Оксидативный стресс что это – Анализ на оксидативный стресс — запись пользователя Екатерина (id2326443) в сообществе ЭКО — мама в категории Анализы и процедуры: где, когда и что сдавать. Помощь в расшифровке результатов

Содержание

Оксидативный стресс и его роль в формировании дизадаптации и патологии

А.К. Мартусевич1, К.А. Карузин2,3

1ФГБУ «Приволжский федеральный медицинский исследовательский центр» Минздрава России, Нижний Новгород

2ООО «Научно-исследовательский центр фармако-эпидемиологических исследований», Москва

3ООО «Акафарм», Москва

 

Abstract

In this analytical review a free radical processes and state of antioxidant systems are summarized as a common term, the oxidative metabolism. It is shown that these reactions are determined with the current level and the interconversion of the different biological radical primarily of active forms of oxygen and nitrogen. These bioradicals is engaging in interaction with each other are able to exert both positive and negative effects. Thus, oxidative stress is one of the most common pathological processes, the nature of which serves as an unbalance condition of pro- and antioxidant systems of blood, organs and tissues. This allows talking about the need for his direct pathogenetic correction, which can be made by specific and nonspecific antioxidant therapy.

 

Key words: oxidative stress, reactive oxygen species, oxidative metabolism, pathology

 

В данном аналитическом обзоре с системных позиций рассмотрены свободнорадикальные процессы и деятельность антиоксидантных систем в рамках единого целого – окислительного метаболизма. Показано, что данная совокупность реакций непосредственно определяется текущим уровнем и взаимопревращением различных биорадикалов, прежде всего активных форм кислорода и азота. Указанные биорадикалы, вступая во взаимодействие друг с другом, способны оказывать как позитивное, так и негативное действие. Таким образом, окислительный стресс является одним из наиболее общих патологических процессов, сущностью которого служит разбалансировка состояния про- и антиоксидантных систем крови, органов и тканей. Это позволяет говорить о необходимости его непосредственной патогенетической коррекции, которая может быть осуществлена средствами специфической и неспецифической антиоксидантной терапии.

 

Ключевые слова: окислительный стресс, активные формы кислорода, окислительный метаболизм, патология

Согласно существующим представлениям, у всех живых организмов свободнорадикальные процессы и деятельность антиоксидантных систем составляют единое целое – окислительный метаболизм, являющийся одним из базовых компонентов обмена веществ и поддерживаемый соответствующими гомеостатическими механизмами [3, 6, 7, 13, 15, 24]. Данная совокупность реакций непосредственно определяется текущим уровнем и взаимопревращением различных биорадикалов, прежде всего активных форм кислорода (АФК) и азота (АФА) [3, 13, 16, 30]. Указанные биорадикалы, вступая во многочисленные взаимодействия друг с другом, способны оказывать как позитивное, так и негативное действие (рис. 1).

 

Рис. 1. Взаимодействие прооксидантов и антиоксидантной системы клеток и тканей in vivo [6, 7, с изменениями]

 

Характер последнего, которое может провоцировать формирование окислительного повреждения биомолекул [6, 9, 13, 24, 26], непосредственно определяется видом свободного радикала и его источником (табл. 1).

Известно, что в условиях развития большинства патологических процессов имеет место гиперсинтез АФК различной степени выраженности [4, 6, 15, 17]. При этом при целом ряде заболеваний данная тенденция сопровождается быстрым расходованием резервов антиоксидантной системы [7, 14, 18, 21-32].

Указанное сочетание метаболических сдвигов принято называть окислительным (оксидативным) стрессом, рассматриваемым в последнее время как самостоятельный синдром [6, 9, 15]. На молекулярно-клеточном уровне он, в частности, характеризуется отчетливой активацией процессов липопероксидации с последующим изменением свойств биомембран [3] и, как следствие, их дисфункцией [2, 13, 42].

Следует отметить, что нарушение физиологического уровня (интенсивности и скорости) реакций, относящихся к перекисному окислению липидов, служит одной из основных причин клеточной дисфункции [3, 5, 15]. В норме в указанные процессы вступают присутствующие в биологических мембранах и включенные в липопротеины полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) [24, 26, 36]. Действие относительно высоких концентраций активных форм кислорода или азота обеспечивает синтез гидрофобных радикалов, способных к реакциям между собой [10, 13, 16, 31].

 

 

Таблица 1. Классификация биорадикалов, их источники и инициируемые реакции

Биорадикал

Источник генерации

Инициируемые реакции

Первичные радикалы

Семихиноны

Цепи переноса электронов

HQ·+ O2 → Q +·O2- + H+

Супероксид-анион радикал

Фагоциты

O2- + Fe3+→ O2+ Fe2+

Оксид азота (NO)

Эндотелиальные клетки, нейроны и др.

NO·+·O2-→ OONO— (пероксинитрит)

Вторичные радикалы

Гидроксильный радикал

H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + HO— (реакция Фентона)

 

HOCl + Fe2+ → Fe3+ + Cl— + HO·(реакция Осипова)

Окислительная модификация нуклеиновых кислот, инициация липопероксидации

Радикалы липидов

Липопероксидация

Окислительная деструкция мембран, модификация мембранных энзимов

Радикалы антиоксидантов

Липопероксидация

Способны выступать в качестве прооксидантов

Радикалы-метаболиты ксенобиотиков

Яды, токсические соединения, некоторые лекарственные препараты

Образование вторичных радикалов

Фотоиндуцируемые биорадикалы

Хромофоры

Образование вторичных радикалов

 

Рассматривая химизм данного процесса, нужно подчеркнуть, что на первой стадии имеет место атака сопряженных двойных связей ПНЖК гидроксильным радикалом (НО*) и гидропероксидным радикалом (НО2*) с образованием радикалов липидов [15]:

LH + НО* → H2O + L*.

В дальнейшем данный липидный радикал способен взаимодействовать с О2, что приводит к формироваию липопероксид-радикала, который атакует другие молекулы ПЖК [28, 37, 41], инициируя в условиях in vivo цепную реакцию по механизму:

L* + O2 → LO2*

LO2* + LH → LOOH + L*.

Важно отметить, что скорость данных реакций лимитируется количеством субстрата и уровнем функционирования антиоксидантной системы.

Параллельно взаимопревращениями липидов и липидных радикалов происходит реакция части последних с комплексами железа, что приводит к образованию новых биорадикалов, поддерживающих процессы липопероксидации [31]:

 

LOOH + Fe2+ → Fe(III) + OH- + LO*

LO* + LH → LOH + L*.

Синтезирующиеся в этих и других реакциях радикалы липидов, как иные промежуточные продукты перекисного окисления липидов (малоновый диальдегид, диеновые и триеновые конъюгаты и др.) могут индуцировать окислительную модификацию белков и нуклеиновых кислот [13]. Общим механизмом, интегрирующих указанные процессы служит формирование межмолекулярных «сшивок» с участием альдегидных функциональных групп биомолекул [37]. Подобные нарушения химического состава соединений приводят к невозможности выполнения ими биологической роли [14, 17].

Гипероксидация мембранных липидов угрожает стабильности мебранных структур в целом, отражаясь и на состоянии мембраносвязанных протеинов, в том числе белков с каталитической активностью. Это, в частности, может провоцировать ингибирование таких энзимов, как глюкозо-6-фосфатаза и Na/K-АТФаза, непосредственно обеспечивающие гомеостазирование уровня ионов в клетке [6, 15, 30]. Кроме того, индуированное биорадикалами повреждение мембранных структур приводит к нарушению процессов возбуждения в них, дизрегуляции функцирования ионных каналов, снижает их роль в обеспечении энергопродукции [1-5]. Дополнительно инициируется комплекс изменений деятельности митохондрий, включающий как сдвиги каталитических свойств матриксных энзимов, так и модификация работы электронотранспортной цепи [17, 41].

На тканевом уровне это проявляется в форме воспалительной реакции, нейродегенеративных изменений, онкогенеза и т. д. [31]

Необходимо подчеркнуть, что повреждающее действие биорадикалов обеспечивается не только различными активными формами кислорода, но и пероксинитритом (продуктом их взаимодействия с NO), многократно стимулирующим липопероксидацию в биомембранах и сывороточных липопротеинах, детерминируя повышение атерогенного риска [27, 32].

Интересно, что основные действующие АФК являются короткоживущими соединениями, в том числе – интермедиатами, присутствие которых верифицировать затруднительно. В связи с этим большинство биохимических подходов к оценке интенсивности процессов перекисного окисления липидов – косвенные [4, 11, 17]. Так, одним из наиболее распространенных методов служит исследование уровня стабильного терминального продукта липопероксидации — малонового диальдегида (МДА) [3]. В то же время на концентрацию данного метаболита оказывает влияние и выраженность оксидации отдельных нуклеотидов и аминокислот [11].

Более точным методическим подходом служит изучение биохемилюминесценции, позволяющий в режиме реального времени оценить уровень радикалов липидов при детектировании их свечения в видимой области спектра в спонтанном и Fe-индуцированном режиме [3]. Данный метод основан на использовании реакции Фентона [4, 8]. Кроме того, указанная биофизическая технология дает возможность уточнить текущую общую антиоксидантную активность биосубстрата [3].

В физиологических условиях совокупность антиоксидантных систем позволяет минимизировать и гомеостазировать клеточную концентрацию активных форм кислорода [5, 7, 15], однако при развитии и прогрессировании окислительного стресса ее резервы снижаются за счет двух основных причин [1, 15, 26]. Во-первых, наличие окислительного стресса подразумевает гиперсинтез АФК, который необходимо купировать, расходуя антиоксидантную емкость крови. Во-вторых, существенное повышение концентрации биорадикалов приводит к окислительной модификации самих компонентов антиоксидантной системы, дополнительно редуцируя ее резервы.

В динамике формирования окислительного стресса имеют место окислительные трансформации нуклеиновых кислот, липидных и протеиновых макромолекул [13]. Естественно, что в клетке предусмотрены механизмы репарации данных биомолекул от окислительного повреждения, однако в условиях окислительного стресса их интенсивность значительно меньше скорости образования, что служит мощным фактором их накопления и, следовательно, триггером оксидативного стресса [4, 6, 9, 13, 33, 39].

Несмотря на многочисленность физико-химических агентов, вызывающих окислительный стресс, на первый план в настоящее время принято выдвигать активные формы кислорода, инициирующие свободнорадикальные и самоподдерживающиеся процессы в клетках и тканях in vitro и in vivo [6, 15, 17].

В спектр основных АФК включают супероксид-анион (O2.-), синглетный кислород (1O2), перекись водорода (Н2О2) и гидроксильный радикал (ОН’) и др. Известно, что в организме животных и человека наибольшее значение как прооксиданту принадлежит супероксид-аниону, синтезирующемуся в процессе одноэлектронного восстановления молекулярного кислорода [2, 12]. Метаболизм супероксида связан с участием супероксиддисмутазы, трансформирующей соединение в перекись водорода, в свою очередь, преобразующуюся в присутствии ионов двухвалентного железа или одновалентной меди в гидроксильный радикал неэнзимным путем. Гидроксильный радикал следует рассматривать как сильнейший оксидант, имеющий значительный редокс-потенциал (около +1,35 В), вследствие чего потенциально способный к деструкции практически всех биомакромолекул организма [15].

Принципиально по законам химии возможно одноэлектронное восстановление кислорода за счет окисления веществ с редокс-потенциалом ниже или равным -0,15 В [2, 3, 15]. Для этой цели были эволюционно подобраны вещества с повышенным кинетическим барьером по реакции с кислородом. Практически единственным исключением служат многие коферменты и простетические группы энзимов, функционирующие в начале и середине дыхательной цепи, например семихинон кофермента Q (CoQH). Последний в ряде случаев обеспечивает передачу электрона, но не собственному окислителю (цитохрому b1), а молекулярному кислороду [2].

Также нужно подчеркнуть, что АФК способны синтезироваться как при нарушении деятельности цитохрома Р450, так и в результате оксидации отдельных метаболитов [28].

В качестве примера, иллюстрирующего повреждающее действие АФК, можно привести их участие в обеспечении опухолевого роста, включающее следующие пункты [17]:

— активация митоза,

— блокирование межклеточных коммуникаций, тормозящее апоптоз,

— высвобождение из молекулярного депо (ферритина) ионов железа, катализирующих синтез гидроксильных ионов,

— выделение из биомембран свободной арахидоновой кислоты и ее последующая биотрансформация цитохромом Р-450 в ряд высокореактивных соединений.

В современной отечественной и зарубежной литературе присутствуют данные об активации гена c-src под влиянием активных форм кислорода как общем пути реализации действия кислородных биорадикалов, что обеспечивает митогенный эффект и блокирование межклеточных коммуникаций при действии активных форм кислорода реализуется через общее звено посредством активации продукта гена [6, 15].

Постоянно ведутся изыскания в области расшифровки функционального значения гена c-src как основы для поиска рецептора к АФК [15], однако результаты данных исследований не даюn однозначной информации по указанному вопросу.

Окислительная модификация нуклеиновых кислот биорадикалами

Показано, что основным химическим агентом, обеспечивающим окислительную модификацию нуклеиновых кислот, служит гидроксильный радикал, меньший вклад в данный процесс вносит супероксид-анион радикал [13]. При этом гидроксильный радикал обладает многочисленными молекулярными мишенями, среди которых – не только пиримидиновые и пуриновые основания, но и остатки рибозы и дезоксирибозы [6].

Известно, что супероксид-анион радикал селективно реагирует с гуаниновыми основаниями с образованием широкого спектра окисленных форм, а терминальным продуктом данной цепи реакций является общее соединение — 7,8-дигидро-8-гидроксигуанозин [2].

Кроме того, следует подчеркнуть, что процессы окислительной модификации нуклеиновых кислот и липопероксидации взаимосвязаны общими агентами-оксидантами [28].

На основании имеющихся в литературе данных можно заключить, что степень окислительной модификации нуклеиновых кислот внутри клетки неодинакова [15]. Так, ДНК митохондрий способна более активно окисляться, чем данное соединение, локализующееся в ядре клетки, что обусловлено, во-первых, протективной ролью гистоновых белков и, во-вторых, существенно большей действующей концентрацией АФК в первом случае. В частности, при реакции генерируемой дыхательной цепью перекиси водорода с ионами Fe2+ и Сu2+ митохондриальной мембраны формируется гидроксильный радикал, атакующий локализованную здесь нуклеиновую кислоту. Кроме того, перекись-индуцированные повреждения последней могут быть спровоцированы активностью моноаминооксидазы [6].

В свою очередь, нарушения структуры и, следовательно, функциональных свойств митохондриальной ДНК инициируют сдвиги синтеза компонентов дыхательной цепи, приводящие к нарастанию уровня супероксид-анион радикала [7]. Дополнительная стимуляция данного процесса связана с деятельностью эндонуклеаз, инициируемых увеличением внутриклеточной концентрации кальция, имеющей место при развитии оксидативного стресса [10].

Окислительная модификация нуклеиновых кислот ядра активными формами кислорода приводит к формированию различных хромосомных аббераций.

Окислительная модификация белков биорадикалами

Известно, что в условиях окислительного стресса наиболее часто подвергаются окислительной модификации такие аминокислоты, входящие в состав основных белков организма, как лизин, пролин и аргинин [13]. Важно отметить, что это происходит, несмотря на неспецифическое действие биогенных или ксеногенных радикалов на полипептидную цепь. В то же время изменения, индуцируемые активными формами кислорода в белках, затрагивают не только их первичную структуру, но и способны изменять вторичную и третичную структуру протеинов, создавая условия для агрегации последних или даже их фрагментирования [6, 12, 32]. К наиболее подверженным окислительной модификации белкам принято относить протеины, насыщенные SH-группами (например, дегидрогеназы, АТФазы и др.) [37].

Интегрированные представления об особенностях окислительной модификации белков активными формами кислорода и другими биорадикалами отображены в таблице 2 [6, 13, 15].

Следует подчеркнуть, что до настоящего времени анализ окислительной модификации протеинов оставался прерогативой экспериментально-теоретического осмысления проблемы. Многими авторами в его рамках данная совокупность реакций рассматривалась с позиций ингибирования каталитической активности энзимов, а также непосредственного нарушения структуры белков при действии сильных оксидантов [10, 13, 28, 43, 44].

С целью мониторинга выраженности рассматриваемого процесса были разработаны соответствующие лабораторные технологии, основанные на оценке спонтанного окисления протеинов [4, 8]. Наиболее распространенный метод связан с проведением 2,4-динитрофенилгидразинового теста, базирующегося на сродстве к указанному соединению терминальных продуктов свободнорадикальных реакций, образующихся in vivo [17]. При этом синтезируются 2,4-динитрофенилгидразоновые вещества.

Интересно, что в организме принципиально возможна аутостимуляция свободнорадикальных процессов, связанная именно с окислительной модификацией протеинов [13]. В частности, известна физиологически протекающая реакция, катализируемая ксантиндегидрогеназой и реализующаяся путем трансформации ксантина и гипоксантина в мочевую кислоту – один из биоантиоксидантов неферментного ряда [15]. В условиях окислительного стресса под влиянием активных форм кислорода имеет месть окисление тиогрупп фермента с изменением характера каталитической активности последнего. Трансформация рассматриваемого энзима в ксантиноксидазу приводит к гиперсинтезу ею супероксид-анион радикала, инициирующего увеличение объема свободнорадикальных реакций, «подстегивающих» окислительную модификацию биомакромолекул [26].

 

Таблица 2. Особенности окислительной модификации протеинов биорадикалами

Модифицируемая аминокислота или функциональная группа

Биорадикал

Продукты модификации

Особенности модификации

Цистеин

Гидроксильный радикал, гипохлорит-анион

сульфоновые, дисульфидные связи

S-S-связи

Метионин

ОН–, ОСl–, Н2О2, О–2

сульфоксиды

Вступают в дальнейшие реакции

Гистидин

Супероксид-анион-радикал

2-оксо-гистидин

Образуют поперечные сшивки протеинов

Пролин, аргинин

Широкий спектр АФК

образование полуальдегидов

Образуют поперечные сшивки протеинов

Триптофан

пероксинитрит, гидроксильный радикал

образование 6-нитротриптофана

образование флуоресцентных продуктов

Фенилаланин

гидроксильный радикал

—

образование битирозольных радикалов

Тирозин

Активные формы кислорода, оксид азота, гипохлорит-анион

нитрирование, хлоринирование или образование битирозиновых сшивок

ингибирование передачи клеточного сигнала через тирозинкиназу посредством блокирования фосфорилирования тирозина

Терминальные аминогруппы протеинов

Гипохлорит-анион

образование белковых карбонилов

легко образуют поперечные сшивки

 

Иной механизм окислительной модификации белков обусловлен влиянием свободных радикалов на протеины, содержащие металлы с переменной валентностью [7, 13, 27]. В этом случае при развитии окислительного стресса происходит перекись-зависимый синтез гидроксильного радикала, в свою очередь реагирующего с аминокислотами активного центра энизма, что может индуцировать его ингибирование вплоть до инактивации. Например, у мышей, имеющих мутации супероксиддисмутазы, развивается прогрессирующее нарушение деятельности митохондриального комплекса I, энзимов с серножелезистыми кластерами, сукцинатдегидрогеназы и др., ингибируя функционирование цикла Кребса и нарушения электронотранспортной цепи [37].

Окислительной модификации также подвергаются карбоксильные группы протеинов, преобразующиеся под влиянием биорадикалов в карбонильные с дальнейшим реагированием с аминогруппами [15]. Эта совокупность процессов инициирует образование оснований Шиффа и, следовательно, формированию многочисленных поперечных сшивок белковый макромолекул с изменением их активности.

Кроме вышеперечисленного, аналогичные процессы (прежде всего, химическое сшивание) при прогрессировании оксидативного стресса имеют место в результате гликирования протеинов [13].

Влияние оксидативного стресса на процессы апоптоза

На сегодняшний момент неоспоримым является факт облигатного участия активных форм кислорода с свободнорадикальных реакций в апоптозе [19, 30]. При этом, в частности, предполагается, что при реализации апоптоза выявляются клетки с чрезмерно повышенной концентрацией АФК. В то же время роль и значимость АФК остается дискутабельной, что связанно с возможностью реализации данного каскада реакций в анаэробных условиях, индуцирующих генез биорадикалов [33]. На основании нефизиологичности указанных условий протеканий реакций гипотеза о вторичной роли оксидативного стресс в инициации апоптоза следует считать несостоятельной [35].

Анализ имеющихся в литературе сведений однозначно свидетельствует о значимости у активных форм кислорода выраженного метаболического эффекта апоптоза, ассоциированного, в частности, с генетическими нарушениями НАДФазы [15]. Это приводит к существенной редукции апоптоза нейтрофилов, в свою очередь обуславливающих образование хронических гранулем, а также незавершенности воспалительного процесса [7, 18, 36].

В последние десятилетия подробно исследуется характер участия активных форм кислорода (синглетного кислорода, гидроксильного радикала, перекиси водорода, оксида азота и др.) в инициации и прогрессировании апоптоза [15]. Неоспоримо, что процессы синтеза АФК протекают постоянно во всех аэробных клетках, находясь под контролем антиоксидантной системы [1, 10, 30]. Установлено, в частности, что при гипоксических состояниях инициированный глюкокортикоидными гормонами апоптоз тимоцитов выраженно ингибируется [44]. Напротив, при непосредственном действии перекиси водорода, оксида азота, пероксинитрита, радиационного и ультрафиолетового излучений, а также фармакологических соединений имеет место стимуляция процессов апоптоза [26]. Следует отметить, что индукция данного процесса сопряжена с ингибированием деятельности антиоксидантных систем. На данном фоне клетки, исходно характеризующиеся недостаточностью антиоксидантных резервов, в максимальной степени подвержены апоптозу, что детерминирует отчетливое протективное действие соединений с антиоксидантной активностью на указанный процесс [18]. Несмотря на приведенные сведения, характер, особенности и патогенетическая значимость связи запрограммированной гибели клеток и модуляции уровня активных форм кислорода продолжает исследоваться [19]. Одновременно не установлена очередность событий в связке «апоптоз – оксидативный стресс».

Роль окислительного стресса в формировании патологии человека

Известно, что в патогенезе более чем 100 заболеваний организма человека и животных принимает участие окислительный стресс, трактуемый как синдром основного заболевания (рис. 2) [6, 15]. На этом основании указанные процессы, включающие инициацию липопероксидации, стимуляцию свободнорадикальных реакций, денатурацию протеинов и ДНК, принято рассматривать как свободнорадикальную патологию [7]. Базисным метаболическим сдвигом последних является резкое смещение баланса про- и антиоксидантных систем в сторону оксидантов [2, 3].

 

Рис. 2. Многообразие патологии, ассоциированной с развитием окислительного стресса

 

Как уже было указано, синтезирующиеся биорадикалы способны активировать вторичные реакции, вызывать окислительную модификацию биомакромолекул (прежде всего – протеинов и ДНК) и стимулировать липопероксидацию, оказывая негативное влияние на функционирование клеток организма. Эти нарушения приводят к полной или частичной деградации молекулярных мишеней АФК либо изменению их свойств, приводя к формированию относительно стабильных метаболитов, которые могут быть использованы в качестве индикаторов интенсивности окислительного стресса и, соответственно, скорости протекания свободнорадикальных реакций [13, 15]. Наиболее часто для решения данного круга задач применяют оценку уровня продуктов липопероксидации, липопротеинов плазмы крови (диеновых и триеновых конъюгатов, гидроперекисей дипидов), а также ряда альдегидов, в первую очередь – малонового (МДА) [4, 8, 17].

В экспериментальных исследованиях для оценки механизмов инициации свободнорадикальных реакций могут быть, в частности, использованы циклы «ишемия – реперфузия» [5-7, 16].

Заключение

Таким образом, окислительный (оксидативный) стресс является одним из наиболее общих патологических процессов, сущностью которого служит разбалансировка состояния про- и антиоксидантных систем крови, органов и тканей. Это позволяет говорить о необходимости его непосредственной патогенетической коррекции, которая может быть осуществлена средствами специфической и неспецифической антиоксидантной терапии.

Учитывая многообразие радикалов, которые способны модифицировать состояние биомакромолекул, а также принадлежность атакующих агентов как к кислородным, так и к иным (активные формы азота, хлора и др.), представляется логичным обобщить понятия «окислительный стресс», «нитрозативный стресс», «галогенизирующий стресс» и др. в форме интегрального понятия «биорадикальный стресс».

Список литературы
  1. Бобырев В.Н., Почернява В.Ф., Стародубцев С.Г. с соавт. Специфичность систем антиоксидантной защиты органов и тканей — основа дифференцированной фармакотерапии антиоксидантами // Экспериментальная и клиническая фармакология. 1994. Т. 57, №1. С. 47-54.
  2. Богач П.Г., Курский М.Д., Кучеренко Н.Е., Рыбальченко В.К. Структура и функции биологических мембран. К.: Вища школа, 1981. 336 с.
  3. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. М.: Наука, 1972. 252с.
  4. Дементьева И.И. Лабораторная диагностика и клиническая оценка нарушений гомеостаза у больных в критическом состоянии. Москва, 2007. 161 с.
  5. Зборовская И.А., Банникова М.В. Антиоксидантная система организма, ее значение в метаболизме. Клинические аспекты // Вестник РАМН. 1995. №6. С. 53-60.
  6. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. М.: Наука, 2001. 340 с.
  7. Казимирко В.К., Мальцев В.И., Бутылин В.Ю., Горобец Н.И. Свободнорадикальное окисление и антиоксидантная терапия. К.: Морион, 2004. 160 с.
  8. Камышников В.С. Карманный справочник врача по лабораторной диагностике. Минск: Бел. навука, 2002. 463 с.
  9. Кения М.В., Лукаш А.И., Гуськов Е.П. Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе // Успехи современной биологии. 1993. №4. С. 456-470.
  10. Клебанов Г.И., Теселкин Ю.О., Бабенкова И.В. с соавт. Антиоксидантная активность сыворотки крови // Вестник РАМН. 1999. №2. С. 15-22.
  11. Комаров Ф.И., Коровкин Б.Ф. Биохимические показатели в клинике внутренних болезней. Москва: МЕДпресс, 2006. 208 с.
  12. Кондрашова М.Н. Отрицательные аэроионы и активные формы кислорода // Биохимия. 1999. Т. 64, №3. С. 430-432.
  13. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Активные формы кислорода и оксидативная модификация макромолекул: польза, вред и защита // Успехи современной биологии. 1993. Т. 113, вып. 1. С. 107-122.
  14. Кулинский В.И., Колесниченко Л.С. Биологическая роль глутатиона // Успехи современной биологии. 1990. Т. 110, вып. 1(4). С. 20-33.
  15. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А. с соавт. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. М., 2006. 556 с.
  16. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: Добро и зло // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. Т. 3. С. 4-10.
  17. Шанин В.Ю. Патофизиология критических состояний. СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2003. 435 с.
  18. 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. Vol. 20, N1/2. Р. 77.
  19. Bendich A., D’Apolito P., Gabriel E., Machlin I.J. Modulation of the immune system function of guinea pigs by dietary vitamin E and C following exposure to oxygen // Fed. Proc. 1983. Vol. 42. Р. 923.
  20. Bendich A., Machlin I.J., Scandurra O. et al. The antioxidant role of vitamin C // Adv. in Free Radical Biology & Medicine. 1986. Vol. 2. Р. 419.
  21. Burton G.W., Ingold K.U. Beta-carotene: an unusual type of antioxidant // Science. 1984. Vol. 224. Р. 569-573.
  22. De Whalley C.V., Rankin S.M., Hoult J.R.S. Flavonoids inhibit the oxidative modification of low density lipoproteins by macrophages // Biochem. Pharmacol. 1990. Vol. 39. P. 1743-1750.
  23. Delorenze G.N., McCoy L., Tsai A.-L. et al. Daily intake of antioxidants in relation to survival among adult patients diagnosed with malignant glioma // BMC Cancer. 2010. Vol. 10. P. 215.
  24. Esterbauer H., Gebicki J., Puhl H., Jurgens G. The role of lipid peroxidation and antioxidants in oxidative modification of LDL // Free Radical Biol. Med. 1992. Vol. 13. P. 341-390.
  25. Evans R.M., Currie. L., Campbell A. The distribution of ascorbic acid between various cellular components of blood, in normal individuals, and its relation to the plasma concentration // Brit. J. Nutr. 1982. Vol. 47. Р. 473.
  26. Frei B. Natural antioxidants in human health and disease. Orlando, FL: Academic Press, 1993.
  27. Frei B., Gaziano J.M. Content of antioxidants, preformed lipid hydroperoxides and cholesterol as predictors of the susceptibility of human LDL to metal ion-dependent and independent oxidation // J. Lipid Res. 1993. Vol. 34. Р. 2135-2145.
  28. Frei B., Stocker R., Ames B.N. (1988) Antioxidant defenses and lipid peroxidation in human blood plasma // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988.Vol. 85. Р. 9748-9752.
  29. Fukuzawa K., Inokami Y., Tokumura A. et al. Rate constants for quenching singlet oxygen and activities for inhibiting lipid peroxidation of carotenoids and alpha-tocopherol in liposomes // Lipids. 1 Vol. 33. P. 751-756.
  30. Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Lipid peroxidation, oxygen radicals, cell damage, and antioxidant therapy // Lancet. 1984. Р.1396-98.
  31. Halliwell B.J., Cutteridge M.C. Free radicals in Biology and Medicine. Third edition. Oxford: Oxford University Press, 1999. 937 р.
  32. Hardy P., Dumont I., Bhattacharya M. et al. Oxidants, nitric oxide and prostanoids in the developing ocular vasculature: a basis for ischemic retinopathy // Cardiovasc. Res. 2000. Vol. 47. P. 489–509.
  33. Krinsky N.L. Membrane antioxidants // Ann. NY. Acad. Sci. 1988. 551. Р. 17-33.
  34. Liebler D.C. Antioxidant reactions of carotenoids // Ann. NY. Sci. 1993. Vol. 691. Р. 20-31.
  35. Lorenzo Y., Azqueta A., Luna L., et al. The carotenoid β-cryptoxanthin stimulates the repair of DNA oxidation damage in addition to acting as an antioxidant in human cells // Carcinogenesis. 2008. Vol. 30, № P. 308-314.
  36. Lynch S.M., Morrow J.D., Roberts L.J. II, Frei B. (1994) Formation of non-cyclooxygenase-derived prostanoids (F2-isoprostanes) in plasma and low density lipoprotein exposed to oxidative stress in vitro // J. Clin. Invest. 1994. Vol. 93. Р. 998-1004.
  37. Pryor W.A. Free radicals and lipid peroxidation: what they are and how they got that way // In: Frei B. (ed.) Natural antioxidants in human health and disease. Orlando, FL: Academic Press. 1994. Р. 1-24.
  38. Retsky K.L., Freeman M.W., Frei B. Ascorbic acid oxidation product(s) protect human low density lipoprotein against atherogenic modification // J. Biol. Chem. 1993. Vol. 268. Р. 1304-1309.
  39. Stahl W., Sies H. Antioxidant effects of carotenoids: implication in photoprotection in humans // In: Handbook of anti-oxidants. Cadenas E, Packer L. – N.Y.: Marcel Dekker, 2002. P. 223–233.
  40. Stahl W., Sies H. Effects of carotenoids and retinoids on gap junctional communication // Biofactors. 2001. Vol. 15. P. 95–98.
  41. Stocker R., Frei B. Endogenous antioxidant defences in human blood plasma // In: Sies H. (ed.) Oxidative stress: oxidants and antioxidants. London: Academic Press. 1991. P. 213-243.
  42. Stocker R., Glazer A.N., Ames B.N. Antioxidant activity of albumin-bound bilirubin // PNAS. 1987. Vol. 84. P. 5918-5922.
  43. Theron A., Anderson R. Investigation of the protective effects of the antioxidants ascorbate, cysteine, and dapsone on the phagocyte-mediated oxidative inactivation of human 1-protease inhibitor in vitro // Am. Rev. Respir. Dis. 1985. Vol. 132. Р. 1049.
  44. Yilmaz T., Kogan E.G. The role of oxidants and antioxidants in adenoid hypertrophy in children // Int. J. Pediatr. Otorhinolaryngol. 2004. Vol. 68, N8. P. 1053-1058.

Оксидативный стресс у женщин

Согласно общепринятому определению, оксидативный стресс – это состояние организма, при котором наблюдается нарушение в биологической системе антиоксидантов и окислителей со смещением концентрационного равновесия в сторону последних.

На состояние женской репродуктивной системы влияет много различных факторов, однако ее репродуктивное здоровье зависит, прежде всего, от ряда внутриклеточных биохимических процессов, в частности от состояния антиоксидантной системы. Так, актуальность проблемы смещения равновесия между активными формами кислорода и свободными радикалами мотивирует ученых к поиску путей восстановления внутриклеточного молекулярного гомеостаза. Несмотря на тот факт, что оксидативный стресс является обязательным компонентом неспецифического иммунитета, в частности фагоцитоза, постоянное преобладание процессов свободнорадикального окисления может спровоцировать повреждение наиболее уязвимых и чувствительных клеток женской репродуктивной системы. Именно поэтому одним из насущных вопросов в сохранении, поддержании и восстановлении женского репродуктивного потенциала является выбор высокоэффективного и безопасного метода профилактики и лечения серьезного нарушения внутриклеточного молекулярного гомеостаза.

Одним из самых оптимальных методов коррекции этого патологического состояния является применение антиоксидантных препаратов, в частности токоферола (витамина Е).

Дисбаланс между синтезированными и детоксифицированными активными формами кислорода и свободными радикалами вызывает действие стресс-факторов, происхождение которых не всегда удается установить. С одной стороны, оксидативный стресс — это отражение защитной реакции организма на воздействие негативного фактора, а с другой — патогенетическое звено многих заболеваний. Этот процесс играет главную роль в распознавании и усилении стресс-сигналов, в результате чего запускается программируемая гибель клетки. Именно на этом свойстве свободных радикалов основывается их отождествление с «гормонами» или «регуляторами» стресса.

Биохимическим эквивалентом дистресса является интенсификация процессов окисления и образование пероксидов липидов. За счет наличия в молекуле свободного радикала одного или двух неспаренных электронов эти соединения вступают в химическую реакцию с нейтральными клетками, что приводит к их повреждению или разрушению.

Дисбаланс в антиоксидантной и оксидантной системе в основном становится причиной развития серьезной патологии репродуктивной системы женщины (поликистоза яичников, эндометриоза, бесплодия), а также состояний, ассоциированных с нарушением течения беременности (преэклампсии, невынашивание беременности, дисфункции плаценты). Следует отметить, что радикально-окислительные реакции влияют на процессы клеточной пролиферации, опухолевой трансформации и апоптоз (программируемая гибель клеток). Благоприятными факторами развития оксидативного стресса является плохая экологическая обстановка, наличие вредных привычек и ожирение, нерациональное питание, прием некоторых медпрепаратов.

Воспалительные заболевания органов репродуктивной системы сопровождаются развитием гипоксии и ишемии в тканях, что провоцирует активацию реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ), в результате которой образуются простагландины и их производные — тромбоксаны и простациклины. Итоговым элементом ПОЛ является малоновый диальдегид — ингибитор простациклина. Накопление последнего метаболита помогает агрегации тромбоцитов и нарушению микроциркуляции, в результате чего запускается атероматозный процесс. В условиях пониженного антиоксидантного потенциала клетки ПОЛ приводит к нерегулируемой окислительной модификации белков и потери их биологической активности, появлению новых антигенов и запуску аутоиммунных процессов. Таким образом, эти биохимические реакции образуют «порочный круг», который необходимо разомкнуть путем воздействия на его основной компонент — оксидативный стресс.

Учитывая этиопатогенетические механизмы развития оксидативного стресса, основной задачей врачей в таких случаях является восстановление равновесия между свободнорадикальными процессами и антиоксидантной системой с помощью специфических биоокислителей (антиоксидантов) — веществ, которые при относительно низкой концентрации подавляют или полностью прекращают окисление субстрата. В клинической практике как биоокислитель широко применяют жирорастворимый мембранопротектор — токоферол (витамин Е). Он стимулирует повышение уровня природных липидных антиоксидантов путем взаимодействия с гидроксильным радикалом, инактивации супероксидных и ингибирования липидных радикалов. Токоферол способствует сохранению активности мембраносвязанных ферментов клеточных мембран, защищает клетки от токсического действия озона.

Для достижения целевого эффекта при применении этого антиоксиданта необходимо учитывать некоторые его особенности. «Витамин Е» — это общее название веществ, представителей группы токоферолов и токотриенолы. Альфа-токоферол — это синтетическое соединение, принадлежащее к истинным антиоксидантам, так называемым ловушкам свободных радикалов, оно локализуется в липопротеидных комплексах клеточных мембран. В состав натурального витамина Е входят α-, β-, γ- и δ-токоферолы, каждый из которых имеет различные антиоксидантные свойства. Согласно данным исследований, применение изолированной α-единицы увеличивает потребность организма в других изомерах этого соединения. Учитывая это, при выборе медикаментозной терапии с целью коррекции баланса в оксидантной и антиоксидантной системе необходимо различать синтетический (маркировка DL) и натуральный (маркировка D) витамин Е, предпочитая последний.

Особенное внимание уделяют качественному представителю средств натурального витамина Е — препарата Енат 400 (Mega Lifesciences Ltd.), в состав которого входит 400 МЕ Da-токоферола ацетата. Этот антиоксидант не синтезируется в организме человека. Единственным источником его поступления являются продукты питания, потребляя которые, человек не всегда получает необходимое количество микронутриентов (суточная потребность витамина Е для взрослого человека колеблется в пределах от 30 до 400 МЕ). Лечебные дозы значительно выше и составляют от 600 до 1600 МЕ. Основным компонентом препарата является соевое масло, которое содержит единичные уникальные стереоизомеры D-a-токоферола. Синтетические препараты витамина Е получают путем специфической химической реакции, в результате которой синтезируют 8 стереоизомеров, среди которых лишь 12,5% — это D-форма a-токоферола. Остальные изомеры имеют различную биологическую активность, что составляет от 21 до 90%.

Лекарственное средство Енат 400 значительно дольше удерживается в тканях организма, а его реальная биодоступность вдвое выше по сравнению с синтетическими аналогами. Применение природного витамина Е оправдано для коррекции воспалительных заболеваний органов репродуктивной системы и лечения бесплодия. На молекулярном уровне a-токоферол является основным мембранным антиоксидантом, который обеспечивает оптимальные условия для функционирования рецепторов наружной клеточной оболочки, ферментных структур и реализации межклеточного транспорта.

Беременность — это особое состояние женского организма, при котором повышается потребность в антиоксидантах для эффективного противодействия оксидативного стресса. Чрезмерные радикально-окислительные реакции провоцируют повреждения и апоптоз клеток. Недостаточная антиоксидантная способность матери и плода может стать причиной преждевременного разрыва околоплодных оболочек, развития плацентарной дисфункции, синдрома задержки развития плода, преждевременных родов, рождения ребенка с врожденными пороками развития. Это дефицитное состояние представляет большую угрозу для нормального формирования плода, повышая риски осложнений неонатального периода: бронхолегочной дисплазии, ретинопатии недоношенных, некротизирующего энтероколита, перивентрикулярной лейкомаляции.

К группе высокого риска развития оксидативного стресса во время беременности относятся женщины с хроническим эндометритом, урогенитальными инфекциями, воспалительными заболеваниями мочевыделительной системы и экстрагенитальной патологией. Кроме этого, препарат Енат 400 во время беременности обычно назначают при угрозе выкидыша и преждевременных родов, наличии ретрохориальной гематомы, бактериального вагиноза, плацентарной дисфункции, инфекции мочевыводящих путей и как средство профилактики преэклампсии.

Оксидативный стресс — это важное этиопатогенетическое звено в процессе нарушения нормальной функции репродуктивной системы женщины и физиологического течения беременности. Восстановление оксидативного потенциала клеток организма позволяет создать благоприятные условия для вынашивания плода, понизить риск формирования осложнений во время беременности и в неонатальный период. Препарат натурального витамина Е Енат 400 — это высокоэффективный препарат в противодействии оксидативному стрессу у беременных, что подтверждают результаты зарубежных и отечественных исследований. Применение этого препарата в комплексном лечении гинекологической и акушерской патологии способствует нормализации биохимических показателей крови, снижению рисков развития заболеваний репродуктивной системы женщины и улучшает дальнейшие прогнозы беременности и здоровье будущего ребенка.

medlibera.ru

 

Оксидативный стресс Википедия

Окислительный стресс (оксидативный стресс, от англ. oxidative stress) — процесс повреждения клетки в результате окисления[1].

Введение[ | ]

Все формы жизни сохраняют восстанавливающую среду внутри своих клеток. Клеточный «редокс-статус» поддерживается специализированными ферментами в результате постоянного притока энергии. Нарушение этого статуса вызывает повышенный уровень токсичных реактивных форм кислорода, таких как пероксиды и свободные радикалы. В результате действия реактивных форм кислорода такие важные компоненты клетки, как липиды и ДНК, окисляются.

У человека окислительный стресс является причиной или важной составляющей многих серьёзных заболеваний, таких как атеросклероз [2][3], гипертензия [4], болезнь Альцгеймера [5][6], диабет [7] , бесплодие[8][9], а также является одной из составляющих синдрома хронической усталости[10] и процесса старения [11]. В некоторых случаях, однако, окислительный стресс используется организмом как защитный механизм. Иммунная система человека использует окислительный стресс для борьбы с патогенами, а некоторые реактивные формы кислорода могут служить посредниками в передаче сигнала [12][13][14].

Химия и биология окислительного стресса[ | ]

С химической точки зрения окислительный стресс представляет собой значительное увеличение клеточного редокс-потенциала или существенное снижение восстановительной способности клеточных редокс-пар, таких как окисленный/восстановленный глутатион. Эффект окислительного стресса зависит от силы его выраженности. Клетки могут вернуться в исходное состояние при небольших нарушениях. Однако более выраженный окислительный стресс вызывает клеточную смерть.

В человеческом организме наиболее распространены реакции[8]Фентона и Габера-Вейса, генерирующие гидроксил-радикалы.

Наиболее опасная часть окислительного стресса — это образование реактивных форм кислорода (РФК), в которые входят свободные радикалы и пероксиды. Один из наименее реактивных РФК, супероксид, спонтанно или в присутствии переходных металлов превращается в более агрессивные (гидроксильный радикал и др.), что может вызвать повреждение многих клеточных компонентов — липидов, ДНК и белков (как результат их окисления). Большинство РФК постоянно образуются в клетке, но их уровень в норме настолько небольшой, что клетка либо инактивирует их с помощью

Оксидативный стресс

Теории старения

Национальный институт здоровья насчитывает от 20 до 30 различных теорий старения. Необходимо понимать, что все эти механизмы до сих пор являются теориями. От многих теорий старения, таких как «теория изнашивания» (которая просто указывает, что по мере использования частей тела, они изнашиваются, так же как и машина изнашивается в ходе эксплуатации) ученые отказались, считая их неправильными. В настоящее время существуют 2 популярные теории, подтвержденные результатами научных исследований. Это «теория свободных радикалов» и «нейрогуморальная теория». Согласно теории свободных радикалов вред, наносимый свободными радикалами, и окислительный стресс (более подробно об этом изложено ниже) способствует тому, что биохимические процессы в клетках начинают проходить неправильно, усугубляясь с возрастом. Больше всего вреда наносится организму во время наиболее активного процесса обмена веществ. Для мужчин – это период начала полового созревания, для женщин – период до полового созревания и его ранние стадии. Так же в этот период человек обладает наибольшими физиологическими резервами. Однако, по мере накопления в организме вредных веществ или увеличения количества различных травм, наши физиологические резервы истощаются. Таким образом, человек 20-ти лет, получивший травму или пострадавший от биохимического воздействия, может приспособиться и выздороветь быстрее, чем 80-летний, чьи физиологические резервы уже истощены. Теория свободных радикалов изначально была сформулирована и представлена Д. Харманом. Сторонники нейрогуморальной теории утверждают, что биохимические процессы в организме человека, особенно ферментные и другие гормональные реакции, начинают посылать неправильные или неполные сигналы по мере старения человека. Со временем этот процесс еще более усугубляется, и происходит накопление пагубных факторов в организме. Многие эксперты отмечают, что вред от свободных радикалов является причиной упадка биохимических процессов. Таким образом, эта теория может на самом деле рассматриваться как вспомогательная к теории свободных радикалов. Исследования старения продолжаются, и появляется все больше и больше свидетельств в поддержку теории свободных радикалов.

Причины болезни

Болезнь начинает развиваться по мере того, как в нашем организме концентрируется все больше и больше элементов окислительного стресса. Когда уровень вреда, нанесенного организму, достигает критической отметки, мы можем поставить конкретный диагноз, такой как диабет, атеросклероз, паралич, рак и т.д. Все эти только что перечисленные болезни являются возрастными. Некоторые же болезни являются просто результатом повреждений, такие как инфекции или нанесенные хищниками раны или травмы. Инфекции и раны не являются результатом старения, а предполагают наличие определенных рисков, присущих той или иной среде обитания. Так как средняя продолжительность жизни человека увеличилась, мы наблюдаем появление возрастных болезней. Именно ими страдают старшие члены нашего общества, а молодое поколение ни в коей степени им не подвержено. Но, как уже было сказано, по мере увеличения средней продолжительности жизни, начали развиваться возрастные болезни, вызванные действием свободных радикалов. Возможно, из всех заболеваний именно  рак является заболеванием, появляющимся с возрастом. В основном старые подопытные животные, такие как мыши и крысы, в жестко контролируемых условиях все умирают от рака.

Воспаление

В настоящее время в медицинской литературе горячо обсуждаются две темы, относящиеся к развитию заболеваний. Одна из них связана с пагубным действием свободных радикалов. Другая проблема основывается на влиянии воспаления. Когда свободными радикалами наносится вред клеткам и тканям, организм пытается очиститься от поврежденных клеток. Для этого активируются различные воспалительные процессы. Организм использует свои собственные резервы, свои клетки в месте, где был причинен вред, чтобы очиститься. Эти клетки выделяют различные химические вещества, которые вызывают воспаление. Воспаление в свою очередь уничтожает поврежденные ткани, чтобы  от них в последствии можно было бы избавиться. Однако, воспаление никогда не ограничивается действием только на больные клетки, оно переходит на окружающую поврежденный участок здоровую ткань. Таким образом, воспаление, несмотря на то, что оно предназначено для выполнения специфического задания – помощи в очищении организма – может так же само причинить вред. В медицинской литературе публикуется большое количество результатов исследований относительно уменьшения и ограничения окислительного стресса и воспаления как одного из путей защиты функциональных тканей.

Источники пагубного действия свободных радикалов

Насколько известно в настоящее время, вред, наносимый свободными радикалами, является следствием клеточного метаболизма. Наши клетки вбирают кислород, вдыхаемый легкими, и используют его в осуществлении ферментных реакций для сжигания «топлива» (глюкозы, жира, или даже протеина) и создают таким образом энергию. Каждая клетка использует свою энергию для осуществления своих индивидуальных функций. Однако природа создала нас не совсем совершенными в том, что касается рационального использования созданной энергии. Каждая клетка вырабатывает дополнительную энергию как подстраховку, что она сможет осуществлять свою функцию. Когда вырабатывается энергия, создаются радикалы (высоко энергетические молекулы). Но создается их больше, чем необходимо. Избыточные молекулы «уходят» внутрь клетки и сливаются с любой структурой, которая окажется у них на пути, нанося ей тем самым вред. Эти излишние скопления энергии называются «свободными радикалами», потому что они непосредственно не относятся ни к одной конкретной биохимической реакции. Имея очень большую энергию, они соединяются с тем, с чем первым соприкасаются. Таким образом, вредное воздействие свободных радикалов можно рассматривать как результат жизнедеятельности и дыхания в среде, богатой кислородом. Кожа, будучи первой линией защиты от окружающей среды, так же подвержена другим источникам вреда, наносимого свободными радикалами. Большая часть вреда для каждой клетки исходит от ее собственной деятельности по выработке энергии в результате процесса метаболизма. Другими источниками вредного воздействия свободных радикалов являются солнечная активность, озон, загрязнители окружающей среды, применяемые человеком различные вещества (такие как солнцезащитные средства, например) и другие токсины. Так же курение оказывает чрезвычайно пагубное воздействие на клетки и ткани. Каждая струя сигаретного дыма содержит достаточное количество свободных радикалов для ударного воздействия на каждую клетку тела человека. Состояние, называемое оксидативным стрессом, имеет место тогда, когда в организме скапливается больше свободных радикалов, чем может быть нейтрализовано различными антиоксидантами. На самом деле мы всегда находимся в состоянии оксидативного стресса, так как количество свободных радикалов никогда не компенсируется необходимым количеством антиоксидантов. Всегда существуют избыточные свободные радикалы, которые наносят вред и способствуют медленному ухудшению состояния здоровья организма, известному так же как старение.

Важная роль антиоксидантов

Химические реакции, перечисленные ниже, иллюстрируют процесс накопления вредных факторов, вызванных свободными радикалами и оксидативным стрессом. В качестве первого свободного радикала мы используем радикал кислорода, отмеченный звездочкой (К*), указывающей на содержание большого количества энергии. К* обладает такой мощной энергией, что он сразу же сливается с любой первой структурой, с которой он соприкасается. Соединяясь с этой структурой, он повреждает ее, и в результате этого процесса создается другой свободный радикал (А*). Этот второй свободный радикал, так же обладая мощной энергией, сливается с первой структурой на своем пути. Этот процесс происходит по нижеприведенной схеме:
К* + клеточная оболочка ⇒ поврежденная клеточная оболочка + А* (клеточная оболочка защищает целостность клетки) 
А* + митохондрия ⇒ поврежденная митохондрия + В* (митохондрия производит энергию для клетки) 
 В* + ДНК ⇒ поврежденная ДНК +D* (ДНК – генетический механизм клетки, который определяет функциональную направленность клетки и воспроизводит себя для создания новой клетки). Поврежденная ДНК вызывает появление раковой или злокачественной клетки) 
 D* + клеточный протеин/коллаген/эластин ⇒ поврежденная эластическая соединительная ткань (морщины) + E*
Этот процесс продолжается бесконечно, по мере того как клеточные структуры разрушаются свободными радикалами, что сопровождается созданием большего количества свободных радикалов. Однако, в самом начале этого процесса антиоксидант соединяется с К*, нейтрализуя всю это лавину и не допуская причинения клетке последующего вреда. По этой причине, антиоксиданты имеют решающее значение в сохранении клетками своих функций по мере нашего старения (начиная с момента рождения мы все стареем). Ниже приведено упрощенное изображение клетки, чтобы продемонстрировать расположение ее компонентов во время реакции, описывающей вред от окислительного стресса. Любая из клеток нашего тела может быть использована для иллюстрации общих принципов, но в данном случае мы рассмотрим клетку кожи, так как она находится на самой поверхности тела и буквально бомбардируется различными пагубными и стрессовыми факторами окружающей среды, которые не могут добраться до клеток внутри человеческого тела. Следует упомянуть также несколько дополнительных данных о структуре клетки, так как она имеет отношение к оксидантам и антиоксидантам: Все мембраны предназначены для защиты определенной части клетки (такой как митохондрия или ядро) или самой клетки. Мембраны состоят из липидов (жира). Если их целостность нарушена, им уже сложно защищать свои внутренние структуры, пропускать полезные вещества внутрь и удерживать другие вредные вещества от проникновения внутрь клеточных компонентов. Липидосодержащие антиоксиданты защищают эти и все другие липидные структуры. Примером такого антиоксиданта является Витамин Е, хотя существует много других липидосодержащих антиоксидантов. Внутренняя часть клеточной структуры, включая внутреннее содержание самой клетки, в основном состоят из воды. Поэтому водосодержащие антиоксиданты защищают эти области. Витамин C является примером водосодержащего антиоксиданта. ДНК клетки, которая содержится в хромосомах ядра, не только определяет функционирование клетки, но так же регулирует процесс клеточной репродукции, который заключается в создании других подобных клеток. В примере, приведенном выше, функция клетки состоит в создании коллагена. Если ДНК повреждена, она может направлять создание коллагена, содержащего «ошибки». С точ

Окислительный стресс Википедия

Окислительный стресс (оксидативный стресс, от англ. oxidative stress) — процесс повреждения клетки в результате окисления[1].

Введение[ | ]

Все формы жизни сохраняют восстанавливающую среду внутри своих клеток. Клеточный «редокс-статус» поддерживается специализированными ферментами в результате постоянного притока энергии. Нарушение этого статуса вызывает повышенный уровень токсичных реактивных форм кислорода, таких как пероксиды и свободные радикалы. В результате действия реактивных форм кислорода такие важные компоненты клетки, как липиды и ДНК, окисляются.

У человека окислительный стресс является причиной или важной составляющей многих серьёзных заболеваний, таких как атеросклероз [2][3], гипертензия [4], болезнь Альцгеймера [5][6], диабет [7] , бесплодие[8][9], а также является одной из составляющих синдрома хронической усталости[10] и процесса старения [11]. В некоторых случаях, однако, окислительный стресс используется организмом как защитный механизм. Иммунная система человека использует окислительный стресс для борьбы с патогенами, а некоторые реактивные формы кислорода могут служить посредниками в передаче сигнала [12][13][14].

Химия и биология окислительного стресса[ | ]

С химической точки зрения окислительный стресс представляет собой значительное увеличение клеточного редокс-потенциала или существенное снижение восстановительной способности клеточных редокс-пар, таких как окисленный/восстановленный глутатион. Эффект окислительного стресса зависит от силы его выраженности. Клетки могут вернуться в исходное состояние при небольших нарушениях. Однако более выраженный окислительный стресс вызывает клеточную смерть.

В человеческом организме наиболее распространены реакции[8]Фентона и Габера-Вейса, генерирующие гидроксил-радикалы.

Наиболее опасная часть окислительного стресса — это образование реактивных форм кислорода (РФК), в которые входят свободные радикалы и пероксиды. Один из наименее реактивных РФК, супероксид, спонтанно или в присутствии переходных металлов превращается в более агрессивные (гидроксильный радикал и др.), что может вызвать повреждение многих клеточных компонентов — липидов, ДНК и белков (как результат их окисления). Большинство РФК постоянно образуются в клетке, но их уровень в норме настолько небольшой, что клетка либо инактивирует их с помощью

Окислительный стресс — это… Что такое Окислительный стресс?

Окислительным стрессом (оксидативным стрессом, от англ. oxidative stress) называют процесс повреждения клетки в результате окисления [1].

Введение

Все формы жизни сохраняют восстанавливающую среду внутри своих клеток. Клеточный «редокс-статус» поддерживается специализированными ферментами в результате постоянного притока энергии. Нарушение этого статуса вызывает повышенный уровень токсичных реактивных форм кислорода, таких как пероксиды и свободные радикалы. В результате действия реактивных форм кислорода такие важные компоненты клетки как липиды и ДНК окисляются.

У человека оксидативный стресс является причиной или важной составляющей многих серьёзных заболеваний, таких как атеросклероз [2][3], гипертензия [4], болезнь Альцгеймера [5][6], диабет [7] , а также является одной из составлющих процесса старения [8]. В некоторых случаях, однако, оксидативный стресс используется организмом как защитный механизм. Иммунная система человека использует оксидативный стресс для борьбы с патогенами, а некоторые реактивные формы кислорода могут служить посредниками в передаче сигнала [9][10][11].

Химия и биология оксидативного стресса

С химической точки зрения оксидативный стресс представляет собой значительное увеличение клеточного редокс-потенциала или существенное снижение восстановительной способности клеточных редокс-пар, таких как окисленный/восстановленный глутатион. Эффект оксидативного стресса зависит от силы его выраженности. Клетки могут вернуться в исходное состояние при небольших нарушениях. Однако, более выраженный оксидативный стресс вызывает клеточную смерть.

В человеческом организме наиболее распространены реакции Фентона и Габера-Вейса, генерирующие гидроксил-радикалы.

Наиболее опасная часть оксидативного стресса — это образование реактивных форм кислорода (РФК), в которые входят свободные радикалы и пероксиды. Один из наименее реактивных РФК, супероксид, спонтанно или в присутствии переходных металлов превращается в более агрессивные (гидроксильный радикал и др.), что может вызвать повреждение многих клеточных компонентов — липидов, ДНК и белков (как результат их окисления). Большинство РФК постоянно образуются в клетке, но их уровень в норме настолько небольшой, что клетка либо инактивирует их с помощью антиоксидантной системы, либо заменяет повреждённые молекулы. Таким образом РФК, образующиеся в качестве побочных продуктов нормального клеточного метаболизма (в основном из-за небольшой утечки электронов в дыхательной цепи митохондрий, а также других реакций в цитоплазме), не вызывают повреждения клетки. Однако уровень РФК, превышающий защитные возможности клетки, вызывает серьёзные клеточные нарушения (например, истощение АТФ) и как результат разрушение клетки. В зависимости от силы стресса клетки могут погибнуть в результате апоптоза, когда внутреннее содержимое клетки успевает деградировать до нетоксичных продуктов распада, или в результате некроза, когда сила оксидативного стресса слишком велика. При некрозе клеточная мембрана нарушается и содержимое клетки высвобождается в окружающую среду, что может в результате повредить окружающие клетки и ткани.

Влияние ионизирующих излучений [12][13]

См. также

Примечания

  1. ↑ Е. Меньщикова. [1]. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты, Е.Б. Меньщикова, В.З. Ланкин, Н.К. Зенков, И.А. Бондарь, Н.Ф. Круговых, В.А. Труфакин — М.: Фирма «Слово», 2006. — 556 с.
  2. ↑ Kaneto H, Katakami N, Matsuhisa M, Matsuoka TA (2010). «Role of reactive oxygen species in the progression of type 2 diabetes and atherosclerosis». Mediators Inflamm. 2010: 453892. DOI:10.1155/2010/453892. PMID 20182627.
  3. ↑ Uno K, Nicholls SJ (June 2010). «Biomarkers of inflammation and oxidative stress in atherosclerosis». Biomark Med 4 (3): 361–73. DOI:10.2217/bmm.10.57. PMID 20550470.
  4. ↑ Rodrigo R, González J, Paoletto F (January 2011). «The role of oxidative stress in the pathophysiology of hypertension». Hypertens Res. DOI:10.1038/hr.2010.264. PMID 21228777.
  5. ↑ Darvesh AS, Carroll RT, Bishayee A, Geldenhuys WJ, Van der Schyf CJ (May 2010). «Oxidative stress and Alzheimer’s disease: dietary polyphenols as potential therapeutic agents». Expert Rev Neurother 10 (5): 729–45. DOI:10.1586/ern.10.42. PMID 20420493.
  6. ↑ Bonda DJ, Wang X, Perry G, et al. (2010). «Oxidative stress in Alzheimer disease: a possibility for prevention». Neuropharmacology 59 (4-5): 290–4. DOI:10.1016/j.neuropharm.2010.04.005. PMID 20394761.
  7. ↑ Giacco F, Brownlee M (October 2010). «Oxidative stress and diabetic complications». Circ. Res. 107 (9): 1058–70. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.110.223545. PMID 21030723.
  8. ↑ Romano AD, Serviddio G, de Matthaeis A, Bellanti F, Vendemiale G (2010). «Oxidative stress and aging». J. Nephrol. 23 Suppl 15: S29–36. PMID 20872368.
  9. ↑ Forman HJ (August 2010). «Reactive oxygen species and alpha,beta-unsaturated aldehydes as second messengers in signal transduction». Ann. N. Y. Acad. Sci. 1203: 35–44. DOI:10.1111/j.1749-6632.2010.05551.x. PMID 20716281.
  10. ↑ Queisser N, Fazeli G, Schupp N (November 2010). «Superoxide anion and hydrogen peroxide-induced signaling and damage in angiotensin II and aldosterone action». Biol. Chem. 391 (11): 1265–79. DOI:10.1515/BC.2010.136. PMID 20868230.
  11. ↑ Bartz RR, Piantadosi CA (2010). «Clinical review: oxygen as a signaling molecule». Crit Care 14 (5): 234. DOI:10.1186/cc9185. PMID 21062512.
  12. ↑ http://elementy.ru/news/431832
  13. ↑ Effects of parental radiation exposure on developmental instability in grasshoppers — BEASLEY — 2012 — Journal of Evolutionary Biology — Wiley Online Library

Ссылки

  • Current Medicinal Chemistry, Volume 12, Number 10, May 2005, pp. 1161–1208(48) Metals, Toxicity and Oxidative Stress

Просто о сложном. Что такое оксидативный стресс [видео]

Слова «антиоксиданты» и «свободные радикалы» известны каждому. Добавлять или обогащать минеральными продуктами не нужно, чтобы они были полезны для своего продукта, предварительно напугав свободными радикалами. Тем не менее, все необходимые для нашего здоровья и хорошего самочувствия понятия и концепции. 

Современная медицина четко определяет значение окислительного (оксидативного) стресса как ключевого патогенетического механизма при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, например, артериальной гипертонии, с которой сталкиваются многие семьи. Более того, одна из основных гипотез – это теория окислительного стресса.

Что же такое оксидативный или окислительный стресс? Посмотрите видео-урок на эту тему из моей новой программы «Возвращение легкости».

Окисление – это реакция, которая происходит, когда металл восстанавливается ( реакция соединяет металл с кислородом, сопровождает образование оксидов) . Или когда кусочки яблока становятся коричневыми на открытом воздухе. 

Подобные процессы происходят внутри человеческого тела. Окисление – это химическая реакция, когда молекула теряет один электрон. Это приводит к нестабильной и свободной радикальной реакции. 

Процесс клеточного дыхания происходит, когда мы метаболизируем. Этот процесс происходит внутри митохондрий – маленьких энергетических центрах каждой клеточки организма. Считается, что стресс – это антиоксидантных систем. 

Антиоксиданты бывают ферментативной природы и неферментативной: глютатион, цистеин, метионин, альфа липоевая кислота, мелатонин, витамин Д, коэнзим q10. В идеале мы должны получать антиоксиданты из нашей пищи. 

Это может привести к появлению антиоксидантов и прооксидантов, которые обычно вызывают проблемы со здоровьем. 

Основные причины излишнего окислительного стресса в организме

Внутренние причины:

  • воспалительные процессы, 
  • митохондриальная дисфункция, 
  • ускоренный метаболизм (например, при интенсивных нагрузках), 
  • недостаток кислорода (например, при анемии, атеросклерозе), 
  • неполноценное дыхание (как апноэ во сне)
  • слабая детоксикация, 
  • неполноценная работа печени и ее фазы детоксикации (особенно когда первая фаза очень активная, вторая фаза неэффективная).

Внешние причины: 

  • высокий уровень загрязнения, включая курение, 
  • некоторые аллергены, 
  • чистящие химические вещества, 
  • пластик,
  • солнечные ожоги.

Влияние продуктов питания: 

  • окислившиеся трансжиры, 
  • переработанные виды мяса, 
  • обжаренные пригоревшие продукты.

Плюс неполноценная работа внутренних систем организма, которые не производят ферменты-антиоксиданты, из-за чего не хватает кофакторов, которые должны поступать с едой. Например, дефицит витаминов А, С, Е, D. 

При наличии дефицита антиоксидантов, чтобы бороться с ним, появляются следующие симптомы:

  • необъяснимая усталость, 
  • частые головные боли, 
  • повреждения кожи, 
  • сниженная концентрация и память, 
  • плохое настроение, 
  • воспалительные процессы,
  • повышение вероятности травмы. 

Также считается, что из-за окислительного стресса связаны с процессами старения и хроническими заболеваниями, включая рак и сердечно-сосудистые заболевания, диабет, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, ревматоидный артрит, нейродегенеративные заболевания. Сложно сказать, что это вызвано окислительным стрессом, и есть сильная взаимосвязь. Известно, что окислительный стресс ведет к инсулинорезистентности, часто высокие уровни ферментативных антиоксидантов в крови говорят о том, что снижается риск онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. 

Что мы можем сделать, чтобы поддержать организм и наш антиоксидантный уровень

  1. Повысить уровень антиоксидантов, поступающих с едой.
  2. Увеличить употребление кофакторов, чтобы организм мог производить свои собственные антиоксиданты и ферменты. 
  3. Уменьшение вероятности образования свободных радикалов, а это означает полное или полное исключение употребления некачественных окислителей, трансжиров, пережитых белковых продуктов, копченой еды и даже косвенного соприкосновения с сигаретным дымом.
  4. Обязательно уменьшить вероятность воспалительных процессов и поддержать систему детоксикации. 

Подробнее о том, как противостоять оксидативному стрессу и каким продуктам-антиоксиданты добавить в свой рацион мы разбираемся в новом курсе «Возвращение легкости» .

This entry was posted in Uncategorized. Bookmark the permalink.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *