Меню

Окислительный стресс прооксиданты и антиоксиданты е б меньшикова

Окислительный стресс — Прооксиданты и антиоксиданты — Меньщикова Е.Б.

Описание: Развитие электронных средств связи, создание информационных систем существенно снизило ценность напечатанной книги как источника знаний. Любой исследователь заинтересован в оперативном получении новой информации в своей области интересов, и в этом плане книга не может конкурировать со всемирной сетью Internet, несущей огромный поток информации. Вместе с тем ежедневно обрушивающийся на нас поток электронной информации таит в себе опасность, ибо в нем «размывается» и «растворяется» целостность сложных явлений. Сегодня технические возможности позволяют легко делить, сортировать, раскладывать по «кучкам» научную информацию, но современные машины затрудняются выполнять обратную операцию интеграции и обобщения отдельных данных в единую картину явления. В этом плане придуманная Человечеством книга остается вне конкуренции. Основной целью, которую мы ставили перед собой при написании данной монографии, являлось желание дать обобщающую картину такого явления, как окислительный стресс. Данное явление еще не получило своих «классических» форм и определений, и поэтому со многими положениями или утверждениями можно соглашаться или не соглашаться; свою же точку зрения мы подкрепляем многочисленными ссылками на первоисточники.
Если главной задачей книги является обобщение и создание из отдельных элементов мозаики цельной картины, то существует и другая задача — создание научного базиса, относительно которого возможно дальнейшее движение. В потоке электронной информации рождаются не только «вирусы», о которых все хорошо знают, но и не менее опасные для научного сообщества мифы. Можно привести несколько примеров из области свободнорадикальной мифологии. Так, в 1993 году зародился миф о мелатонине как наилучшем «идеальном» биологическом антиоксиданте, ингибирующем ОН-радикалы. Несмотря на появление в последние годы критических работ, доказывающих невозможность эффективного ингибирования ОН-радикалов в живых клетках, а также незначительный вклад мелатонина в связи с низким содержанием в антиоксидантную защиту организма, эта критика тонет в потоке сообщений о новых и удивительных антиоксидантных свойствах мелатонина. С началом текущего столетия в научной литературе появилось несколько сообщений о возможности образования озона (03) в организмах млекопитающих в реакциях с участием антител. Предполагается, что возникновение озона происходит в результате восстановления молекул воды с участием синглетного кислорода. Однако следует отметить, что по термодинамическим параметрам протекание такой реакции весьма сомнительно, кроме того, применяемые методы регистрации Оз вызывают нарекания. Поэтому работы по изучению биологических эффектов эндогенного озона в лучшем случае имеют оттенок иллюзорности, а в худшем — мистификации. Многие широко применяемые для изучения свойств новых препаратов экспериментальные системы, такие как окисление липопротеинов низкой плотности или развитие дыхательного взрыва в выделенных фагоцитах достаточно далеки от состояния, в котором липопротеины и клетки находятся в организме. На таких модельных системах изучаются антиатерогенные противовоспалительные свойства препаратов, создаются вакцины против атеросклероза, при этом часто исследователи забывают, что эти системы не совсем адекватно модулирует процессы, протекающие в живом организме.
В предлагаемой вниманию читателя книге («Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты») мы попытались обобщить существующие на сегодня данные о механизмах появления продуктов неполного восстановления молекулярного кислорода (активированных кислородных метаболитов: АКМ) в живых организмах, их свойствах и биологической роли, а также механизмах антиоксидантной защиты. Во второй книге («Окислительный стресс. Патофизиологический аспект») будут рассмотрены причины возникновения дисбаланса продукции АКМ и антиоксидантной защиты при различных патологических ситуациях. При подготовке книги мы понимали, что многие положения свободнорадикальной биологии, также как некоторые приводимые в статьях показатели остаются спорными, поэтому пусть читателя не смущают некоторые на первый взгляд противоречивые данные о содержании или продукции радикалов и антиоксидантов, мы старались приводить указанные в первоисточниках цифры. При рассмотрении методов регистрации мы пытались показать причины возникающих сложностей регистрации тех или иных форм АКМ и активности антиоксидантов. Естественно, возникает вопрос -почему мы говорим об окислительном стрессе и мало говорим о восстановительном стрессе или об окислительно-восстановительном балансе. Отвечая на него, можно сказать, что многие термины не получили еще чётких научных определений, поэтому мы старались избегать таких понятий, как «антиоксидантный статус» или «прооксидантный статус». Надеемся, что издание будет полезно биологам, врачам, биохимикам и просто любознательным людям, желающим узнать, что такое «антиоксидант».

«Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты»

источник

Окислительный стресс — причина почти всех современных заболеваний.

Окислительный стресс является очень опасным процессом, который сегодня является причиной почти всех заболеваний, включая рак. Мы опишем в этой статье, что такое окислительный стресс, каковы его причины и какие болезни он вызывает.

Окислительный стресс (кислородное напряжение, кислородная нагрузка) представляет собой состояние нарушенного баланса между свободными радикалами (окислителями, реактивными кислородными видами — ROS) и антиоксидантами в организме. Как свободные радикалы, так и антиоксиданты естественным образом происходят в организме, поскольку они необходимы для правильного курса многих жизненных процессов. Пока есть баланс между ними, организм функционирует должным образом. Однако, когда производство свободных радикалов увеличивается или уменьшается антиоксидантная активность, начинается, так называемый антиоксидантный стресс.

Окислительный стресс — как действуют свободные радикалы и антиоксиданты?

Во время каждого вдоха образуются свободные радикалы. Когда кислород превращается в энергию в организме, некоторые его молекулы выделяются в виде, так называемых свободные радикалов кислорода — этосоединения, которые разрушают все, с чем они сталкиваются на своем пути.

Читайте также:  Не могу уснуть от стресса во сне

Как они это делают? Окислители имеют неспаренный электрон, поэтому они постоянно стремятся собрать один электрон из другой ячейки, чтобы присоединиться к нему. Этот процесс приводит к распаду и повреждению клеток и, следовательно, к нарушению их функционирования.

Реактивные виды кислорода могут нанести ущерб всем биомолекулам, обнаруженным в организме, в том числе белков, жиров, а также клеточной ДНК, что приводит к мутациям. В крайних случаях окислители могут привести к гибели клеток. Деструктивное действие свободных радикалов предотвращается антиоксидантами, которые дают им их свободный электрон и, таким образом, удаляют их избыток из организма.

Антиоксидантами являются прежде всего вещества из пищи, такие как каротиноиды, полифенолы и витамины С , А и Е. Эти витамины не синтезируются в организме и должны поступать в организм в необходимом количестве.

Антиоксидантом, продуцируемым организмом, является глутатион, который в основном сконцентрирован в печени.

Окислительный стресс — причины

Окислительный стресс чаще всего вызван внешними факторами:

  • стресс, жизнь в нервном напряжении;
  • интенсивное, регулярное физическое напряжение;
  • загрязнение окружающей среды;
  • чрезмерное воздействие солнечных лучей (слишком интенсивный дубление);
  • курение сигарет;
  • контакт с тяжелыми металлами: свинцом, кадмием и ртутью и оксидами азота через продукты питания или автомобильные выхлопы;
  • принятие определенных лекарств — противозачаточных средств, антидепрессантов, стероидов и антикоагулянтов.

Возраст также важен, поскольку на протяжении многих лет защита организма от избыточных свободных радикалов значительно ослабляется.

Важной причиной окислительного стресса является также неправильная диета, в частности потребление, среди прочего:

  • высоко обработанная пища, искусственно опрыскиваемые и оплодотворенные фрукты и овощи;
  • заплесневелые продукты (в основном овощи и фрукты) — вырезание плесневых или плесневых фрагментов фруктов, овощей или хлеба и употребление остальной части продукта;
  • копченые (вредные ароматические углеводороды возникают именно при копчении);
  • жареные блюда (разрушающие здоровье аминосоединения, образуются во время жарки и присутствуют в жареных продуктах);
  • спирт.

Окислительный стресс — для развития каких заболеваний можно привести?

Избыток свободных радикалов при окислительном стрессе способствует повреждению сосудов, а также окислению «плохого» холестерина ЛПНП в сосудистом эндотелии, что приводит к развитию атеросклероза и связанных с ним сердечно-сосудистых заболеваний, таких как инфаркт миокарда, инсульт или ишемическая болезнь сердца.

Окислительный стресс вызывает окисление жирными кислотами (липидами) мембран клеток кожи, структурными белками (особенно коллагеном), что вызывает преждевременное старение кожи.

Окислительный стресс также может быть причиной многих кожных заболеваний, включая тяжелую меланому. Это всего лишь один из многих видов рака, которые он вызывает. Избыток свободных радикалов приводит к повреждению ДНК, т. е. к генетическому материалу клетки, что может привести к образованию любого вида рака.

Окислительный стресс — это основная причина нейродегенеративных заболеваний (болезни Паркинсона и Альцгеймера), потому что нейроны более восприимчивы к окислительному повреждению, чем другие клетки.

Кроме того, окислительный стресс может привести к развитию заболеваний глаз, легких, желудка, почек, мочевых путей и любой другой системы и органа.

источник

Окислительный стресс прооксиданты и антиоксиданты е б меньшикова

ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС И ФЕРМЕНТЫ-АНТИОКСИДАНТЫ

Ломихина Мария Сергеевна

студент 2 курса, кафедра медицинской химии НГМУ, РФ, г. Новосибирск

Терах Елена Игоревна

научный руководитель, канд. хим. наук, доцент НГМУ, РФ, г. Новосибирск

Проведенные в разных странах за последние десятилетия исследования подтверждают, что одной из основных причин патологических изменений в человеческом организме является избыточное накопление в тканях кислородных свободных радикалов и активных форм кислорода. Это приводит к возникновению окислительного стресса, лежащего в основе целого ряда патологических процессов и заболеваний: воспаления, реперфузионное поражение тканей, старение, канцерогенез и др. [5].

Биохимические процессы в тканях сопровождаются образованием целого ряда реакционно-способных соединений и радикалов (H2O2, ROOH, О2 – , НО2•, НО•, RO2• и др.) — активных форм кислорода (АФК), представляющих собой продукты метаболизма в клетках при физиологических условия существования организма. Действие АФК на функциональную активность клеток двойственно [2, 4]. В норме АФК участвуют в метаболизме структурных компонентов клеточных мембран (белков, липидов, углеводов), изменяя текучесть и деполяризацию мембран. Но при патологических состояниях, протекающих на фоне интенсивной генерации АФК, последние начинают проявлять свое цитотоксическое действие, приводящее к окислительной деструкции белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот, а также разрушению клеточных структур.

Усиление свободнорадикальных процессов и развитие окислительного стресса является одним из патогенетических звеньев психических и неврологических поражений центральной нервной системы. С развитием окислительного стресса связывают воспалительные и травматические поражения мозга, психические нарушения, алкоголизм, наркоманию и др. При этом нарушаются процессы передачи сигналов внешней и внутренней среды организма, что и приводит к неисправностям функционирования сложных каскадных циклов в клетке, метаболизма медиаторов, состояния рецепторного аппарата и пр. [2, 4].

Цитотоксическое действие АФК предотвращается в результате функционирования антиоксидантной защиты, регулирующей физиологический уровень оксидантов в тканях, следовательно, для поддержания гомеостаза необходима непрерывная регенерация антиоксидантной способности. К антиоксидантам можно отнести вещества, которые понижают активность ферментативных реакций наработки АКМ. По химической природе антиоксиданты представляют собой широкий класс соединений, такие как ферменты, фенолы, полифенолы, стероидные гормоны и многие другие соединения [4].

Читайте также:  Врачи сказали что еще один такой стресс

В клетках для защиты от АКМ имеются специализированные системы антиоксидантов, для которых характерны: высокая специфичностью действия, направленная против определенных форм АКМ, а также специфичность клеточной (органной) локализации и использование металлов в качестве катализаторов. Уровень внутриклеточных ферментов-антиоксидантов (ФА) находится под генетическим контролем, а их активность изменяется в зависимости от гормонального статуса. В нормальных условиях у человека содержание ФА постоянно вне зависимости от пола, возраста, веса и прочих физических параметров, в то время как при патологических состояниях изменяется их концентрация и активность в клетках и тканях [1]. Рассмотрим наиболее важные ФА и их биологическую роль.

Супероксиддисмутаза (СОД) имеет несколько изоферментных форм, которые отличаются строением активного центра и структурной организацией молекулы [2—4]. Медь-цинковая форма (Cu, Zn-СОД) наиболее изучена, она состоит из двух идентичных субъединиц, каждая из которых содержит в области активного центра один атом меди и один атом цинка (медь принимает участие в дисмутации супероксидного анион-радикала, а цинк способствует стабилизации белковой молекулы). Марганцевая форма (Mn-СОД) состоит из четырех субъединиц, содержащих в активном центре ион марганца. Железосодержащая форма (Fe-СОД) представляет собой димер, в области активного центра которого основное место занимает железо.

Механизм антиоксидантного действия СОД основан на протекании следующих реакций 4. СОД ускоряет реакцию дисмутации супероксид-аниона, при этом О2 – переходит в протонированную форму:

Cu, Zn-СОД при высоких pH и концентрациях перекиси может взаимодействовать с H2O2 с образованием радикалов НО• и O2 – :

Сu + -СОД + Н2О2 ↔ Сu 2+ -СОД + ОН + + НО – ,

а также восстанавливать NO-радикалы с образованием иона NO – , который, в свою очередь, образуют с кислородом агрессивный пероксинитрит:

Сu + -СОД + NO• ↔ Сu 2+ -СОД + NO – ,

СОД, удаляя О2 – , не дает ему провзаимодействовать с NO•, предотвращая образование пероксинитрила, более опасного, чем H2O2.

Супероксилредуктаза (СОР) — фермент, содержащийся в анаэробных микроорганизмах, является гомоди- или гомотетрамером (в зависимости от вида бактерий) [3—4]. Каждый мономер СОР содержит 1—2 атома негемового железа.

СОР осуществляет восстановление супероксид-аниона О2 – до перекиси водорода, которая затем восстанавливается пероксидазами до воды:

В ходе данной реакции не образуется кислород, который токсичен для микроорганизмов.

Каталаза — гемсодержащий фермент, который катализирует реакцию расщепления перекиси водорода [2—4]. Разложение перекиси водорода каталазой протекает в две стадии:

Кат-Fe 3+ + H2O2 → (окисленная каталаза),

Одна молекула каталазы за секунду восстанавливает до 44 тысяч молекул перекиси водорода. В окисленном состоянии она катализирует окисление спиртов, фенолов, альдегидов. Каталаза может выступать источником образования АКМ. В клетках она препятствует накоплению перекиси, оказывающей повреждающее действие на клеточные компоненты.

Глутатионпероксидаза (ГПО) представлена несколькими изоформами (желудочно-кишечной, внеклеточной, секреторной и др.), в состав которых либо входит, либо не входит селен [3—4]. Все формы ГПО в большей или меньшей степени катализируют реакции восстановления глутатионом нестойких органических гидропероксидов в стабильные соединения:

2GSH + ROOH → GSSG + ROH + H2O.

Подобно каталазе ГПО способны также утилизировать перекись водорода:

В результате взаимодействия селенсодержащих форм фермента с гидропероксидом ROOH селеноцистеиновый остаток переходит из селенола в селененовую кислоту, с которой затем связывается GSH с образованием селененилсульфида:

ГПО-SeH + ROOH → ROH + ГПО-SeOH,

ГПО-SeOH + GSH → H2O + ГПО-Se-SG.

Прореагировав со второй молекулой глутатиона, ГПО возвращается в исходное состояние:

ГПО-Se-SG + GSH → ГПО-SeH + GSSG.

При недостатке селена в рационе питания уменьшается уровень ГПО, что снижает устойчивость организма к окислительному стрессу и может приводить к развитию свободнорадикальной патологии.

Глутатион-S-трансферазы (ГТ) представляют собой гомо- и гетеродимерные белки, которые способны использовать восстановленный глутатион для конъюгации с гидрофобными соединениями и восстановления органических пероксидов [3—4]. Основная функция ГТ — защита клеток от ксенобиотиков и продуктов перекисного окисления липидов посредством их восстановления, глутатионилирования или нуклеофильного замещения гидрофобных групп:

2GSH + ROOH → GSSG + ROH + H2O,

ГТ могут восстанавливать гидропероксильные группы окисленных фосфолипидов непосредственно в мембранах без их предварительного фосфолипазного гидролиза. Кроме этого, ГТ конъюгируют с SGH токсичные продукты перекисного окисления липидов и способствуют их выведению из организма.

Таким образом, в организме осуществляются процессы, с которыми связано образование АФК, различных реакционно-способных радикальных соединений, концентрация которых в тканях зависит от активности антиоксидантной защиты. Ферментативные элементы антиоксидантной защиты в норме поддерживают в тканях физиологический уровень оксидантов, а при патологических состояниях действие ферментов направлено на снижение и предотвращение токсического действия АФК, интенсивно генерируемых в организме.

Список литературы:

  1. Варфоломеев С.Д. Химическая энзимология. М.: Академия, 2005. — 480 с.
  2. Дубинина Е.Е. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток: жизнь и смерть, созидание и разрушение. СПб: Медицинская пресса, 2006. — 397 с.
  3. Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньщикова Е.Б. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты. М.: Наука/Интерпериодика, 2001. — 343 с.
  4. Меньщикова Е.Б., Ланкин В.З., Зенков Н.К. и др. Окислительный стресс. Проантиоксиданты и антиоксиданты М.: Слово, 2006. — 556 с.
  5. Яшин Я.И., Рыжнев В.Ю., Яшин А.Я. Природные антиоксиданты. Содержание в пищевых продуктах и влияние их на здоровье и старение человека. М.: ТрансЛит, 2009. — 212 с.
Читайте также:  Понятие стресса и его основные значения

источник

Что такое оксидативный стресс и как его избежать?

До 95% кислорода в теле человека преобразуется митохондриями в воду. Оставшиеся 5% форм кислорода — свободные радикалы (прооксиданты). Избыточная концентрация свободных радикалов (молекул без электрона) вызывает у организма состояние окислительного стресса. Под действием такого стресса каждую минуту гибнет триста миллионов клеток из ста триллионов клеток, составляющих тело человека.

Что такое окислительный стресс

Процесс метаболизма, постоянно проходящий в клетках организма, нарушается при появлении излишнего количества свободных радикалов. Это происходит, когда кислород теряет электрон, в результате чего запускается механизм отбора электронов у других молекул свободными радикалами. Начинается цепная реакция, разрушающая здоровые клетки и вызывающая хронические заболевания и необратимые изменения клеточных структур.

Окислительный (или оксидативный) стресс разрушительно действует на здоровье:

  • ослабляется иммунитет;
  • нарушается работа нервной системы;
  • происходит клеточное окисление в мозге;
  • неправильно функционируют циркуляционные системы;
  • начинаются воспалительные процессы в тканях организма;
  • ускоряется старение организма.

Механизм развития оксидативного стресса

Оксидантный стресс приводит к нарушению обмена веществ, энергетического баланса в организме: клетки повреждаются, начинаются патологические изменения в тканях и органах человека. Под воздействием прооксидантов происходит окисление нуклеиновых кислот — перекисное окисление липидов, клеточных мембранных оболочек и белковых структур.

Клетки, атакованные прооксидантами, перестают снабжаться питательными веществами, витаминами и микроэлементами, из-за дефицита которых в первую очередь страдает кровеносная система. Распространение прооксидантов стремительно увеличивается, что сказывается на количестве мутирующих и поврежденных клеток.

Повышенной нагрузке подвергается иммунная система, не справляющаяся с обилием больных молекул. В результате снижения иммунитета начинаются воспалительные процессы, приводящие к хроническим заболеваниям. Метаболические изменения провоцируют возникновение нарушения обмена веществ, и связанных с ним тяжелых заболеваний.

Причины и признаки окислительного стресса

Причины оксидантного стресса:

  1. Неблагоприятные экологические условия.
  2. Генетическое старение человеческого организма.
  3. Развитие патогенных микроорганизмов (бактериальных или вирусных) при ослабленном иммунитете.
  4. Стрессовые состояния и психосоматическая предрасположенность к нервному напряжению.
  5. Облучение, в том числе воздействием солнечных лучей в течение продолжительного времени .
  6. Токсичные вещества в составе средств косметической и бытовой химии.
  7. Консерванты, нитраты, нитриты и другие вредные составляющие продуктов питания.
  8. Медикаментозные вещества, употребляемые на протяжении длительного периода.
  9. Электромагнитные и радиационные излучения.
  10. Гнилостные процессы при переедании, чрезмерное потребление жиров.
  11. Алкогольная, табачная и другие наркотические зависимости.
  12. Недостаточное нахождение больного на свежем воздухе.

Синдром избытка свободных радикалов сегодня настолько распространен, что каждому человеку нужно знать, что такое оксидативный стресс и какие признаки возникают при появлении окислительных процессов в организме. К таким симптомам относятся:

  • расстройство нормального функционирования желудка и кишечника;
  • головные боли, не проходящие без обезболивающих препаратов;
  • высыпания на коже;
  • слабость;
  • мышечные боли;
  • непривычная утомляемость;
  • пониженная концентрация внимания;
  • преждевременное появление седины и морщин;
  • снижение зрительной или слуховой функции;
  • частые вирусные или бактериальные инфекции.

Профилактика и лечение оксидативного стресса

Предупреждение образования прооксидантов доступно при использовании природных веществ, обладающих антиоксидантной активностью. Различают 3 группы веществ, способных предотвратить или остановить разрушительные окислительные процессы:

  1. Антиоксиданты — восстанавливают нервную систему. Улучшаются зрение, слух и память.Очищаются сосуды, предотвращается развитие гипертонии и атеросклероза. Снижается риск сердечных и онкологических заболеваний.
  2. Биофлавоноиды — связывают прооксиданты, уменьшают окислительные процессы, прекращают вредное воздействие и разрушение клеточных структур.
  3. Группа полифенолов — танинов, флавоноидов и антоцианов, останавливающих окислительные процессы.

Окислительный стресс лечат средствами, нейтрализующими образование прооксидантов и связывающими их в нейтральных молекулах. Можно усилить лечебный эффект биодобавками антиокислительного действия.

Продукты питания и препараты, рекомендуемые при противоокислительной терапии:

  • красные ягоды, а также черника, рябина, облепиха (содержат антоцианы);
  • чай, кофе, какао (содержат танины);
  • цитрусовые, гранаты, яблоки и иные фрукты (природные антиокислители);
  • овощные продукты, в первую очередь чеснок и лук (препятствуют окислению клеток);
  • сухофрукты;
  • рыбные жиры (омега-6 и омега-3);
  • микроэлементы (магний, цинк, селен, калий);
  • витамины (групп А, В, С, Е);
  • Коэнзим Q10;
  • глутатион.

Врачи рекомендуют придерживаться здорового образа жизни:

  • расстаться с вредными привычками;
  • правильно питаться;
  • умеренно принимать солнечные ванны;
  • соблюдать режим труда и отдыха, не пренебрегать ночным сном;
  • не давать волю эмоциям, научиться расслабляться.

Опасность оксидативного стресса

Повреждение клеток окислительными изменениями приводит к нарушению нормальной работы всех систем и органов человеческого тела.

Нарушения, возникающие при избытке свободных радикалов:

  • онкологические патологии;
  • нарушение мозговых функций;
  • инфаркты, инсульты и другие сердечно-сосудистые заболевания;
  • атеросклероз;
  • болезнь Альцгеймера;
  • неврологические болезни;
  • воспалительные процессы;
  • заболевания внутренних органов;
  • сахарный диабет;
  • синдром хронической усталости;
  • депрессия, раздражительность, вялость, сонливость;
  • бесплодие;
  • преждевременное старение.

Окислительный стресс опасен последствиями для здоровья. Человечество столкнулось с этим синдромом недавно, но масштабы массового распространения этого стресса уже беспокоят специалистов всех медицинских направлений. Чтобы избежать проблем с непредвиденными болезнями, необходимо позаботиться о здоровой жизнедеятельности организма.

Уважаемые читатели! Мы настоятельно рекомендуем перед приёмом препаратов или самолечением обязательно обращаться за консультацией к врачу. Имеются противопоказания.

источник