Tải bản đầy đủ

VAI TRÒ của gốc tự DO TRONG BỆNH lý GAN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

HOÀNG THÁI HOA CƯƠNG

VAI TRÒ CỦA GỐC TỰ DO
TRONG BỆNH LÝ GAN

CHUYÊN ĐỀ TIẾN SĨ

HÀ NỘI - 2018

BỘ Y TẾ


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y HÀ NỘI

BỘ Y TẾ

HOÀNG THÁI HOA CƯƠNG


VAI TRÒ CỦA GỐC TỰ DO
TRONG BỆNH LÝ GAN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Huy Thịnh
Cho đề tài:Nghiên cứu độc tính và tác dụng chống viêm gan xơ gan
của quả dứa dại trên thực nghiệm

Chuyên ngành: Dược lý và Độc chất
Mã số

: 62725001

CHUYÊN ĐỀ TIẾN SĨ

HÀ NỘI - 2018
MỤC LỤC



DANH MỤC HÌNH, SƠ ĐỒ


5

ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, các chứng bệnh về gan đang trở thành một trong số bệnh phổ
biến và cónguy cơ tử vong cao ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Theo thống
kê của Tổ chứcY tế thế giới (WHO), trên thế giới có khoảng 2 tỉ người nhiễm
viêm gan B và có khoảng một triệu người tử vong do biến chứng của viêm
gan B như xơ gan, ung thư gan, chưa kể số người bị nhiễm viêm gan A, C và
những bệnh lý khác về gan nhưgan bị nhiễm độc, nhiễm mỡ, loạn chức năng
gan, xơ gan do môi trường sống, do sử dụng kháng sinh và thói quen ăn uống
(sử dụng dầu bị peroxid hóa, uống rượu bia kéo dài)[1].
Gan là tạng lớn của cơ thể, đảm nhiệm nhiều chức năng quan trọng và
phức tạp, đóng vai trò quan trọng trong quá trình khử độc và chuyển hoá các
chất. Gan là cơ quan chính biến đổi các chất độc nội hoặc ngoại sinh thành
các chất không độc để đào thải ra ngoài [2]. Vì vậy khi gan bị tổn thương,
bệnh lý của gan thường nặng và ảnh hưởng đến hoạt động chức năng của
nhiều cơ quan trong cơ thể [3].Các loại vi khuẩn, virus, kí sinh trùng, rượu,
thuốc hoặc hoá chất độc xâm nhập vào gan có thể gây viêm gan cấp, viêm gan
mạn, có thể tiến triển tới xơ gan hoặc ung thư gan [4].
Gan đứng ở vị trí cửa ngõ của đường tiêu hoá, nối liền ống tiêu hoá với
toàn bộ cơ thể nên dễ bị các yếu tố gây bệnh xâm nhập. Các loại vi khuẩn, virus,
kí sinh trùng, rượu, thuốc hoặc hoá chất độc xâm nhập vào gan có thể gây viêm
gan cấp, viêm gan mạn, có thể tiến triển tới xơ gan hoặc ung thư gan.
Thuốc chữa bệnh gan chủ yếu có nguồn gốc từ thực vật. Những loại
thuốc này có tác dụng trị bệnh gan chủ yếu là do khả năng chống oxy hóa,
phục hồi tế bào gan,tăng tiết mật… đã được sử dụng lâu đời trong dân gian
dưới dạng thuốc sắc và trong y học hiện đại sử dụng dưới dạng cao chiết toàn


6

phần hay hoạt chất tinh khiết. Những bệnh lý khác nhau của gan phần lớn do
sự peroxid hóa và stress oxy hóa. Chính vì vậy việc hiểu rõ về các gốc tự do
cũng như vai trò của các chất chống oxy hóa trong bệnh lý gan sẽ góp phần
tìm ra các thuốc có từ thực vật có khả năng điều trị tốt cho bệnh nhân giúp
giảm chi phí điều trị và tăng tuổi thọ cho bệnh nhân. Chính vì lý do đó chúng
tôi thực hiện chuyên đề này với mục tiêu sau: Tìm hiểu vai trò của gốc tự do
và các chất chống oxy hóa trong các bệnh lý gan.


7

NỘI DUNG
I. TỔNG QUAN VỀ GỐC TỰ DO VÀ CHẤT CHỐNG OXY HÓA
1. Gốc tự do
1.1. Khái niệm về gốc tự do.
Gốc tự do là những tiểu phân hóa học: có thể là nguyên tử, phân tử, các
ion (anion và cation) mà lớp điện tử ngoài cùng có chứa điện tử không cặp đôi
(điện tử cô độc hoặc hóa trị tự do). Số lượng điện tử không cặp đôi có thể là
một hoặc nhiều. Gốc tự do có thể là nguyên tử (Cl . , O2·⁻), là nhóm nguyên tử
(CH3, .OH), là phân tử (NO2, NO) [5].
Các phân tử gốc tự do có tính hoạt động hóa học rất mạnh, chúng luôn
có xu hướng lấy đi điện tử của phân tử bên cạnh ghép đôi với điện tử độc thân
của mình. Phân tử bị mất đi điện tử trở thành gốc tự do và lan truyền sang các
phân tử khác.
Các gốc tự do thường gặp là H2O2, O2·⁻, HO -, H..Trong cơ thể các gốc tự
do (H2O2, O2·⁻) liên tục được sinh ra và bị phá hủy nên chúng tồn tại ở nồng
độ rất thấp. Các gốc trên hoạt động rất mạnh đặc biệt ở dạng khử, chúng có
thể tác dụng dễ dàng với các phân tử sinh học như lipid, protein, acid
nucleic… làm tổn hại tới tính chất sinh học của phân tử này và chúng cũng là
thủ phạm liên quan đến nhiều quá trình bệnh lý của cơ thể người.
Các gốc tự do hình thành khi có sự đứt nối đồng ly các liên kết cộng hóa
trị. Quá trình này cần năng lượng. Quá trình phản ứng oxy hóa khử một điện
tử cũng tạo thành gốc tự do. Ví dụ như phản ứng Fenton tạo gốc tự do HO• từ
H2O2 dưới sự xúc tác của ion sắt là một ví dụ điển hình của phản ứng oxy
hóa khử một điện tử [6], [7].


8

Fe2+

+ H2O2 Æ Fe3+ + HO•

Fe3+

+ H2O2

Æ H+

+ HO-

(1.1)

+ HOO● + Fe2+ (1.2)

1.2. Nguồn gốc phát sinh gốc tự do trong cơ thể
Các gốc tự do trong cơ thể sinh vật có 2 nguồn gốc, đó là nguồn nội sinh
và nguồn ngoại sinh. Gốc tự do có nguồn nội sinh là các gốc tự do được chính
cơ thể tạo ra.Gốc tự do có nguồn ngoại sinh được hình thành trong cơ thể do
các yếu tố ngoại lainhư ô nhiễm môi trường, tác động của tia tử ngoại trong
ánh nắng mặt trời, thuốc lá, rượu, thuốc chữa bệnh...
1.2.1 Gốc tự do có nguồn gốc nội sinh
Gốc tự do được hình thành trong cơ thể do những quá trình chuyển
hóa tự nhiên như hô hấp tế bào, quá trình trao đổi chất của tế bào. Ti thể là
nguồn tạo ra nhiều các gốc tự do nội bào. Trong chuỗi truyền điện tử của
hô hấp tế bào một số điện tử bị rò rỉ khỏi chuỗi dẫn đến hậu quả là chúng
tương tác với phân tử oxy để hình thành gốc superoxid. Khoảng 2-5% oxy
sử dụng cho sự trao đổi chất hiếu khí trong ti thể bị chuyển thành gốc tự do
có nhóm oxy hoạt động (reactive oxygen species:ROS). Các gốc tự do khác
được hình thành trong cơ thể như là vũ khí sinh học chống lại virus, vi
khuẩn, tế bào ung thư [8].


Các cơ quan tử của tế bào
Các cơ quan tử của tế bào như ti thể, lạp thể, vi thể, peroxisom và nhân
tế bào sinh ra gốc O2·⁻. Ti thể là nơi các phản ứng oxy hóa khử trong t ế bào
xảy ra, việc rò rỉ trong hệ thống truyền điện tử trên màng ti thể sẽ chuyển O2
thành O2·⁻. O2·⁻ tăng trong 2 trường hợp: Nồng độ oxy cao hoặc chuỗi hô
hấp trở nên bị khử (trongtrường hợp thiếu máu cục bộ/ tưới máu lại).Vi thể


9

tạo ra 80% H2O2 khi hoạt động tế bào diễn ra bình thường và tạo ra
100%H2O2 trong tình trạng tăng oxy. Trong điều kiện sinh lý bình thường
peroxisom tạo H2O2 nhưng không tạo ra O2·.Sự oxy hóa acid béo của
peroxisom tạo ra một lượng lớn H2O2 khi cơ thể bị đói kéo dài[9].


Các enzym oxy hoá
Nhiều hệ thống enzym có thể tạo ra các gốc tự do bao gồm: Xanthin
oxidase (được
hoạt hoá trong thiếu máu cục bộ/tưới máu lại), prostaglandin synthase,
NADPHoxidase, nitric oxide synthase (NOS), lipoxydase, aldehyd oxidase,
và amino acidoxidase. Enzym myeloperoxidase được tạo ra do sự hoạt hoá
bởi bạch cầu trung tính, sử dụng hydrogen peroxid để oxy hóa ion Cl- thành
hợp chất HOCl có khả năng oxy hóa mạnh [10], [11], [12].



Bùng phát hô hấp
Bùng phát hô hấp (respiratory burst) là thuật ngữ được dùng để mô tả
những tế bàobạch cầu sử dụng một lượng lớn oxy trong suốt quá trình thực
bào, 70-90% oxy tiêu thụ được dùng để tạo superoxid. Màng tế bào bạch cầu
đa nhân có enzym NADPHoxidase tồn tại ở thể bất hoạt. Khi các vi khuẩn
hoặc các sinh vật lạ xâm nhập vào cơ thể sẽ bị bạch cầu đa nhân trung tính
bao kín để làm nhiệm vụ thực bào. Lúc này enxym NADPH oxidase ở màng
bạch cầu sẽ được hoạt hóa. Việc hoạt hóa này khởi động cho sự bùng phát hô
hấp tại màng tế bào, NADPH oxidase xúc tác phản ứng giữa O2 và NADPH
tạo nên gốc tự do superoxid O2 ●-, từ đó tạo nhiều gốc tự do khác nhằm tiêu
diệt vi khuẩn hoặc các sinh vật lạ. Tuy nhiên, một phần các gốc tự do sẽ thoát
ra ngoài bạch cầu, gây nên những phản ứng viêm. Như vậy trong các hội
chứng viêm đã hình thành các gốc tự do dưới xúc tác của enzym NADPH
oxidase [13].


10



Ion kim loại chuyển tiếp Ion sắt và đồng đóng vai trò quan trọng trong việc
hình thành gốc tự do. Các ion kim loại này tham gia trong phản ứng HaberWeiss tạo ra OH· từ O2·⁻ và H2O2 (phản ứng 1.1 và 1.2). Phản ứng này làm
tăng thêm sự oxy hóa những phân tử không phải là enzym như epinephrin và
glutathion hình thành O2·⁻ và H2O2 từ OH· [7][14]. Bên cạnh đó, ion sắt và
đồng còn gây nguy hiểm cho tế bào do khả năng oxy hóa và peroxid hóa lipid.
Chúng phân hủy lipid hydroperoxid thành peroxyl và alkoxyl, các gốc này
tham gia vào phản ứng dây chuyền peroxid hóa lipid gây nguy hiểm cho tế
bào [15]. Ion đồng là nhân tố quan trọng gây ra sự oxy hóa lipoprotein tỉ
trọng thấp (LDL) [16].



Hội chứng thiếu máu cục bộ - tái tưới máu
Thiếu máu cục bộ là sự tưới máu bị gián đoạn và giảm oxy trong tế bào
và mô. Khimô bị cung cấp thiếu oxy tạm thời (trong nhồi máu hoặc trong quá
trình phẫu thuật) sau đó máu được cung cấp lại bình thường có thể là nguyên
nhân tạo ra các gốc tự do. Bản chất của thiếu máu cục bộ/tưới máu lại là để
chỉ một loạt những ảnh hưởng góp phần vào việc tạo các gốc tự do. Thông
thường xanthin oxidase xúc tác phản ứng hypoxanthin thành xanthin và cuối
cùng là acid uric. Phản ứng này đòi hỏi chất nhận điện tử như là một
cofactor.Trong quá trình thiếu máu cục bộ có 2 yếu tố xuất hiện, thứ nhất là
sản phẩm xanthin và xanthin oxidase được tăng cường.Thứ hai là mất cả hai
chất chống oxy hóa là superoxid dismutase và glutathion peroxidase. Phân tử
oxy như là chất nhận điện tử và cofactor của xanthin oxidase là nguyên nhân
tạo ra O2·⁻và H2O2(sơ đồ 1.2).
Việc vận động gắng sức được cho là hoạt hóa phản ứng xúc tác bởi
xanthin oxidase và phát sinh nhiều gốc tự do trong cơ bắp và cơ tim [9]


11


12

1.2.2. Gốc tự docó nguồn gốc ngoại sinh
- Thuốc
Nhiều loại thuốc chữa bệnh có thể tạo ra nhiều gốc tự do khi có sự hiện
diện của oxy.Những loại thuốc này gồm có kháng sinh có nhóm quinoid,
thuốc chống ung thư như bleomycin, anthracyclin (adriamycin) và loại thuốc
cản trở sự phát triển tếbào có hoạt động của chất tiền oxy hoá. Những gốc là
dẫn xuất của penicillamin, phenylbutazon, acid fenamic và aminosalicylat,
hợp chất của sulphasalazin có thể ức chế protease, làm giảm acid ascorbic và
làm tăng nhanh sự peroxid hóa lipid.


Sự bức xạ
Xạ trị làm tổn thương mô mà nguyên nhân là do các gốc tự do. Bức xạ
điện từ (tiaX, tia gamma) và những bức xạ hạt (electron, photon, neutron,
alpha và hạt beta)tạo ra những gốc tự do nguyên thủy bằng việc chuyển năng
lượng của chúng chothành phần của tếbào như nước. Những gốc này có thể
phản ứng với oxy hòa tantrong dịch tế bào để hình thành ROS[8].
Khói thuốc
Những chất oxy hóa trong khói thuốc đóng vai trò chính gây tổn
thương đường hôhấp. Những chất này làm giảm các chất chống oxy hóa
trong tế bào phổi in vivo bởicơ chếliên quan đến stress oxy hóa. Khói thuốc
có một lượng lớn những chất nhưaldehyd, epoxid, peroxid và những gốc
oxy hóa khác mà chúng có khả năng tồn tạitrong thời gian dài cho đến khi
chúng tấn công phế nang. Bên cạnh đó khói thuốc chứa các gốc tự do bền
trong nhựa thuốc như semiquinon có dẫn xuất từ quinon và hydroquinon.
Sự vi xuất huyết là nguyên nhân chủ yếu của sự kết tủa sắt được tìm thấy ở
mô phổi của những người hút thuốc. Sắt trong thể này phản ứng với


13

hydrogen peroxid hình thành gốc hydroxyl gây nguy hiểm cho tế bào.
Những người hút thuốc có số lượng bạch cầu trung tính cao hơn do đó góp
phần nâng caonồng độ của gốc tự do [17].


Những phân tử vô cơ
Việc hít vào những phân tử vô cơ như bụi (amiăng, thạch anh, silica) có
thể dẫn đến tổn thương phổi mà nguyên nhân gián tiếp có thể là gốc tự do.
Việc hít các hạt amiăng gắn liền với nguy cơ tăng chứng xơ hóa phổi, u trung
biểu mô, và ung thư biểu mô (do hít không khí ô nhiễm vào phổi). Những hạt
silica cũng như hạt amiăng bị thực bào bởi các đại thực bào phổi. Những tế
bào này sau đó bị vỡ ra giải phóng protease và những hợp chất trung gian
khác khởi phát quá trình viêm dẫn đến việc tăng các gốc tự do và ROS. Hơn
nữa các sợi amiăng có sắt và sắt có thể kích thích hình thành gốc tự do là
hydroxyl [8].



Những nguyên nhân khác
Các tác nhân ở môi trường như quang hóa, ô nhiễm không khí bởi khói
bụi, thuốctrừ sâu, dung môi hữu cơ, chất gây mê, khói và nhóm hydrocacbon
thơm cũng là nguyên nhân tạo ra các gốc tự do nguy hiểm cho tế bào.
Như vậy, gốc tự do ngoại sinh được hình thành do các yếu tố ngoại lai
như ô nhiễm môi trường, tác động của tia tử ngoại trong ánh nắng mặt trời,
thuốc lá, uống rượu... làm lượng các gốc tự do trong cơ thể gia tăng đột biến.
Do có hoạt tính sinh học mạnh nên các gốc tự do có thể thực hiện các phản
ứng hóa học phá hủy hệ thống tế bào dẫn đến khả năng sinh bệnh ung thư,
nhồi máu cơ tim, lão hóa...
1.3. Vai trò của gốc tự do trong cơ thể
1.3.1. Lợi ích của gốc tự do


14

Khi tồn tại ở trong vòng kiểm soát, các gốc tự do rất cần thiết cho các
hoạt động sống của cơ thể.


Vai trò của gốc tự do trong quá trình trao đổi chất và trong chuỗi hô hấp t ế
bào
Hầu hết tất cả dạng sống đều cần đến gốc tự do cho các quá trình diễn ra
trong cơ thể ở mức độ vi mô. Trong tế bào của sinh vật sống, hàng triệu các
phản ứng hóahọc diễn ra mỗi giây nhằm tạo năng lượng cung cấp cho hoạt
động sống và tạo nên những chất cần thiết để xây dựng cơ thể. Rất nhiều phản
ứng trong số đó là các phản ứng oxy hóa khử đòi hỏi sự di chuyển của các
điện tử từ phân tử này sang phân tử khác, đặc biệt là trong chuỗi hô hấp của tế
bào. Quá trình hô hấp ở tế bào nhằm tạo ra năng lượng cho các hoạt động
sống là một chuỗi các phản ứng oxy hóa– khử và gốc tự do là các sản phẩm
trung gian được sinh ra trong quá trình này.
Ví dụ: Quá trình khử oxygen tạo thành nước trong quá trình hô hấp:
O2 + 4H++ 4e-→ 2H2O
Quá trình này lần lượt trải qua các bước sau:
O2 + e-→ O2●O2●-+ 2H++ e-→ H2O2
H2O2 + H++ e- → HO●+ H2O
HO● + H++ e-→ H2O
Bên cạnh đó, phản ứng phụ giữa các gốc tự do trong quá trình hô hấp
cũng sẽ hình thành những gốc tự do mới, độc hại hơn. Một phản ứng phụ
đáng chú ý là phản ứng Haber – Weiss xảy ra giữa gốc superoxid O 2●- và
hydrogenperoxide H2O2 tạo nên gốc hydroxyl HO●và oxygen đơn bội (singlet
oxygen):


15


16

O2●- + H2O2→1O2 + HO● + HOPhản ứng trên sẽ xảy ra nhanh hơn khi được xúc tác bởi các ion kim loại
chuyển tiếp như sắt, đồng, cobalt, … Oxygen đơn bội và gốc hydroxyl hình
thành là những gốc tự do có khả năng phản ứng mạnh và rất độc hại. Chúng là
nguyên nhân chính gây ra các quá trình peroxid lipid màng tế bào [13],[14].


Vai trò của gốc tự do trong hệ thống miễn dịch
Cơ thể người rất dễ bị các vật lạ hoặc vi sinh vật từ môi trường bên ngoài
xâm nhập.Do đó, một hệ thống miễn dịch nhằm bảo vệ cơ thể khỏi các sinh
vật lạ là rất cầnthiết. Đóng vai trò chính trong nhiệm vụ này là các tế bào
lympho T và các gốc tựdo, phần lớn là các ROS được tạo ra bởi sự hoạt hóa
của các đại thực bào góp phầntiêu diệt các vi sinh vật có hại.Bên cạnh chức
năng giúp tiêu diệt các vi sinh vật có hại, các gốc tự do còn góp phầnquét dọn
các tế bào già, chết trong cơ thể, tạo điều kiện cho những tế bào mới sinhsôi
và phát triển. Đồng thời, gốc tự do còn góp phần tiêu diệt các tế bào bất
thườngnhư tế bào ung thư.
Ngoài hai vai trò nói trên, gốc tự do còn tham gia vào nhiều quá trình
có lợi kháccho cơ thể như đóng vai trò trong tín hiệu tế bào, là chất dẫn
truyền thần kinh (NO)và cần thiết cho việc hình thành một số hormon như
thyroxin [18].
Tuy nhiên khi gốc tự do tồn tại với nồng độ cao ngoài sự kiểm soát của
cơ thể thì gốc tự do lại gây bất lợi đối với cơ thể [14][19].
1.3.2. Tác dụng có hại của gốc tự do
Khi con người khỏe mạnh, các gốc tự do sinh ra trong các hoạt động
sống thoát ra khỏi các quá trình hoạt động bình thường của cơ thể sẽ bị trung


17

hòa bởi hệ thốngchống gốc tự do của cơ thể. Số lượng gốc tự do trong cơ thể
tăng nhanh trong các trường hợp sau đây:
- Ảnh hưởng bởi chất độc hóa học như thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ...
- Các stress thể chất hay tâm lý như quá nóng, quá ồn, quá căng thẳng,
quá lo âu.
- Các bệnh nhiễm khuẩn: Bạch cầu bao quanh vi khuẩn, tăng chuyển hóa
và năng lượng để làm nhiệm vụ thực bào; các tổ chức hoạt động quá tải tạo ra
những gốc tự do.
- Viêm làm rối loạn chuyển hóa, tạo ra những gốc tự do.
- Khi mô bị tổn thương, ion sắt thoát ra tạo phản ứng Fenton hình thành
gốc tự do.
-Tái tưới máu sau khi thiếu máu cục bộ (nghẽn động mạch, tĩnh mạch,
mạch tim bằng cơn đau thắt hoặc nhồi máu cơ tim), oxy tới mô ào ạt làm tăng
sự oxy hóa, tăng gốc tự do [20].


Stress oxy hóa
Stress oxy hóa (oxidative stress) là kết quả của sự hình thành gốc tự do
vượt quámức kiểm soát của các hệ thống chống oxy hóa trong cơ thể. Điều
này xảy ra khi các chất chống oxy hóa có nồng độ quá thấp, không đủ để
trung hòa các gốc tự do.


18

Kết quả các gốc tự do sẽ tấn công các phân tử lipid, protein, acid nucleic
của tế bào dẫn đến tổn thương cục bộ và kết quả cuối cùng là gây sự hoạt
động bất thường của cơ quan. Lipid là phân tử sinh học dễ bị gốc tự do tấn
công nhất [20], [21]. Stressoxy hóa dẫn đến hậu quả là phát sinh nhiều loại
bệnh của tuổi già như Parkinson, Alzheimer và một số bệnh về thần kinh
khác, xơ vữa động mạch bệnh đái tháo đường, bệnh phổi, bệnh ung thư, viêm
khớp, thoái hóa võng mạc, đục thủy tinh thể, suy giảm hệ thống miễn dịch
[12], [22]....


Quá trình peroxid hóa lipid
Sự oxy hóa được biết đến nhiều nhất là ảnh hưởng của các gốc tự do và
ROS đến sự peroxid hóa lipid. Màng tế bào giàu acid béo chưa bão hòa nên
dễ bị tấn công bởi tác nhân oxy hóa, quá trình này gọi là sự peroxid hóa
lipid. Đây là tiến trình mà các gốc tự do lấy điện tử từ lipid trong màng tế
bào và nó đặc biệt nguy hiểm do tiến trình này là một phản ứng dây chuyền.
Phản ứng giữa gốc tự do và lipid bao gồm 3 giai đoạn: Khơi mào, lan truy ền
và kết thúc [21].
Trong giai đoạn khơi mào, gốchydroxyl sẽ lấy một nguyên tử hydrogen
trong nhóm methylen của lipid (LH) hình thành gốc tự do lipid (L •). Gốc tự
do lipid sẽ tiếp tục phản ứng với oxygen trong cơ thể tạo gốc tự do lipid
peroxyl (LOO•). Gốc LOO• sẽ hình thành hợp chất lipid hydroperoxid
(LOOH) bằng các lấy đi một nguyên tử hydrogen từ một acid béo không no
kế cận nó trong giai đoạn thứ hai gọi là giai đoạn lan truyền [23], [24].
Giai đoạn kết thúc xảy ra khi 2 gốc tự do kết hợp với nhau tạo thành
phân tử trung hòa hoặc tác dụng với chất chống oxy hóa như vitamin E để tạo
thành sản phẩm lipid alcohol và gốc tocopherol [25].


19

Sơ đồ 1.Quá trình perixid hóa lipid.
Những acid béo không no (của màng tế bào) bị ảnh hưởng đặc biệt trong
giai đoạn khởi đầu và lan truyền của phản ứng dây chuyền. Cơ chế phá hủy
màng tế bào bằngviệc peroxyd hóa các acid béo chưa bão hòa đã được nghiên
cứu nhiều in vitro. Hậu quả nguy hiểm của việc oxy hoá màng tế bào dẫn đến
sự gia tăng tính lỏng lẻo, làm tổn thương tính toàn vẹn của màng và bất hoạt
những thụ quan và enzym có ở trên màng dẫn đến việc tạo ra các sai sót trong
nhận biết tín hiệu tế bào và trong các phản ứng miễn dịch của cơ thể. Khi
màng tế bào mất chức năng sinh học, tế bào sẽ bị chết kéo theo sự thoái hóa
mô. Quá trình peroxyd hóa màng tế bào còn xảy ra khi cơ thể thiếu oxy, chuỗi
hô hấp tế bào không tạo thành ATP để bơm Ca2+ ra ngoài màng tế bào. Khi
nồng độ Ca2+ trong tế bào tăng sẽ hoạt hóa các protease, protease sẽ hoạt hóa
xanthin oxidase làm tăng nhanh các gốc tự do phá huỷ màng tế bào [13].
Việc làm hư hại lipid thường được xúc tác bởi các ion kim loại chuyển
tiếp làm ảnh hưởng đến tính linh động của màng dẫn đến một số bệnh như đái
tháo đường, bệnh trên hệ tim mạch[24],[27].


Làm hư hỏng protein


20

Những nghiên cứu gần đây cho thấy protein là phần chính của tế bào bị
gốc tự do hydroxyl tấn công. Kết quả của sự tấn công này là tạo thành sản
phẩm hydroperoxid trên protein [28],[29],[30]:
PrH + X•(OH•)→ Pr•+ XH (H2O)
Pr• + O2→ PrOO•
PrOO• + H+→ PrOOH
PrOO•+ PrH → PrOOH + Pr•
PrOO•+ gốc tựdo →POOH
So với các ROS thì protein bị peroxid hóa có thời gian tồn tại dài hơn do
đó chúng có thể khuyếch tán trong tế bào và mô trong thời gian dài vì thế
chúng có thể phản ứng với các phân tử protein khác và khơi mào cho phản
ứng dây chuyền. Protein hydroperoxid có thể khơi mào cho nhiều phản ứng
nguy hiểm cho tế bào như oxy hóa lipid, phản ứng với methionin, bất hoạt
glutathion reductase và liên kết chéo với ADN.
Các protein bị hư hại bởi gốc tự do dẫn đến sự rối loạn chức năng của
nhiều cơ quan trong cơ thể. Ví dụ, sự hư hại các protein collagen ở da, gây tổn
hại da; hay các enzym (bản chất là protein) khi bị tổn hại sẽ không hoạt động
hiệu quả để xúc tác các phản ứng sinh hóa trong cơ thể. Các enzym sẽ không
được sửa chữa phục hồi vì nồng độ các gốc tự do cao, tình trạng này dần dần
làm cơ thể lão hóa nhanh hơn và có thể tạo ung thư.


Sự phá huỷ ADN
Các gốc tự do dễ dàng tấn công ADN thông qua việc tấn công vào nhóm
đường deoxyribose và base nitơ của nhóm purin và pirimidin hình thành thể
đột biến [31]. Đột biến gen do tác động của gốc tự do ở mức độ thấp trong các
mô khỏe mạnh vì trong cơ thể khỏe mạnh có các enzym sửa sai thường xuyên


21

loại bỏ những điểm hư hỏng trên ADN. Sản phẩm của đột biến gen do gốc tự
do gây ra được tìm thấy nhiều trong mô ung thư.
Như vậy, gốc tự do ảnh hưởng đến đoạn ADN ở vị trí đặc biệt nào đó
hoặc đến một đoạn gen làm cho gen đó thoát khỏi hệ thống sửa chữa trước
khi sự sao chép xuất hiện dẫn đến đột biến gen. Đồng thời, các tổn thương
do gốc tự do gây ra cũng làmcho ADN sao mã không chính xác làm cho t ế
bào ung thư được hình thành hoặc làm kiệt quệ năng lượng của t ế bào dẫn
đến hoại tử mô.



Quá trình lão hóa
Lão hóa là một quá trình phức tạp trong đó các tổn hại do oxy hóa đóng
vai trò rất quan trọng. Denham Harman (1956), lần đầu tiên đề xuất ra thuyết
lão hoá bởi các gốc tự do [32], [33]. Hiện tại nó được xem như là một thuyết
quan trọng về sự lão hoá: Tích tuổi - già hóa là hậu quả tổng hợp của tất cả
các tổn thương xuất hiện và phát triển trong các tế bào, tổ chức cơ quan do
gốc tự do gây ra. Các phản ứng sinh hóa bên trong tế bào tạo ra các gốc tự do
hoạt động, các gốc này nhanh chóng phản ứng với các phân tử quanh nó là
nguyên nhân chính gây xáo trộn hoạt động của các ty lạp thể, bám vào các
ADN gây đột biến bên trong các tế bào... Vì thế, các gốc tự do là nguyên nhân
của sự tự hủy hoại và lão hóa ở cấp tế bào. Các phân tử collagen bị các gốc tự
do gắn vào làm cho cấu trúc căn bản của collagen bị xáo trộn. Collagen là loại
protein phổ biến nhất trong cơ thể giúp duy trì sự toàn vẹn của chất nền, gân
cơ, dây chằng, sụn khớp… Collagen cũng hỗ trợ cho cấu trúc da và thành
mạch máu. Các tế bào của mô liên kết chịu trách nhiệm tổng hợp và trùng tu


22

collagen cũng bị hư hại nên da mất dần tính đàn hồi nên các vết nhăn
xuất hiện. Do mô liên kết là cái nền chung cho phần lớn các loại mô trong cơ
thể nên ảnh hưởng của các gốc tự do trong sự lão hóa của cơ thể là rất lớn.
Như vậy, lão hóa là quá trình tích tụ những sai lệch do gốc tự do gây ra,
làm cho mô ở người lớn tuổi không còn mềm mại. Đây chính là nguyên nhân
gây nên các bệnh mãn tính như tim mạch, tiểu đường, ung thư... Các chất
chống oxy hóa như vitaminC, vitamin E ngăn các gốc tự do tấn công các đại
phân tử, làm chậm quá trình lão hoá.
2. Các chất chống oxy hóa
Chất chống oxy hóa là những chất có khả năng ngăn ngừa, chống lại và
loại bỏ tácdụng độc hại của các gốc tự do một cách trực tiếp hoặc gián tiếp.
Chất chống oxy hóa có thể trực tiếp phản ứng với các gốc tự do hoạt động để
tạo ra những gốc tự domới kém hoạt động hơn, từ đó có thể ngăn cản chuỗi
phản ứng dây chuyền được khơi mào bởi các gốc tự do [8].
Chất chống oxy hóa cũng có thể gián tiếp tạo phức với các ion kim
loại chuyển tiếptrong phản ứng Fenton hoặc ức chế các enzym xúc tác cho
các quá trình sinh ra gốc tự do nhằm ngăn cản sự hình thành gốc tự do
trong cơ thể.
Có nhiều cách phân loại chất chống oxy hóa dựa trên nguổn gốc, cấu
trúc của chất chống oxy hóa. Một trong những cách đó là dựa trên bản chất
enzym hoặc không enzym của chất chống oxy hóa.
2.1. Chất chống oxy hóa có bản chất enzym
Đây là hệ thống chống oxy hóa nội sinh tồn tại chủ yếu ở tế bào và giữ
một vai tròquan trọng trong việc duy trì sự sống. Tế bào sống luôn bị tổn hại
bởi các gốc tự dosinh ra trong các quá trình sinh lý như quá trình hô hấp và


23

các quá trình bệnh lý. Vìvậy, một hệ thống chống oxy hóa nội sinh để bảo vệ
tế bào là điều cần thiết. Hệthống đó bao gồm các enzym như sau:


Superoxid dismutase
Superoxid dismutase (SOD) hiện diện ở hai vị trí trong tế bào, SOD hiện
diện trongti thể có cofactor là mangan (Mn – SOD), SOD hiện diện trong bào
tương có cofactor là đồng và kẽm (Cu, Zn – SOD). SOD ở trong dịch tế bào
chỉ có đồngtham gia vào quá trình xúc tác, kẽm chỉ tham gia vào sự ổn định
enzym. SOD cónồng độ cao nhất ở gan, thận và hồng cầu, xúc tác superoxid
thành H2O2.
Hydrogen peroxid được tạo thành là chất nguy hiểm trong tế bào vì nó
có thểchuyển thành gốc hydroxyl (trong phản ứng Haber – Weiss) là một
trong những gốcnguy hiểm nhất cho tế bào [13].



Glutathion peroxydase (GSH-Px)
Enzym phân hủy H2O2 ở các tế bào của động vật có vú chủ yếu là GSHPx.Glutathion (GSH) là cofactor của enzym GSH-Px. GSH là một tripeptid
chứa 3 loạiacid amin là acid glutamic, cystein và glycin. GSH-Px là enzym có
selen,enzym này là một nhân tố chống oxy hóa mạnh gặp chủ yếu trong bào
tương, nóngăn cản việc hình thành các gốc tự do tạo thành trong các quá trình
tổng hợp diễnra trong cơ thể, xúc tác sự khử hóa của H2O2, các hydro
peroxid và peroxid hữu cơ
H2O2 + 2GSH → 2 H2O + GSSG
ROOH + 2GSH → ROH + H2O + GSSG
GSH: Glutathion dạng khử
GSSG (glutathiondisulfide): Glutathion dạng oxy hóa
Dạng oxy hóa phục hồi nhờ glutathion reductase (GR)


24

GR
GSSG + NADPH + H+→2 GSH + NADPH
GSH-Px hoạt động khi khi H 2O2 ở nồng độ thấp, khi H 2O2 ở nồng độ
cao catalasesẽ hoạt động.Khi H 2O2 còn lại rất ít, catalase không còn tác
dụng thì GSH-Px đượchoạt hóa và xúc tác phản ứng phân hủy H 2O2.Điều
này rất quan trọng vì phản ứngvới GSH-Px đòi hỏi phải có cơ chất là GSH,
còn phản ứng với catalase thì không cần GSH, vì thế tiết kiệm được
glutathione cho cơ thể [34].


Catalase:Catalase có trong các peroxisom của mọi mô nhưng chủ yếu là ở
trong mô gan vàthận. Catalase xúc tác phân hủy rất mạnh H 2O2 thành H2O và
xúc tác phản ứng giữa H2O2 và chất cho proton (AH2) [12].
Catalase
2H2O2→ 2H2O + O2
Catalase
2H2O2 + AH2→ 2H2O + A
Bộ ba enzym catalase, SOD, GSH-Px bảo vệ những vị trí của cơ thể bị
“phơi nhiễm” như biểu mô phổi, hồng cầu. Ở những vị trí này bộ ba enzym
trên có nhiều hơn so với các mô khác.


25

Hình 1. Sự phát sinh ROS trong tế bào và hệ thống chống oxy hóa nội sinh
trong quá trình thiếu máu cục bộ-tái tưới máu [9].
2.2. Chất chống oxy hóa không có bản chất enzym
Chất chống oxy hóa không có bản chất enzym là những hợp chất do cơ
thể sinh ra(nguồn gốc nội sinh) như vitamin A, glutathion, glycin,
methionin,... hoặc các chấtchống oxy hóa ngoại sinh có nhiều trong thực vật
gồm có các nhóm vitamin C,vitamin E, flavonoid, lignan, alkaloid, courmarin,
terpen, carotenoid… Các chất nàyđược xếp vào nhóm các chất chống oxy hóa
không có bản chất là enzym.


Vitamin E
Vitamin E là một chất chống oxy hóa hòa tan trong lipid, phân phối rộng
khắp trong tế bào và được coi như là hàng phòng thủ trước tiên chống lại quá
trình peroxyd hóalipid. Vitamin E bảo vệ các acid béo chưa bão hòa và
cholesterol trong màng tế bào. Vitamin E giúp tiết kiệm selenium của enzym
GSH-Px và bảo vệ những chất tương tự chất béo khác như vitamin A khỏi bị
phân hủy [35]. Trong sự hiện diện của ion Fe2+/ascorbat, vitamin E không
ngăn chặn được sự khởi phát quá trình peroxid hóalipid nhưng góp phần làm


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×