Тию Вихалемм, биохимик, эмерит-профессор Тартуского университета
Наш организм тесно связан с оксидативным стрессом и антиоксидантами - оксидативный стресс возникает в нашем организме постоянно и в нормальном состоянии ликвидируется при помощи защитной системы антиоксидантов. Мы стараемся употреблять здоровую пищу и больше двигаться, не курить и не злоупотреблять алкоголем, чтобы образующийся в нашем организме оксидативный стресс был минимален. Мы заботимся о том, чтобы в пище было достаточно антиоксидантов для устранения возникающего стресса. Было бы неплохо, если бы мы могли лучше понимать процессы, связанные с образованием оксидативного стресса, а также использовать эти знания.
Кислород - друг или враг?
Для того чтобы лучше понять оксидативный стресс, отправимся далеко в прошлое - в то время, когда атмосфера Земли еще не содержала в себе кислорода и только-только начали появляться первые фотосинтезирующие организмы, благодаря которым кислород начал долго и медленно накапливаться в атмосфере. Прошли сотни миллионов лет и содержание кислорода в атмосфере, наконец, достигло 21%, образовался озоновый слой для защиты от интенсивного ультрафиолетового излучения солнца. Это дало возможность для жизни, существовавшей прежде под защитой толстого слоя воды, перейти в богатую кислородом среду. Выходящие из воды организмы были поставлены перед выбором: развиваться в дальнейшем с кислородом или без него. Большинство выбрало жизнь в кислородной среде, приспособившись использовать кислород эффективно и разнообразно. Человеческий организм использует 95-97% вдыхаемого кислорода для производства энергии (это в 20 раз эффективнее, чем производство энергии без кислорода). Небольшая часть - 3-5% поступившего через легкие кислорода используется для создания очень активных форм кислорода, которые стали необходимыми для жизнедеятельности организмов в процессе биоэволюции. Оксидативный стресс как раз и связан с такими активными частицами или, так называемыми, свободными радикалами. Что это за активные частицы, и в каких условиях они возникают?
Они могут быть свободными радикалами кислорода (напр., гидроксил-радикал) или же нерадикальными производными кислорода (озон, пероксид водорода). Свободный радикал - это молекула или её часть, у которой есть, по крайней мере, один неспаренный электрон. Неспаренный электрон делает радикал очень активным, он пытается присоединить к себе электрон от любой ближайшей биомолекулы, чем запускает в организме цепочку реакций или клеточных повреждений.
Если избыток радикалов сохранятся слишком долго, это приводит к повреждению белков, нуклеиновых кислот, липидов и углеводов - эти молекулы больше не справляются со своей ролью в организме, - в результате повреждаются ткани и в дальнейшем возникают болезни. В процессе биоэволюции кислород был нашим другом, он помог возникновению жизненно важных процессов и их регуляции через образование свободных радикалов кислорода. Эти радикалы в небольших и хорошо контролируемых количествах необходимы для обновления биомембранн, передачи информации, в том числе и генетической, защиты организма от вредоносных микробов и обезвреживания вредных веществ в организме, но в больших количествах становятся опасны, например, могут способствовать появлению и развитию раковой опухоли.
В дополнение к активным формам кислорода существует ряд факторов, которые также способствуют возникновению цепных реакций свободных радикалов. Эти активные раздражители называются оксидативными стрессорами. K ним относятся ионы железа и меди, тяжелые металлы - свинец, ртуть, олово и кадмий, - которые попадают в наш организм через воздух, пищу, загрязненную воду и другими путями. Оксидативным стрессором является и излучение: ультрафиолетовое, радиоактивное и микроволновое. Также часть лекарств действует как оксидативный стрессор, а это означает, что одно из их побочных действий - излишнее образование свободных радикалов или возникновение оксидативного стресса.
В современной жизни мы сталкиваемся с оксидативным стрессом везде и каждый день. Мы говорим о физическом (изматывающее физическое напряжение) и эмоциональном стрессе. При этих формах стресса тоже образуются свободные радикалы кислорода. Сильным возбудителем оксидативного стресса является также воспаление, много свободных радикалов возникает при курении (в одной затяжке около 2200 свободных радикалов), а употребление алкоголя вызывает образование большого количества радикалов в печени. Чем дольше и глубже оксидативный стресс, тем сильнее затруднена нормальная работа клеток и тканей организма. Клетки перестают выполнять свои функции. Длительный глубокий оксидативный стресс с возникшим на его фоне воспалением является одним из важных компонентов в механизме возникновения таких заболеваний как сердечнососудистые болезни, опухоли, сахарный диабет, нейродегенеративные болезни, ревматоидный артрит, синдром Альцгеймера и других заболеваний.
Мы говорили о том, что в процессе физиологической деятельности в организме человека образуются свободные радикалы, которые в ограниченных количествах жизненно необходимы, но мы нуждаемся также и в антиоксидантах. Антиоксиданты - это ферменты или вещества, которые уже в малой концентрации способны воспрепятствовать распространению вредного воздействия оксидативного стресса или устранить его. В организме человека действуют как специальные антиоксидантные ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза), так и антиоксидантные соединения (трипептид глутатион, убихинол). Мы также дополнительно получаем антиоксиданты из пищи. Часть из них работает в мембранах или в липидно-жировой среде (витамин Е, убихинон и бета-каротин), другие - внутри клетки или в водной среде (витамин С и глутатион). В плазме крови, как в водной среде, работают антиоксидантами различные белки плазмы крови, аскобиновая и мочевая кислоты, глутатион.
В загрязненной и богатой на стрессы среде наша антиоксидантная защита нуждается в дополнительной поддержке. На сегодняшний день образ и среда жизни многих людей таковы, что антиоксидантная защита организма находится под постоянным и сильным давлением, например курение, перенасыщенная железом питьевая вода, неправильное питание и чрезмерное потребление чуждых для организма веществ с пищей и косметикой. Сюда добавляются и проблемы окружающей среды - уменьшение озонового слоя, общее загрязнение моря и окружающей среды и т.д. Все это перегружает антиоксидантную защитную систему организма и может привести к возникновению продолжительного оксидативного стресса. Исходя из этого, мы можем поддержать защиту организма правильно подобранными антиоксидантными добавками из витаминов и микроэлементов.
Использованная литература:
Halliwell B, Guttergge J. Free Radicals in Biology and Medicine, Oxford, Claredon Press 1989.
Zilmer M, Vihalemm T, Kokassaar U. Toit - antioksЭdantsus, oksЭdatiivne stress, ennetuslik tervisekaitse, Tartu 1995.
McCord JM. The Evolution of Free Radicals and Oxidative Stress. The American Journal of Medicine 2000, vol108.N 6, 652-659.