К особенностям гликолиза в эритроцитах можно отнести использование, помимо глюкозы, других моносахаридов: фруктозы, маннозы, галактозы, а также инозина, сорбита при наличии соответствующих ферментов (Йошикава, 1968). В процессе гликолиза происходит образование АТР и NADH. Энергия гликолиза используется для активного транспорта катионов через клеточную мембрану и поддержания соотношения между ионами калия и натрия в эритроцитах и плазме, для сохранения целостности мембраны и двояковогнутой формы клетки. Образующийся NADH используется для восстановления пировиноградной кислоты в молочную и для восстановления метгемоглобина при участии метгемоглобинредуктазы. В составе метгемоглобина содержится трёхвалентное железо, вследствие чего он не способен к транспорту кислорода. Характерной особенностью гликолиза в эритроцитах является превращение 1,3- дифосфоглицерата не только в 3-фосфоглицерат, но и в 2,3-дифосфоглицериновую кислоту под действием дифосфоглицеромутазы. 2,3-дифосфоглицерат имеет, наряду с АТР, важное значение в регуляции сродства гемоглобина к кислороду. По мере старения эритроцита происходит уменьшение способности к восстановлению метгемоглобина в гемоглобин, т.е. нарушение функциональной активности эритроцита. Это связанно именно с уменьшением интенсивности гликолиза, в результате которого образуется NADH, необходимый для действия метгемоглобинредуктазы. Уменьшение содержания 2,3-дифосфоглицерата приводит к сдвигу диссоциационной кривой влево, ухудшению отдачи кислорода тканям.

Итогом всех реакций гликолиза является превращение 1 молекулы глюкозы в 2 молекулы молочной кислоты с одновременным превращением 2 молекул ADP в 2 молекулы АТР.

Наряду с гликолизом – анаэробным расщеплением глюкозы до молочной кислоты – в эритроцитах существует дополнительный путь утилизации глюкозы – прямое окисление до углекислого газа и воды в ходе пентозофосфатного цикла. Этот путь неотличим от подобных процессов, протекающих в других клетках и тканях; суммарным результатом цикла является окисление одной из 6 молекул глюкозо-6-фосфата до 6 молекул СО2 и восстановление 12 молекул NADPH. Роль пентозного цикла в зрелых эритроцитах заключается, с одной стороны, в образовании пентозофосфатов. В реакции цикла образуется 3-глицероальдегидфосфат, подвергающийся превращениям в цепи гликолитических реакций и, таким образом, является дополнительным источником энергии. Основное значение пентозофосфатного цикла заключено в образовании молекул NADPH. Значение NADPH определяется его участием в ряде реакций, необходимых для поддержания функциональной активности и целостности эритроцитов. К ним относятся восстановление метгемоглобина в гемоглобин при участии NADPH и метгемоглобинредуктазы и восстановление окисленного глутатиона с помощь. NADPH- глутатионредуктазы. Восстановленный глутатион (GSH), форма со свободно реагирующей тиоловой группой составляет в эритроцитах до 96% общего количества. Сохранение глутатиона в восстановленном состоянии необходимо для предохранения ряда ферментов, содержащих SH- группы, от инактивации, ограждение мембраны клетки от действия перекисей и необратимого окислительного денатурирования гемоглобина.

1.1.3. Антиоксидантная система эритроцитов

Основная функция эритроцитов – транспорт кислорода от лёгких к тканям и СО2 в обратном направлении. Благодаря высоким концентрациям кислорода и постоянно протекающим процессам оксигенации – деоксигенации гемоглобина, в этих клетках с высокой скоростью идут процессы образования свободных радикалов: Н2О2, ОН-. Кроме того, в эритроцитах в результате аутокаталитических реакций образуются перекиси и гидроперекиси липидов.

Основное количество О2- в эритроцитах образуется при аутоокислении гемоглобина в метгемоглобин. Это пример генерации супероксидного радикала, связанной с неферментативным окислением субстрата:

Hb + O2 Û Hb…O2 Û MetHb + O2-

Большую роль в защите клетки от свободных радикалов играют ферментативные антиоксиданты. Эритроциты содержат высокоактивную супероксиддисмутазу, которая осуществляет дисмутацию двух O2- с образованием перекиси водорода:

O2- + O2- Û H2O2 + O2

Образовавшаяся перекись водорода, являющаяся сильнейшим окислителем, частично нейтрализуется неферментативным путём при непосредственном участии аскорбата или других антиоксидантов (a-токоферол, глутатион восстановленный). Основное количество Н2О2 расщепляется в реакциях, катализируемых каталазой и глутатионпероксидазой:

Н2О2 + Н2О2 Þ 2Н2О + О2

Н2О2 + RH2 Þ 2Н2О + R

Важную роль в антиоксидантной системе эритроцитов играют легкоокисляющиеся пептиды, содержащие аминокислоты с SH-группой: метионин, цистеин. Особое место занимает глутатион – трипептид, образованный цистеином, глутаматом, глицином. В организме он присутствует в окисленной и восстановленной форме (GSH). Основной антиоксидантный эффект глутатион оказывает, участвуя в работе ферментативных антиоксидантов. Глутатион является ингибитором активированных кислородных радикалов и стабилизатором мембран. Это связано с тем, что SH- содержащие соединения подвергаются окислению в первую очередь, что предохраняет от окисления другие функциональные группы.

Немаловажный вклад в защиту клетки от органических радикалов вносят неферментативные антиоксиданты. Эффективными перехватчиками органических радикалов являются фенольные антиоксиданты, имеющие в структуре ароматическое кольцо, связанное с одной или несколькими гидроксильными группами. Имеется несколько тысяч фенольных соединений, обладающих антиоксидантным эффектом: витамины группы Е и К, триптофан, фенилаланин, убихиноны, большинство животных и растительных (каротиноиды, флавоноиды) пигментов. Синтезируется ароматическое кольцо только у высших растений и микроорганизмов, поэтому многие из фенольных антиоксидантов входят в группу облигатных пищевых, которые эффективно ингибируют О2- , ОН- и индуцируемые ими процессы перекисного окисления (Оксенгендлер, 1985).

Антиоксидантными свойствами обладают хелатные соединения, связывающие металлы переменной валентности (церулоплазмин, мочевая кислота, трансферрин). Тем самым они препятствуют вовлечению их в реакции разложения перекисей, поскольку в присутствии металлов переменной валентности образование высокореакционных радикалов усиливается (Эристер, 1987).

Таким образом, развитие и функционирование клеток в кислородсодержащей среде не представляется возможным без существования защитных систем – специализированных ферментативных и неферментативных антиоксидантов. В живых организмах постоянен процесс образования прооксидантов, уравновешиваемый дезактивацией их антиоксидантными системами. Для поддержания гомеостаза регенерация антиоксидантов должна быть непрерывной. Отсутствие или нарушение в её непрерывной работе приводит к развитию окислительных процессов, к накоплению окислительных повреждений, что сопровождает ряд патологических физиологических процессов, например, старение (Оксенгендлер, 1985).

1.2. Аскорбат как компонент АОС эритроцитов