Свободные радикалы в крови норма
Свободные радикалы – это активные молекулы, имеющие возможность для присоединения еще одного электрона. Молекула имеет один непарный электрон, и с легкостью вступает в химические реакции, обеспечивающие ей заполнение этой пустоты. Обеспечив это присоединение, она становится неопасной. Однако, химические реакции, вызванные свободными радикалами, не проходят бесследно для организма.
Содержание:
- Действие свободных радикалов
- Образование свободных радикалов
- Старение организма и свободные радикалы
- Защита организма от свободных радикалов
Действие свободных радикалов
В норме небольшое количество свободных радикалов присутствует в человеческом организме. Здоровый иммунитет отлично контролирует их деятельность и сам способствует их появлению.
Функции контролируемых свободных радикалов:
Разрушение вирусов и бактерий;
Активизация необходимых ферментов;
Производство важнейших гормонов;
Производство энергии и нужных человеку субстанций.
Примером контролируемых свободных радикалов является коллоидное серебро
Если количество свободных радикалов увеличивается, они стимулируют еще большее производство этих молекул. Ущерб для организма увеличивается, так как изменяется структура белков, способ кодирования генетической информации и передачи ее от клетки к клетке. Патологически измененные белки распознаются иммунной системой человека, как чужеродный материал, она пытается их уничтожить. Такая нагрузка иногда ей не под силу – иммунитет падает, и развиваются тяжелейшие патологии: рак, лейкемия, сердечная, почечная и печеночная недостаточность.
Клетки лишаются своей защиты, так как свободные радикалы разрушают целостность клеточной мембраны. В организме накапливается излишняя жидкость, повышается уровень кальция. Эти изменения приводят к появлению заболеваний, бесплодию, нарушению биохимических реакций в толще кожи и преждевременному старению.
Образование свободных радикалов
Причины появления свободных радикалов:
Ультрафиолетовое излучение – УФ-лучи лишают молекулы электронов, разрушают мембраны клеток и их составляющие.
Побочные эффекты, передозировка лекарственных средств – молекулы химических соединений препаратов вступают в реакции и ферментативные превращения, превращаются в свободные радикалы.
Курение – никотин и образующиеся при этом смолы запускают реакции окисления.
Нарушенное экологическое равновесие – химически соединения из продуктов, выхлопных газов, бытовой химии попадают в организм человека и запускают реакции окисления.
Негативное действие стресса – гормоны стресса (адреналин, кортизол) нарушают дыхание и питание клетки, делая ее мишенью для свободных радикалов.
Самые ощутимые последствия окислительных реакций, запущенных свободными радикалами, – физиологическое разрушение тканей и органов, раннее старение.
За 15 минут, пока мы заправляем машину топливом, от испарений бензина в нашем организме появляется столько свободных радикалов, сколько наши дедушки и бабушки не получали за всю жизнь.
Старение организма и свободные радикалы
Нестабильные молекулы, которым не хватает одного или даже нескольких электронов, рано или поздно отнимают его у полноценных клеток. Атака радикалов запускает реакцию окисления, когда обычные молекулы отдают электрон нестабильным молекулам. Поскольку из обычных молекул состоят все органы и ткани человеческого организма, после окислительных реакций они уже не могут оставаться прежними и начинают разрушаться.
После забора электрона, свободный радикал становится устойчивым соединением. В это самое время атакованная им молекула сама становится свободным радикалом. Окислительные реакции возобновляются с новой силой уже с другими участниками. Количество пораженных клеток растет, в химические реакции вступают даже инертные молекулы.
Для примера стоит обратить внимание на молекулы коллагена. Инертные в обычной ситуации, после окисления их активность растет, они связываются друг с другом. Результат этого процесса – потеря эластичности кожи, образование морщин, старение дермы. Аналогичный процесс происходит во всех тканях человеческого тела. Этот процесс сравним с коррозией металла. Свободные радикалы заставляют организм «ржаветь».
Цепной механизм старения запускается при поражении радикалами митохондрии клетки (клеточной органеллы). Роль этих неполноценных молекул в процессе старения стала явной после многочисленных исследований последних десятилетий.
Возможные последствия свободных радикалов:
Болезнь Альцгеймера;
Появления морщин и пигментных пятен;
Воспалительные изменения в суставах;
Заболевания сердца и сосудов;
Ослабление мышц, поддерживающих скелет;
Потеря эластичности кожи;
Снижение зрения и слуха;
Возрастные психические процессы;
Рак.
Чем успешнее человек борется со свободными радикалами, тем позже начинается у него возраст начала возрастных изменений. Старение на молекулярном уровне приводит к изменениям метаболизма организма. После повреждений клеток свободными радикалами в них накапливаются повреждения ДНК, мутации. Модифицированные белки приводят к склеиванию молекул друг с другом, и не могут в полной мере выполнять свои функции. С возрастом количество перекрестных связей увеличивается.
Разрушение структуры клеток, деструкция их мембран приводит к тому, что все процессы в них замедляются или идут неправильно. Продукты обмена не выводятся из клетки, и она засоряется. Повреждающие воздействия из-за свободных радикалов увеличиваются, организм не может противостоять старению.
Защита организма от свободных радикалов
Для противодействия свободным радикалам есть надежный способ – это поступление в организм антиоксидантов. Эти соединения отдают неполноценным молекулам свои электроны, не теряя при этом своей стабильности и активности. Прекращается негативный процесс разрушения молекул, не происходит разрушения клеток, не возникают реакции окисления. Антиоксиданты тоже становятся свободными радикалами, но они не имеют почти никакой силы, и не разрушают клетки.
В организм человека антиоксиданты поступают с растительной пищей, витаминами, минералами, аминокислотами, микроэлементами. Часть антиоксидантов образуются в организме человека (ферменты, гормон мелатонин).
Наиболее доступные антиоксиданты:
альфа-липоевая кислота,
Витамин A, E, C и бетта-каротин (любые овощи и фрукты)
Цистеин
Цинк (рекордсменом по содержанию цинка являются тыквенные семечки)
Флавоноиды (рекордсменами по содержанию флавоноидов являются ягоды, особенно темного цвета)
Глутатион (данный антиоксидант вырабатывается самим организмом)
Гинкго Билоба
Чтобы противостоять свободным радикалам, нужно применять несложные меры: включать в свой рацион большое количество овощей и фруктов, отказаться от курения, избегать ультрафиолетового излучения, принимать витаминные и минеральные комплексы.
Один из лучших способов защититься от свободных радикалов – это пить ежедневно свежевыжатые соки из овощей.
Автор статьи: Алексеева Мария Юрьевна | Терапевт
Образование:
С 2010 по 2016 гг. практикующий врач терапевтического стационара центральной медико-санитарной части №21, город электросталь. С 2016 года работает в диагностическом центре №3.
Наши авторы
В условиях современного мира, когда человеку постоянно приходится сталкиваться с негативным воздействием огромного количества агрессивных факторов внешней среды (плохая экология, несбалансированное питание, постоянные стрессы, нездоровый образ жизни и т.д.), риск развития оксидативного стресса крайне велик.
Тем не менее, у большинства людей нет четкого представления, что это такое, чем конкретно опасны свободные радикалы, а главное – как уберечь клетки организма от их негативного воздействия.
Окислительные процессы в организме
Окислительным стрессом (оксидативным стрессом) называется процесс повреждения клетки в результате окисления.
В процессе жизнедеятельности любого организма в клетках и межклеточном пространстве происходит один из самых универсальных процессов – образование свободных радикалов. Они составляют особый класс химических веществ, различных по своему атомарному составу, но характеризующихся наличием в молекуле непарного электрона. Свободные радикалы – это вещества, являющиеся непременными спутниками кислорода и обладающие высокой химической активностью.
Их действие специалисты рассматривают как звено в метаболизме клетки, необходимое при иммунных реакциях, окислительном фосфорилировании (получении энергии в виде АТФ при клеточном дыхании), биосинтезе простагландинов и нуклеиновых кислот. У человека же оксидативный стресс является основной причиной либо важной составляющей многих серьезных заболеваний, таких как атеросклероз, гипертензия, диабет. Но самое серьезное влияние оксидативного стресса на организм – его непосредственное участие в процессе старения организма.
Однако в некоторых случаях оксидативный стресс совершенно необходим человеку как защитный механизм, так как иммунная система организма «использует» оксидативный стресс для борьбы с патогенами (факторами внешней среды, способными вызвать повреждение каких-либо систем организма или развитие заболеваний).
Как образуются свободные радикалы
Свободные радикалы представляют собой активные неустойчивые частицы, образующиеся в ходе процессов естественного метаболизма клеток. Их образованию способствуют многие процессы, сопровождающие жизнедеятельность организма: стрессы, экзогенные и эндогенные интоксикации, влияние техногенных загрязнений окружающей среды и излучения. Легкость образования свободных радикалов связана с уникальными свойствами молекул кислорода. В химических соединениях атомы кислорода двухвалентны (иллюстрацией этого является молекула воды). Однако в молекуле кислорода оба атома соединены только одинарной связью, а остающийся на каждом атоме кислорода один электрон свободен. И когда их валентности направлены в разные стороны, образуется очень опасный для биологических субстанций нестабильный токсичный кислород.
Опасность оксидативного стресса
По данным некоторых авторов, деятельность свободных радикалов способствует появлению и развитию более 100 различных заболеваний. Патологическое действие свободных радикалов связано, прежде всего, с их влиянием на клеточные мембраны.
Это приводит к тому, что начинается разрушительная цепная реакция, которая губительно действует на живые клетки. В результате организм начинает преждевременно СТАРЕТЬ, начинаются патологические изменения, которые могут стать причиной рака, сердечно-сосудистых заболеваний, диабета, ослабления зрения, памяти. Ученые предполагают, что начальной стадией многих заболеваний – от простого кашля до онкозаболевания – является именно большое количество свободных радикалов в организме.
Мишени свободных радикалов – клетки, их составляющие или даже целые органы. Так, чаще всего воздействию свободных радикалов подвергается ДНК-кислота, обеспечивающая хранение и передачу генетической программы. Подсчитано, что ДНК подвергается их нападению до 10 000 раз в день. С повреждением структур ДНК свободными радикалами связывают в настоящее время такие болезни, как рак, артрозы, инфаркт, ослабление иммунной системы.
Изменения молекул мембран клеток, вызванные атакой свободных радикалов, оказывают разрушительное воздействие на сердечно-сосудистую систему: компоненты крови становятся «липкими», стенки сосудов пропитываются липидами и холестерином, в результате возникают тромбоз, атеросклероз и другие заболевания.
Особо чувствителен к гиперпродукции свободных радикалов и окислительному стрессу головной мозг, так как в нем содержится множество ненасыщенных жирных кислот, таких как, например, лецитин. При их окислении в мозгу повышается уровень липофусцина. Это один из пигментов изнашивания, избыток которого ускоряет процесс старения.
В отличие от других органов легкие непосредственно подвергаются действию кислорода – инициатора окисления, а также оксидантов, содержащихся в загрязненном воздухе (озона, диоксидов азота, серы и т.д.). Ткань легких содержит в избытке ненасыщенные жирные кислоты, которые оказываются жертвами свободных радикалов. На легкие также прямо воздействуют оксиданты, образующиеся при курении. Также экспериментально доказано, что свободные радикалы могут являться факторами, провоцирующими развитие сахарного диабета и вызывающими его осложнения. Обычно здоровый организм сам справляется со свободными радикалами, однако неблагоприятные внешние факторы приводят к ситуации, когда ему необходима поддержка.
Как защитить организм
Наряду со свободнорадикальным окислением в процессе функционирования биологических объектов из групп радикалов вырабатываются вещества, обладающие антиоксидантным действием, которые называют стабильными радикалами. Они не способны нанести урон клеточным мембранам.
Такие химические соединения называются антиоксидантами, так как механизм их действия основан на торможении свободнорадикальных процессов в тканях организма. В отличие от нестабильных свободных радикалов, оказывающих повреждающее действие на клетки, антиоксиданты тормозят развитие деструктивных процессов.
В настоящее время биологические и химически синтезированные аниоксиданты подразделяются на жирорастворимые (самый известный – токоферол) и водорастворимые (наиболее распространенный – глутатион).
Полезная пища для защиты организма от свободных радикалов
В борьбе со свободными радикалами принимают участие не только антиоксидантные вещества, вырабатываемые организмом, но и антиоксиданты, поступающие с пищей. К антиоксидантам относятся также минеральные вещества (соединения селена, магния, меди), некоторые аминокислоты и растительные полифенолы (флавоноиды). А самыми сильными антиоксидантными свойствами обладают флавоноиды и антоцианы – вещества, содержащиеся в растениях, и определяющие их окраску. Поэтому в продуктах растительного происхождения антиоксидантов больше всего, особенно в кисло-сладких и кислых фруктах и овощах красного, оранжевого, синего и черного цвета. В желтых, ярко-зеленых и темно-зеленых растениях антиоксидантов тоже много, и есть даже список наиболее богатых ими растительных продуктов, хотя мнения ученых по этому поводу могут быть различными.
В один из таких списков попали фасоль – пестрая, черная и красная. Особенно ценятся мелкая фасоль, дикая и садовая, смородина, черная и красная, малина, клюква, клубника, слива и чернослив, черешня, сухофрукты и орехи, некоторые сорта яблок, артишок. Из орехов лучшими антиоксидантами считаются миндаль, грецкие орехи, фундук, фисташки и пекан.
Интересный факт: обычно считается, что при тепловой обработке продукты теряют свои полезные свойства, тем не менее, в вареном артишоке антиоксидантов становится на порядок больше, чем в сыром. Содержание антиоксидантов в продуктах может сильно отличаться, и ученые пока не могут сказать, чем это обусловлено, да и исследования проводились далеко не во всех областях. Например, мелкую фасоль считают самой полезной, но многие виды фасоли остаются пока неизученными. Лесные ягоды тоже исследованы не все, но одно можно сказать наверняка: чем ярче и насыщеннее цвет продукта, тем богаче он антиоксидантами. Ярко-желтая кукуруза содержит лютеин, оранжевые овощи и фрукты – каротин, ярко-красные помидоры – ликопин, темно-синие и черные ягоды богаты антоцианами.
Антиоксиданты в соках
В свежевыжатых соках ягод и фруктов антиоксидантов очень много: в гранатовом, виноградном, соке цитрусовых; антиоксиданты содержатся также в белом слое под их кожурой. Почти столько же антиоксидантов в яблочном соке и соке черноплодной рябины, вишни, и многих ягод и плодов, выращиваемых по всей России.
К продуктам, богатым антиоксидантами, относится и чай: зеленый, красный, черный и другие его виды. Содержание антиоксидантов, однако, зависит от технологии приготовления чая и от того, как он выращивался.
Свободные радикалы и повреждение клетки
Сегодня стало очевидным, что образование свободных радикалов является одним из универсальных патогенетических механизмов при различных типах повреждения клетки, включая следующие:
- реперфузия клеток после периода ишемии;
- некоторые медикаментозно-индуцированные формы гемолитической анемии;
- отравление некоторыми гербицидами;
- правление четыреххлористым углеродом;
- ионизирующее излучение;
- некоторые механизмы старения клетки (например, накопление липидных продуктов в клетке – цероидов и липофусцинов);
- кислородотоксичность;
- атерогенез вследствие окисления липопротеидов низкой плотности в клетках артериальной стенки.
Свободные радикалы участвуют в процессах:
- старения;
- канцерогенеза;
- химического и лекарственного поражения клеток;
- воспаления;
- радиоактивного повреждения;
- атерогенеза;
- кислородной и озоновой токсичности.
Эффекты свободных радикалов
Окисление ненасыщенных жирных кислот в составе клеточных мембран является одним из основных эффектов свободных радикалов. Свободные радикалы также повреждают белки (особенно тиолсодержащие) и ДНК. Морфологическим исходом окисления липидов клеточной стенки является формирование полярных каналов проницаемости, что увеличивает пассивную проницаемость мембраны для ионов Са2+, избыток которого депонируется в митохондриях. Реакции окисления обычно подавляются гидрофобными антиоксидантами, такими как витамин Е и глутатион-пероксидаза. Подобные витамину Е антиоксиданты, разрывающие цепи окисления, содержатся в свежих овощах и фруктах.
Свободные радикалы также реагируют с молекулами в ионной и водной среде клеточных компартментов. В ионной среде антиоксидантный потенциал сохраняют молекулы таких веществ, как восстановленный глутатион, аскорбиновая кислота и цистеин. Защитные свойства антиоксидантов становятся очевидны, когда при истощении их запасов в изолированной клетке наблюдают характерные морфологические и функциональные изменения, обусловленные окислением липидов клеточной мембраны.
Типы вызываемых свободными радикалами повреждений определяются не только агрессивностью продуцируемых радикалов, но и структурными и биохимическими характеристиками объекта воздействия. Например, во внеклеточном пространстве свободные радикалы разрушают гликозаминогликаны основного вещества соединительной ткани, что может быть одним из механизмов деструкции суставов (например, при ревматоидном артрите). Свободные радикалы изменяют проницаемость (следовательно, и барьерную функцию) цитоплазматических мембран в связи с формированием каналов повышенной проницаемости, что приводит к нарушению водно-ионного гомеостаза клетки. Полагают, что необходима обеспеченность витаминами и микроэлементами больных ревматоидным артритом, в частности, коррекция витаминной недостаточности и дефицита микроэлементов олигогалом Е. Это обусловлено тем, что доказана заметная активация процессов перекисного окисления и угнетение антиоксидантной активности, поэтому очень важно включение в комплексную терапию биоантиоксидантов с высокой антирадикальной активностью, к которым и относятся витамины антиоксиданты (Е, С и А) и микроэлементы селен (Sе). Показано также, что использование синтетической дозы витамина Е, который хуже всасывается, чем природный. Например, дозы витамина Е до 800 и 400 МЕ/сут приводят к снижению сердечно-сосудистых заболеваний (на 53%). Однако ответ об эффективности антиоксидантов будет получен в крупных контролируемых исследованиях (от 8000 до 40 000 пациентов), которые проводились в 1997 г.
В качестве защитных сил, поддерживающих скорость ПОЛ на определенном уровне, выделяют ферментные системы ингибирования перекиснош окисления и природные антиоксиданты. Выделяют 3 уровня регуляции скорости свободно-радикального окисления. Первая ступень антикислородная, поддерживает в клетке довольно низкое парциальное давление кислорода. Сюда в первую очередь относятся дыхательные ферменты, конкурирующие за кислород. Несмотря на широкую изменчивость поглощения О3 в организме и выделения из него СО2, рО2 и рСО2 в артериальной крови в норме сохраняются достаточно постоянными. Вторая ступень защиты антирадикальная. Она состоит из различных веществ, имеющихся в организме (витамин Е, кислота аскорбиновая, некоторые стероидные гормоны и т. д.), которые прерывают процессы ПОЛ, взаимодействуя со свободными радикалами. Третья ступень антиперекисная, уничтожающая уже образовавшиеся перекиси с помощью соответствующих ферментов или неферментативно. Однако еще нет единой классификации и единых взглядов на механизмы регуляции скорости свободно-радикальных реакций и действия защитных сил, обеспечивающих утилизацию конечных продуктов ПОЛ.
Полагают, что в зависимости от интенсивности и длительности, изменения в регуляции реакций ПОЛ могут: во-первых, носить обратимый характер с последующим возвращением к норме, во-вторых, приводить к переходу на другой уровень авторегуляции и, в-третьих, некоторые из воздействий разобщают этот механизм саморегуляции, а, следовательно, приводят к невозможности осуществления регуляторных функций. Именно поэтому понимание регуляторной роли реакций ПОЛ в условиях действия на организм экстремальных факторов, в частности, холода, необходимый этап исследований, направленных на разработку научно обоснованных методов управления процессами адаптации и комплексной терапии, профилактики и реабилитации наиболее распространенных заболеваний.
Одним из наиболее часто употребляемых и эффективных является комплекс антиоксидантов, который включает токоферол, аскорбат и метионин. Анализируя механизм действия каждого из примененных антиоксидантов, отмечено следующее. Микросомы – одно из основных мест накопления в клетках печени экзогенно введенного токоферола. В качестве возможного донора протонов может выступать аскорбиновая кислота, которая окисляется до дегидроаскорбиновой. Кроме того, показана способность аскорбиновой кислоты непосредственно взаимодействовать с синглетным кислородом, гидроксильным радикалом и супероксидным анион-радикалом, а также разрушать перекись водорода. Имеются также доказательства, что токоферол в микросомах может регенерироваться тиолами и, в частности, восстановленным глутатионом.
Таким образом, в организме существует целый ряд взаимосвязанных антиоксидантных систем, основная роль которых заключается в поддержании ферментативных и неферментативных окислительных реакций на стационарном уровне. На каждом из этапов развития перекисных реакций существует своя специализированная система, осуществляющая эти функции. Часть из этих систем строго специфична, другие, такие как глутатионпероксидаза, токоферол, обладают большей широтой действия и меньшей субстратной специфичностью. Аддитивность взаимодействия ферментативных и неферментативных антиоксидантных систем между собой обеспечивает устойчивость организма к экстремальным факторам, обладающим прооксидантными свойствами, т. е. способностью к созданию в организме условий, предрасполагающих к выработке активированных форм кислорода и активации реакций ПОЛ. Не вызывает сомнения тот факт, что активация реакций ПОЛ наблюдается под воздействием на организм ряда факторов внешней среды и при патологических процессах различной природы. По мнению В. Ю. Куликова и соавт. (1988), в зависимости от механизмов активации реакций ПОЛ все факторы, действующие на организм, можно с определенной долей вероятности разделить на следующие группы.
Факторы физико-химической природы, способствующие увеличению в тканях предшественников и непосредственных активаторов реакций ПОЛ:
- кислород под давлением;
- озон;
- оксид азота;
- ионизирующая радиация и др.
Факторы биологической природы:
- процессы фагоцитоза;
- разрушение клеток и клеточных мембран;
- системы генерации активированных форм кислорода.
Факторы, определяющие активность антиоксидантных систем организма ферментативной и неферментативной природы:
- активность процессов, связанных с индукцией антиоксидантных систем ферментативной природы;
- генетические факторы, связанные с депрессией того или иного фермента, осуществляющего регуляцию реакций ПОЛ (дефицит глутатионпероксидазы, каталазы и др.);
- пищевые факторы (недостаток в пище токоферола, селена, других микроэлементов и пр.);
- структура клеточных мембран;
- характер взаимоотношений между антиоксидантами ферментативной и неферментативной природы.
Факторы риска, потенцирующие активацию реакций ПОЛ:
- активация кислородного режима организма;
- состояние стресса (холод, высокая температура, гипоксия, эмоционально-болевое воздействие);
- гиперлипидемия.
Таким образом, активация реакций ПОЛ в организме тесно связана с функционированием систем транспорта и утилизации кислорода. Особого внимания заслуживают адаптогены, среди них широко используемый элеутерококк. Препарат из корня этого растения обладает общеукрепляющим, адаптогенным, антистрессорным, антиатеросклеротическим, антидиабетическим и другими свойствами, снижает общую заболеваемость, в том числе гриппом. При изучении биохимических механизмов действия антиоксидантов у человека, животных и растительных организмов существенно расширился спектр патологических состояний, для лечения которых используются антиоксиданты. Антиоксиданты успешно применяются как адаптогены для защиты от лучевого поражения, лечения ран и ожогов, туберкулеза, сердечно-сосудистых заболеваний, нервно-психических расстройств, новообразований, диабета и др. Естественно, что возрос интерес к механизмам, лежащим в основе такой универсальности действия антиоксидантов.
В настоящее время экспериментально установлено, что эффективность антиоксидантов определяется их активностью в ингибировании перекисного окисления липидов за счет взаимодействия с перекисными и другими радикалами, инициирующими ПОЛ, а также за счет влияний антиоксидантов на структуру мембраны, облегчающих доступ кислорода к липидам. ПОЛ может изменяться и при опосредованной системе действия антиоксидантов через нейрогормональные механизмы. Показано, что антиоксиданты влияют на высвобождение нейромедиатора и выброс гормонов, чувствительность рецепторов и их связывание. В свою очередь, изменение концентрации гормонов и нейромедиаторов изменяет интенсивность ПОЛ в клетках-мишенях, что приводит к изменению скорости катаболизма липидов и, как следствие, к изменению их состава. Связь между скоростью ПОЛ и изменением спектра фосфолипидов мембран выполняет регуляторную роль. Аналогичная система регуляции обнаружена в клеточных мембранах животных, растительных и микробных организмов. Как известно, состав и текучесть липидов мембран влияют на активность мембранных белков, ферментов, рецепторов. Через эту систему регуляции антиоксиданты действуют на репарацию мембраны, измененную при патологическом состоянии организма, нормализуют ее состав, структуру и функциональную активность. Изменение активности ферментов синтеза макромолекул и состава ядерного матрикса при изменении состава липидов мембран, вызванном действием антиоксидантов, могут быть объяснены их влиянием на синтез ДНК, РНК, белка. В то же время в литературе появились данные о непосредственном взаимодействии антиоксидантов с макромолекулами.
Эти, а также обнаруженные в последнее время данные эффективности антиоксидантов в пикомолярных концентрациях выдвигают на первый план роль рецепторных путей в их действии на клеточный метаболизм. В работе В. Е. Кагана (1981) о механизмах структурно-функциональной модификации биомембран показано, что Зависимость скорости реакций ПОЛ в биомембранах зависит не только от их жирнокислотного состава (степени ненасыщенности), но и от структурной организации липидной фазы мембран (молекулярной подвижности липидов, прочности белок-липидных и липид-липидных взаимодействий). Обнаружено, что в результате накопления продуктов ПОЛ происходит перераспределение липидов в мембране: уменьшается количество жидких липцдов в биослое, снижается количество иммобилизованных мембранными белками липидов и возрастает количество упорядоченных липидов в биослое (кластеров). В.
При изучении природы, состава и механизма гомеостаза антиоксидантной системы показано, что проявлению повреждающего действия свободных радикалов и перекисных соединений препятствует сложная многокомпонентная антиоксидантная система (АОС), которая обеспечивает связывание и модификацию радикалов, предупреждение образования или разрушения перекисей. В ее состав входят: гидрофильные и гидрофобные органические вещества с редуцирующими свойствами; ферменты, поддерживающие гомеостаз этих веществ; антиперекисные ферменты. Среди естественных антиоксидантов имеются липидные (стероидные гормоны, витамины Е, А, К, флавоноиды и полифенолы витамин Р, убихинон) и водорастворимые (низкомолекулярные тиолы, аскорбиновая кислота) вещества. Эти вещества либо являются ловушками свободных радикалов, либо разрушают перекисные соединения.
Одна часть тканевых антиоксидантов имеет гидрофильный, другая – гидрофобный характер, что делает возможной одновременную защиту от окисляющих агентов функционально важных молекул как в водной, так и в липидной фазах.
Общая сумма биоантиокислителей создает в тканях «буферную антиоксидантную систему», обладающую определенной емкостью, а соотношение прооксидантных и антиоксидантных систем определяет так называемый «антиоксидантный статус» организма. Есть все основания полагать, что среди тканевых антиоксидантов особое место занимают тиолы. Подтверждением служат следующие факты: высокая реакционная способность сульфгидрильных групп, благодаря которой некоторые тиолы окисляются с очень высокой скоростью, зависимость скорости окислительной модификации SН-групп от их радикального окружения в молекуле. Это обстоятельство позволяет выделить из множества тиоловых соединений особую группу легко окисляющихся веществ, выполняющих специфические функции антиоксидантов: обратимость реакции окисления сульфгидрильных групп в дисульфидные, что делает в принципе возможным энергетически выгодное поддержание гомеостаза тиоловых антиоксидантов в клетке без активации их биосинтеза; способность тиолов проявлять как антирадикальное, так и антиперекисное действие. Гидрофильными свойствами тиолов обусловлено их высокое содержание в водной фазе клетки и возможность защиты от окислительного повреждения биологически важных молекул ферментов, нуклеиновых кислот, гемоглобина и др. Вместе с тем, присутствие в тиоловых соединениях неполярных группировок обеспечивает возможность проявления их антиоксидантной активности в липидной фазе клетки. Таким образом, наряду с веществами липидной природы, тиоловые соединения принимают широкое участие в защите клеточных структур от действия окисляющих факторов.
Окислению в тканях организма подвергается и аскорбиновая кислота. Она, как и тиолы, входит в состав АОС, участвуя в связывании свободных радикалов и разрушении перекисей. Аскорбиновая кислота, молекула которой содержит и полярные, и неполярные группировки, проявляет тесное функциональное взаимодействие с SН-глутатионом и липидными антиоксидантами, усиливая действие последних и препятствуя ПОЛ. По всей видимости, тиоловые антиоксиданты играют главенствующую роль в защите основных структурных компонентов биологических мембран, таких, как фосфолипиды или погруженные в липидный слой белки.
В свою очередь, водорастворимые антиоксиданты – тиоловые соединения и аскорбиновая кислота – проявляют свое протекторное действие преимущественно в водной среде – цитоплазме клетки или плазме крови. При этом следует иметь в виду данные о том, что система крови представляет собой внутреннюю среду, которая играет решающую роль в неспецифических и специфических реакциях защиты организма, влияя на его резистентность и реактивность.
[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]
Свободные радикалы при патологии
До сих пор в литературе дискутируется вопрос о причинно-следственных связях в изменениях интенсивности липопероксидации в динамике развития заболеваний. По мнению одних авторов, именно нарушение стационарности этого процесса является основной причиной указанных заболеваний, в то время как другие полагают, что изменение интенсивности перекисного окисления липидов представляет собой следствие данных патологических процессов, инициируемых совсем иными механизмами.
Исследования, проведенные в последние годы, показали, что изменения интенсивности свободнорадикального окисления сопровождают заболевания самого разного генеза, что подтверждает тезис об общебиологическом характере свободнорадикального повреждения клеток. Накопилось достаточно свидетельств патогенетического участия свободнорадикального поражения молекул, клеток, органов и организма в целом и успешного лечения их фармакологическими препаратами, обладающими антиоксидантными свойствами.