic responsabil de reconstrucţia, degradarea sau
modificarea constituienţilor plasmatici.
Datele
experimentale au arătat că peroxidarea lipidelor membranare poate
stimula activitatea lipolitică a fosfolipazei A2, care prezintă o mare
afinitate pentru forma peroxidată a lipidelor.
Predilecţia
fosfolipazei-A2 de a acţiona asupra lipidelor peroxidate ar
putea avea ramificaţii fiziologice foarte importante cu privire la
repararea membranei celulare sau în procesele de
detoxificare,
servind ca mecanisme suplimentare de protecţie împotriva
peroxidări lipidelor.
Există
strânse
corelaţii între vârsta celulei şi concentraţia
fosfolipazei-A2, se pare că procesele apoptotice stimulează biosinteza
fosfolipazei-A2, dar în acest caz enzima se leagă specific de
membranele biologice alterate şi le digeră acest mecanism nu a fost
elucidat până în prezent.
Există şi
enzime proteolitice cu rol antioxidant secundar, care acţionează asupra
intermediarilor rezultaţi în urma acţiunii radicalilor liberi
ai
oxigenului asupra structurilor proteice.
Acţiunea/strategia
enzimelor proteolitice de a combate stressul
oxidativ este similară cu cea a lipidelor.
continuare
... →
Stressul
oxidativ