Все про них слышали, но мало кто знает, что именно представляют собой загадочные антиоксиданты. В этой статье мы самыми простыми словами рассказываем о том, какую роль они играют в защите организма и где их лучше всего искать.
Что такое свободные радикалы и как они появляются
Представим, что тело человека – это одно большое государство. Так вот, оказывается, далеко не все его «жители» одинаково полезны. Среди них встречаются и своего рода «террористы», известные науке и медицине как свободные радикалы. Эти молекулы-разрушители имеют в своей структуре один непарный электрон и опасны тем, что запускают окислительные процессы в организме, тем самым приближая нас к старости и различным болезням. Образно говоря, мы ржавеем, и приятного в этом мало.
Откуда берутся свободные радикалы
Отовсюду. Табачный дым, загрязнения окружающей среды, травмы, переутомление, радиация, постоянные стрессы, фармацевтические препараты, трансжиры, пестициды и ультрафиолет – все это причины появления в теле свободных радикалов. При этом одни из них проникают в организм вместе с кислородом, а другие возникают внутри сами – как защитная реакция на токсины любого рода.
Логика подсказывает, что, если мы хотим жить долго и счастливо, количество свободных радикалов следует свести к минимуму. В идеале нужно поселиться в экологически чистой глуши, где нет и следа человека. Лучше всего в одиночку – чтобы никто не заставлял нервничать. Никакой химии и лекарств. Не курить, не пить, не ходить под прямыми лучами солнца. Ежедневно, но без фанатизма заниматься спортом и есть много натуральных продуктов с минимальной термической обработкой.
Но это утопия. Поэтому предлагаем сосредоточиться на самом последнем пункте – полезном питании. Именно здесь на сцену выходят главные борцы со свободными радикалами – антиоксиданты.
Как работают антиоксиданты
Если свободные радикалы – это нарушители порядка и создатели хаоса, то антиоксиданты – мирные воины, которые их нейтрализуют. Эти вещества способны вернуть поврежденным молекулам целостность структуры и защитить организм от вредных окислительных процессов. Антиоксиданты не сражаются и не убивают, но спокойно обезвреживают свободных радикалов, делая их безопасными.
Чем больше мы получаем антиоксидантов, тем выше шансы избежать или отсрочить начало серьезных хронических и онкологических заболеваний.
Список антиоксидантов довольно большой и постоянно пополняется. В том числе к ним причисляют бета-каротин (провитамин А), аскорбиновую кислоту (витамин С), токоферол (витамин Е), ликопин, лютеин, селен, флавоноиды, полифенолы, танины и многие другие.
Эти вещества относятся к разным категориям и не похожи друг на друга, однако все они помогают бороться со свободными радикалами. И почти все содержатся в продуктах растительного происхождения.
Продукты с рекордным содержанием антиоксидантов
Пора назвать лидеров антиоксидантной команды. Какие продукты с нашего стола имеют максимальный защитный уровень?
Рекордсмены по содержанию антиоксидантов
| Продукт | Количество антиоксидантов, ммоль/100 г |
| гвоздика сушеная | до 277 |
| мята сушеная | до 116 |
| душистый перец | до 100 |
| сушеный шиповник | до 78 |
| корица | до 77 |
| орегано | до 72 |
| грецкие орехи | до 21 |
| укроп сушеный | до 20 |
| базилик сушеный | до 19 |
| темный шоколад | до 15 |
| черника | до 9,2 |
| пекан (орехи) | до 8,5 |
| семена подсолнечника | до 6,4 |
| клубника | до 5,4 |
| фисташки | до 5 |
| каштаны | до 4,7 |
| ягоды годжи | до 4,3 |
| малина | до 3,5 |
| кофе | до 2,5 |
| краснокочанная капуста | до 2,2 |
| фасоль | до 2 |
| свекла | до 1,7 |
| зеленый чай | до 1,5 |
| шпинат | до 0,9 |
Данные о содержании антиоксидантов в других продуктах вы можете найти здесь.
А теперь разобьем всё на группы, чтобы было понятно, какие именно антиоксиданты содержатся в самых популярных продуктах.
- Витамин А: морковь, кабачки, брокколи, томаты, капуста, манго, апельсины, облепиха, ягоды годжи, дыни, персики и абрикосы.
- Витамин С: цитрусовые, зеленый перец, брокколи, шпинат, черная смородина, клубника, черника, облепиха, капуста, томаты.
- Витамин Е: проростки пшеницы, облепиха, орехи, семечки, цельные зерна, шпинат, киви, растительное масло.
- Лютеин: шпинат, свекла, цикорий, красный перец.
- Ликопин: термически обработанные томаты и продукты из них, томатный сок, гуава, арбуз.
- Полифенолы: сухофрукты, лук и чеснок, пряности (корица, гвоздика, орегано, куркума, тмин, карри, семена горчицы, имбирь, перец, порошок чили, паприка, кориандр, кардамон), травы (петрушка, базилик, шалфей, тимьян, майоран, эстрагон, мята, чабрец, укроп), красящие ягоды (черника, черная смородина, клюква, малина, ежевика, вишня, виноград), какао-бобы, чай и кофе.
- Флавоноиды: кофе и чай, ягоды.
Обратите внимание на эти продукты: большинство из них продается в магазине у дома. Вам не составит труда включить их в рацион.
Как увеличить количество антиоксидантов, поступающих в организм
Хотя существует множество искусственно созданных антиоксидантных препаратов, лучшим источником этих веществ были и остаются натуральные продукты. Их регулярное употребление позволяет избежать многих хронических заболеваний. Поэтому:
- В каждый прием пищи старайтесь добавить фрукты, овощи, ягоды или зелень. Можно сделать заготовки: очищенная и нарезанная палочками морковь хорошо хранится по 2–3 дня в закрытом контейнере, а мелко нашинкованная зелень – в зип-пакете.
- Старайтесь заменять газированные напитки зеленым чаем (черным тоже можно) и выпивать в день не менее 2–3 чашек.
- Не отказывайте себе в чашечке кофе, но желательно без сахара и молока.
- Следите за тем, чтобы в вашем рационе преобладали натуральные продукты яркого цвета – это верный признак наличия антиоксидантов. Добавляйте в каши ягоды (годжи, клюкву, клубнику и т. п.), в салаты – шпинат и красный перец.
- Смело используйте разные пряности и их сочетания.
- Когда захочется сладостей к чаю, делайте выбор в пользу темного шоколада, орехов и сухофруктов.
- Используйте нерафинированное ароматное масло – любое, что вам нравится. Возможно, не подсолнечное или оливковое, а, например, рыжиковое или кедровое.
А вы знали, как работают антиоксиданты?
- Авторы
- Резюме
- Файлы
Чеснокова Н.П.
Понукалина Е.В.
Бизенкова М.Н.
В статье приведен обзор данных литературы относительно источников образования свободных радикалов. Приведена классификация свободных радикалов в зависимости от их природы и происхождения, сделан акцент на молекулярно-клеточных механизмах действия супероксид анион-радикала, гидроксильного радикала, оксида азота в условиях нормы.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
Свободные радикалы — это чрезвычайно реактогенные окислители, играющие важную роль в процессах метаболизма клеток в условиях нормы, а при образовании в избыточных концентрациях — являющиеся факторами дезорганизации всех структур клеток и в конечном итоге их гибели.
До настоящего времени нет единой классификации этих соединений, не достаточно четко определена их роль в процессах жизнеобеспечения клеток в условиях нормы. Большее количество экспериментальных работ направлено на исследование патогенеза заболеваний инфекционной и неинфекционной природы, в которых свободнорадикальное окисление является типовым процессом дезинтеграции биологических систем, одним из терминальных звеньев развития патологии, независимо от характера инициирующего его этиологического фактора [36,37,38].
В ряде работ предпринята попытка разделить образующиеся в нашем организме радикалы на чужеродные и природные [5]. Источником чужеродных радикалов могут быть ксенобиотики, а также вода, кислород и другие соединения эндогенного происхождения, подвергшиеся воздействию ионизирующего излучения, ультрафиолетового облучения, интенсивного светового воздействия лазера [10].
Природные радикалы делят на первичные и вторичные. К числу первичных радикалов относят супероксид (•ОО-), нитроксид (•NO), убихинон (•Q) — переносчик электронов в дыхательной цепи. Из первичного радикала — супероксида — в процессе его метаболических превращений могут образовываться активные молекулярные соединения: перекись водорода, гипохлорит, гидроперекиси липидов [2,4,6,15,17,39]. Взаимодействие первичных радикалов, а также различных веществ с металлами переменной валентности (прежде всего Fe2+) приводит к образованию вторичных радикалов — гидроксила (•ОН) и липидных радикалов (L•,LOO•), обладающих выраженным деструктивным действием на клеточные структуры [29,30,31,32,33].
В соответствии с данными литературы свободные радикалы в условиях нормы играют важную роль в процессах жизнеобеспечения клеток в различных биологических системах, участвуя в реакциях окислительного фосфорилирования, биосинтеза простагландинов и нуклеиновых кислот, в регуляции липидного обмена, в процессах митоза, а также метаболизма катехоламинов [35]. Однако их роль в биологических системах чрезвычайно динамична, поскольку свободные радикалы относятся к категории высокореактогенных молекул, избыточное образование которых может достаточно быстро привести к дезорганизации клеточных структур, нарушению функциональной активности клеток [12,13,19].
Как указывалось выше, основные радикалы, образующиеся в клетках — это радикалы кислорода (супероксид- и гидроксильный радикалы), монооксид азота, а также радикалы ненасыщенных жирных кислот и др. Свободные радикалы образуются и в процессе метаболизма ряда ксенобиотиков в макроорганизме [10,40].
Высокая реактогенность свободных радикалов обусловлена тем, что на внешней электронной орбитали у них находится неспаренный электрон, в отличие от обычных органических молекул. В связи с этим свободные радикалы выступают в роли активных окислителей, захватывающих недостающий электрон от различных соединений и тем самым повреждающих их структуру [5,15,16].
ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
К настоящему времени довольно четко определены источники происхождения свободных радикалов в биологических системах, дана определенная оценка их метаболической значимости в условиях нормы и патологии.
Как указывалось выше, основным источником свободных радикалов является кислород, к активным формам которого относят диоксид или супероксидный анион-радикал, перекись водорода, гидроксильный радикал, реже в эту группу включают синглетный кислород [4, 5, 6, 8, 12, 23, 33, 34].
Стабильным радикалом является оксид азота (NO) — вторичный мессенжер, образующийся из L-аргинина, и активирующий гуанилатциклазную систему [7,18,24,26,27,28].
Инициация свободнорадикального окисления может быть обусловлена различными причинами, но первостепенную роль в этом процессе играют промежуточные продукты восстановления кислорода. В свою очередь активные формы кислорода могут образовываться интрацеллюлярно в сфере действия оксидазных энзимов, а также экстрацеллюлярно, в частности при участии лейкоцитов [20,23,21,22,39].
Как известно, в условиях нормы около 93-95% молекулярного кислорода подвергается тетравалентному восстановлению с образованием воды в митохондриях в биологическом процессе, связанном с генерацией АТФ [11, 35]. В то же время кислород участвует в процессе метаболизма таких субстратов, как ксантин, гипоксантин, L- и D-аминокислоты. Атомы водорода от этих соединений с помощью флавиновых коферментов переносятся непосредственно на молекулярный кислород, минуя систему цитохромов и цитохромоксидазы. Конечным продуктом окисления субстратов в этих реакциях является перекись водорода. В балансе тканевого дыхания на долю этих реакций с образованием в качестве конечного продукта перекиси водорода приходится около 5-7% [14,15,17,39,40,41]. Образующаяся в этих реакциях перекись водорода или разлагается каталазой, или используется в реакциях, катализируемых пероксидазой, содержащейся в значительных количествах в пероксисомах клеток печени и почек [9,12, 15,41].
В инициации образования перекиси водорода играют роль флавожелезопротеиды, медьсодержащие оксидазы, молибденсодержащие ферменты (ксантиндегидрогеназа, ксантиноксидаза, альдегидроксидаза). Перекись водорода не является в прямом смысле свободным радикалом, однако, обладает способностью инициировать свободнорадикальное окисление, поэтому является цитотоксическим соединением [1,15].
Как указывалось выше, основная часть молекулярного кислорода подвергается тетравалентному окислению в митохондриях с образованием воды в системе, сопряженной с синтезом АТФ [29,30].
Касаясь структуры митохондрий, следует отметить, что в митохондриальном матриксе находятся все специфичные дегидрогеназы, обеспечивающие реакции цикла трикарбоновых кислот, β-окисление жирных кислот. На внутренней митохондриальной мембране локализована система переносчиков протонов и электронов (дыхательная цепь) и АТФ — синтетазная система. В составе наружной митохондриальной мембраны обнаружены ферменты типа МАО, ферменты обмена фосфолипидов, а также ферменты, обеспечивающие удлинение цепей жирных кислот до С18. Пространство между обеими мембранами заполнено коллоидной суспензией, обладающей активностью аденилатциклазы и ферментов, катализирующих фосфорилирование АДФ, не связанное с окислением субстратов. Наружная митохондриальная мембрана свободно пропускает достаточно крупные молекулы (с ММ до 10000), тогда как внутренняя — не способна обеспечивать пассивный транспорт даже низкомолекулярных соединений. Типичными составляющими внутренней митохондриальной мембраны являются кардиолипин, убихинон, цитохромы, ряд транспортных белков — ферментов, участвующих в транспорте электронов водорода (Н+) [17,29,31,32,33,35,40].
Касаясь общей организации процесса переноса электронов, следует отметить, что в каждом обороте цикла лимонной кислоты специфичные дегидрогеназы отщепляют от изоцитрата, α -кетоглутарата, сукцината и малата четыре пары атомов водорода, которые в определенной точке отдают свои электроны в цепь переноса электронов и, таким образом, превращаются в Н+. Электроны в конце дыхательной цепи достигают цитохрома аа3, или цитохромоксидазы, при участии которой они передаются на кислород. В результате, при взаимодействии 2-х ионов Н+, 2-х электронов и кислорода, образуется молекула воды. Следует отметить, что на каждую пару электронов, переданных по дыхательной цепи от НАДН к кислороду, синтезируется 3 молекулы АТФ [1, 9, 15].
Главной задачей митохондрий является обеспечение макроэргами энергозависимых внутриклеточных реакций. Согласно с хемиосматической теории английского биохимика Питера Митчелла, атомы водорода, отобранные от субстратов в дыхательной цепи или системе транспорта электронов, превращаются в протоны, которые через внутреннюю митохондриальную мембрану при участии «насосов» проходят в межмембранное пространство. Последнее обеспечивает возникновение химического и электрического градиентов на границе, образованной внутренней мембранной. Синтез АТФ, требующий затраты энергии, осуществляется за счет энергии осмотического градиента [17, 28, 29, 30, 33].
В условиях нормы внутренняя митохондриальная мембрана непроницаема для Н+, ОН-, К+, Сl-. Разница в ионном составе между двумя сторонами внутренней митохондриальной мембраны является непременным условием для синтеза АТФ [17,31,33,35].
А. Ленинджер, отмечает, что в митохондриях в цепи переноса электронов возможно неполное восстановление кислорода: в случае присоединения только 2-х электронов образуется перекись водорода, одного — супероксидный анион-радикал (О2 •-). В процессе нормального аэробного метаболизма 1-2% общего количества потребляемого кислорода подвергается последовательному одновалентному восстановлению с образованием свободнорадикальных соединений, имеющих неспаренный электрон. В этом процессе молекулярный кислород восстанавливается вначале в супероксид-анион радикал, который затем может превращаться в перекись водорода. Последующее одновалентное восстановление перекиси приводит к образованию гидроксильного радикала [15]. На заключительном этапе одноэлектронного восстановления кислорода образуется вода. Однако промежуточные продукты одноэлектронного восстановления представляют собой высокоактивные радикалы. Причем, супероксид образуется при одноэлектронном переносе от флавинсодержащих оксидаз, цитохрома С, убихинона, цитохромоксидазы. Супероксид образуется и в других электроннотранспортных системах клетки [5,13,14,15]. Каждая клетка человеческого организма продуцирует около 0,15 моль супероксида в сутки [3,8,9].
Таким образом, очевидно, что источником активных форм кислорода может служить митохондриальная дыхательная цепь [17,31].
Обращает на себя внимание и тот факт, что супероксид и перекись водорода не могли бы считаться главными инициаторами свободнорадикального окисления в клетке, если бы взаимодействие этих веществ не приводило бы к возникновению самого активного из известных инициаторов свободнорадикального окисления — гидроксильного радикала. Последний представляет собой трех электронную форму восстановленного кислорода, быстро атакующую соединения различной природы, в том числе липиды, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы с образованием воды и радикала соответствующей молекулы [12,13,17,23].
Касаясь значения гидроксильного радикала, следует отметить, что он может образовывать при радиолизе воды в реакции Хабера-Вейса, а также в реакции Фентона между ионом 2-х валентного железа и перекисного водорода [4,5,6]:
Н2О2 + Fe2+ → Fe3+ + OH- + OH•
Радикал гидроксила чрезвычайно активен и оказывает разрушающее действие на различные молекулы. Действуя на SH-группы, гистидиновые и другие аминокислоты, остатки белков, HO• вызывает денатурацию последних, инактивирует ферменты, разрушает углеводные мостики между нуклеотидами и таким образом разрывает цепи ДНК и РНК, инициирует процессы липопероксидации, вызывает мутации и гибель клеток [4,6,38,41].
Достаточно интенсивное образование свободных радикалов, в частности супероксида, осуществляется в реакциях микросомального окисления с участием цитохрома Р-450 [17,40].
Цитохром Р-450 представляет собой группу оксигеназ (гидроксилаз), обеспечивающих оксигенирование в мембранах эндоплазматического ретикулума продуктов метаболизма и ксенобиотиков. Промежуточным продуктом этих реакций является супероксидный радикал (О2 •-). Последний образуется в процессе разрыва двойной связи в ароматическом кольце. Образование О2 •- и перекиси водорода происходит при самопроизвольном окислении гемоглобина, ферредоксинов, восстановленных цитохромом В5 гидрохининов, тетрагидроптеридинов, адреналина [4,6,14,40].
Среди ферментативных путей образования супероксидного радикала следует отметить системы, содержащие катионы переменной валентности (железа, меди) [15].
В инициации свободнорадикального окисления могут участвовать катионрадикалы молибдена, марганца, кобальта, железосерные кластеры, радикал монодегидроаскорбиновой кислоты. Помимо интермедиаторов восстановления кислорода в инициации свободнорадикального окисления участвует синглетный кислород. В клетках синглетный кислород может образовываться в реакциях, катализируемых пероксидазами, липоксигеназами, а также в процессе микросомального НАДФ•Н- зависимого перекисного окисления липидов [5,6,9,12,13]. Синглетный кислород не является свободным радикалом, однако, реагируя с биомолекулами, он вызывает появление свободных радикалов, инициирует перекисное окисление холестерина и ненасыщенных жирных кислот [35].
Общеизвестно, что активные формы кислорода могут образовываться не только внутриклеточно, но и внеклеточно при участии лейкоцитов [20,23,21,22,38]. В процессе соприкосновения фагоцита с микробной клеткой возникает так называемый «метаболический взрыв», характеризующийся активацией НАДФ•Н, НАДН-оксидаз, аминокислотных оксидаз. При этом увеличивается более чем в 15 раз потребление кислорода фагоцитом, активируется гексозо — монофосфатный щит. В процессе окисления никотинамидадениндинуклеотидов и никотинамидадениндинуклеотидфосфатов образуется супероксид анион — радикал и перекись водорода. Последний в свою очередь подвергается дисмутации при участии СОД с образованием перекиси водорода [20,21,22,39]:
-
ОО- +ОО- + 2Н+ → О2 + НООН
Н2О2 используется фагоцитом с участием миелопероксидазы для образования гипохлорита [22,39]:
Н2О2 + Cl- → Н2О + ClO-
Гипохлорит разрушает стенку бактерии, тем самым обеспечивая их гибель. В процессе фагоцитоза возможно образование и другого чрезвычайно реактогенного свободного радикала •OH [5,9,13,14,21,22,39].
Таким образом, возникающие в процессе фагоцитоза активные формы кислорода оказывает с одной стороны, бактерицидное действие, а с другой — обеспечивает дезорганизацию структур клеток макроорганизма [22,39].
Как указывалось выше, к числу первичных природных радикалов относится семихинон (•QH) [14].
Как известно, при окислении субстратов в цикле трикарбоновых кислот, происходит последовательный отрыв атомов водорода от субстрата и образование восстановленных форм пиридиннуклеотидов НАДН и НАДФ•Н. Далее электроны от этих соединений переносятся по системе дыхательной цепи на кислород. Возможным звеном цепи переноса электронов служит убихинон (коэнзим Q), при одноэлектронном окислении которого, образуется семихинон (•QH). Последний может возникать и при одноэлектронном восстановлении убихинона [15,17].
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ОКСИДА АЗОТА.
Оксид азота (NO•) — эндотелиальный расслабляющий фактор был обнаружен в 1980г Furchgott и Zawadski.
Идентификация структуры и функции оксида азота в 1986г не только как расслабляющего фактора сосудов, но и как медиатора нервной, иммунной систем вызывало большое внимание к этому соединению.
В настоящее время очевидно участие оксида азота в поддержании сердечно-сосудистой гомеостаза, регуляции дыхания, фагоцитоза, морфогенеза, памяти, пресинаптического высвобождения нейропередатчиков [7,18,24,26,27,28].
В условиях патологии оксид азота играет важную роль в механизмах развития бактериально-токсического шока, заболеваний воспалительной природы, ишемических повреждений органов и тканей, эпилепсии и других форм патологии [3,11,36,37,38].
В организме человека и животных это соединение образуется из L-аргинина при участии NO-синтазы эндотелия в процессе двухстадийной реакции ферментативного окисления его гуанидиновой группы. Реакция гидроксилирования ускоряется кофактором — тетрагидроптерином. На следующей стадии реакции образуется стехиометрически L- цитрулин и NO в свободнорадикальной форме [26,27].
Описано несколько форм NO-синтазы: конститутивная, постоянно присутствующая в ткани (сNOS) и индуцибельная (iNOS). По преимущественной локализации в тканях принято выделять нейрональную (nNOS), эндотелиальную (eNOS) и макрофагальную (mac NOS). Первые два вида ферментов являются преимущественно конститутивными, последняя функционирует как индуцибельная форма NOS [6,26,27,34].
Последние время несколько изменилась классификация разновидностей NO-синтазы [25]. Автор указывает, что семейство NO-синтаз включает:
- NO-синтазу 1 типа (конституционально-нейрональную),
- NO-синтазу 2 типа (индуцибельную NO-синтазу),
- NO-синтазу 3 типа (констуционально — эндотелиальную).
NO-синтаза 1 типа обнаружена преимущественно в структурах центральной и периферической нервной системы, экспрессируется постоянно в условиях нормы и патологии, участвует в регуляции артериального давления.
Индуцибельная NO-синтаза (2 типа) экспрессируется в клетках эндотелия и макрофагах при патологических процессах, в частности при воспалении, участвует в синтезе провоспалительных цитокинов TNFα, интерлейкина -1β. В то же время интерлейкины -4, 8, 10, тромбоцитарный фактор роста — β тормозят индуцибельную NO-синтазу и соответственно синтез оксида азота. Индуцибельная NO-синтаза экспрессируется также в сердце при инфаркте миокарда, миокардите, сердечной недостаточности. Индуцибельная NO-синтаза обнаружена также в гепатоцитах, хондроцитах [25,27,28].
Констуциональная эндотелиальная NO-синтаза 3-го типа участвует в регуляции сосудистого тонуса, экспрессируется не только в эндотелии сосудов, но и в кардиомиоцитах, тромбоцитах, эндотелии легких, почек, NO-синтаза экспрессируется постоянно в условиях нормы и патологии [25].
Касаясь механизмов действия конституциональной (нейрональной и эндотелиальной) NO-синтазы, следует отметить, что фермент генерирует образование NO в ответ на стимуляцию определенного подтипа рецепторов (NМДА), чувствительных к глутамату, как правило, под влиянием цитокинов [7,25].
Установлено, что вслед за активацией NМДА подтипа глутаминовых рецепторов в структурах мозга возникает проникновение в клетку Са2+, который, связываясь с кальмодулином, активирует NO-синтазу и обеспечивает образование оксида азота. Последний взаимодействует с гуанилатциклазой, обеспечивает увеличение образование цГМФ и реализацию при его участии различных функциональных и метаболических изменений. Следует отметить, что избыточное накопление оксида азота в структурах мозга обеспечивает не только развитие вазодилатации и дезагрегации, что играет адаптивную роль в условиях ишемии, но может привести и к развитию судорожных расстройств [25,27].
Как указывалось выше, в эндотелии сосудов экспрессируется как индуцибельная, так и конституциональная NO-синтаза (сNO-синтаза). Последняя (сNO-синтаза эндотелия) обеспечивает постоянное (базальное) образование оксида азота, является Са2+ — кальмодулинзависимым ферментом. Образующийся в эндотелии оксид азота диффундирует в гладкомышечные элементы сосудов, связывается с простетической группой гема гуанилатциклазы, что приводит к увеличению уровня цГМФ и последующему уменьшению концентрации Са2+ в гладких мышцах сосудов. При низких концентрациях Са2+ в клетке он перестает обеспечивать сопряжение процессов возбуждения и сокращения, что приводит к дилатации сосудов [6,25,26,27].
Индуцибельная NO-синтаза эндотелия может экспрессироваться при участии нейрогуморальных медиаторов через активацию специфических рецепторов эндотелиоцитов под влиянием адреналина, норадреналина, ацетилхолина, гистамина, брадикинина, АДФ, серотонина, тромбина, эндотелина и др. [25].
Указанные нейромедиаторы и биологически активные вещества после взаимодействия с рецепторами эндотелия активирует G — протеиназы, фосфолипазы Сβ 1-3 и соответственно стимулирует образование инозитолтрифосфата. Последний в свою очередь обеспечивает Са2+ — кальмодулинзависимую активацию NO-синтазы и увеличение продукции оксида азота эндотелием сосудов. В свою очередь, как известно, оксид азота обеспечивает вазодилатирующий эффект через увеличение уровня цГМФ и уменьшение содержания в гладкомышечной клетке Са2+. Одновременно оксид азота снижает чувствительность гладких мышц к кальцию за счет активации АТФ-зависимых калиевых каналов и гиперполяризации клеток гладких мышц [25,26,27,28].
Помимо основного вазодилатирующего эффекта, оксид азота тормозит адгезию и агрегацию тромбоцитов, адгезию лейкоцитов, синтез эндотелина 1, пролиферацию гладкомышечных клеток сосудов, явления апоптоза, оказывает цитопротекторный эффект и вызывает развитие других адаптивных реакций [20, 21, 22, 25, 26, 27, 35].
Однако NO, образуясь в чрезмерных концентрациях в условиях патологии, может быть важным патогенетическим фактором развития эндотоксинового шока, оказывать выраженное цитотоксическое действие за счет образования пероксинитрата в процессе реакции с супероксидом [34,35,36,37,38]:
-
N=O + O — O- + H+ → O = N — O — OH (пероксинитрит)
В свою очередь пероксинитрит, образующейся в этой реакции, может разлагаться с образованием чрезвычайно реактогенного гидроксильного радикала, вызывающего деструкцию практически всех компонентов клетки [29,33,34].
В данной статье сделан акцент на происхождении и биологических эффектах супероксида, нитроксида, гидроксила и убихинона. В последующем целесообразно остановиться на роли этих радикалов в активации процессов липопероксидации и молекулярно-клеточных механизмах дезорганизации субклеточных структур в условиях патологии, а также значение антиоксидантных систем в развитии адаптивных реакций.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
- Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1998. — 704с. — 448 — 451.
- Бобырев В.Н., Почернява В.Ф., Стародубцев С.Г. и др. Специфичность систем антиоксидантной защиты органов и тканей- основа дифференцированной фармакотерапии антиоксидантами //Эксперим. и клин. фармакология, 1994.- 57(1)- с.47-54.
- Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные повреждения органов (молекулярные механизмы, пути превращения и лечения). М.: Медицина, 1989, 368с.
- Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972.
- Владимиров Ю.А. Свободные радикалы в биологических системах //Соросовский Образовательный Журнал. 2000. Т 6, №12. — С. 13-19.
- Владимиров Ю.А., Оленев И.И. Суслова Т.Б. Потапенко А.Я. Механизмы перекисного окисления липидов и его действие на биологические мембраны. — Биофизика. — Итоги науки и техники (ВИНИТИ) АН СССР. — М. — 1975. — Том 5. — С. 56-117.
- Волин М.С., Дэвидсон К.А. и соавт. Механизмы передачи сигнала оксидант — оксид азота в сосудистой ткани. //Биохимия. — 1998. — Том.63. — Вып. 7- с. 958-965.
- Герасимов А.М., Гусев В.А., Брусков О.С. Влияние экзогенной супероксиддисмутазы и 1,4 — диазобицикло-(2,2,2) — октана на устойчивость мышей к острой кислородной интоксикации. — Бюлл. экспер. биол. мед. — 1977. — Том 83. — №2. — с. 147-150.
- Герасимов А.М., Корнева Е.Н., Амелина Д.Ш. Моделирование взаимосвязи перекись-генерирующих и НАДФН — зависимых процессов. В сб.: Окислительные ферменты животной клетки и регуляция их активности. Тез. Всер. симп. Горький. — 1978. — с. 23-24.
- Гуляева Л.Ф. Ферменты биотрансформации ксенобиотиков в химическом канцерогенезе /Л.Ф. Гуляева, В.А. Вавилин, В.В. Ляхович. — Новосибирск, 2000. — 84 с.
- Ерюхин И.А., Шляпников С.А. Экстремальное состояние организма. Элементы теории и практические проблемы на клинической модели тяжелой сочетанной травмы. — СПб.: Эскулап, 1997. — 296с.
- Зайцев В.Г., Закревский В.И. Методологические аспекты исследований свободнорадикального окисления и антиоксидантной системы организма //Вестник Волгоградской медицинской академии (ВМА; Тр., т. 54, вып. 4) — Волгоград, 1998. — с. 49-53.
- Зенков Н.К. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты /Н.К. Зенков, В.З. Лапкин, Е.Б. Меньщикова. — М.: Наука /Интерпериодика, 2001. — 343с.
- Казимирко В.К., Мальцев В.И. Антиоксидантная система и ее функционирование в организме человека. Медицинская Газета «Здоровье Украины», выпуск № 192 «Новости медицины».
- Кольман Я., Рем К.Г. Наглядная биохимия: Пер. с нем.- М., Мир, 2000.- 469с.
- Ленинджер А. Биохимия. Молекулярные основы структуры и функции клетки. М.: «Мир», 1999. — с.390-422.
- Ляхович В.В., Вавилин В.А., Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б. Активированные кислородные метаболиты в монооксидазных реакциях. Бюллетень СО РАМН, №4 (118), 2005. — с.7-12.
- Марков Х.М. О биорегуляторной системе L-аргинин — оксид азота. //Патофизиология и экспериментальная медицина. -1996. — №1. — с.34-39.
- Маянский Д.Н. Проблемы хронического воспаления в современной патофизиологии. //Патол. физиол. и эксперим. терапия. — 1994. — №2. — с. 51-55.
- Маянский Д.Н. Острое воспаление и новые проблемы.//Патол. физиол. и эксперим. терапия. — 1989. — №2. — с.80-86.
- Маянский А.Н., Маянский Д.Н. Очерки о нейтрофиле и макрофаге. — Новосибирск: Наука, 1981. -168с.
- Маянский Д.Н., Цырендоржиев Д.Д. Активация макрофагов. //Успехи современной биологии. — 1990. — Т. 109. — Вып. 3 — с. 352-369.
- Метелица Д.Н. Активация кислорода ферментными системами /Д.Н. Метелица. — М., 1982.
- Недоспасов А.А. Биогенный NO в конкурентных отношениях //Биохимия. — 1998. — Т. 63, вып. 7. — с. 94-95.
- Окороков А.И. Диагностика болезней сердца и сосудов /А.И. Окороков //Диагностика болезней внутренних органов: Т. 6. — М.: Мед. лит., 2002. — 464 с.
- Проскуряков С.Я., Коноплянникова А.Г., Иванникова А.Н., Скворцов В.Г. Биология оксида азота. //Успехи современной биологии, 1999. — Том. — 119, №4. — с. 380-395.
- Раевский К.С. Оксид азота — новый физиологический мессенджер: возможная роль при патологии центральной нервной системы. //Бюл. ЭБиМ. -1997. — Т. 123. — №5. — с. 484-490.
- Северина И.С. Растворимая гуанилатциклаза в молекулярном механизме физиологических эффектов оксида азота. //БИОХИМИЯ, — 1998. — том 63. — вып. 7. — с. 939-947.
- Скулачев В.П. Явления запрограммированной смерти. Митохондрии, клетки и органы: роль активных форм кислорода. //Соросовский Образовательный Журнал, том 7, №6, 2001. — с. 4-10.
- Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: Добро и зло //Соросовский Образовательный Журнал, 1996.№3 — с. 4-16.
- Скулачев В.П. Законы биоэнергетики //Соросовский Образовательный Журнал, 1997. №1. — с. 9-14.
- Скулачев В.П. Альтернативные функции клеточного дыхания //Соросовский Образовательный Журнал, 1998. №8. — с. 2-7.
- Скулачев В.П. Эволюция, митохондрии и кислород //Соросовский Образовательный Журнал, 1999. №9. — с. 1-7.
- Стокле Ж.-К., Мюле Б., Андрианцитохайна Р., Клещев А. Гиперпродукция оксида азота в патофизиологии кровеносных сосудов. //Биохимия. — 1998. — Том. 63. — Вып. 7. — с. 976-983.
- Типовые патологические процессы /Н.П. Чеснокова: Монография /- Издательство Саратовского медицинского университета. 2004. — 400 с.
- Чеснокова Н.П., Афанасьева Г.А., Понукалина Е.В., Киричук В.Ф. Липопероксидация и антиоксидантная система крови в динамике чумной и холерной интоксикации. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2001. — №3.- с. 17-18.
- Чеснокова Н.П., Моррисон В.В., Кудин Г.Б. Недостаточность антиоксидантной системы как ведущий фактор дезорганизации при бактериальных инфекциях и интоксикациях. Материалы Всероссийская научная конференция, посвященная 150-летию со дня рождения И.П. Павлова, С-Пб., 1999. — с.27-28.
- Шепелев А.П., Корниенко И.В., Шестопалов, А.В., Антипов А.Ю. Роль процессов свободнорадикального окисления в патогенезе инфекционных болезней. Вопросы медицинской химии. — 2000. — №2. — с. 54-59.
- Anderson R., Lukey P.T., Theron A.J., Dippenaar U. Ascorbate and cysteine-mediated selective neutralisation of extracellular oxidants during N-formyl peptide activation of human phagocytes //Agents and Actions.- 1987.- 20(1/2).- Р. 77.
- Cytochrom P-450-mediated differential oxidative modification of proteins: albumin, apolipoprotein E, and CYP2E1 as targets/D.W. Choi, B. Leninger-Muller, M. Wellman et al. //J. Toxicol. Environ. Health A. — 2004. — Vol. 67.-P. 2061-2071.
- Esterbauer H., Gebicki J., Puhl H., Jurgens G. The role of lipid peroxidation and antioxidants in oxidative modification of LDL //Free Radic. Biol. Med. -1992.- 13.- P.341-390.
Библиографическая ссылка
Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Бизенкова М.Н. ИСТОЧНИКИ ОБРАЗОВАНИЯ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ В УСЛОВИЯХ НОРМЫ // Современные наукоемкие технологии. – 2006. – № 6.
– С. 28-34;
URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=22834 (дата обращения: 28.05.2023).
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)
Что же это за «существа» — свободные радикалы, с чем их едят, откуда в организме они появляются и живут? Насколько реальную угрозу для жизни они собой представляют?
Итак, СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ. В чем здесь серьезная проблема и реальная угроза жизни: свободные радикалы изнутри «едят» нас.
Именно свободные радикалы играют первостепенную роль в старении организма и развитии многих болезней: рак, атеросклероз, инфаркт, инсульт и многих др. Установлено, что они отнимают у нас не один десяток лет жизни.
Враг каждой клетки – свободные радикалы. Они – возбудители многих болезней, которые требуют к себе серьезного внимания, наряду с вирусами, грибками, бактериями. Своего врага надо знать. Свободные радикалы возникают из вредных и отравляющих веществ, которые каждый день поступают в наш организм вместе с пищей и вдыхаемым воздухом. Очень успешно они образовываются под сильным солнечным облучением, из-за нарушений в обмене веществ, в результате чего в организме накапливаются продукты гниения и брожения.
Свободные радикалы – это ненасыщенные молекулы, которые имеют лишь один отдельный электрон. Мы знаем, что в природе нормой являются только молекулы с парными электронами. Если клетка ослаблена, например, недостаточной иммунной защитой, связь между электронами разрывается и возникают две ненасыщенные молекулы, которые начинают атаковать другие здоровые клетки, чтобы захватить у них один электрон. Эти подвергшиеся атаке клетки, в свою очередь, вынуждены восполнять отсутствующий электрон за счет своих соседей. Так начинается цепная реакция, в конце которой могут возникнуть самые серьезные заболевания. Увеличение числа свободных радикалов и их распространение в организме происходят в стремительном темпе, поэтому они очень опасны.
Таим образом, в процессе жизнедеятельности в нашем организме образуются агрессивные формы кислорода, которые окисляют различные вещества в нашем организме. Некоторые учёные прямо так и формулируют: старение — это окисление. Можно даже сказать, что с возрастом мы самым тривиальным образом прокисаем.
Свободные радикалы, имея неспаренный электрон, стремятся вступить в химическую реакцию со всем, что встречается им на пути. В первую очередь, они опасны тем, что разрушают оболочки наших клеток, а также наносят повреждение молекуле ДНК, хранительнице всей генетической информации.
Свободные радикалы имеют много обличий. Эти молекулы или атомы могут быть очень маленькими, как молекула кислорода, но могут быть и составной частью большой молекулы, например, белкового, углеводного, жирового вещества. Некоторые из них очень агрессивны, другие, напротив, имеют относительно мирный характер.
Вывод: Свободные радикалы разрушают всё, что попадает им «под руку»: молекулы, клетки, органы и весь организм целиком. Они приносят организму колоссальный вред.
Необходимо понижать их образование в организме и день за днем вести с ними борьбу. Эту задачу человек может выполнить, как минимум, при 2-х условиях:
1.Уменьшить калорийность питания. Чем больше в нашем рационе животных продуктов и чем выше его калорийность, тем больше свободных радикалов у нас образуется.
2.Переключиться, преимущественно, на растительные продукты. Так мы существенно сократим разрушительное действие на наш организм свободных радикалов, что не только существенно продлит жизнь, но и защитит от множества болезней.
С помощью питания мы имеем возможность не только прекратить разрушать и старить свои тела, но и получаем возможность, питаясь правильно, увеличивать продолжительность жизни, по оценкам специалистов, на 10-30%.
Совет: Защищать свое тело от свободных радикалов! Какие меры следует принять заблаговременно, не дожидаясь умирания клеток под воздействием атак свободными радикалами кислородного происхождения?
Поговорим на эту тему и настройтесь понять главную ее идею: вместо изнурительной работы над атакованными поврежденными клеточными ядрами гораздо лучше и оптимальнее проявить заботу о том, чтобы клетки тела оставались исправными, цельными и здоровыми. Тогда свободные радикалы не смогут даже напасть на клетки, а бактерии, вирусы или др. возбудители болезней не смогут вторгнуться в поврежденные места.
Итак.. Лучшим средством защиты своего тела от жестокого нападения свободных радикалов, лучшим средством омоложения и продления активной и здоровой жизни выступает ИММУННАЯ ЗАЩИТА КЛЕТОК ОРГАНИЗМА.
Меры, которые мы принимаем заблаговременно, тоже – лучшая защита от свободных радикалов. Такими средствами (мерой) выступают иммунные вещества, такие, как витамины А,С,Е и микроэлемент – селен. Это самые надежные АНТИОКИСЛИТЕЛИ в борьбе с болезнями и старостью, которая тоже есть сама болезнь.
Обратите внимание: Решающее значение имеет негативное соотношение между окислителями (свободными радикалами), которые вырывают электроны у других молекул, и антиокислителями, которые препятствуют этому. Еще раз повторим: в число этих иммунных веществ, которые присущи клеткам, входят, прежде всего, витамины А, С, Е и микроэлемент селен. Такая иммунная защита обязательна, если человек не хочет слишком рано постареть и болеть.
Только представьте себе, что каждый день свободные радикалы или др. возбудители болезней атакует клетки тела по всему организму. Каждая из наших 70 триллионов клеток подвергается атакам свободных радикалов 10 тысяч раз в день.
Кроме того, стиль жизни человека влияет на иммунную защиту клеток тела. Тот, кто много занимается спортом при недостаточно сбалансированном питании и ослабленной из-за этого иммунной защите, сжигает в своих клетках много кислорода и, тем самым, производит больше старящих организм свободных радикалов. Дело доходит даже до тяжелых повреждений в клетках. Появляются необъяснимые признаки старения, даже у молодых, такие, как вялая серая кожа, мутный взгляд, воспаление десен, ломкие секущиеся волосы и др.
Последствия повреждений клеток изнутри – заболевание вен, проблемы с почками, мочевым пузырем и т. д. Тот, кто целыми днями ведет нездоровый образ жизни (мало сна, алкоголь, никотин, кофе и др.), стареет очень быстро.
Известно высказывание доктора Денхема Хармена (1916-2014), специалиста по свободным радикалам из медицинского центра университета Небраски (США), «старение начинается с момента зачатия». Так что у человека есть, по меньшей мере, 60, 70 лет, во время которых он может предотвратить повреждение клеток с помощью приема определенных препаратов и достаточно много антиоксидантных продуктов по борьбе с возрастными болезнями и старением организма в целом.
Как считает доктор Хармен (умер он в 98 лет от непродолжительной болезни), витамины и минеральные вещества могут вернуть иммунитет даже совсем старым людям, излечить «старческий маразм» и предотвратить большое количество переломов костей и потерю работоспособности. Так что, если вы еще не дожили до старости, обращайте особое внимание на свое питание, увеличивайте долю нужных полезных продуктов.
Используйте эти знания для своего здоровья! Используйте в рационе своего каждодневного питания
АНТИОКИСЛИТЕЛИ!
Антиокислители – это Антиоксиданты, важнейшие вещества для борьбы со свободными радикалами.
Антиокислители надолго сохраняют молодость:
*Витамин Е (натуральный) разрушает свободные кислородные радикалы в клеточной мембране.
*Витамин А (каротины) обезвреживают наиболее опасные свободные кислородные радикалы.
*Селен действует внутри клетки и изгоняет или уничтожает там все свободные радикалы.
*Витамин С защищает клеточную жидкость, сохраняет жирные кислоты в клеточной оболочке молодыми и здоровыми, восстанавливает молекулы витамина Е, которые разрушаются в оборонительной битве против свободных радикалов
Источник: ( Ссылка )
Свобо́дные радика́лы (радикалы), частицы (атомы, молекулы, фрагменты молекул), содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешних атомных или молекулярных орбиталях. Примеры неорганических и органических радикалов – гидроксил HO• и этоксил C2H5O• (неспаренный электрон обозначают точкой). Частицы с двумя неспаренными электронами на атомных орбиталях разных атомов называют бирадикалами; например, (C6H5)2C•C6H4–C6H4C•(C6H5)2. Свободные радикалы электронейтральны. Отдача или принятие электрона нейтральной частицей, не имеющей неспаренных электронов, приводит к образованию ион-радикалов (катион-радикалов или анион-радикалов) – частиц, обладающих одновременно зарядом и неспаренным электроном; примеры – катион-радикал бензола C6H6•+, анион-радикал бензофенона (C6H5)2C•–O−.
Термин «радикал», одно из наиболее эволюционировавших понятий в химии, предложил в 1782 г. Л. Б. Гитон де Морво. В рамках кислородной теории А. Лавуазье радикалом (от лат. radix, род. п. radicis – корень, основание) называли «кинетические начала» кислот (по Лавуазье, кислоты – соединения кислорода с радикалами). Постепенно понятие «радикал» уходило из неорганической химии и перемещалось преимущественно в органическую химию. Лавуазье предложил словосочетание «свободный радикал» для обозначения углеводородов вследствие их способности соединяться с кислородом. Ю. Либих и Ф. Вёлер обнаружили (1832), что группа C6H5CO (названная ими бензоилом) в реакциях «горькоминдального масла» (бензальдегида) остаётся неизменной и легко обнаруживается в бензойной кислоте, бензальдегиде, бензоилхлориде, бензамиде. Постепенно выявлялись ряды органических соединений, в которых неизменной составляющей был органический радикал (например, этил C2H5 – в этиловом спирте, этилхлориде, диэтиловом эфире и др.). Под радикалом стали понимать группировки, входящие в состав органических молекул в неизменённом виде (следует иметь в виду, что до настоящего времени название «радикал» используется в номенклатуре органических соединений для обозначения заместителей – углеводородных остатков, составляющих молекулу; например, боковая цепь в 3-метилпентане – метильный радикал). В 1839 г. Ж.-Б Дюма, действуя хлором на уксусную кислоту, получил моно-, ди- и трихлоруксусные кислоты, показав тем самым, что и неизменяющаяся составная часть способна к превращениям. Для доказательства существования радикалов предпринимались попытки выделить их в свободном состоянии. Эти эксперименты в течение длительного периода не были успешны. Так, в 1849 г. Г. Кольбе (электролизом солей карбоновых кислот) и Э. Франкленд (нагреванием алкилиодидов с цинком) получили не «свободные метил и этил», а их димеры: этан и бутан. Впервые истинный свободный радикал – трифенилметильный (C6H5)3C• – получен в 1900 г. М. Гомбергом при нагревании бензольного раствора трифенилметилхлорида с порошком серебра в инертной атмосфере. В 1929 г. Ф. Панет зафиксировал метильные радикалы и определил среднюю продолжительность их жизни (в токе водорода и при давлении 1–2 мм рт. ст. время жизни метильных радикалов CH3• примерно 0,0084 с).
Свободные радикалы условно можно разделить на две большие группы: высокоактивные (нестабильные, короткоживущие) и стабильные (долгоживущие). Стабильность свободных радикалов связана с возможностью делокализации (распределения) заряда неспаренного электрона по резонансным формам радикала и с возможностью экранирования реакционного центра с неспаренным электроном (пространственный фактор). Как правило, свободные радикалы обладают парамагнитными свойствами. Наиболее широко используемым аналитическим методом исследования свободных радикалов в конденсированной фазе и в растворе является спектроскопия электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Высокая чувствительность метода ЭПР позволяет также использовать свободные радикалы в качестве спиновых зондов и меток. Для изучения свойств высокоактивных свободных радикалов используют метод матричной изоляции, в котором активные радикалы стабилизируют («замораживают») в твёрдой фазе – т. н. инертных матрицах (обычно твёрдых благородных газах).
Генерирование свободных радикалов происходит при термическом, фотохимическом, радиационном воздействии на различные вещества и материалы, в результате электролиза, окислительно-восстановительных реакций и пр. Радикалы образуются из молекул в результате разрыва связи, при котором на каждом фрагменте остаётся по электрону (гомолитические реакции), а также из других радикалов либо в результате реакций между радикалом и молекулой. Реакционная способность свободных радикалов изменяется в широких пределах, но большинство из них – высокореакционноспособные частицы. Свободные радикалы легко вступают в дальнейшие реакции, в результате чего могут образовываться устойчивые продукты (реакции рекомбинации, диспропорционирования, окисления и восстановления) или другие реакционноспособные свободные радикалы (реакции замещения, присоединения, распад, перегруппировки). Свободные радикалы часто являются интермедиатами многостадийных химических реакций (например, цепных реакций).
Свободные радикалы играют большую роль во многих промышленных процессах: полимеризации, пиролиза, горения, взрыва, катализа и др. Свободные радикалы широко распространены в природе (обнаружены в земной атмосфере, в космосе). Свободные радикалы участвуют в биохимических процессах метаболизма (дыхание, фотосинтез и пр.). Исследование свободных радикалов позволяет выяснить, как протекает поражение клеток и какие защитные механизмы в них существуют. Так, согласно гипотезе Н. М. Эмануэля (1977), рост раковых клеток сопровождается изменением количества активных свободных радикалов почти на всех стадиях гликолиза и окисления. Стабильные свободные радикалы способны замедлять (ингибировать) цепные реакции, т. е. выступать в роли антиоксидантов. В свою очередь, короткоживущие активные радикалы проявляют высокую цитотоксичность, а следовательно, способны разрушать раковые клетки (трудность заключается в локальном генерировании таких «радикалов-киллеров» именно в злокачественной опухоли).
Дата публикации: 9 марта 2023 г. в 11:33 (GMT+3)
Каждую секунду в нашем теле происходят тысячи химических реакций: передаются нервные импульсы, рождаются новые клетки, отмирают старые. Поэтому организм, как огромная электростанция, потребляет гигантское количество энергии. При её высвобождении образуются такие «страшные и ужасные» свободные радикалы.
Содержание
- Что такое свободные радикалы
- Свободные радикалы: откуда же они берутся
- Воздействие свободных радикалов на организм человека
- Вред от свободных радикалов
- Когда оксидант приносит пользу
- Как защититься от воздействия свободных радикалов
- Как бороться со свободными радикалами в организме
- Свободные радикалы и антиоксиданты
- Виды антиоксидантов
- Природные продукты, богатые антиоксидантами: таблица ТОП 100
- Орехи
- Бобовые и семена
- Сухофрукты
- Свежие ягоды и фрукты
- Овощи и корнеплоды
- Самые мощные природные антиоксиданты среди трав и специй
- Другие продукты, содержащие антиоксиданты
Что такое свободные радикалы
Что же происходит внутри нас? Наши клетки состоят из множества молекул. Когда эти клетки стабильны, они воспроизводятся, сохраняя организм молодым и свободным от болезней. Стабильность молекулы определяется наличием спаренных электронов.
Однако, существуют клетки с одиночными, неспаренными электронами. Это и есть свободные радикалы.
Они крайне нестабильны и очень активны. Поскольку им не хватает электрона, они нападают на другие молекулы, вырывая из их атомов электрон для себя. Уже вторая клетка становится свободным радикалом. Повреждённая клетка ищет на освободившееся место новый электрон, отбирая его из соседнего атома. Так запускается цепная реакция.
Свободные радикалы — это простыми словами рейдеры, которые захватывают в личное владение чужую собственность. Причём здесь жертва становится нападающим, и так выстраиваются огромные «рейдерские сети».
Чем это плохо? Тем, что свободный радикал способен повредить любой элемент нашей клеточной структуры. В первую очередь страдает оболочка клетки, с повреждённой оболочкой клетка становится нежизнеспособной. Это как пробить броню на танке – следующий удар станет смертельным.
Свободный радикал может повредить святая святых наших клеток: ДНК. А в ДНК, как на жёстком диске компьютера, записана вся информация о всех органах и клетках в нашем теле, о том, как функционирует наш организм и как он должен строится.
После такой атаки информация с ДНК считывается либо плохо, либо с ошибкой. Со временем, каждый раз, когда такая клетка делится, ошибки наслаиваются друг на друга.
Факт: клетка не прекращает делиться на протяжении всей жизни человека, и происходит это миллиарды раз. Существует теория, что в течение семи лет все наши клетки полностью обновляются. То есть каждые семь лет наше тело как бы заново рождается.
Свободные радикалы: откуда же они берутся
Зарождается свободный радикал во время естественных процессов, происходящих в организме. Клетка дышит, питается, делится, используя незаменимый химический элемент – кислород. Именно он даёт нам могучую энергию, окисляя разнообразнейшие органические соединения, которые мы получаем с пищей. Но, параллельно, он окисляет молекулы до суперактивной формы, делая их нестабильными.
То есть, наш организм в процессе своей жизнедеятельности постоянно производит свободные радикалы.
Но мы каждый день читаем в соцсетях, слышим от знакомых и узнаём из телепередач о детях и достаточно молодых людях с серьёзными заболеваниями. Их первопричина – это огромное количество свободнорадикальных агрессоров, с которыми растущий организм не в силах справиться. Когда же они успели «нажить» их в свои то годы?
Ответ очевиден: свободные радикалы поступают в организм извне.
Учёные, исследующие пути попадания оксидантов в тело человека, выделяют несколько основных:
- радиационное излучение. В эту группу входит не только обычное рентгеновское облучение во время обследований. Доказано опасное радиационное воздействие строительных материалов, особенно асбеста и шлакоблоков. Также источниками излучения являются микроволновки, смартфоны, телевизоры, телефонные вышки;
- ультрафиолетовые лучи, если они в избытке;
- курение, как активное, так и пассивное;
- выхлопные газы и дым от химических и строительных заводов;
- неправильное питание, — когда мы едим слишком много жареного, жирного, копчёностей, сладостей;
- пищевая химия – это различные пищевые красители, усилители вкуса и запаха, консерванты: знаменитые Ешки на упаковках;
- бытовая химия: стиральные порошки и гели, некачественные средства гигиены;
- неконтролируемый приём антибиотиков, снотворных, антидепрессантов, гормональных и других лекарственных препаратов.
Что касается образования свободных радикалов самим нашим организмом, то к резкому скачку их роста приводят различные бактериальные и вирусные инфекции, а также стрессы.
Воздействие свободных радикалов на организм человека
Свободные радикалы – естественные обитатели нашего тела. Они живут внутри нас, осуществляя свои функции и выполняя конкретные задачи. Они не плохие и не хорошие. Не стоит демонизировать их, потому что всё есть лекарство и всё есть яд – вопрос в дозировке.
Вред от свободных радикалов
Старение клетки, накопление в ней ошибок как раз и запускает глобальный процесс старения организма. Кожа становится менее упругой, кости более хрупкими, уставшие органы не хотят работать в прежнем темпе, качество крови ухудшается, сосуды теряют эластичность, снижается память и, как следствие, появляются болезни.
Разрушение и смерть повреждённых клеток происходит не одномоментно – на это требуется время. Этот процесс принято называть окислительным или оксидативным стрессом организма.
Результаты таких длительных активных действий свободных радикалов на здоровые клетки плачевны. Они напрямую влияют на возникновение и развитие массы заболеваний:
- патологии ЦНС: деменция, болезни Альцгеймера и Паркинсона, различные нейродегенеративные нарушения;
- инсульты, инфаркты, атеросклероз, тромбофлебит и другие сердечно-сосудистые аномалии;
- эндокринные: проблемы щитовидной железы, сахарный диабет, панкреатит, разнообразные гормональные нарушения;
- аутоиммунные болезни: ревматоидный артрит, эндометриоз, рассеянный склероз;
- генетические: синдром Дауна, аутизм;
- возрастные изменения: седеют и выпадают волосы, ухудшается зрение и обоняние, кожа становится сухой и появляются морщины…
На самом деле, этот список будет размером с томик «Мёртвых душ».
Когда оксидант приносит пользу
Но, не всё так однозначно. Свободные радикалы на самом деле могут быть нам полезными. Они играют положительную роль в работе иммунной системы. Как это возможно? Судите сами.
В организм попала инфекция, вирус или вы травмировались. Что происходит: иммунная система моментально начинает действовать и первым даёт неспецифический ответ. А именно, заставляет свои клетки-защитники макрофаги и нейтрофилы преобразоваться в безумное количество тех самых свободных радикалов, которые устремляются к очагу поражения. Они уничтожают большую часть враждебных клеток, а оставшиеся локализуют на небольшом участке.
Факт: Неспецифический (врождённый) иммунитет первый этап борьбы с инфекцией: разрушает её и локализует очаг воспаления.
Затем иммунитет даёт специфический ответ: распознаёт чужеродные антигены, активизирует и направляет в очаг воспаления лимфоциты и Т-клетки, и устраняет врага.
Факт: Специфический (приобретённый) иммунитет второй этап защиты организма: распознаёт врага, вырабатывает стратегию и средства защиты.
Но, чтобы сформировался специфический ответ, необходимо время. Неспецифический же ответ формируется в доли секунды: «команда зачистки», выдирая электроны из чужих клеток, делает их нежизнеспособными.
Плюсы свободных радикалов:
- они не дают инфекции распространится по организму, локализуя её;
- резкое увеличение их количества даёт сигнал, который активизирует наш иммунитет.
Как защититься от воздействия свободных радикалов
Первый и самый лучший способ – правильное питание. Придерживаясь основных правил ПП, ваш организм будет функционировать и развиваться так, как заложено в нём природой. Это позволит вам дольше не стареть.
Здесь стоит подчеркнуть значимость про- и пребиотиков, которые содержаться в кисломолочных продуктах, зелени, овощах и фруктах. Здоровая кишечная флора легко справляется с молекулами, которые могут преобразовываться в оксиданты, полностью разрушая их.
Физическая активность – действенный способ защиты. Упражнения в зале, йога, езда на велосипеде, пешие прогулки, плавание, закаливание – помогут держать тело в тонусе, устранить отёки и сутулость от сидячей работы, улучшат кровообращение и питание клеток, и как следствие, укрепят иммунитет.
Важно не переусердствовать с загаром – большое количество ультрафиолета стимулирует высокую активность свободных радикалов, да и солнечные ожоги кожу не украсят. Но полностью отказываться от солнца нельзя, ведь мы знаем, что витамин D₃ вырабатывается в организме только под воздействием солнечного света.
Незаменимое средство защиты от воздействия свободных радикалов – антиоксиданты. Это маленькие, но сильные патрульные: они нейтрализуют клетки-окислители и блокируют развитие цепных окислительных реакций.
Как бороться со свободными радикалами в организме
Химическая структура у свободного радикала такая, что, распадаясь он создаёт три новых. Помните сказку, когда богатырь рубил Змею Горынычу голову, а на её месте вырастало три? Так и свободные радикалы растут в геометрической прогрессии: был 1 — затем 3 – потом стало 9 – 27 – 81 — 243 и т.д.
Эта агрессивная стая мигрирует по организму, вырывая электроны у всех встретившихся в дороге клеток. После единичного нападения молекула ещё способна восстановиться, но после нескольких атак шансов уже нет.
Как мы помним, повреждённая клетка становится свободным радикалом, — и создаётся целая армия клеток-крушителей.
Так что же делать: как бороться со свободными радикалами в организме, когда их слишком много?
Наш организм очень умный и стремится держать баланс во всём. Создавая свободные радикалы, он создаёт и средство борьбы с ними – антиоксиданты.
Антиоксидантные системы могут работать как ловушки – нейтрализовать уже существующие свободные радикалы, и как щит – не допускать создание новых.
Что такое антиоксиданты, откуда их взять и как они работают, — рассмотрим подробнее.
Свободные радикалы и антиоксиданты
Антиоксиданты – это молекулы, которые по доброй воле делятся своим электроном со свободным радикалом, чтобы нейтрализовать его. При этом они преобразуются в свободный радикал: теряя электрон, антиоксидант теряет стабильность.
Но, родившийся таким способом новый оксидант живёт гораздо меньше, чем его предшественник, и становится малоактивным либо вообще неактивным. Соответственно и ущерб от него практически сводится к нулю.
Факт: такой антиоксидант, перешедший на сторону врага, не способен вызывать повреждения в молекулах ДНК.
Однако, антиоксидант можно вернуть в работу, восстановив утраченную часть. Они очень эффективно работают группами. Когда один из них теряет свой электрон, другой делится с напарником. Доказано, например, что молекула витамина С восстанавливает повреждённую клетку витамина Е. В таком случае, молекула антиоксиданта не теряет своей стабильности.
Так наш организм борется с постоянно создающимися в процессе клеточного дыхания свободными радикалами.
Виды антиоксидантов
По происхождению антиоксиданты бывают ферментными и неферментными.
Ферментные антиокислители создаются внутри нашего организма и представляют собой важнейший элемент «встроенной» антиоксидантной защиты. Наиболее изученные это супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидазы.
Ферментные антиоксиданты создают хитрые химические реакции, в ходе которых нестабильные агрессивные клетки преобразуются в безобидные, а сами антиоксиданты остаются неизменно устойчивыми.
Неферментные антиоксиданты мы получаем из продуктов, трав и специй. Самые известные из них:
- витамины: С, Е, А, коэнзим Q10, ликопин, группа витаминов В, РР, витамин К;
- флавоноиды: кверцетин, рутин, апигенин, ресвератрол, танины, катехины;
- аминокислоты: L-Аргинин, цистин, пролин, метионин, глутамин, таурин;
- микроэлементы: селен, цинк, железо, медь, сера.
По способу растворения антиоксиданты делятся на две подгруппы: гидрофильные – растворимые в воде и липофильные – растворимые в липидах.
Водорастворимые защищают плазму крови и клетку от окисления изнутри. Жирорастворимые оберегают от повреждения внешнюю оболочку клетки – мембрану.
Если своих антиоксидантов у нас недостаточно, то получается лавинное повреждение органов и систем организма. Чтобы этого не допустить, мы должны повысить количество своих «защитников», получая их из внешних источников.
Природные продукты, богатые антиоксидантами: таблица ТОП 100
Природа позаботилась о том, чтобы выживать в различных неблагоприятных и экстремальных условиях, внедрив средства защиты и борьбы с агрессорами в каждое своё творенье. Так, для борьбы с заболеваниями, вирусами и всевозможными поражениями каждое растение на планете в разных количествах содержит антиоксиданты. И щедро ними делится с нами.
Природные продукты антиоксиданты, попадая в наш организм, помогают ему справляться с окислительным стрессом, выступая на страже здоровых клеток и обезвреживая свободные радикалы.
Орехи
Грецкие орехи, арахис, кешью, фундук, миндаль, кедровые орешки, фисташки – просто кладезь антиоксидантов. Из них, мы получаем витамины Е, А, D, В, С, йод, магний, железо, фосфор, цинк, фитостерин, ресвератрол.
Бобовые и семена
Порция бобовых даст нашим клеткам ресвератрол, кемпферол, витамины Е, С, А, РР, биофлавоноиды, фитостерины.
Семечки подсолнечника и тыквенные, семена льна, кунжута, люцерны, чиа, киноа, зёрна граната содержат полифенолы, танины, элаговую кислоту, лигнаны, витамины группы В, витамины Е и А.
Сухофрукты
Сушёные изюм, курага, клюква, яблоки, груши, чернослив, финики, инжир богаты на олеанолевую кислоту, железо, калий, магний, фосфор, токоферол, ретинол, витамин С.
Свежие ягоды и фрукты
Первое место в этом списке занимают черника, голубика, клубника, смородина, черешня, облепиха, ягоды годжи и асаи. Они богаты антоцианами, глицином, флавоноидами, марганцем, цинком, селеном, витаминами С, К, Е, каротиноидами.
В цитрусовых и киви очень высокое содержание витамина С и альфа-токоферолов. Яблоки богаты железом, цинком и пектином.
Овощи и корнеплоды
Капуста, свекла, спаржа, морковь, картофель, помидоры, огурцы – хранят в себе ликопины, альфа- и бета-каротин, лютеин, полифенолы, аллилгликозиды, витамины Е, А, С, В, микроэлементы.
В чесноке и луке огромные запасы флавоноидов, аллилсульфидов, соединений селена и цинка.
Самые мощные природные антиоксиданты среди трав и специй
В шпинате, базилике, петрушке, чабреце, листьях салата и прочей зелени содержатся: аскорбиновая и никотиновая кислоты, витамины А, Е, йод, селен, цинк, магний, железо, коэнзим Q 10, каротиноиды, полифенолы.
Специи и пряности лидируют по концентрации антиоксидантных веществ. Больше всего в них содержание полифенолов, которые придают специям неповторимый вкус и аромат: капсаицин, коричная кислота, куркумин, ресвератрол, розмариновая кислота.
Другие продукты, содержащие антиоксиданты
Лидирующие позиции среди продуктов антиоксидантов занимают морские водоросли, где высокая концентрация астаксантина, альфа-токоферола, каротиноидов и почти все микроэлементы из таблицы Менделеева: йод, селен, железо, цинк и другие.
Чёрный шоколад и какао содержат теобромин, анандамид, фенилэтиламин, флавоноиды.
В белом, чёрном и зелёном чае есть танины, катехины, теафлавины и немного витамина С.
Натуральный кофе содержит гидрокоричную, хлорогеновую и феруловую кислоты, полифенолы.
Антиоксиданты в продуктах питания учёные исследуют очень давно. И в конце ХХ века они были сведены в единую таблицу под названием ORAC:
| № | Продукт | индекс ORAC | № | Продукт | индекс ORAC | ||
| 1 | Гвоздика | 314,446 | 51 | Черная фасоль | 8,040 | ||
| 2 | Семейство сумаховых (фисташки, манго, кешью) | 312,400 | 52 | Фисташки | 7,983 | ||
| 3 | Корица | 267,536 | 53 | Смородина | 7,960 | ||
| 4 | Сорго | 240,000 | 54 | Пинто-бобы | 7,779 | ||
| 5 | Орегано сушеный | 200,129 | 55 | Сливы | 7,581 | ||
| 6 | Куркума | 159,277 | 56 | Молочный шоколад | 7,528 | ||
| 7 | Ягода асаи | 102,700 | 57 | Чечевица | 7,282 | ||
| 8 | Сорго, отруби, черные | 100,800 | 58 | Агава | 7,274 | ||
| 9 | Сумак, зерно, сыр | 90,100 | 59 | Яблоки сушеные | 6,681 | ||
| 10 | Какао-порошок | 80,933 | 60 | Чесночный порошок | 6,665 | ||
| 11 | Семена тмина | 76,800 | 61 | Голубика | 6,552 | ||
| 12 | Ягоды маки (порошок) | 75,000 | 62 | Чернослив | 6,552 | ||
| 13 | Петрушка (высушенная) | 74,349 | 63 | Сорго (отруби белые) | 6,400 | ||
| 14 | Сорго (отруби красные) | 71,000 | 64 | Лимонник (листья) | 5,997 | ||
| 15 | Базилик (сушенный) | 67,553 | 65 | Соевые бобы | 5,764 | ||
| 16 | Шоколад (без сахара) | 49,926 | 66 | Луковый порошок | 5,735 | ||
| 17 | Порошок карри | 48,504 | 67 | Ежевика | 5,347 | ||
| 18 | Сорго (зерно) | 45,400 | 68 | Чеснок сырой | 5,346 | ||
| 19 | Шоколад (порошок) | 40,200 | 69 | Листья кинзы | 5,141 | ||
| 20 | Сок ягод маки | 40,000 | 70 | Вино (Каберне Совиньон) | 5,034 | ||
| 21 | Шалфей | 32,004 | 71 | Малина | 4,882 | ||
| 22 | Горчичные зерна | 29,257 | 72 | Базилик (свежий) | 4,805 | ||
| 23 | Имбирь | 28,811 | 73 | Миндаль | 4,454 | ||
| 24 | Перец черный | 27,618 | 74 | Укроп | 4,392 | ||
| 25 | Тимьян свежий | 27,426 | 75 | Вигна китайская | 4,343 | ||
| 26 | Марджорам (свежие) | 27,297 | 76 | Яблоки красные | 4,275 | ||
| 27 | Ягоды Годжи | 25,300 | 77 | Персики сушеные | 4,222 | ||
| 28 | Рис | 24,287 | 78 | Изюм белый | 4,188 | ||
| 29 | Порошок чили | 23,636 | 79 | Яблоки | 3,898 | ||
| 30 | Сорго черный (зерно) | 21,900 | 80 | Финики | 3,895 | ||
| 31 | Шоколад (темный) | 20,823 | 81 | Вино красное | 3,873 | ||
| 32 | Семена льна | 19,600 | 82 | Земляника | 3,577 | ||
| 33 | Шоколад (полусладкий) | 18,053 | 83 | Арахисное масло | 3,432 | ||
| 34 | Пекан | 17,940 | 84 | Красная смородина | 3,387 | ||
| 35 | Паприка | 17,919 | 85 | Рис | 3,383 | ||
| 36 | Плоды аронии | 16,062 | 86 | Черешня | 3,365 | ||
| 37 | Эстрагон (свежий) | 15,542 | 87 | Крыжовник | 3,277 | ||
| 38 | Корень имбиря | 14,840 | 88 | Абрикос сушеный | 3,234 | ||
| 39 | Плоды бузины | 14,697 | 89 | Арахис, все виды | 3,166 | ||
| 40 | Сорго красный (зерно) | 14,000 | 90 | Капуста краснокачанная | 3,145 | ||
| 41 | Мята перечная | 13,978 | 91 | Брокколи | 3,083 | ||
| 42 | Орегано (свежий) | 13,978 | 92 | Яблоки | 3,082 | ||
| 43 | Грецкие орехи | 13,541 | 93 | Изюм | 3,037 | ||
| 44 | Фундук | 9,645 | 94 | Груши | 2,941 | ||
| 45 | Клюква | 9,584 | 95 | Плоды агавы | 2,938 | ||
| 46 | Груши (сушеные) | 9,496 | 96 | Сок черники | 2,906 | ||
| 47 | Савойская капуста | 9,465 | 97 | Кардамон | 2,764 | ||
| 48 | Артишоки | 9,416 | 98 | Гуава | 2,550 | ||
| 49 | Фасоль (красные бобы) | 8,459 | 99 | Красный салат листовой | 2,380 | ||
| 50 | Фасоль (розовые бобы ) | 8,320 | 100 | Виноградный сок | 2,377 |
Факт: индекс ORAC в продуктах измеряется их способностью поглощать свободные радикалы. Учёные Национального института здравоохранения США, разработавшие эту систему, рекомендуют каждый день употреблять антиоксидантных продуктов в размере 3000-5000 единиц ORAC.