Nghiên cứu sự biến đổi một số chỉ số chống oxy hóa ở người tiếp xúc nghề nghiệp với chì vô cơ, tác dụng bảo vệ của sâm Ngọc Linh trên động vật thực nghiệm

1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG

HỌC VIỆN QUÂN Y

NGUYỄN VĂN BẰNG

NGHIÊN CỨU SỰ BIẾN ĐỔI MỘT SỐ

CHỈ SỐ CHỐNG OXY HOÁ Ở NGƢỜI TIẾP XÚC

NGHỀ NGHIỆP VỚI CHÌ VÔ CƠ, TÁC DỤNG BẢO VỆ

CỦA SÂM NGỌC LINH TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM

CHUYÊN NGÀNH: SỨC KHOẺ NGHỀ NGHIỆP

Mã số: 62.72.01.59

LUẬN ÁN TIẾN SĨ Y HỌC

Hƣớng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. Nguyễn Hoàng Thanh

2. TS. Trịnh Thanh Hùng

HÀ NỘI - 2013

2

ĐẶT VẤN ĐỀ

Chì và các hợp chất vô cơ của chì (gọi chung là chì) đã được sử dụng từ

hàng ngàn năm trước công nguyên. Mặc dù có nhiều tác hại đối với sức khoẻ

con người, song chì là nguyên liệu không thể thay thế trong nhiều ngành công

nghiệp [25]. Vì vậy, chì vẫn tiếp tục được sử dụng rộng rãi trong hiện tại và

tương lai cho nên số lượng người tiếp xúc không những không giảm mà còn

có xu hướng tăng lên. Hiện có khoảng hơn 150 nghề và trên 400 quá trình

công nghệ khác nhau có sử dụng chì và các hợp chất của chì [3]. Trong quá

trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, sản xuất ắc quy và sản xuất

thuốc gợi nổ là hai ngành rất quan trọng, không những phục vụ cho quốc

phòng mà còn phục vụ cho sự phát triển của đất nước.

Chì gây nhiều tổn thương đa dạng và phức tạp trên hầu hết các cơ quan

và tổ chức như tổn thương hệ thống thần kinh, tiêu hóa, sinh sản, tim mạch,

xương khớp, thận tiết niệu và đặc biệt nổi bật trên hệ thống tạo máu… Các

nhà khoa học đã chứng minh rằng, cơ chế gây độc của chì là ức chế và liên

kết đặc hiệu đối với các enzym, các chất sinh học có chứa nhóm -SH trong

cấu trúc phân tử [25].

Từ những hiểu biết cơ bản này, người ta đã điều chế ra một số thuốc

điều trị đặc hiệu để sử dụng trong điều trị nhiễm độc chì như dimercaprol

(British Anti Lewisite, BAL), D-penicillamin, succimer, CaNa2EDTA... Các

thuốc này khi đưa vào cơ thể sẽ can thiệp vào cơ chế bệnh sinh do chì gây ra

[5], [25], [62]. Tuy nhiên, hiệu quả điều trị chưa được như mong muốn, nhất

là trong nhiễm độc chì mạn tính. Bởi vậy, người ta đặt vấn đề: phải chăng

ngoài cơ chế gây nhiễm độc được thừa nhận như đã nêu trên, chì còn gây tổn

thương cơ thể theo những cơ chế khác nữa.

Vấn đề đặt ra là cần phải có hướng nghiên cứu tiếp về cơ chế bệnh sinh

và điều trị người tiếp xúc nghề nghiệp với chì. Gần đây, một số nghiên cứu

3

trên người và động vật đã gợi ý rằng, chì có khả năng kích thích tạo gốc tự do

và làm giảm chức năng của hệ thống chống gốc tự do trong cơ thể. Như vậy,

chì được xem như một xenobiotic, khi vào cơ thể có khả năng tác động như

một stress oxy hóa. Có thể đây là một trong các cơ chế sinh bệnh học quan

trọng cần phải làm sáng tỏ. Điều này phù hợp với đặc điểm tổn thương đa

dạng và không mang tính đặc hiệu trên nhiều tổ chức và cơ quan trong nhiễm

độc chì. Làm rõ được vấn đề này, cần đánh giá sự thay đổi các enzym chống

oxy hóa ở công nhân tiếp xúc nghề nghiệp với chì [36], [70], [123], [152].

Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại dược phẩm có tác dụng chống

oxy hóa như belaf, selen, glutathion…. Ngoài tác dụng được coi là bổ, tăng

lực, sinh thích nghi, chống viêm, giảm đau, bảo vệ gan…thì sâm Ngọc Linh

tự nhiên và sâm Ngọc Linh sinh khối đã được chứng minh là có khả năng

chống oxy hóa rất tốt, bảo vệ cơ thể chống lại các stress oxy hóa [20]. Việc

ứng dụng và đánh giá hiệu quả bảo vệ của sâm Ngọc Linh tự nhiên hoặc sâm

Ngọc Linh sinh khối đối với các đối tượng tiếp xúc độc hại nói chung và chì

nói riêng là những vấn đề mới thực tế chưa được nghiên cứu nhiều. Làm sáng

tỏ được vấn đề này, sẽ góp phần tìm kiếm thêm một loại chế phẩm tốt phục

vụ cho công tác dự phòng và điều trị nhiễm độc chì trong tương lai.

Chính vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài này với mục tiêu:

1. Xác định sự thay đổi một số thông số chống oxy hóa và hóa sinh

máu ở người tiếp xúc nghề nghiệp với chì và ở chuột nhắt trắng được gây

nhiễm độc chì.

2. Đánh giá tác dụng bảo vệ của sâm Ngọc Linh sinh khối trên chuột

nhắt trắng được gây nhiễm độc chì bán trường diễn.

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN

4

1.1. Gốc tự do và hệ thống chống gốc tự do của cơ thể.

1.1.1. Khái niệm.

Gốc tự do là những nguyên tử, nhóm nguyên tử hay phân tử mà lớp

ngoài cùng chứa các điện tử không ghép cặp (điện tử đơn độc). Chúng có thể

mang điện tích âm hoặc không mang điện và có khả năng phản ứng cao. Vì

vậy, gốc tự do thường bất ổn cả về năng lượng cũng như động học. Nó có

khuynh hướng đạt tới sự ổn định, thời gian tồn tại rất ngắn, hoạt tính rất

mạnh. Quá trình sinh gốc tự do là một quá trình chuyển hóa bình thường của

cơ thể [12], [38], [138].

Gốc tự do có xu hướng mất điện tử để trở thành gốc khử hoặc nhận

điện tử để trở thành gốc oxy hóa. Gốc tự do không ghép cặp nên dễ dàng tấn

công vào các phân tử tạo ra các phân tử mới, gốc mới và gây ra phản ứng dây

chuyền. Các gốc tự do chủ yếu là các dạng oxy hoạt động được hình thành qua

chuỗi hô hấp tế bào, trong quá trình peroxy hóa lipid của các acid béo chưa bão

hòa [2], [12], [38].

1.1.2. Gốc tự do và các dạng oxy hoạt động trong cơ thể.

Trong đời sống tế bào bình thường, oxy là nhiên liệu chủ yếu cần thiết

cho sự sống của tế bào và cũng là nguồn gốc chính sản sinh ra gốc tự do. Các

dạng oxy hoạt động (reactive oxygen species - ROS) là những gốc tự do,

những ion hoạt động, phân tử có chứa nguyên tử oxy, có khả năng sinh ra gốc

tự do hoặc được hoạt hóa bởi các gốc tự do [39].

Những dạng ROS quan trọng trong cơ thể sinh vật gồm: anion

superoxid , hydrogen peroxide (H2O2), gốc hydroxyl (•OH), oxy đơn bội

1O2, gốc alkoxyl (LO•

) hoặc peroxyl (LOO•

)…

+ Superoxid được tạo thành từ chuỗi hô hấp tế bào hoặc từ một số phản

ứng tự oxy hóa và trong quá trình bùng nổ hô hấp của hiện tượng thực bào.

e

-

+ •O-O

•

 O2

 O2

5

+ Hydrogen peroxid (H2O2) có thể được hình thành sau phản ứng dị ly của

hoặc do phản ứng khử hai điện tử của oxy. H2O2 có hoạt tính hóa học hạn chế,

là chất tan trong lipid và có thể xuyên qua các màng sinh học.

+ Gốc hydroxyl (•OH) được hình thành từ phản ứng Fenton hoặc phản

ứng Haber-Weiss xảy ra chậm. Khả năng phản ứng của gốc hydroxyl là rất

lớn trong môi trường sinh học, có khả năng phản ứng với rất nhiều thành phần

của tế bào.

+ Gốc alkoxyl (LO•

) hoặc peroxyl (LOO•

), có thể được tạo ra dưới tác

động của một gốc tự do có chứa oxygen ( , HO•

...) trên những chuỗi acid

béo có nhiều nối đôi.

+ Oxy đơn bội (1O2) là một dạng oxy có năng lượng cao, hình thành khi

O2 được cung cấp năng lượng, nó không phải là gốc tự do nhưng có khả năng

oxy hóa cực mạnh, chỉ tồn tại trong nước và thời gian bán hủy là 2µs. Oxy đơn

bội được tạo thành ở hệ thống sinh học trong một số sắc tố như chlorophyll,

retinal và flavin khi chúng được chiếu sáng với sự có mặt của oxy.

1.1.3. Stress oxy hóa.

Trong những cơ thể sống ái khí khỏe mạnh, gần như có sự cân bằng

giữa sản sinh các dạng oxy hoạt động với hệ thống chống oxy hóa [42]. Stress

oxy hóa dùng để chỉ sự mất cân bằng nghiêm trọng giữa quá trình tạo thành

các dạng oxy hoạt động với hệ thống chống oxy hóa. Nếu stress oxy hóa ở

mức độ nhẹ, các phân tử sinh học bị tổn thương có thể được sửa chữa hoặc

thay thế. Ở mức độ nặng nề hơn, stress oxy hóa có thể gây tổn thương không

hồi phục hoặc chết tế bào [12], [38].

Stress oxy hóa có thể là kết quả của ba yếu tố: suy giảm hệ thống chống

oxy hóa, tăng tạo thành các dạng oxy hoạt động và thiếu khả năng sửa chữa

các tổn thương do quá trình oxy hóa trong cơ thể [12].

1.1.4. Quá trình hình thành các gốc tự do.

 O2

 O2

6

Các gốc tự do trong cơ thể được tạo ra thường xuyên: qua chuỗi hô hấp

tế bào, tác nhân phóng xạ, hội chứng viêm, trong hiện tượng thiếu máu cục bộ

- tưới máu lại, các tác nhân xenobiotic và một số tác nhân khác.

1.1.4.1. Chuỗi hô hấp tế bào.

Hô hấp tế bào được thực hiện trong ty thể, bao gồm các phản ứng oxy

hóa khử oxy để sinh ra nước và năng lượng dưới dạng ATP (phản ứng oxy

hóa khử là quá trình cho và nhận điện tử, do vậy sản sinh ra các gốc), O2 mà

chúng ta hít thở nhận một điện tử ở bước đầu tiên tạo ra .

Cơ chất e- + •O-O

•

sinh ra tỷ lệ thuận với cường độ hô hấp tế bào (tỷ lệ với năng lượng

sinh ra), là một gốc anion độc hại ở mức trung bình và chúng bị phân hủy bởi

nhiều cơ chế khác nhau. Sự phân huỷ được xúc tác bởi enzym SOD,

chuyển thành H2O2 theo cơ chế tự oxy hóa khử.

2 + 2H+

H2O2 + O2

SOD có hai dạng chính là MnSOD (là SOD mà trung tâm hoạt động có

mangan) và CuZnSOD (là SOD mà trung tâm hoạt động có đồng và kẽm).

Trong ty thể, enzym MnSOD phân hủy khoảng 80% gốc khi chúng vừa được

sinh ra, còn gốc nào thoát ra bào tương (khoảng 20%) sẽ bị loại bỏ bởi enzym

CuZnSOD và nhờ hai enzym này mà gốc không đến được màng tế bào, vượt

ra ngoài tế bào và do vậy dịch ngoại bào hầu như không có [39], [134].

H2O2 thường xuyên sinh ra do sự phân hủy , nồng độ H2O2 (10-8

mol/L) và (10-12 mol/L) trong tế bào tương đối ổn định. Tuy nồng độ thấp

như vậy, nhưng sự tồn tại đồng thời của chúng trong môi trường sinh học là

rất nguy hại. Phản ứng giữa chúng sinh ra những sản phẩm 1O2 cũng rất nguy

hại, gốc •OH với hoạt tính cao, có khả năng phá hủy những cấu trúc hữu cơ

bền vững nhất của cơ thể và gây ra các quá trình bệnh lý.

 O2

 O2

 O2

 O2

 O2 SOD

 O2

 O2

 O2

 O2

 O2

7

Khi không có mặt của ion Fe2+, Cu2+ thì phản ứng này xảy ra chậm, gọi

là phản ứng Harber-Weiss.

+ H2O2 HO• + HO-

+ 1O2

Khi có mặt của các ion Fe2+, Cu2+ thì tốc độ phản ứng xảy ra rất nhanh

(phản ứng Fenton). Hai tiểu phân và H2O2 không độc có thể tạo ra 1O2,

•OH có khả năng phản ứng rất cao, dễ dàng phản ứng với các chất hữu cơ tạo

ra các peroxid và từ đó tạo ra nhiều sản phẩm độc hại cho tế bào.

2 + 2 H+ H2O2 + O2

Và khi đó ion kim loại chuyển tiếp (Fe2+

, Cu2+) dễ dàng phân tách H2O2

thành gốc hydroxyl.

Fe2+

+ H2O2 HO• + HO-

+ Fe3+

Gốc •OH có khả năng phản ứng mạnh với hầu hết các phân tử sinh học

ở tốc độ khuếch tán, vì vậy nó thường phản ứng trước khi khuếch tán tới

những nơi có khoảng cách xa trong tế bào. Gốc •OH có thời gian tồn tại ngắn,

khả năng gây tổn thương lớn, nhưng chỉ gây tổn thương trong phạm vi bán

kính nhỏ [3], [12], [39], [145].

1.1.4.2. Tác nhân phóng xạ.

Các tia phóng xạ hoặc bức xạ có năng lượng cao, có khả năng bẻ gãy

một phân tử tạo ra 2 hay nhiều gốc tự do. Trong cơ thể chúng ta chiếm phần

lớn là nước, do vậy khi các bức xạ có năng lượng cao tác động trên cơ thể, sẽ

phân huỷ nước tạo thành các phân tử khác và sản sinh gốc tự do [3], [43].

1.1.4.3. Trong hội chứng viêm.

Theo Almagor M và cs (1984) [34], hội chứng viêm là một phản ứng

tự vệ của cơ thể khi có các tác nhân lạ xâm nhập vào cơ thể. Khi các tác nhân

(là các kháng nguyên) xâm nhập vào cơ thể sẽ bị bạch cầu đa nhân trung tính

bắt giữ, đồng thời lại kích hoạt bạch cầu đa nhân trung tính tăng tiêu thụ oxy,

kích thích enzym của màng tế bào là NADPH-oxidase, từ đó gây phản ứng

 O2

 O2

 O2

8

xúc tác bởi enzym này, kết quả cuối cùng là tạo ra . Nếu số lượng gốc tự

do sinh ra quá nhiều sẽ gây nên một tỷ lệ bạch cầu bị chết, giải phóng các gốc

ROS ra ngoại bào gây nên hiện tượng viêm.

1.1.4.4. Trong quá trình thiếu máu cục bộ và tưới máu lại.

Khi thiếu máu cục bộ do lòng mạch máu bị hẹp hoặc có cục máu đông,

các chất xanthine được tích lũy do tăng thoái hóa ATP và xanthine oxidase

được hoạt hóa. Khi có sự tưới máu trở lại, với sự có mặt của oxy, xanthine

oxidase xúc tác phản ứng chuyển điện tử từ hypoxanthine và xanthine sang O2

và phản ứng oxy hóa xảy ra rất mạnh, một lượng lớn gốc hình thành lại

chuyển thành H2O2,

•OH và 1O2 [3], [12], [138].

2 H+

Xanthin + O2 Xanthin dạng oxy hoá +

2 H+

2 H2O2 + 1O2

1.1.4.5. Tác nhân xenobiotic.

Các chất xenobiotic (thuốc trừ sâu, thuốc diệt cỏ, chì, CCl4, dioxin ...)

xâm nhập vào cơ thể bằng nhiều con đường khác nhau, khi vào cơ thể sẽ bị

chuyển hóa và làm biến đổi sinh học. Sau quá trình chuyển hóa đó, cấu trúc

xenobiotic bị biến đổi rõ rệt, chúng có thể gắn thêm nhóm -OH, -NH2, -SH,

-COOH... tạo thành các chất dễ tan trong nước và tiếp tục liên hợp với các

chất, đào thải ra khỏi cơ thể.

Trong quá trình chuyển hóa các chất xenobiotic, tạo ra các dạng ROS

như ,

1O2...có độc tính cao và gây ra tình trạng stress oxy hóa. Các chất

chống oxy hóa trong cơ thể như SOD, catalase, protein có nhóm SH,

ceruloplasmin trong hồng cầu và gan rất nhạy cảm với các xenobiotic. Do

vậy, khi có các xenobiotic xâm nhập vào cơ thể, các chất chống oxy hóa này

sẽ thay đổi theo hướng chống lại các tác nhân đó [27], [68], [138].

1.1.4.6. Một số tác nhân khác.

 O2

 O2

 O2

 O2

 O2

9

Trong một số bệnh lý: bệnh đái đường, vữa xơ động mạch, bệnh lý

nhãn khoa, lão hóa, bệnh Parkinson và Alzheimer…cũng tăng tạo các dạng

ROS [7], [12].

1.1.5. Hệ thống chống oxy hóa trong cơ thể.

Trong cơ thể luôn tồn tại các dạng oxy hoạt động, đồng thời cũng tồn

tại một hệ thống chống oxy hóa để loại bỏ các tác hại của chúng. Hệ thống

này hoạt động theo 4 con đường sau: (1) tạo phức làm mất khả năng xúc tác

của các kim loại chuyển tiếp (transferin), (2) làm gián đoạn các phản ứng lan

truyền (α-tocoferol), (3) làm giảm nồng độ các gốc tự do hoạt động

(glutathion), (4) thu dọn các gốc tự do tham gia khơi mào phản ứng

(superoxid dismutase) [41].

Hệ thống gồm các chất chống oxy hóa có bản chất enzym và có bản

chất không enzym.

Sơ đồ 1.1. Mối liên quan giữa các enzym bảo vệ tế bào

10

và các chất chống oxy hóa

(Nguồn: theo William J. Marshall, Stephen K. Banger (1995) [161]).

1.1.5.1. Hệ thống chống oxy hóa có bản chất enzym.

- Superoxid dismutase (SOD, EC 1.15.1.1)

Superoxid dismutase (SOD) là enzym chống oxy hóa có chứa kim loại

thuộc loại oxidoreductase, nó xúc tác cho phản ứng chuyển hóa superoxid

thành O2 và H2O2:

2 + 2H+

SOD H2O2 + O2

SOD có hoạt tính càng cao thì O2

•

có hoạt tính càng nhỏ, SOD là một

chất chống oxy hóa rất cơ bản, làm hạ thấp nồng độ tiền chất , mà từ đó sẽ

sản sinh ra tất cả các dạng oxy hoạt động khác.

Cơ chế phản ứng của SOD: SOD là metalloenzym chống oxy hóa hữu

hiệu trong tế bào, xúc tác phản ứng dị ly oxy hóa khử, phân hủy gốc

superoxid. Quá trình trao đổi điện tử thực chất xảy ra tại trung tâm hoạt động

ion kim loại (Me) theo cơ chế phản ứng oxy hóa khử vòng gồm 2 bước:

Me3+ + Me2+ + O2

Me2+ + + 2H+ Me3+ + H2O2

Đầu tiên Me3+ bị khử bằng cách nhận một điện tử của gốc và trở

thành dạng oxy hóa Me2+

, còn chuyển thành O2. Khi đó Me2+ tiếp tục

tương tác với một gốc và nhường điện tử cho nó, với sự có mặt của H+

chúng kết hợp với nhau để tạo thành H2O2. Quá trình này tiếp tục lặp đi, lặp

lại tạo nên một chu trình phản ứng khép kín. Chu kỳ bán hủy của SOD từ vài

phút đến vài giờ, nó phụ thuộc vào nhóm SOD khác nhau. SOD không qua

được màng tế bào nên chỉ có tác dụng cải thiện khả năng chống oxy hóa nội

bào [12], [39].

- Catalase (CAT, EC 1.15.1.1).

 O2

 O2

 O2

 O2

 O2

 O2

 O2

11

Catalase là enzym xúc tác phản ứng phân hủy H2O2 và chỉ hoạt động

khi H2O2 ở nồng độ cao (lớn hơn 10-8 mmol/L), catalase không phân hủy

được peroxide hữu cơ và H2O2 vô cơ ở nồng độ thấp vì chúng chỉ được hoạt

hóa khi H2O2 ở nồng độ cao.

H2O2  Catalase

H2O + ½ O2

Catalase có mặt trong hầu hết các tế bào và các mô động vật nhưng

hoạt tính mạnh nhất là ở gan và thận, ít nhất là ở mô liên kết và trong các mô,

catalase có chủ yếu trong các ty thể và peroxisome [12], [39], [88], [138].

- Peroxidase (EC 1.11.1.7).

Peroxidase là một nhóm enzym xúc tác các phản ứng oxy hóa khử,

thuộc lớp oxidoreductase, xúc tác cho phản ứng sau.

AH2 + H2O2 

peroxidase

A + 2H2O

Những gốc được sinh ra từ O2 trong chuỗi vận chuyển điện tử sẽ bị

SOD phân huỷ, nhưng lại tạo ra nhiều H2O2. Vì vậy việc loại bỏ H2O2 là rất

cần thiết, đảm bảo hoạt động nội bào diễn ra bình thường. Peroxidase sử dụng

H2O2 như là một chất nhận điện tử xúc tác cho nhiều phản ứng oxy hóa khử

khác nhau, khi đó H2O2 bị khử thành H2O.

Hầu hết các peroxidase có cùng cơ chế xúc tác phản ứng phân giải

H2O2 và được thực hiện theo các bước sau:

- Tạo thành phức I hoạt động:

Enzym + H2O2 Complex I

- Chuyển hóa phức hợp I thành phức hợp II hoạt động:

Complex I + AH2 Complex II + •AH

- Tái tạo enzym bằng quá trình khử phức hợp II:

Complex II + AH2 Enzym + •AH + 2 H2O

- Tạo thành sản phẩm:

•AH + •AH Sản phẩm oxy hóa Không còn gốc tự do

(dập tắt phản ứng dây chuyền)

 O2

12

Peroxidase có coenzym là nhóm heme b. Heme b là phức hợp tạo bởi

phân tử protoporphyrin IX và một ion Fe2+ hoặc Fe3+ ở trung tâm. Một số

peroxidase còn mang gốc amino acid chứa vòng thơm nằm song song với mặt

phẳng imidazol và chúng tương tác với nhau bằng lực Vander Waals [2], [41].

- Glutathion peroxidase (GPx) (E C.1.11.1.9).

GPx là enzym xúc tác cho phản ứng loại bỏ các loại peroxid, hoạt động ở

các mô và trong hồng cầu khi nồng độ H2O2 thấp.

GPx

ROOH + 2GSH GSSG + ROH + H2O

Enzym này chủ yếu tồn tại bên trong ty thể và bào tương của tế bào, ở

dịch ngoại bào rất thấp.

GPx có hai loại: không phụ thuộc selen chiếm 20%, xúc tác sự khử các

hydroperoxid hữu cơ khi có mặt glutathion nhưng không có tác dụng trên

H2O2; GPx phụ thuộc selen chiếm 80% xúc tác loại bỏ H2O2.

Glutathione có bản chất là một tripeptide (L-γ-glutamyl cysteinyl

glycine), chính nhờ sự liên kết γ-peptide giữa glutamic acid và cysteine đó mà

glutathione được bảo vệ, tránh khỏi sự phân hủy bởi amino peptidase.

Glutathione tồn tại ở 2 dạng: dạng khử (thiol GSH) và oxy hóa (disulfide GS￾SG). Cơ chế phản ứng của glutathione tham gia vào quá trình phân giải hợp

chất peroxide như sau:

Hệ thống glutathion peroxidase gồm: glutathion peroxidase, glutathion

reductase, glucose-6-phosphat dehidrogenase. Hoạt độ của GPx và catalase

phụ thuộc vào nồng độ H2O2, khi nồng độ H2O2 cao ức chế GPx và hoạt hóa

catalase hoạt động và ngược lại khi nồng độ H2O2 thấp chỉ có GPx hoạt động

13

và catalase bị ức chế, điều này rất quan trọng vì nó tiết kiệm glutathion dạng

khử cho cơ thể [2], [137].

1.1.5.2. Hệ thống chống oxy hóa có bản chất không enzym.

Gồm ba nhóm chính: nhóm các polyphenol, các phối tử sắt và đồng,

các thiol. Các nhóm có thể tồn tại ở cả trong và ngoài tế bào. Hệ thống này hỗ

trợ hệ thống chất chống oxy hóa có bản chất enzym.

- Nhóm các polyphenol.

Các polyphenol (dạng ortho) có khả năng tạo phức với ion sắt hoặc

đồng nên có thể làm mất khả năng xúc tác của những ion này ở phản ứng

Fenton [12].

+ Vitamin E.

Là chất chống oxy hóa hòa tan trong lipid, phân bố rộng khắp trong các

tế bào, được coi như chất bảo vệ của màng sinh học và ngăn cản quá trình oxy

hóa các acid béo chưa bão hòa của màng.

Vitamin E có thể liên kết với phần hydrocacbon của acid béo chưa bão

hòa nhiều nối đôi, vì vậy nó tiếp cận gần vị trí của quá trình peroxi hóa, dập

tắt những phản ứng chuỗi của gốc tự do.

Cơ chế chống oxy hóa: vitamin E bị oxy hóa, trở thành gốc tocopherol

không bền vững và bị bẻ gẫy dị vòng tạo nên tocopherol quinon (đây không

phải là chất chống oxy hóa trong cơ thể sống và không biến đổi trở lại thành

vitamin E). Hoạt tính chống gốc tự do của vitamin E được tăng cường nếu

phối hợp với β caroten, vitamin C và selen [23], [38].

+ Các flavonoid.

Là một họ chất rất phổ biến trong thực vật, có bản chất hóa học là

những polyphenol. Các flavonoid có các nhóm hydroxyl phenolic, nhóm

carbonyl, vòng thơm benzen nên chúng có khả năng phản ứng rất lớn. Chúng

có khả năng triệt tiêu các gốc tự do sinh ra trong quá trình bệnh lý của cơ thể,

14

tạo nên những gốc tự do của chúng bền vững hơn và không tham gia vào dây

chuyền phản ứng gốc [3], [38].

+ β caroten.

Trong cơ thể, β caroten chống lại các gốc tự do, dập tắt phản ứng dây

chuyền, vô hiệu hóa đặc hiệu đối với phân tử oxy bị kích hoạt (oxy đơn bội

1O2) . Nhờ có hệ liên kết đôi luân phiên trên mạch cacbon dài, một phân tử β

caroten có thể hấp thu năng lượng của hàng ngàn phân tử 1O2 rất nguy hiểm,

sau đó giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt vô hại [2], [3].

+ Vitamin C.

Vitamin C là chất chống oxy hóa, chống gốc tự do điển hình ở ngoại

bào. Vitamin C có tác dụng đưa vitamin E từ dạng oxy hóa về dạng khử (phục

hồi vitamin E sau khi vitamin E tham gia quá trình chống gốc tự do).

Vitamin E-O

•

+ Vitamin C khử Vitamin E-OH + Vitamin Coxy hóa

Vitamin C còn có tính chất chống oxy hóa ở môi trường nước như loại

hydrogen peroxide, loại bỏ các gốc ,

•OH và chặn đứng các phản ứng dây

chuyền theo cơ chế gốc tự do [3], [12], [28].

- Nhóm các phối tử sắt và đồng.

Ion sắt và đồng xúc tác phản ứng Fenton, tạo nên hai dạng oxy hoạt động

rất độc hại cho cơ thể là gốc hydroxyl (

•OH) và oxy đơn bội. Ion sắt nếu tạo

được phức qua đủ 6 liên kết phối trí thì không có khả năng xúc tác phản ứng

trên nữa. Một số chất tạo phức chelat với sắt có đủ 6 liên kết phối trí như:

+ Transferrin: là dạng protein vận chuyển sắt của huyết tương, ở

người khỏe mạnh chỉ cần huy động 20 - 30% lượng transferrin là đủ làm mất

hoạt tính xúc tác của sắt. Trong một số trường hợp quá tải sắt (hồng cầu vỡ

nhiều trong huyết tán, uống thuốc chứa sắt quá nhiều, tổn thương cơ...), huyết

tương không đủ transferrin và phản ứng Fenton xảy ra rất mạnh.

+ Lactoferin: có nhiều trong dịch sữa, dịch nước mắt, nước mũi, nước

bọt. Lactoferin làm mất hoạt tính xúc tác của sắt trong các dịch trên.

 O2

15

+ Ceruloplasmin: là một protein chứa đồng, có khả năng tạo phức với

đồng và làm mất hoạt tính xúc tác phản ứng Fenton của đồng, nó cũng oxy

hóa Fe2+ thành Fe3+, ngăn cản sự tạo thành các gốc oxy hoạt động từ phản ứng

Fenton [39], [85].

- Nhóm các thiol.

Có cấu trúc RSH (R: gốc hydrocarbon), có tính khử mạnh. Nhóm các

thiol cùng với vitamin C chuyển vitamin E từ dạng oxy hóa sang dạng khử, hồi

phục chức năng, dập tắt mạch peroxy hóa lipid của vitamin E [2], [12].

Các thiol có khả năng trung hòa gốc tự do như •OH tạo ra gốc thyil

R-SH + HO•

RS• + H2O

Các gốc thyil (RS•

) có thể kết hợp với nhau để tạo thành phức hợp chất

disulfur (RS-SR) hoặc trung hòa một gốc oxy hóa khác:

RS• + O2 RSO2

•

Các thiol gồm glutathion, mercaptopropionylglycin và acetylcystein.

- Selen.

Selen là một thành phần của nhiều enzym, tạo ra các nhóm chức -S-Se,

-S-Se-S là những tâm hoạt động sinh học mạnh. Selen là một thành phần

trong GPx, có tác dụng loại bỏ gốc tự do, đặc biệt là phá hủy H2O2, dập tắt

các gốc L•

, LOO•

của acid béo, bảo vệ màng tế bào và ADN. GPx chứa selen

tập trung nhiều ở gan để phân giải các chất độc [3], [12], [138].

- Trạng thái chống oxy hóa toàn phần (total antioxidant status: TAS).

TAS là trạng thái chống oxy hóa toàn phần của huyết tương dựa trên

khả năng ức chế và chống lại các chất oxy hóa của các chất chống oxy hóa.

Chúng được quy cho là bao gồm tất cả các chất chống oxy hóa có trong cơ

thể, gồm nhiều hệ thống bảo vệ nhằm chống lại những ảnh hưởng có hại của

gốc tự do và hiện tượng peroxid đối với cơ thể.

TAS được sử dụng để đánh giá tổng quát nhất về tình trạng hoạt động

của hệ thống chống oxy hóa của cơ thể, biểu thị tính sẵn sàng ứng phó của cơ

thể đối với stress oxy hóa [12], [23], [27].