Khái ni2m v3 stress ơxi hóa

e. Các h.p ch/t khác

1.7.1.1. Khái ni2m v3 stress ơxi hóa

Ơxi khơng th< thi∆u ∗1Βc v+i vi sinh v)t ái khí. Kho0ng vài th)p niên trΙ l;i ∗ây, các thành tΕu khoa hΡc ∗ã ch≅ng t[ r&ng ôxi vào c, th< tham gia nhi7u q trình sinh hóa hΡc. Trong các q trình ∗ó, ơxi t;o ra nhΧng ti<u phϑn trung gian gΡi là gΑc tΕ do.

T2 ∗ϑu nhΧng nΘm 70, Fridovich I. W. ∗ã nh)n th:y r&ng khi nh)n mΚt ∗i∃n tΓ ∗ϑu tiên, ơxi t;o ra gΑc superoxit •&

2

O . >ây là gΑc tΕ do quan trΡng nh:t c.a t∆ bào. T2 gΑc superoxit •&

2

O nhi7u gΑc tΕ do và các phân tΓ khác c.a ơxi có kh0 nΘng ph0n ≅ng cao ∗1Βc t;o ra nh1: gΑc hydroxyl HOŸ, H2O2, ôxi ∗,n bΚi 1O2, gΑc lipoxit LOŸ, gΑc lipoperoxit LOOŸ, gΑc alkoxit ROŸ. Tên chung các gΑc là các d;ng ôxi ho;t ∗Κng.

Các nhà khoa hΡc c8ng phát hi∃n r&ng sΕ s0n sinh ra nhi7u d;ng ôxi ho;t ∗Κng c8ng có th< ∗1Βc lo;i b[ b&ng các ch:t chΑng ơxi hóa (antioxidant) tΕ nhiên trong c, th<. Tiêu bi<u là enzyme superoxide dismutase (SOD), glutathion (GSH), enzyme glutathione peroxydase (GSH-Px), enzyme catalase và phân tΓ nh[ nh1: tocopherol, ascorbat.

Trong c, th< luôn tΛn t;i sΕ cân b&ng giΧa các d;ng ôxi ho;t ∗Κng và các d;ng chΑng ôxi hóa. >ó là mΚt tr;ng thái c, b0n c.a cân b&ng nΚi môi (homeostasis). Do 0nh h1Ιng c.a nhi7u y∆u tΑ tác ∗Κng t2 bên ngoài hay bên trong c, th<, làm cho cân b&ng này di chuy<n theo h1+ng gia tΘng các d;ng ôxi ho;t ∗Κng. Tr;ng thái sinh lý này ∗1Βc gΡi là stress ơxi hóa. Hay nói cách khác, stress ơxi hóa là sΕ rΑi lo;n cân b&ng giΧa ch:t chΑng ơxi hóa và ch:t ơxi hóa theo h1+ng t;o ra nhi7u các ch:t ơxi hóa (Vi∃n d1Βc li∃u, 2006).

4 ∗ 4

Các gΑc tΕ do c.a ơxi hay cịn gΡi là các d;ng ôxi ho;t ∗Κng ∗1Βc sinh ra trong q trình hơ h:p t∆ bào ho=c do các tác nhân ngo;i c0nh nh1 tia UV, hút thuΑc lá… >=c tính c.a các ph0n ≅ng ơxi hố - khΓ trong c, th< là chΜ có th< trao ∗ i mΚt

∗i∃n tΓ. >i7u này có nghλa là ơxi Ι chuΟi hơ h:p t∆ bào c8ng chΜ nh)n t2ng ∗i∃n tΓ mΚt. Nh1 v)y, q trình nh)n bΑn ∗i∃n tΓ c.a ơxi t;o ra n1+c:

O2 + 4H+ + 4e = 2 H2O (1) ph0n ≅ng buΚc ph0i qua bΑn n:c, mΟi n:c trao ∗ i mΚt ∗i∃n tΓ:

O2 + e = O•' 2 (gΑc superoxit) (2) O•' 2 + 2H+ + e = H2O2 (3) H2O2 + H+ + e = HOŸ + H2O (4) HOŸ + H+ + e = H2O (5)

Ph0n ≅ng (3), (4), (5) có tΑc ∗Κ ch)m nên thΕc t∆ quá trình d2ng l;i Ι ph0n ≅ng (2), t;o ra gΑc anion superoxit •'

2

O . Sau ∗ó, gΑc này chuy<n thành H2O theo nhΧng ph0n ≅ng xúc tác enzym (enzym Superoxide dismutase - SOD và catalase) có tΑc ∗Κ l+n h,n nhi7u:

2 •'2 2

O + 2H+ H2O2 + O2 (6) 2 H2O2 2H2O + O2 (7)

V)y sΕ chuy<n hố c.a ơxi ch. y∆u theo ba ph0n ≅ng (2), (6), (7). CΚng ba ph0n ≅ng này, ta có ph0n ≅ng:

O2 + 4H+ + 4e 2H2O (8)

'• • 2

O và H2O2 liên tΗc sinh ra và liên tΗc b4 phá h.y nên chúng tΛn t;i v+i nΛng ∗Κ cân b&ng r:t nh[ (nΛng ∗Κ thΕc t∆ c.a •'

2

O vào kho0ng 10-11 M). Vì có sΕ chuy<n ∗Κng nhi∃t nên chúng vΤn có th< t1,ng tác v+i nhau, khơng có enzym SOD xúc tác (Finkel, 2001; Fridovich, 1995; Gutteridge, 1993; Hrbac, Kohen, 2000; Toyokuni, 1999). Khi ∗ó có các ph0n ≅ng sau: + ' • ' • H 2 O O 2 2 → 1O2 + H2O2

Hai ∗i∃n tΓ ∗Κc thân Ι vịng ngồi c.a ôxi ∗,n bΚi (oxygen singlet) n&m Ι SOD

Catalase

SOD Catalase

m≅c nΘng l1Βng cao nên ơxi ∗,n bΚi có kh0 nΘng ph0n ≅ng cΕc kθ m;nh mβ và r:t ∗Κc h;i, chúng chΜ tΛn t;i Ι môi tr1Φng n1+c v+i thΦi gian bán huρ là 2 micro giây.

7n ng Habe : ( • ( • → O HO OH O H O 1 2 2 2 2

Ph0n ≅ng này x0y ra ch)m, n∆u có s6t ho=c ∗Λng Ι d;ng ion (Fe+2, Cu+2…) xúc tác thì nó x0y ra r:t nhanh và gΡi là ph0n ≅ng Fenton.

Ôxi ∗,n bΚi và gΑc hydroxyl ∗7u có kh0 nΘng ph0n ≅ng m;nh và r:t ∗Κc h;i, chúng là các tác nhân chính gây ra q trình peroxyl hóa các ch:t. GΑc hydroxyl r:t dΣ ph0n ≅ng v+i nhΧng phân tΓ c;nh nó t;o nên sΕ polyme hóa:

R1H + HOŸ → R1• + H2O R2H + HOŸ → R•2 + H2O

R1• + R•2 → R1 - R2

Khi R1H là mΚt cao phân tΓ sinh hΡc (thí dΗ nh1 protein, ADN), cịn R2H là mΚt ch:t d4 sinh (xenobiotic) thì sβ có liên k∆t ∗Λng hóa tr4 giΧa hai ch:t ∗ó. V+i các lipid, mΚt gΑc HOŸ (hay gΑc b:t kì RŸ) sβ peroxyl hóa hàng trΘm phân tΓ axit béo khơng bão hịa nhi7u nΑi ∗ôi LH theo c, ch∆ ph0n ≅ng dây chuy7n tr1+c khi b4 t6t m;ch (Halliwell, Gutteridge, 1992; Sutton, Winterbourn, 1989).

( ( 8 % 7 ∗ :

Hϑu h∆t các ion kim lo;i chuy<n ti∆p là nhΧng tác nhân xúc tác c.a các ph0n ≅ng gΑc tΕ do. Ví dΗ, ion Fe+2 ph0n ≅ng v+i H2O2 sinh ra gΑc HOŸ.

Fe+2 + H2O2 → ph≅c c.a ion Fe+2 - oxo → Fe+3 + ŸOH + OH) ion feryl

Ion ∗Λng c8ng có th< chuy<n H2O2 thành HOŸ. SΕ s0n sinh ra HOŸ và các d;ng ôxi ho;t ∗Κng khác ∗ã gây ∗Κc cho t∆ bào khi quá th2a • (

2

O và H2O2 trong c, th<.

Nh1 v)y các ion Fe+2 và Cu+2 làm tΘng q trình peroxyl hóa vì chúng tham gia vào các ph0n ≅ng t;o ra các gΑc HOŸ, có kh0 nΘng tách hydro, kh,i mào cho quá trình peroxyl hố.

Ngồi ra, ion kim lo;i chuy<n ti∆p phân huρ các hydro peroxyl lipid thành các gΑc peroxyl, alkoxyl (lipid-O); nhΧng gΑc này có kh0 nΘng tách hydro và làm cho ph0n ≅ng m;ch c.a quá trình peroxyl hố x0y ra liên tΗc.

LOOH + Fe+2 (Cu+1) → LOŸ + OH* + Fe+3 (Cu+2) gΑc alkoxyl LOOH + Fe+3 → LOOŸ + Fe+2 + H+ gΑc peroxyl LOŸ + LH → LOH + LŸ LOOŸ + LH → LOOH + LŸ LŸ + O2 → LOOŸ NhΧng tác nhân khΓ nh1 axit ascorbic; •,

2

O có th< làm tΘng ph0n ≅ng peroxyl hóa do kh0 nΘng khΓ Fe+3 v7 Fe+2, Cu+2 v7 Cu+1, mà Fe+2, Cu+1 d1Φng nh1 phân huρ các peroxyl nhanh h,n Fe+3 và Cu+2 . Các ion kim lo;i chuy<n ti∆p này có th< xúc tác phân huρ các peroxyl t+i các aldehit và khí pentan, etan (Chance et al.,

1979; Emerit et al., 2001; Meral et al., 2000, Naito et al., 1998). T2 anion gΑc superoxit •,

2

O sinh ra ban ∗ϑu sβ s0n sinh ra hàng lo;t các gΑc: H2O2, 1O2, HOŸ, LOOŸ, LOŸ, LŸ và các gΑc tΕ do khác. Ng1Φi ta gΡi chúng là các d;ng ôxi ho;t ∗Κng ∗=c bi∃t nguy hi<m liên quan t+i hϑu h∆t các lo;i b∃nh, nh1ng m=t khác chúng l;i cϑn thi∆t cho ho;t ∗Κng c.a c, th<. C, th< khΑng ch∆ chúng nhΦ có nhΧng phϑn tΓ "bΤy gΑc", trong sΑ ∗ó ph0i k< nhΧng vitamin và nhΧng enzym chΑng ơxi hố nh1: Superoxide dismutase, peroxydase... H∃ thΑng ki<m sốt này có th< b4 rΑi lo;n trong mΚt lo;i t∆ bào ho=c mΚt t ch≅c nh:t ∗4nh nào ∗ó do sΕ gia tΘng Λ ;t (viêm t:y, ngΚ ∗Κc, tia x;), ho=c do sΕ suy sΗp nhΧng c, ch∆ tΕ v∃ nΚi sinh v∴ thi∆u hΗt nhΧng ch:t chΑng ôxi hóa (vitamin C, E, CoQ, β- caroten, polyphenol, kβm, ∗Λng, mangan), ho=c do nhΧng b:t th1Φng trong c:u trúc

gen c.a nhΧng enzym chΑng ơxi hóa... >< ngΘn ng2a, chΑng l;i nhΧng tác h;i do các d;ng ôxi ho;t ∗Κng gây ra có mΚt h∃ thΑng các ch:t, gΡi là các ch:t chΑng ơxi hố (Floyd 1999; Mates 2000; Rice-Evans, Miller, 1994; Shapiro 1972).

1.7.1.3. Tác :−ng c a g∗c t4 do :∗i v#i s c kh;e

Bên c;nh nhΧng th1,ng t n trΕc ti∆p gây ra cho nhΧng phân tΓ sinh hΡc (ơxi hố ADN, protein, lipid, gluxit), stress ôxi hố cịn gây th1,ng t n th≅ phát do nhΧng ch:t ∗1Βc gi0i phóng t2 nhΧng lipid b4 ơxi hố c8ng có ∗Κc tính và kh0 nΘng gây ∗Κt bi∆n. NhΧng ch:t này g6n vào ADN dΤn ∗∆n hình thành nhΧng hΒp ch:t có kh0 nΘng khΙi ∗Κng hi∃n t1Βng ∗Κt bi∆n và ung th1. Chúng có th< g6n v+i nhΧng protein ∗< hình thành nhΧng kháng th< tΕ sinh (anto - anticorps) ho=c nhΧng s6c tΑ lipid (lipouschine) ∗=c tr1ng c.a lão hố. NhΧng b:t th1Φng ∗ó trong ho;t ∗Κng c.a gen là th. ph;m gây ra hi∃n t1Βng x, hoá, hi∃n t1Βng tΘng sinh t∆ bào, hi∃n t1Βng t∆ bào tΕ ch∆t ho=c hi∃n t1Βng ho;i tΓ. MΚt sΑ t∆ bào nh1: t∆ bào lympho, t∆ bào β- langerhans ho=c t∆ bào thϑn kinh ∗=c bi∃t nh;y c0m v+i stress ơxi hóa. Nh1 v)y stress ơxi hố là ngun nhân khΙi ∗i<m phát sinh ra nhi7u b∃nh nh1: ung th1, ∗Ηc thuρ tinh th<, teo c,, gia tΘng lão hố… Stress ơxi hố là mΚt trong nhi7u nguyên nhân gây ra nhΧng b∃nh ∗a y∆u tΑ nh1: b∃nh Alzheimer, tê th:p, tim m;ch… Hình 1.9 là s, ∗Λ b0n ch:t nhΧng mΑi liên h∃ giΧa các gΑc tΕ do chính và nhΧng d;ng ho;t ∗Κng c.a nit,, ôxi tham gia vào hi∃n t1Βng stress ơxi hóa (Finkel, 2001; Fridovich, 1995; Hrbac, Kohen, 2000; Toyokuni, 1999).

D;ng ho;t ∗Κng c.a nit, và ôxi tham gia vào hi∃n t1Βng stress ơxi hóa