Свободные радикалы

Введение

Свободный радикал — это атом или группа атомов, у которых имеется хотя бы один неспаренный электрон, и поэтому они нестабильны и очень реакционноспособны (часто существуют только как промежуточные виды). В тканях животных свободные радикалы могут повреждать клетки и, как считается, ускоряют прогрессирование рака, сердечно-сосудистых заболеваний и возрастных болезней. В организме это обычно молекула кислорода, потерявшая электрон и стабилизирующая себя, захватывая электрон у соседней молекулы^[1].

Свободные радикалы — это нестабильные атомы, которые могут повреждать клетки, вызывая болезни и старение.

• Атомы окружены электронами, которые вращаются вокруг атома по слоям, называемым оболочками. Каждая оболочка должна быть заполнена определённым количеством электронов. Когда одна оболочка заполнена, электроны начинают заполнять следующую оболочку.
• Если атом имеет незаполненную внешнюю оболочку, он может связываться с другим атомом, используя электроны для завершения внешней оболочки. Эти типы атомов известны как свободные радикалы^[2].

Реактивность свободных радикалов представляет угрозу для макромолекул, таких как ДНК, РНК, белки и жирные кислоты. Свободные радикалы могут вызывать цепные реакции, которые в конечном итоге повреждают клетки, напр:

• Молекула супероксида может реактивировать с жирной кислотой и захватить один из её электронов. Затем жирная кислота становится свободным радикалом, который может реагировать с другой близлежащей жирной кислотой. По мере того как эта цепная реакция продолжается, меняется проницаемость и текучесть клеточных мембран, белки в клеточных мембранах теряют активность, а рецепторные белки претерпевают изменения в структуре, которые либо изменяют, либо прекращают их функцию. Если рецепторные белки, предназначенные для реагирования на уровень инсулина, претерпевают структурные изменения, это может негативно сказаться на поглощении глюкозы.

Реакции свободных радикалов могут продолжаться без остановки, если их не остановить защитными механизмами^[3].

Защита организма

Развитие свободных радикалов неизбежно, но человеческие организмы адаптировались, создавая и поддерживая защитные механизмы, уменьшающие их воздействие. Две основные защитные системы организма — это ферменты, обезвреживающие свободные радикалы, и антиоксидантные химические вещества.

• Системы ферментов, обезвреживающих свободные радикалы, отвечают за защиту содержимого клеток от повреждения свободными радикалами.
• Антиоксидант — это любая молекула, которая может блокировать свободные радикалы от захвата электронов; антиоксиданты действуют как внутри, так и вне клеток^[3].

Агрессия организма

Хотя наши тела приобрели множество защит против свободных радикалов, мы также используем свободные радикалы для поддержки их функций.

• Иммунная система использует свойства повреждения клеток свободными радикалами для уничтожения патогенов. Сначала иммунные клетки захватывают захватчика (например, бактерию), затем они подвергают его воздействию свободных радикалов, таких как пероксид водорода, который разрушает его мембрану. Захватчик таким образом нейтрализуется.
• Щитовидная железа синтезирует собственный пероксид водорода, который необходим для производства гормонов щитовидной железы.
• Свободный радикал оксид азота помогает расширять кровеносные сосуды и действует как химический посредник в мозге.^[3]

Теория старения

Свободно-радикальная теория старения, одна из девяти предложенных примет старения, предполагает постепенное накопление окислительных клеточных повреждений как основной фактор клеточного старения. Эта теория со временем развилась, чтобы подчеркнуть роль индуцированных свободными радикалами мутаций митохондриальной ДНК (mtDNA) и накопление делеций mtDNA. С учётом близости mtDNA к цепи переноса электронов, основному производителю свободных радикалов, постулируется, что эти мутации будут вызывать дисфункцию митохондрий и одновременно увеличивать производство свободных радикалов в положительном обратном цикле.^[4]

Изображение: Свободные радикалы повреждают митохондрии, что, согласно митохондриальной свободно-радикальной теории старения, ведет к старению.

Свободные радикалы, антиоксиданты и питание

Свободные радикалы (например, супероксид, оксид азота и гидроксильные радикалы) и другие реактивные виды (например, пероксид водорода, пероксинитрит и гипохлорит) производятся в организме, в основном, в результате аэробного метаболизма, процесса, который использует кислород для извлечения энергии из глюкозы и ее накопления в биологической молекуле под названием АТФ.

Антиоксиданты (например, глутатион, аргинин, цитруллин, таурин, креатин, селен, цинк, витамин Е, витамин С, витамин А и полифенолы чая) и антиоксидантные ферменты (например, супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионредуктаза и глутатионперекидазы) оказывают синергетическое действие в очистке свободных радикалов.

За последние три десятилетия накопились доказательства того, что недоедание (например, дефицит диетического белка, селена и цинка) или избыток определённых питательных веществ (например, железа и витамина C) приводят к окислению биомолекул и повреждению клеток.

Повышенный риск повреждения свободными радикалами также возникает из-за, например, таких привычек, как курение, употребление алкоголя и потребление обработанных продуктов.

Большой объем литературы поддерживает идею о том, что диетические антиоксиданты являются полезными радиопротекторами и играют важную роль в предотвращении многих человеческих болезней (например, рака, атеросклероза, инсульта, ревматоидного артрита, нейродегенерации и диабета).^[5]

Известные антиоксиданты включают витамин С и витамин Е, которые содержатся в фруктах и овощах. Диета, включающая источники антиоксидантов, необходима для хорошего здоровья (исследования показали, что уровень заболеваемости раком ниже у людей с диетами, богатыми фруктами и овощами).

Польза от добавления дополнительных антиоксидантов в диету отсутствует. Фактически, некоторые исследования показали, что прием добавок антиоксидантов иногда может увеличивать риск развития рака. Несмотря на эти неуверенности в их эффективности, дополнителные антиоксиданты являются процветающей индустрией, продающиеся как панацея для здоровья и добавляемые в различные обработанные продукты, включая соки, злаки, шоколадные батончики и алкогольные напитки.^[6]

Ссылки