المؤكسدات ومضادات الاكسدة الخلوية.. لمحة موجزة

أ.د. قتيبة فرحان داود الراوي- قسم الكيمياء

eps.kutayba.farhan.dawood@uoanbar.edu.iq

الصفحة الرسمية الالكترونية للكاتب

تتميز الأنواع التفاعلية لكل من الأوكسجين ROS والنيتروجين RNS والكبريت RSS (التي تم تحديدها حديثاً)، بالقدرة على إحداث أضرار مؤكسدة للدهون والبروتينات والحامض النووي DNA. هذه الأنواع التفاعلية يمكن أن تكون جذور حرة أو مواد مؤكسدة ليست جذور حرة. تكون الجذور الحرة غير مستقرة لامتلاكها إلكترون منفرد، وعادة ما تكون مشحونة كهربائياً وتميل بالتالي إلى الاستقرار عن طريق التفاعل مع مواد أخرى مما يسبب الأكسدة. أنواع الأوكسجين التفاعلية، وأنواع النيتروجين التفاعلية، وRSS، هي الاصناف الرئيسية الثلاث من المؤكسدات (Oxidants) التي تتشكل داخل اجسامنا.

تلعب أنواع الأوكسجين التفاعلية، الدور الأبرز في عملية الاكسدة الخلوية، ومن اهم تلك الجذور هي الجذور الفائقة (O2−⋅)، وجذور الهيدروكسيل (.OH) ، في حين ان ابرز المؤكسدات غير الجذور الحرة هي: بيروكسيد الهيدروجين (H2O2)، وحامض هايبوكلوروس . (HOCl) اما اكثر الأنواع التفاعلية النتروجينية فهي؛ أوكسيد النتريك (NO) وبيروكسي نتريت (−ONOO)، وفيما يخص الأنواع التفاعلية الكبريتية، فهي تشمل RS وكذلك RSS (المتكونة من تفاعل ROS مع الثايول).

كما أسلفنا، فان الأحماض النووية والسكريات والدهون والبروتينات تُعتبر الهدف الرئيسي لهذه المواد المؤكسدة. حيث تُساهم التأثيرات الضارة للأنواع التفاعلية ROS وRNA كـالجذور الفائقة وجذور الهيدروكسيل وبيروكسيدات الهيدروجين فضلا عن جذور بيروكسي نتريت في إحداث تغييرات في الجزيئات الحيوية العضوية مثل الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة في دهون الأغشية، وأكسدة البروتينات، وتكسير الحامض النووي منقوص الاوكسجينDNA ، وأكسدة الحامض النووي الرايبوزي RNA، وموت الخلايا المبرمج.

بالرغم مما تقدم، تعتبر الأنواع التأكسدية ضرورية للعديد من الوظائف الفسيولوجية للكائنات الحية، فهي تُسهم في العمليات الفسيولوجية وآليات الحماية الأساسية التي تستخدمها تلك الكائنات لبقائها، من هذا دورها في الدفاع المناعي، والعمل المضاد للبكتيريا، وكعوامل إشارة في مسارات خلوية مختلفة تُعرف باسم "إشارات الأكسدة والاختزال" وعلى وجه الخصوص ( H2O2 و ONOO).

في ظل الظروف الطبيعية، تستطيع الخلايا التخلص من الأنواع التفاعلية بواسطة مضادات الأكسدة (Antioxidants)، القادرة على التفاعل مباشرة مع تلك المواد المؤكسدة لتقليل قدرتها على الأكسدة. من الأمثلة على مضادات الاكسدة ديسموتاز الفائق (SOD)، الكاتلاز (CAT)، الكلوتاثيون بيروكسيديز (GPx). فضلا عن ذلك، توجد بعض المركبات الكيميائية كالفينولات المتعددة ومركبات طبيعية اخرى، يمكنها تثبيط فعالية الإنزيمات المولدة للأكسدة مثل زانثين أوكسيديز (XO). أن تلك المركبات الكيميائية يمكن ان تكون طبيعية المنشأ أو صناعية، إما محبة للماء مثل فيتامين C أو كارهة للماء مثل الفا توكوفيرول   (α-tocopherol).

يمكن لمضادات الأكسدة أن تمنع توليد الأنواع المؤكسدة أو تقلل من تأثيرات الأيض والمؤكسدات السامة وبالتالي تحمي اجسامنا من الاصابة بالأمراض الخطيرة أو المزمنة مثل مرض السكري والسرطان والأورام، كما تُساعد على السيطرة على العديد من الالتهابات البكتيرية والفيروسية ومنع تلف الخلايا والأنسجة التدريجي. في الخلايا الطبيعية يوجد توازن دقيق بين إنتاج ROS ومضادات الأكسدة التي تحمي الخلايا. ان حالة عدم التوازن بين إنتاج أنواع الاوكسجين التفاعلية وبين قدرة مضادات الأكسدة على تحييدها تدعى بالإجهاد التأكسدي Oxidative stress)). يحدث الإجهاد التأكسدي نتيجة لزيادة توليد أنواع الاوكسجين التفاعلية و/أو لضعف مضادات الأكسدة.

عموماً، فان مضادات الأكسدة قد تكون ذاتية المنشأ (Endogenous antioxidants)، والتي تنتج عن عملية التمثيل الغذائي في الجسم، وقد تكون أنزيمية أو غير إنزيمية. 

أبرز مضادات الأكسدة الانزيمية:

1- Superoxide dismutase (SOD),

2-  Catalase (CAT),

3- ( Glutathione peroxidase (GPx

4- ( Glutathione reductase (GR 

بينما تعتبر مضادات الاكسدة ادناه غير انزيمية:

1- Glutathione (GSH).

2- Uric acid

bilirubin -3

4- Albuminز

 بالمقابل، فان مضادات الاكسدة خارجية المنشأ (Exogenous antioxidants)، تشتمل على فيتامينات C وA وE والكاروتينات والفلافينات ومركبات أخرى عديدة، وهي مركبات تدخل مباشرة في تفاعلات الجذور الحرة وتؤثر في انتقال إشارات الخلية ونشاط الإنزيمات والجينات المشاركة في موت الخلايا وعمليات إصلاح الحامض النووي DNA. وبالتالي فان مضادات الأكسدة الداخلية والخارجية مهمة جدا لتقليل مستويات أنواع الاوكسجين التفاعلية والحيلولة دون حدوث الاجهاد التأكسدي