Reakce Fentonova

Fentonova reakce (Fenton 1894) představuje nejčastější mechanismus vzniku nebezpečného hydroxylového radikálu v organismu (Babior1997). V sumární podobě představuje reakci peroxidu vodíku (vzniká působením superoxiddismutázy ze superoxidu i v reakcích katalyzovaných některými oxidázami) s iontem přechodného kovu v nižším mocenství (Fe²⁺, Cu⁺, obecně Rⁿ⁺). I když mědi je v organismu mnohem méně než železa, reaguje s peroxidem vodíku mnohem rychleji. V reakci vzniká hydroxylový radikál, hydroxidový anion (není nebezpečný, odstraní se působením pufrů) a přechodný kov se oxiduje na Fe³⁺, Cu²⁺, obecně R⁽ⁿ⁺¹⁾⁺.

              Fe²⁺  +  H₂O₂   ® Fe³⁺  +  ^·OH  +  OH^–

               Cu⁺  +  H₂O₂  ® Cu²⁺  +  ^·OH  +  OH^–

obecně:   Rⁿ⁺  +  H₂O₂   ®  R⁽ⁿ⁺¹⁾⁺  +  ^·OH  +  OH^–

 

Cílem organismu je zábrana vzniku volného hydroxylového radikálu. Jeho reaktivita je totiž tak vysoká a biologický poločas tudíž tak krátký (řádově nanosekundy), že nemůže existovat účinný mechanismus likvidace jednou vzniklého hydroxylového radikálu. Jak již bylo uvedeno, je běžný radikál superoxid ihned po svém vzniku přeměňován na peroxid vodíku. Tato reakce, nazývaná dismutace superoxidu, probíhá spontánně, je však účinně urychlována katalytickým účinkem superoxiddismutázy (SOD) (Bannister et al. 1987). Vzniklý peroxid vodíku sám může působit oxidační poškození buňky nebo dát vzniknout hydroxylovému radikálu. Tady pak nastupují další dva ochranné mechanismy. Patří k nim:

·        odstranění jednoho ze substrátů Fentonovy reakce, peroxidu vodíku pomocí enzymů katalázy a  peroxidáz (Michiels et al. 1994), z nichž je u člověka nejdůležitější glutathionperoxidáza (GSHPx), ta potřebuje ke své normální činnosti selen jako součást své molekuly, jako koenzym redukovaný glutathion (GSH); a pro jeho regeneraci je nezbytná glutathionreduktáza (GR) a dostatek redukovaného koenzymu NADPH (viz schéma);

·        odstranění druhého substrátu, tj. Fe²⁺ a Cu⁺. To je možné buď oxidací železa na trojmocné, které se ve Fentonově reakci neuplatňuje, nebo vazbou přechodného prvku v pevném chelátu (železo se váže v plazmě na transferin, ve tkáních na apoferitin, měď se v plazmě vyskytuje vázaná na albumin či ceruloplazmin). Oxidaci železa katalyzuje ceruloplazmin, jehož hlavní funkcí v organismu tak není transport mědi, ale právě ferrooxidázové působení.

Kromě železa a mědi se ve Fentonově reakci mohou uplatňovat i jiné přechodné (tranzitní) kovy, jako je kobalt, mangan, vanad, chrom aj., z prvků neesenciálních např. nikl a titan.

 

Další údaje

·         Reakce Haber-Weissova

·         Regenerace vitamínu E

 

Jaroslav Racek