Що таке оксидативний стрес
Що таке оксидативний стрес?
Існування людини в умовах сучасної техногенної цивілізації, порушення віками складалися між людьми і природою відносин, неминуче призводить до постійного виникнення стресових ситуацій, що призводить до їх накопичення, перетворення в невід'ємний компонент існування і, в кінцевому рахунку, до розвитку серйозних функціональних розладів організму.
Порушення обміну речовин і енергії, накопичення активних агентів, що ушкоджують - так званих '' вільних радикалів '', що ініціюють розвиток захворювань і психо-емоційний дискомфорт, отримало назву '' оксидативного стресу ''. Хронічний стрес призводить до пригнічення імунітету, дискоординации в роботі органів і систем, а отже, до дисгармонії в організмі.
Обмеження можливостей цивілізованої людини спілкуватися з живою природою призводить до того, що ми живемо в штучному світі і маємо штучне здоров'я, підтримуване екологічно забрудненими продуктами харчування і синтезованими хімічним шляхом лікарськими препаратами, вживання яких неминуче сприяє появі побічних ефектів.
Вчені встановили, що в організмі людини під впливом перерахованих вище факторів, відбувається утворення так званих '' вільних радикалів '', які відповідальні за прискорене руйнування і деформацію клітин організму.
Що таке вільний радикал?
Вільний радикал утворюється в той момент, коли кисень, який бере участь в процесі метаболізму, втрачає електрон.
Намагаючись відшкодувати втрату електрона, вільний радикал відбирає електрон, наприклад, у молекули, що входить до складу клітинної мембрани, перетворюючи її в новий вільний радикал.
Ця ланцюгова реакція послаблює клітинну мембрану, порушує цілісність клітини і відкриває дорогу багатьом дегенеративних захворювань.
Руйнівна дія надлишкових концентрацій вільних радикалів проявляється в прискоренні процесів старіння організму, провокації запальних процесів в м'язових, сполучних і інших тканинах, неправильному функціонуванні циркуляційної системи, нервової системи (включаючи клітини мозку) і імунної системи.
Коротенько торкнемося фізичної сторони утворення вільних радикалів. Частина електронів зовнішньої орбіти переходить від одного атома до іншого. Електрони постійно прагнуть створити на зовнішній орбіті одну або кілька пар, завдяки чому підтримується хімічну рівновагу.
Вільні радикали відрізняються крайньою нестійкістю - термін їх існування часом не перевищує однієї мільйонної частки секунди. Агресивна поведінка цих хімічних агентів викликає цілий каскад новоутворених вільних радикалів, кожен з яких, в свою чергу, породжує власну ланцюжок вільних радикалів, і так далі, і так далі.
Коротше кажучи, ми маємо справу із справжнісінькою хімічної бомбою, вибухає з появою першого вільного радикала.
Якщо біологи і медики навперебій заговорили про вільні радикали всього кілька років тому, то фізики і хіміки добре знайомі з ними вже більше сорока років. Породжене радіоактивністю іонізуюче випромінювання, проникаючи крізь матерію, викликає бурхливе утворення вільних радикалів. Схожий процес відбувається і під час крекінгу, тобто переробки нафти. Активізуючи ланцюгову реакцію, викликану потоком вільних радикалів, і контролюючи її протікання, вченим вдалося створити полімери і, таким чином, виготовити перші пластмаси.
Вільні радикали в живому організмі
Незважаючи на всю переконливість фізичних дослідів, до недавнього часу ніхто з біологів і не підозрював, що вільні радикали з рівним успіхом можуть виникати і гинути при біохімічних процесах в організмі людини і тварини.
Ось чому коли в 1969 році американські дослідники Маккорд і Фрідовіч заявили, що супероксидний аніон, небезпечний вільний радикал, формується in vivo, тобто в живому організмі, а такий ензим, як супероксидний дисмутаза (ерітрокупреін) дозволяє його знищити, їх колеги в науково дослідних інститутах усього світу поставилися до їхніх слів з неприхованим скептицизмом. Однак фактів накопичувалося все більше і більше, дослідження в цій області йшли повним ходом і, врешті-решт, довелося погодитися з очевидним: вільні радикали дійсно здатні виникати в живому організмі.
Вільні радикали і пошкодження клітини
Сьогодні стало очевидним, що утворення вільних радикалів є одним з універсальних патогенетичних механізмів при різних типах ушкодження клітини, включаючи наступні:
- реперфузия клітин після періоду ішемії;
- деякі медикаментозно-індуковані форми гемолітичної анемії;
- отруєння деякими гербіцидами;
- отруєння чотирьоххлористим вуглецем;
- іонізуюче випромінювання;
- деякі механізми старіння клітини (наприклад, накопичення ліпідних продуктів в клітці - цероїд і Ліпофусцин);
- кіслородотоксічность;
атерогенез - внаслідок окислення ліпопротеїдів низької щільності в клітинах артеріальної стінки.
Вільний радикали беруть участь в процесах:
Ефекти вільних радикалів
Окислення ненасичених жирних кислот у складі клітинних мембран є одним з основних ефектів вільних радикалів. Вільні радикали також пошкоджують білки (особливо тиол-містять) і ДНК. Морфологічним результатом окислення ліпідів клітинної стінки є формування полярних каналів проникності, що збільшує пасивну проникність мембрани для іонів Са2 +, надлишок якого депонується в мітохондріях.
Реакції окислення зазвичай придушуються гідрофобними антиоксидантами, такими як вітамін Е і глутатіон-пероксидаза.
Подібні вітаміну Е антиоксиданти, що розривають ланцюги окиснення, містяться в свіжих овочах і фруктах.
Вільні радикали також реагують з молекулами в іонної і водному середовищі клітинних компартментов.
У іонної середовищі антиоксидантний потенціал зберігають молекули таких речовин, як відновлений глютатіон, аскорбінова кислота і цистеїн. Захисні властивості антиоксидантів стають очевидні, коли при виснаженні їх запасів в ізольованій клітці спостерігають характерні морфологічні та функціональні зміни, зумовлені окислення ліпідів клітинної мембрани.
Типи викликаються вільними радикалами ушкоджень визначаються не тільки агресивністю продукуються радикалів, а й структурними і біохімічними характеристиками об'єкта впливу. Наприклад, у позаклітинному просторі вільні радикали руйнують глікозаміноглікани основної речовини сполучної тканини, що може бути одним з механізмів деструкції суглобів (наприклад, при ревматоїдному артриті). Вільні радикали змінюють проникність (отже, і бар'єрну функцію) цитоплазматических мембран в зв'язку з формуванням каналів підвищеної проникності, що призводить до порушення водно-іонного гомеостазу клітини.
Роль біофлавоноїдів в запобіганні оксидативного стресу
Мандрівники і мандрівники, раціон яких в силу очевидних причин був вкрай мізерний, часто зазнавали різні розлади, нездужання і хвороби. Перші достовірні відомості про негативні явища, пов'язані з недоліком есенціальних нутрієнтів, відносяться до початку XIII в. і стосуються захворювань серед екіпажів кораблів.
Ще більшого поширення отримав цей так званий '' морської скорбут '' в другій половині XV століття, під час навколосвітніх мореплавань. Така епідемія спіткала, наприклад, екіпаж Васко да Гама в 1495 р на шляху його до Індії, причому з 160 осіб більше ста загинуло.
Експедиція знаменитого французького мандрівника Жака Картьє в 1534 р була замкнена льодами в затоці Святого Лаврентія і провела зимівлю на території провінції Квебек (Канада). Вимушені харчуватися переважно солониною, багато членів експедиції захворіли цингой і померли. На щастя, випадково зустрінутий індіанець розкрив вмираючим секрет приготування зілля з кори і голок одного з вічнозелених дерев (Anneda pine tree), що ростуть в тій місцевості. Картьє скористався цією порадою, що дозволило йому практично протягом тижня поставити на ноги залишилася в живих команду.
Чотири століття тому, сучасні вчені звернули увагу на групу природних речовин, що містяться в рослинах - так звані флавоноїди. Присутність флавоноїдів в рослинах оберігає їх від руйнівного впливу ультрафіолетових променів сонця.
До биофлавоноидам відносять флавоноїди, які мають біологічну активність по відношенню до людини. Біофлавоноїди мають здатність зв'язувати вільні радикали.
Біофлавоноїди були відкриті Альбертом Сент-Георгі, удостоєним при цьому Нобелівської Премії. Він пропонував назвати біофлавоноїди '' вітаміном Р '' (vitamin P), але ця назва не прижилася, оскільки виявилося, що це не одна речовина, а природна суміш.
Відзначено, що жоден клас природних речовин не робить такого численного і різноманітного впливу на біологічну активність клітин людини і тварин, як біофлавоноїди.
Фармакологічна дія антиоксидантів обумовлено їх здатністю зв'язувати вільні радикали (активні біомолекули, що руйнують генетичний апарат клітин і структуру їх мембран) і зменшувати інтенсивність окислювальних процесів в організмі.
Роль антиоксидантів в профілактиці різних захворювань
Діабет. Антиоксиданти ефективно зменшують крихкість судин (в т.ч. і очних капілярів), це дозволяє використовувати їх для успішної профілактики і лікування діабетичної ретинопатії.
Онкологічне захворювання. Антиоксиданти мають здатність різко сповільнювати зростання пухлин і перешкоджають їх розвитку, що дозволяє використовувати їх з метою лікування і профілактики раку та інших онкологічних захворювань.
Протизапальну дію антиоксидантів обумовлено зв'язуванням гістаміну і гістаміноподібну речовин, що дозволяє успішно застосовувати даний препарат при артритах, ревматизмі, червоний вовчак, виразковий колл, сінну лихоманку, а також для профілактики спортивних травм.
Тонізуючу і відновлює дію на центральну нервову систему. Антиоксиданти покращують кровопостачання і обмін речовин в центральній нервовій системі, що прискорює процеси відновлення функцій після пошкодження центральної нервової системи, покращує пам'ять, зір, слух.
Стрессопротектівное дію антиоксидантів обумовлено тим, що даний препарат перешкоджає утворенню виразок і крововиливів на стінках шлунка і кишечника, що викликаються зовнішніми подразниками; нормалізує функцію нервової, імунної та ендокринної систем.
Радіопротектівним дію антиоксидантів обумовлено їх високою здатністю зв'язувати і нейтралізувати шкідливу дію вільних радикалів, що утворюються при впливі іонізуючого опромінення. Можуть використовуватися для профілактики і лікування променевої хвороби.
Косметична дія. Антиоксиданти забезпечують ефективний захист еластину і колагену (білка сполучної тканини шкірного покриву) від руйнівного впливу вільних радикалів, підсилюють переплетення волокон колагену з ланцюгом еластину. Цим досягається значне уповільнення вікових процесів втрати пружності та еластичності шкіри, появи зморшок і старечих плям.
Біологічна дія природних антиоксидантів
В результаті численних досліджень останнього десятиліття склалися уявлення про те, що єдність будови і функції біологічних мембран тісно пов'язаний з процесами пероксидного окислення ліпідів (ПОЛ), що становлять структурну основу бислоя.
Встановлено, що багато биосинтетические і деструктивні процеси пов'язані з механізмами окислювальних перетворень ліпідів. Можна не сумніватися, що процеси ПОЛ клітинних мембран представляються найбільш важливими з біологічної точки зору. Порушення регуляції ПОЛ розглядають в даний час в якості патогенетичного маркера цілого ряду захворювань.
З цієї позиції вивчення біологічної ролі біоантіоксідантов як чинників, здатних регулювати інтенсивність пероксидації ліпідів, приділяється особливо важливе увагу.
До числа природних антиоксидантів відносять токофероли, каротиноїди, вітаміни А, К, убіхінон (УХ) (коензим Q), убіхроменоли (QC), флавоноїди.
Встановлено, що антиоксидантний функцію дані з'єднання поєднують з досить широким спектром біологічної дії, не пов'язаного безпосередньо з антиокисної активністю. Конкретні біохімічні прояви дії біоантіоксідантов різноманітні і спрямовані на різні структурні, метаболічні та регуляторні системи організму.
Вплив дефіциту антиоксидантів на ліпідний обмін
Вплив антиоксидантів проявляється в цілому ряді складних ефектів на всіх рівнях організації: від мембранних утворень до організму в цілому. Показано, що при нестачі в організмі антиоксидантів спостерігаються різноманітні патологічні зміни великого числа органів і тканин тварин і людини.
Серед найважливіших симптомів антиоксидантної недостатності відзначаються: порушення репродуктивної функції, м'язова дистрофія, некрози печінки, пошкодження епітелію ниркових канальців і т.д. Відзначаються морфологічні зміни, які характерні для клітин різних тканин і полягають в значному збільшенні проникності або повному руйнуванні цитоплазматических або внутрішньоклітинних мембран, в тому числі мітохондрій і мікросом. При цьому, морфологічним аномалій передують зміни жирнокислотного складу ліпідів, зниження концентрації поліненасичених жирних кислот (ПНЖК). Ці порушення на молекулярному рівні можуть бути пояснені підвищеним рівнем пероксидного окислення.
Доктор медичних наук, професор
В.А. Курашвілі