АФК образуются и при нормальном метаболизме

Некоторые ферменты при осуществлении своей реакции производят активные формы кислорода. При этом активные формы кислорода могут быть как целевыми продуктами, например, для НАДФ-оксидазы, миелопероксидазы, NO-синтазы, так и появляться как обязательный, но все-таки побочный продукт реакции (моноаминоксидаза, лизилоксидаза, ксантиноксидаза, циклоксигеназы, липоксигеназы, оксидазы D- и L-аминокислот).

Образование АФК как главного продукта реакции

1. НАДФН-оксидаза в основном локализуется на плазматической мембране моноцитов и гранулоцитов и играет роль при фагоцитозе. Она представляет собой собой мультикомпонентную систему, состоящую из цитозольных и мембраносвязанных субъединиц. При стимуляции фагоцитов происходит быстрая самосборка цитозольных и мембранных компонентов в НАДФН-оксидазный комплекс.

Окисляя НАДФН внутри клетки, НАДФН-оксидаза одновременно связывает внеклеточный O2 и восстанавливает его до супероксид анион-радикала, чем обеспечивает бактерицидный эффект при фагоцитозе.

НАДФН-оксидаза
Реакция, катализируемая НАДФН-оксидазой

2. Миелопероксидаза – гемсодержащий фермент нейтрофилов, содержится в азурофильных гранулах и секретируется из них при фагоцитозе. Образованный в реакции гипохлорит-ион является сильным окислителем, по агрессивности он сопоставим с ОН-радикалом. Гипохлорит-ион реагирует с аминогруппами мембранных белков бактерий с образованием хлораминов. Кроме этого, гипохлорит-ионы способны генерировать гидроксил-радикалы в реакции с супероксид анионом.

Миелопероксидаза. Образование гипохлорита
Реакция, катализируемая миелопероксидазой
Супероксид и гипохлорит
Взаимодействие супероксид аниона и гипохлорной кислоты

3. NO-синтаза – группа НАДФН-зависимых изоферментов, катализирующих сложную многоходовую реакцию окисления аргинина с образованием оксида азота (NO). Выделяют нейрональную, эндотелиальную и индуцируемую (в сердечно-сосудистой и иммунной системах) формы фермента.

Оксид азота в организме выполняет множество функций, от регуляции тонуса сосудов до бактерицидного эффекта.

NO-синтаза
Реакция, катализируемая NO-синтазой

После образования молекула NO при взаимодействии с супероксид анион-радикалом может превращаться в сильный окислитель пероксинитрит-анион

Пероксинитрит анион
Образование пероксинитрит-аниона

Образование АФК как побочного продукта реакции 

4. Моноаминооксидаза, ФАД-содержащий фермент, расположенный на внешней мембране митохондрий, окисляет биогенные амины (гистамин, серотонин, дофамин) в альдегиды. На эту реакцию расходуется до 2% потребляемого кислорода, который превращается в H2O2.

Моноаминоксидаза
Реакция, катализируемая моноаминоксидазой

5. Оксидазы D- и L-аминокислот локализуются в пероксисомах печени и почек, содержат флавиновые коферменты – ФАД (оксидаза D-аминокислот) и ФМН (оксидаза L-аминокислот). Роль этих ферментов недостаточно изучена и не совсем ясна.

Оксидазы аминокислот
Реакция, катализируемая оксидазой D-аминокислот

6. Полиаминоксидазы, ферменты пероксисом печени, катализируют окислительное дезаминирование полиаминов (спермина, спермидина) с образованием H2O2 и отщеплением аминоальдегидов. Побочным продуктом процесса является образование H2O2.

Полиаминоксидазы
Реакция, катализируемая сперминоксидазой

7. Ксантиндегидрогеназа – фермент, содержащий в своем составе ФАД, молибден и железо. Она принимает живейшее участие в катаболизме пуриновых оснований и катализирует реакции превращения гипоксантина и ксантина в мочевую кислоту. В аэробных условиях фермент использует в качестве акцептора электронов НАД с образованием НАДН. 

Однако в клетке может происходить превращение фермента в О2-зависимую ксантиноксидазу. Превращение может запускаться разными механизмами, включая окисление HS-групп остатков цистеина в ферменте или ограниченный протеолиз. Образуемый ксантиноксидазой H2O2 составляет существенную долю в общей массе активных форм кислорода клетки.

Ксантиндегидрогеназа и ксантиноксидаза
Реакция, катализируемая ксантиноксидазой

8. Лизилоксидаза является медь-содержащим белком, в качестве кофермента в ней содержится ФАД. Фермент работает в межклеточной среде и необходим для синтеза фибрилл коллагена. Он окисляет некоторые остатки лизина в молекуле коллагена до альдегидных групп (аллизин), и далее самопроизвольная реакция (на схеме не показана) между аллизином и лизином обеспечивает ковалентное "сшивание" соседних молекул коллагена между собой и образование прочных нерастворимых фибрилл коллагена. Пероксид водорода является побочным продуктом процесса.

Лизилоксидаза
Реакция, катализируемая лизилоксидазой

Образование гидроперекисей жирных кислот

Кроме указанных "целевого" и "побочного" образования активных форм кислорода в клетках осуществляются реакции целенаправленного образования гидроперекисей жирных кислот. И хотя образованная гидроперекись способна спонтанно вызывать образование новых свободных радикалов (перекисное окисление липидов), в данном случае целью процесса является биосинтез эйкозаноидовпростагландинов, тромбоксанов и лейкотриенов.

9. Липоксигеназы – железосодержащие ферменты, присоединяющие два атома кислорода к полиненасыщенным жирным кислотам. Продуктом реакции является гидропероксид жирной кислоты, который в дальнейшем используется для синтеза лейкотриенов, важнейших регуляторов активности лейкоцитов

Липоксигеназа
Реакция, катализируемая липоксигеназой,  на примере арахидоновой кислоты

10. Циклооксигеназы присоединяют к полиненасыщенным жирным кислотам четыре атома кислорода с образованием простагландинов G (PgG), которые далее идут на образование других простагландинов, простациклинов и тромбоксанов.

Тромбоксаны, оказывающие мощное влияние на свойства тромбоцитов и микроциркуляцию, так и остаются гидроперекисями.

Циклоксигеназа
Реакция, катализируемая циклооксигеназой, на примере арахидоновой кислоты

Вы можете спросить или оставить свое мнение.