تأثيرات اجهاد الاكسدة

يؤثر الاجهاد التأكسدي او اجهاد الاكسدة على العديد من مكونات الخلية ومنها :

• التأثير على الأغشية الخلوية :

 وهي من الاهداف التي تتأثر بشكل كبير بالإجهاد التأكسدي الذي يطول الدهون والبروتينات الموجودة فيها. ويكون تأثير الاجهاد على الدهون بخطوات منها :

اولا : البدء .

ثانيا : تضخيم المركبات الناتجة.

ثالثا : الانتهاء .

وتتكون اثناء هذه المراحل من الاكسدة المركبات O₃ , HO. , HOO. , ¹O₂ وجذور Perferryl . ومن المرجح ان تفاعلات اكسدة الدهون تبدأ بعد فصل الهيدروجين من الحامض الدهني غير المشبع لتكوين جذر الدهن (Lipid radical) L ويستمر التفاعل عندما يهاجم الجذر الاخير حوامض دهنية غير مشبعة اخرى لانتزاع ذرة هيدروجين لتكوين مركب (ROOH) Fatty acid hydroperoxide  الهايدروبيروكسيدات الناتجة ستعاني من :

•        تكسر بواسطة الحرارة بوجود O₂.

•        اختزال بواسطة المعادن الانتقالية لتكوين بيروكسيد الدهن LOO. او (LO ^-) Lipid alkoxy radical

وكل من  LOO. و ^- LO  يمكن ان تبدأ دورة جديدة من أكسدة الدهون. كما ان من المحتمل ان NADH سوف يعطي الكترون للهيدروبيروكسيدات لانتاج جذر الدهن وماء. اما  ^- LO يكمن ان يعاني انفلاق للأواصر C-C لتكوين الديهايدات Unsaturated fatty acid aldehydes وجذور الالكيل، وهذا يعني ان نواتج التحلل تكون اقصر من الحوامض الدهنية. اضافة الى تكوين Fatty acyl chains التي هي اقصر من الحوامض الدهنية، ومنها الالكينات Alkanes و Epoxides و الكيتونات والالديهادات. وسلسل الحوامض الدهنية عندما تقصر او تكتسب شحنة تتغير قابليها على الدوران في الغشاء مما يؤدي الى جعل الغشاء أكثر ميوعة والذي بدوره يؤدي الى تخريب وحدة الغشاء التركيبة.

ان سلامة الوحدة التركيبية للغشاء تكون لازمة لنقل المواد الغذائية وفعالية F₁/F₀ ATPases والحركة وتؤثر في اضطراب التنافذية. وعند اضطراب وحدة الغشاء التركيبية سيؤدي الى هبوط تدرج البروتونات والفرق بالجهد الكهربائي عبر الاغشية ويحصل التفاعل

وعند الاضطراب يحصل انحراف نحو اليمين في هذا التوازن والذي يؤدي الى زيادة التدمير التأكسدي.

والخطر الآخر من أكسدة الدهون هو ان المركبات الوسطية والنهائية تكون مواد مطفرة، اذ تتفاعل مع DNA مؤدية الى ألكلة Alkylating القواعد النتروجينية او تكوين روابط عرضية بين أشرطة DNA نفسها او بين الاشرطة المتقابلة، كما ان المركبات الناتجة تتفاعل وتؤدي الى تثبيط البروتينات.

•   التأثير على بروتينات الخلايا :

 تتفاعل جذور الاوكسجين مع البروتينات مؤدية الى عملية Carbonylation للحوامض الامينية مثل البرولين والأرجنين وكذلك تحول بعض المركبات الى مركبات اخرى مثل

اما الحوامض الامينية الحاوية على الكبريت مثل الميثايونين والسستيئين فتتأكسد مجاميع الكبريت ويتكون Methionine sulfoxide وتكون أواصر ثنائية الكبريتيد في حالة السستيئين. وهذه التغيرات تؤدي الى تغير الانزيمات والتي عادة تثبط ويمكن ان تقود التغيرات الى تفكيكها. كما ان هناك بعض الانزيمات الحاوية على عناقيد الكبريت والحديد (Fe – S)₄ والتي تكون اهدافا لعوامل الاكسدة، اضافة الى بعض البروتينات اللانزيمية يمكن ان تتأثر مثل بروتينات الوحدات الرايبوزومية الكبيرة مثل L12 وغيره. والتأثيرات تؤدي الى عدم ثباتية البروتينات للحرارة مؤدية الى فك طويها وتكتلها ولذلك يكون الاجهاد التأكسدي محفزا لانتاج بروتينات الصدمة الحرارية.

•    التأثير على المواد الوراثية :

 تؤثر جذور الاوكسجين على المواد الوراثية بشكل مباشر او غير مباشر.

• التأثيرات المباشرة : تقوم الجذور بمهاجمة كل مكونات DNA مؤدية الى انتاج العديد من المركبات مثل فصل القواعد الموجودة في الاشرطة وانتاج اليوريا و  hydroxyguanine Hydroxy methyl urea -8 و Thymine ومركبات مفتوحة الحلقة ومركبات حلقية مشبعة وغيرها.

فجذور الهيدروكسيل HO تهاجم الجزء السكري في DNA مؤدية الى تجزئة السكر وانتاج كسور في الشريط. اما الثايمين فيمكن ان تضاف له مجموعة الهيدروكسيل ليكون  hydroxyl methyl uracil-5 او يتفكك بالأكسدة لينتج Thymine glycol واليوريا.

اما الكونوزين فيمكن ان يتعرض للأكسدة الضوئية ليعطي المركب  hydroxyguanosine-8 .

•        التأثيرات غير المباشرة : تحدث بواسطة المركبات الوسطية وهي الجذور العضوية الناتجة من أكسدة الدهون ويمكن ان تهاجم البيورينات مؤدية الى تفككها. او يضاف الجذر الحر للحامض الدهني الى القاعدة البيورينية مكونا Bulk adduct . كما أن بعض المركبات مثل hydroperoxide Linoleic acid يؤدي الى فلق اشرطة DNA في المناطق المجاورة للكواندين.

وبيروكسيدات الدهون الناتجة من أكسدة الدهون يمكن ان تتحلل الى مركبات غير جذرية ثابتة تحوي العديد من مجاميع الاوكسجين الفعالة مثل Epoxides , Alkanes, Alkenes  ومجاميع البيروكسي والالديهايدات ومجاميع الهيدروكسي والكاربوكسي، البعض منها يتفاعل مع DNA مؤدية الى ألكلة القواعد او تكوين ارتباطات عرضية داخل الشريط الواحد او بين الاشرطة.

وعمليات كسر الاشرطة يمكن ان تؤدي الى غلق عمليات التضاعف وربما موت الخلايا، في حين ان الاصابات الاخرى التي لا توقف عمليات التضاعف قد لا تكون مميتة ولكن تؤدي الى تطفير فمثلا Thymine glycol يؤدي الى ايقاف التضاعف ولكنه يتحلل الى مركبات اخرى مثل اليوريا و Formyl pyruvyl urea وغيرها من المركبات الاخرى. أما بيروكسيد الهيدروجين فيسبب كسر الاشرطة وعند كسر شريط واحد يقوم بحث استجابة الاستغاثة SOS.

المصادر

الخفاجي , زهرة محمود (2008) . التقنية الحيوية الميكروبية (توجهات جزيئية ) . معهد الهندسة الوراثية والتقنية الحيوية . جامعة بغداد .