Роль восстановленного глутатиона при индукции ПОЛ в гепатоцитах

Восстановленный глутатион (GSH) поддерживает редокс-гомеостаз клеток и защищает гепатоциты от окислительного стресса. Индукция перекисного окисления липидов (ПОЛ) в печени может повредить клеточные мембраны и нарушить функции гепатоцитов, что способствует развитию заболеваний печени. Изучение механизмов действия восстановленного глутатиона в контексте ПОЛ может помочь в разработке терапевтических стратегий для защиты печени и улучшения её состояния. Эта статья рассматривает роль глутатиона как защитного агента и его потенциал в профилактике и лечении заболеваний печени, связанных с окислительным стрессом.

Защитные системы гепатоцитов от процесса ПОЛ

Из множества исследований, посвященных токсичности различных веществ на основе изолированных гепатоцитов или клеточных культур, можно сделать вывод, что их повреждающее воздействие связано с изменениями в метаболизме глутатиона. Это вполне объяснимо, поскольку восстановленный глутатион (GSH) является важным элементом реакций, катализируемых глутатионпероксидазой (ГПО). Субстратами этого фермента служат первичные молекулы, образующиеся в процессе перекисного окисления липидов (ПОЛ) — гидроперекиси ненасыщенных жирных кислот.

Если в культуре гепатоцитов наблюдается снижение уровня GSH с течением времени, это может свидетельствовать о повышении активности ПОЛ, вызванной различными факторами. Это взаимосвязь была подтверждена в исследовании Ананди и его коллег, где показано, что индукция ПОЛ хлорамином-Т в изолированных гепатоцитах приводит к снижению уровня GSH, что в конечном итоге приводит к клеточному лизису — явлению, которое также рассматривалось в более ранней работе Хегберга и Кристоферсона. Токсическое воздействие гидроперекиси кумола, диэтилмалеата и парацетамола на гепатоциты не всегда сопровождается окислением GSH и накоплением малонового диальдегида (МДА).

Исследования Хегберга с соавторами продемонстрировали, что в зависимости от природы индуктора ПОЛ, способность GSH участвовать в этом процессе может варьироваться.

Индукция ПОЛ в изолированных гепатоцитах с использованием комплекса Fe+3 — АДФ (оптимальная концентрация 187 мкМ) и гидроперекиси кумола уже в первые 10 минут инкубации приводила к снижению уровня GSH и увеличению GSSG. При этом ГПК оказалась более мощным индуктором, чем Fe3+ — АДФ. ГПК в концентрации 150 мкМ, когда скорость индукции ПОЛ еще невелика, вызывала заметное снижение уровня GSH и образование GSSG в гепатоцитах уже через 5 минут инкубации. Однако на 20-й минуте восстановленная форма глутатона GSH вновь преобладала. Это может указывать на то, что ГПК подвергалась действию ГПО, и в этой реакции участвовал восстановленный глутатион. Скорость реакции была достаточно высокой, чтобы уже через 5 минут ГПК в гепатоцитах превращалась системой GSH+ГПО в оксикислоту, и расходование GSH прекращалось.

При более высоких концентрациях (до 300 мкМ и выше) ГПК эффективно индуцировала ПОЛ в гепатоцитах, и снижение уровня GSH происходило быстрее, чем при действии ГПК в концентрации 150 мкМ. Это связано с тем, что ГПК в концентрациях, превышающих 150 мкМ, подвергается гомолитическому распаду на цитохром Р-450. Образующиеся при этом активные радикальные интермедиаты инициируют цепные реакции окисления липидов в клетках печени, в первую очередь ацильных остатков фосфолипидов мембран эндоплазматического ретикулума, где локализована ферментная система монооксигеназ со смешанной функцией, терминальным компонентом которой является цитохром Р-450.

В некоторых случаях не ПОЛ приводит к снижению уровня GSH в клетках печени, а наоборот, развитие ПОЛ в гепатоцитах происходит вследствие дефицита GSH, вызванного воздействием токсиканта. Подобные наблюдения были сделаны Экстремом и Хегбергом при исследовании действия хлороформа на свежевыделенные гепатоциты крыс. В течение первого часа инкубации происходило снижение уровня GSH в клетках, что было следствием активного метаболизма СНСl3. В гепатоцитах, выделенных из печени крыс, индуцированных фенобарбиталом, интенсивность метаболизма СНСl3 и скорость падения уровня GSH были значительно выше, чем в гепатоцитах из неиндуцированных фенобарбиталом крыс. Взаимодействие продуктов метаболизма СНСl3 (образование этих продуктов аналогично образованию продуктов метаболизма ССl4) с белками гепатоцитов, включая ферменты, ответственные за синтез GSH, стало причиной снижения уровня GSH в клетках.

Радикальные продукты метаболизма СНСl3 менее активны, чем продукты метаболизма ССl4. Поэтому они не могут выступать инициаторами свободнорадикального окисления липидов: защитный антиоксидантный барьер непреодолим для них. Белковые компоненты клеток менее защищены от атаки свободными радикалами, которые способны «сшивать» белки.

Снижение уровня GSH в гепатоцитах через 1 час инкубации с СНСl3 вызывало развитие процесса ПОЛ (накопление МДА). Одновременно нарушалась проницаемость плазматической мембраны гепатоцитов, что приводило к клеточному лизису. Парацетамол, субстрат цитохрома Р-450, добавленный в суспензию гепатоцитов, снижал скорость образования МДА и предотвращал клеточный лизис. Таким образом, токсическое действие СНСl3 на гепатоциты проходит в две фазы:

1. Продукты метаболизма СНСl3 изменяют условия обмена GSH, что приводит к снижению его уровня в клетках;
2. Развивающееся в связи с этим ПОЛ ведет к деструкции клеток.

В некоторых исследованиях не было установлено связи между активацией ПОЛ в гепатоцитах и потерей восстановленного глутатиона. Иногда процесс ПОЛ вызывал не снижение уровня GSH в культуре клеток печени, нагруженных комплексом Fe-нитрилтриацетат, а его увеличение.

Таким образом, изменение уровня восстановленного глутатиона в гепатоцитах, даже если при этом не фиксируются продукты ПОЛ, позволяет говорить об интенсификации процесса ПОЛ, особенно если наблюдается повреждение клеток печени.

Помимо глутатионпероксидазной защитной системы, в клетках печени существуют и другие ферментные системы, которые защищают клетки от воздействия активных форм кислорода, участвующих в инициации ПОЛ. К таким системам относятся ферменты супероксиддисмутаза и каталаза, которые при аддитивном действии нейтрализуют О2 и Н2О2.

Эти ферментные системы играют центральную роль в регуляции ПОЛ на стадии инициирования. Их мощность в физиологических условиях достаточно высока. Однако для обеспечения надежной защиты при развитии процессов ПОЛ в клетке также существуют неферментативные системы: ловушки ОН-радикалов, алкильных и алкоксильных радикалов (антиоксиданты; альфа-токоферол, витамин С, стероидные гормоны).

Еще одной возможностью антиоксидантной защиты является удаление из гидрофобной фазы мембран ионов металлов переменной валентности с помощью эндогенных хелаторов — органических кислот, гистидина и других.

Кроме того, в защите от продуктов ПОЛ, вероятно, важна роль фермента фосфолипазы А2, способной отщеплять модифицированные полиеновые жирнокислотные цепи фосфолипидов. Гидрофильность этих цепей увеличивается благодаря появлению в них гидроперекисных группировок, что облегчает включение ацильных остатков в дальнейший окислительный метаболизм.

Важным неспецифическим фактором регуляции ПОЛ, действующим на всех стадиях процесса, является структурный антиокислительный эффект, который представляет собой комплекс свойств биомембран, ограничивающий доступ субстратов ПОЛ — ацильных непредельных остатков фосфолипидов для кислорода и его активных форм, катализаторов ПОЛ, радикальных интермедиатов ПОЛ.

И, наконец, как уже упоминалось, ГПО способна превращать гидроперекиси жирных кислот в оксикислоты; эта реакция происходит в присутствии восстановленного глутатиона, в ходе которой он окисляется.

Если в гепатоцитах надежность всех антиоксидантных систем высока, то, вероятно, развитие процессов ПОЛ будет значительно ограничено. Это верно только при условии, что гепатоциты находятся в адекватных условиях инкубации, а метаболические характеристики, включая системы защиты клеток от процессов свободнорадикального окисления липидов, соответствуют нативным критериям.

Кинетика спонтанного ПОЛ в гепатоцитах в первые часы инкубации может служить критерием надежности этих систем. Методическая тщательность выделения клеток печени положительно сказывается на получении высоких характеристик антиоксидантной способности гепатоцитов при их инкубации. Вероятно, различные авторы получают противоречивые данные о роли ПОЛ в токсическом воздействии различных веществ на клетки печени именно из-за того, что в каждом конкретном случае в гепатоцитах могут быть разные соотношения между факторами, способствующими активации ПОЛ и препятствующими его развитию. Также важно учитывать, на каком этапе развития ПОЛ — инициации, пропагации или образования вторичных продуктов — нарушается надежность защитных систем в клетке.

При воздействии различных токсикантов — индукторов ПОЛ — на клетки печени можно значительно нарушить надежность антиоксидантных защитных систем на разных этапах развития ПОЛ.

Теперь давайте подробнее рассмотрим возможные последствия индукции ПОЛ в гепатоцитах.

Эксперты подчеркивают важность восстановленного глутатиона в процессе индукции перекисного окисления липидов (ПОЛ) в гепатоцитах. Глутатион, являясь мощным антиоксидантом, играет ключевую роль в защите клеток печени от окислительного стресса. При повышении уровня свободных радикалов, вызванного различными факторами, восстановленный глутатион способствует нейтрализации этих радикалов, тем самым уменьшая повреждение клеточных мембран. Исследования показывают, что достаточный уровень глутатиона в гепатоцитах способствует поддержанию их функциональной активности и предотвращает развитие стеатоза и других заболеваний печени. Таким образом, поддержание оптимального уровня восстановленного глутатиона может стать важной стратегией в профилактике и лечении заболеваний печени, связанных с окислительным стрессом.

Глутатион – ЕДИНСТВЕННАЯ ЗАЩИТА от химии вокруг!

Повреждения гепатоцитов, вызванные индукцией ПОЛ

Развитие процесса ПОЛ независимо от того, какие индукторы вызвали этот процесс, может вести к деструктивным изменениям в клетках. Это происходит потому, что в результате свободнора­дикального окисления липидов в клетках накапливаются различные продукты, оказывающие отрицательное действие на внутри­клеточные компоненты клеток: инактивация и солюбилизация мембранных ферментов, нарушение белок-липидных взаимодействий в мембранах, образование межмолекулярных сшивок. Такие повреждающие воздействия ПОЛ на клетку проявляются, как правило, при нарушении регуляции этого процесса, т.е. при развитии различных патологий. Повреждение кле­ток в результате развития процесса ПОЛ может при прочих равных условиях ускорять этот процесс.

Гепатоциты являются хорошей моделью для исследования ме­ханизмов таких повреждений. Активация ПОЛ связана с ультраструктурными изменениями в гепатоцитах, с уменьшением активности глюкозо-6-фосфатазы, которая влияет на се­креторные функции этих клеток.

Исследования индукции ПОЛ в гепатоцитах позволяют отве­тить на вопросы, связанные не только с первичными явлениями протекания процесса ПОЛ, но и с более глубокими изменениями в клетках печени при развитии этого процесса. Как мы уже отме­чали, при индукции ПОЛ ССl₄ или другими индукторами в некоторых случаях происходит увеличение количества поврежденных клеток, а при определенных условиях повреждение гепатоцитов вызывает интенсификацию ПОЛ.

Костеру с соавторами удалось установить на микро­сомальной фракции печени и гепатоцитах, что при индукции НАДФН-зависимого ПОЛ в микросомах и индукции ПОЛ Fe³⁺ — АДФ и ГПК в гепатоцитах с течением времени образуются хро­мопротеиды, обладающие характерной флуоресценцией. Применяя специфические ингибиторы образования ОН-радикала — тиомочевину и каталазу, Костер с соавторами показали, что инициирую­щим радикалом в процессе ПОЛ как в микросомах, так и в изо­лированных гепатоцитах является ОН-радикал: образование вто­ричных продуктов ПОЛ (МДА) в гепатоцитах коррелирует с на­коплением хромопротеидов и эффективно ингибируется каталазой и тиомочевиной.

Возможность индуцировать НАДФН-зависимое ПОЛ в гепа­тоцитах системой Fe³⁺/Fe²⁺ — АДФ в присутствии НАДФН и сня­тие таким образом антиоксидантной «блокады», как делают некоторые исследователи, приводит к тому, что развитие процесса ПОЛ постепенно выходит из-под контроля регуляторных систем защиты. При использовании других способов индукции ПОЛ в гепатоцитах контроль со стороны этих регуляторных систем также начинает ослабевать. Ввиду этих причин в «стрессированных» гепатоцитах и происходят изменения, ведущие к накоплению продуктов ПОЛ, а вследствие этого и различным видам повреждений в клетках печени как на молекулярном, так и клеточном уровнях.

Предотвращать эти вредные для клетки воздействия, происходящие в результате активации процесса ПОЛ в гепатоците, возможно. Весьма эффективным способом является увеличение мощности антиоксидантной системы посредством внесения в суспензию или культуру гепатоцитов различных антиоксидантов.

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о роли восстановленного глутатиона (GSH) при индукции перекисного окисления липидов (ПОЛ) в гепатоцитах:

1. Антиоксидантная защита: Восстановленный глутатион является одним из ключевых антиоксидантов в клетках печени. Он помогает нейтрализовать свободные радикалы и перекиси, которые образуются в процессе ПОЛ. Это позволяет защищать клеточные мембраны и другие важные молекулы от окислительного повреждения.

2. Регуляция окислительного стресса: Глутатион участвует в регуляции окислительного стресса в гепатоцитах. При повышении уровня ПОЛ уровень восстановленного глутатиона может снижаться, что приводит к усилению окислительного повреждения. Однако при адекватной поддержке уровня GSH клетки могут лучше справляться с окислительным стрессом и предотвращать повреждение.

3. Влияние на метаболизм липидов: Восстановленный глутатион также играет важную роль в метаболизме липидов. Он участвует в детоксикации и метаболизме жирных кислот, а также в синтезе и деградации липидов. Это может влиять на уровень ПОЛ, так как изменения в метаболизме липидов могут приводить к изменению продукции свободных радикалов и, соответственно, к окислительному стрессу в гепатоцитах.

Вся правда про глутатион!

Механизмы действия восстановленного глутатиона при защите гепатоцитов от ПОЛ

Восстановленный глутатион (GSH) является трипептидным антиоксидантом, который играет ключевую роль в защите клеток от окислительного стресса и пероксидного окисления липидов (ПОЛ). Гепатоциты, как основные клетки печени, подвержены воздействию различных токсических веществ и свободных радикалов, что делает их особенно уязвимыми к повреждениям, вызванным ПОЛ. Механизмы действия восстановленного глутатиона в этом контексте можно разделить на несколько основных аспектов.

Во-первых, глутатион участвует в нейтрализации свободных радикалов. Он способен реагировать с активными формами кислорода (АФК), образующимися в процессе метаболизма и при воздействии токсинов. Восстановленный глутатион отдает свой электрон, тем самым превращаясь в окисленный глутатион (GSSG) и нейтрализуя свободные радикалы, что предотвращает их повреждающее действие на клеточные структуры, включая липиды, белки и ДНК.

Во-вторых, глутатион играет важную роль в регуляции активности антиоксидантных ферментов. Он является кофактором для таких ферментов, как глутатионпероксидаза, которая катализирует реакцию разложения перекиси водорода и органических пероксидов. Увеличение уровня восстановленного глутатиона в гепатоцитах способствует активации этих ферментов, что усиливает защитные механизмы клеток и снижает уровень окислительного стресса.

Кроме того, восстановленный глутатион участвует в детоксикации различных экзогенных и эндогенных соединений. Он способен конъюгироваться с токсичными веществами, образуя менее токсичные и более водорастворимые соединения, которые легче выводятся из организма. Этот процесс, известный как глутатион-S-конъюгация, особенно важен для защиты гепатоцитов от повреждений, вызванных лекарственными средствами, алкоголем и другими токсинами.

Также стоит отметить, что восстановленный глутатион способствует поддержанию целостности клеточных мембран. Он предотвращает окислительное повреждение липидов, что является ключевым фактором в сохранении функциональности клеточных мембран и предотвращении их пероксидации. Это, в свою очередь, помогает сохранить нормальную проницаемость мембран и защитить клетки от апоптоза, вызванного окислительным стрессом.

Наконец, восстановленный глутатион также влияет на сигнальные пути, связанные с клеточной выживаемостью и апоптозом. Он может модулировать активность различных транскрипционных факторов, таких как Nrf2, которые регулируют экспрессию антиоксидантных и детоксикационных генов. Это позволяет клеткам адаптироваться к условиям окислительного стресса и повышает их устойчивость к повреждениям.

Таким образом, восстановленный глутатион выполняет множество функций, направленных на защиту гепатоцитов от ПОЛ, включая нейтрализацию свободных радикалов, активацию антиоксидантных ферментов, детоксикацию токсичных веществ, поддержание целостности клеточных мембран и модуляцию клеточных сигналов. Эти механизмы подчеркивают важность глутатиона как ключевого компонента в системе защиты печени и его значимость для поддержания здоровья гепатоцитов.

Вопрос-ответ

НОВОЕ ЛЕКАРСТВО ОТ ГЕПАТИТА Б: Вся правда о БРЕЛОВИТУГ/BRELOVITUG и как его дождаться? ПЛАН 2025-26

Какова основная функция восстановленного глутатиона в гепатоцитах?

Восстановленный глутатион играет ключевую роль в защите гепатоцитов от окислительного стресса, действуя как мощный антиоксидант. Он нейтрализует свободные радикалы и помогает поддерживать редокс-баланс в клетках печени, что особенно важно при индукции перекисного окисления липидов (ПОЛ).

Какие механизмы активируют индукцию ПОЛ в гепатоцитах?

Индукция ПОЛ в гепатоцитах может быть вызвана различными факторами, включая токсические вещества, воспалительные процессы и метаболические нарушения. Эти факторы приводят к образованию свободных радикалов, что, в свою очередь, инициирует окислительные реакции, способствующие повреждению клеточных мембран.

Как восстановленный глутатион влияет на процессы детоксикации в печени?

Восстановленный глутатион участвует в процессах детоксикации, связываясь с токсичными веществами и способствуя их выведению из организма. Он также активирует ферменты, ответственные за метаболизм и экстракцию токсинов, что помогает минимизировать повреждения гепатоцитов и поддерживать их функциональную активность.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите механизмы действия глутатиона на клеточном уровне. Понимание того, как восстановленный глутатион влияет на процессы окислительного стресса и индукцию перекисного окисления липидов (ПОЛ) в гепатоцитах, поможет вам лучше осознать его важность для здоровья печени.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на источники глутатиона в вашем рационе. Включение продуктов, богатых серосодержащими аминокислотами, таких как чеснок, лук и брокколи, может способствовать естественному синтезу глутатиона в организме.

СОВЕТ №3

Регулярно проверяйте уровень антиоксидантов в вашем организме. Это поможет вам понять, насколько эффективно ваше тело справляется с окислительным стрессом и нужно ли вам дополнительно поддерживать уровень глутатиона через добавки или изменения в питании.

СОВЕТ №4

Обсудите с врачом возможность использования добавок глутатиона, особенно если вы подвержены факторам риска, связанным с заболеваниями печени. Профессиональная консультация поможет определить, подходит ли вам такая поддержка.