Оксидация в медицине что это
Зачем организму нужны антиоксиданты, и где они содержатся?
Вы неоднократно слышали из уст докторов и производителей пищевой и косметической продукции умное слово «антиоксиданты»? Ваше представление об этих загадочных веществах ограничивается фразой «наверное, что-то хорошее»? Тогда этот материал для вас. 103.by повышает уровень медицинской грамотности населения и рассказывает о сложных понятиях простым языком.
Антиоксиданты борются против оксидантов
Чтобы разобраться, что такое антиоксиданты, необходимо познакомиться с понятием свободных радикалов, то бишь оксидантов. Говоря научным языком, свободные радикалы — это молекулы с неспаренным электроном. В небольшом количестве они наши помощники — участвуют в производстве гормонов и защищают организм от вирусов. А как только оксидантов становится слишком много, из товарищей они превращаются в заклятых врагов.
Свободные радикалы окисляют защитную мембрану клеток, в итоге последние гибнут либо мутируют. Инфаркт, инсульт, рак, атеросклероз и заболевания кожи нередко являются результатом негативного воздействия свободных радикалов.
Больше всего от оксидантов страдает кожа — увеличивается количество морщин, организм начинает преждевременно стареть.
Какие существуют причины множественного образования оксидантов? В первую очередь — это преобладание в рационе сахара, мяса, круп, пастеризованных молочных продуктов, мучных изделий. Во вторую — употребление несовместимых пищевых продуктов (белки+углеводы). Окислителями нередко становятся консерванты и пищевые добавки, алкоголь и табак.
Собственно, чтобы защитить наш организм от вредных свободных радикалов, природа придумала чудотворные антиоксиданты.
Что же такое антиоксиданты?
Простыми словами, антиоксиданты — это вещества, содержащиеся в пище, которые нейтрализуют свободные радикалы в организме. Действие антиоксидантов даже приводит к обновлению клеток кожи, ее омоложению. По этой причине они нередко входят в состав косметической продукции.
К наиболее известным антиокислителям относятся витамины С, А, Е, К, минеральные вещества — цинк, марганец, селен, медь, а также экстракты сосны, кедра и облепихи.
Прежде всего антиоксиданты содержатся в растительной пище. Это ягоды (чернослив, изюм, черника, ежевика, земляника, слива, вишня), фрукты (апельсин, красный виноград, банан, киви), овощи (все виды капусты, шпинат, красный перец, лук, баклажан), орехи (миндаль, грецкий, фундук) и специи (корица, куркума, гвоздика).
Антиоксиданты в организме не накапливаются, поэтому употреблять их нужно систематически. Однако принцип «чем больше, тем лучше» здесь не работает. В переизбытке эти вещества перестают препятствовать окислению и, наоборот, ускоряют его. О ежедневной безопасной дозе антиокислителей ученые спорят до сих пор.
Специалист по здоровому питанию, врач Владимир Третьякевич рекомендует в сутки употреблять от одной чайной ложки до одной столовой черники (или другой ягоды) на протяжении 10 месяцев (например, 5 недель есть ягоды, а на одну неделю делать перерыв). В год выходит совсем не много — от 1,5 до 4,5 кг. Врач подчеркивает, что важно не столько количество, сколько регулярность потребления.
А чтобы наверняка не прогадать с дозировкой, придерживайтесь принципа разнообразия. Не ограничивайте себя одним типом антиоксидантов, нацеливайтесь на широкий спектр антиокислителей в своем рационе. Таким образом, вы убьете двух зайцев: защитите организм от оксидантов и не переборщите с количеством антиокислителей в организме.
Что такое антиоксиданты? Как они помогают организму?
Сегодня антиоксиданты стали неким критерием качества: если они содержатся в продуктах или косметике, то нужно брать и побольше. Но что это такое? В чем столь популярность БАДов, пищевых добавок с антиоксидантами? Помогут ли они жить долго, счастливо и оставаться молодым?
Что такое свободнорадикальное окисление?
Многое мы делим на «черное» или «белое» и полутонов быть не может. Однако это нежелание разобраться в основах, и привело к тому, что в сети, СМИ и других источниках информации с великим упорством гуляют мифы о том, что физиологическая реакция окисления несет в себе вселенский вред, и только антиоксиданты спасут мир. Пойдем другим, научным и доскональным путем, разбираясь в нюансах.
Начать стоит с того, что просто окислительных реакций в организме не бывает. Если что-то окислилось, то есть потеряло электроны, они недолго будут «лежать» и быстро задействуются в процессах восстановления. Поэтому подобные реакции в организме называются окислительно-восстановительными. На них держится наша жизнь: это обменные процессы, фотосинтез, гниение, дыхание и др.
В ходе некоторых окислительно-восстановительных реакций образуются перекисные соединение и тогда они называются свободнорадикальными. Такое название связано с нестабильными активными частицами, молекулами, в химической структуре которых имеется неспаренный электрон у атома кислорода. Главная задача этого электрона – как можно скорее что-нибудь окислить. Такие соединения называются активными формами кислорода. Они реагируют между собой или же в качестве «жертвы» выбирают липиды, белки и др.
Вред и польза свободнорадикального окисления
Перекисные соединения, которые образуются в результате свободнорадикального окисления, также являются активными химическими веществами и порождают новые активные формы кислорода. Реакция следует за реакцией и постепенно становиться лавинообразной, неконтролируемой. И этот хаос для организма опасен разрушениями, болезнями.
Несмотря на весь вышеописанный ужас, такие реакции организму нужны для поддержания его жизнедеятельности:
Свободные радикалы: друг или враг?
Организм – система продуманная, и если существуют свободнорадикальное окисление и радикалы, то они не только вредны, но и необходимы, все дело в мелочах.
Некоторые из них организм вырабатывает самостоятельно – существуют эндогенные источники радикалов: в норме протекающие процессы обмена энергией, работа иммунных клеток. Например, фагоциты – клетки иммунной защиты вырабатывают активные формы кислорода для борьбы с микробами, с их помощью запускается выработка цитокинов, которые отвечают за воспалительные реакции. А, как известно, воспаление – защитная реакция организма. Кроме того, активные формы кислорода стимулируют процессы образования белков, гормонов и др.
Но существуют и экзогенные свободные радикалы, которые поступают извне. Их источниками становится УФ-излучение, сигаретный дым, загрязнения воздуха, особенности питания, в котором избыток меди и железа, действие бытовой химии и др. Вот такие активные формы кислорода вредны.
Стоит отметить, что даже эндогенные свободные радикалы могут быть вредны для организма: во время болезни, на фоне курения, да и в целом неправильного образа жизни. Они приводят к повреждению мембран клеток, способствуют разрушению белков, нарушают естественные процессы деления клеток и запускают их программированную гибель.
Антиоксиданты
Это вещества, которые вмешиваются в свободнорадикальные реакции и прерывают их. Но если человек здоров, полноценно питается и ведет активный образ жизни, его организм, как система вполне самодостаточная и саморегулируемая, справляется со всеми последствиями окислительно-восстановительных реакций, без каких-либо последствий.
На каждую опасную активную форму кислорода есть фермент с антиоксидантной активностью, которая их уничтожит. И, конечно, организм самостоятельно вырабатывает антиоксиданты: стероидные гормоны, простагландины и ряд других биологически активных веществ. Многие из этих соединений содержатся в продуктах.
Исключительно польза?
Заветная надпись «антиоксиданты» делает продукт априори полезным, его нужно включать в рацион, использовать косметику и чем больше, тем лучше, но не все так просто.
Среди представителей медицинского сообщества до сих пор остается открытым вопрос необходимости дополнительного приема продуктов с их содержанием. Кроме того, нет четко сформированных показаний к их применению.
Эксперименты на животных показали, что введение в организм антиоксидантов действительно улучшает антиоксидантную активность, но как только они выводятся из организма, то способность справляться с действием свободных радикалов снижается и даже падает ниже нормы. Проще говоря, организм теряет способность самостоятельно работать и обезвреживать свободные радикалы, ему нужна помощь и это некая форма зависимости.
Поэтому бесконтрольный прием в виде БАДов может оказаться плохой услугой здоровому организму, который работает без сбоев! Другое дело, когда речь идет о болезнях. Но прежде чем принимать такие средства не лишней будет консультация с врачом.
Антиоксиданты в продуктах
Не все антиоксиданты одинаковы. Они взаимодействуют с соединениями и обладают не одинаковой активностью, да и их активация будет требовать различных условий. Для примера, популярный антиоксидант – витамин С гораздо слабее по своем свойствам в сравнении с витамином Е.
Отдельно нужно поговорить об употреблении ягод, овощей и фруктов ради получения антиоксидантного эффекта. Первые места в списке полезных продуктов занимает: черника, виноград, сухое красное вино, которые содержат флавоноиды. Они действительно могут вмешиваться в свободнорадикальные процессы, но только на начальных этапах. Но подтвердить это удалось пока только в лабораторных условиях, то есть в пробирке.
Нельзя не отметить, что количество антиоксидантов в продуктах мизерное. Чтобы организм почувствовал, что его «кормят» антиоксидантами, нужно съесть несколько килограмм брокколи и запить 2-3 литрами вина.
Поэтому в отношении продуктов можно сказать одно – количество антиоксидантов в них крайне низкое, да и усвоение происходит лишь в том случае, когда это необходимо. И не стоит рассчитывать на выраженный эффект от приема продуктов питания с их содержанием. Гораздо эффективнее в этом отношении БАДы, но перед их использованием необходимо проконсультироваться с врачом. Ведь они нужны не всем и далеко не всегда.
Антиоксиданты
АНТИОКСИДАНТЫ ПРОТИВ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
доступным языком о сложном.
Свободные радикалы (оксиданты, окислители) — это частицы (атомы, молекулы или ионы), как правило, неустойчивые, содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке, поэтому их молекулы обладают невероятной химической активностью. Поскольку у них есть свободное место для электрона, они всегда стремятся отнять его у других молекул, тем самым окисляя любые соединения, с которыми соприкасаются.
Антиоксиданты или противоокислители — вещества, которые ингибируют процессы окисления.
Рис. 1. Свободные радикалы повреждают оболочку клетки, вызывая преждевременную потерю ею влаги и других жизненно важных элементов.
Содержание страницы:
На протяжении всей жизни в организме человека протекает множество химических реакций, и для каждой из них требуется энергия. Для получения её организм использует разные вещества, но для её высвобождения, всегда нужен незаменимый компонент – кислород. Окисляя органические соединения, поступающие с пищей, именно он дает нам энергию и жизненные силы. Однако насколько кислород крайне необходим для нас, настолько же и опасен: даруя жизнь, он ее и отбирает.
Радикал, отнявший чужой электрон, становится неактивным и, казалось бы, выходит из игры, однако лишенная электрона (окисленная) другая молекула взамен ему сразу становится новым свободным радикалом и затем, уже она, перенимая эстафету, следом встает на путь очередного «разбоя». Даже молекулы, которые раньше всегда были инертными и ни с кем не реагировали, после такого «разбоя» запросто сами начинают вступать в новые причудливые химические реакции.
В настоящее время развитие многих болезней связывают с разрушительным действием оксидантов — свободных радикалов.
К этим болезням относятся рак, сахарный диабет, астма, артриты, атеросклероз, болезни сердца, болезнь Альцгеймера, тромбофлебиты, рассеянный склероз и другие.
Обозначение и виды свободных радикалов
Алкоксильные радикалы (RO * ). Образуются при взаимодействии с липидами и являются промежуточной формой между ROO * и O H * радикалами. Например, липидный радикал (алкоксил) LO * индуцирует ПОЛ (перекисное окисление липидов), обладает цитотоксическим и канцерогенным действием.
Таблица 1. Названия некоторых радикалов и молекул согласно рекомендациям Комиссии по Номенклатуре Неорганической Химии (1990)
Первичные, вторичные и третичные свободные радикалы.
Таблица 2. Первичные радикалы, образующиеся в нашем организме
Вторичные радикалы, в отличие от первичных, не выполняют физиологически полезных функций. Напротив, они оказывают разрушительное действие на клеточные структуры, стремясь отнять электроны у «полноценных» молекул, вследствие чего «пострадавшая» молекула сама становится свободным радикалом (третичным), но чаще всего слабым, не способным к разрушающему действию.
Таблица 3. Вторичные радикалы
ИСТОЧНИКИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ
Источники из окружающей среды:
Это: радиация, курение, напитки с высокой окислительной способностью, хлорированная вода, загрязнение окружающей среды, окисление почвы и кислотные дожди, непомерное количество консервантов и полуфабрикатов, антибиотики и ксенобиотики, компьютеры, телевизоры, мобильники. сигаретный дым, ионизированный воздух; Высокообработанная, просроченная, испорченная еда и лекарства. Кроме всего этого свободные радикалы могут также образовываться в нормальных процессах метаболизма, под влиянием солнечных лучей (фотолиз), радиоактивного облучения (радиолиз) и даже ультразвуков.
Источники внутри организма:
В процессах образования энергии в митохондриях, например из углеродов; В процессе распада вредных жиров в организме при сжигании многонасыщенных жирных кислот; В воспалительных процессах, при нарушениях метаболизма – диабет; В продуктах обмена веществ в толстом кишечнике.
Стресс (психо-эмоциональный) также способствуют окислительному стрессу. Состояние стресса заставляет организм вырабатывать адреналин и кортизол. В больших количествах эти гормоны нарушают нормальное протекание обменных процессов и способствуют появлению свободных радикалов во всем организме.
Возникнув в них, радикалы повреждают оболочки митохондрий, а также другие внутренние структуры клетки, и это усиливает их утечку. Со временем активных форм кислорода становится там все больше и больше, в результате чего они полностью разрушают клетку и распространяются по всему организму. Как «молекулярные террористы» они хаотично «рыщут» по всем живым клеткам и, внедряясь туда, повергают вокруг себя всё в хаос. Свободные радикалы также могут еще образовываться во многих продуктах нашего питания, например, таких, как: кондитерские изделия длительных сроков хранения, мясные продукты и продукты растительного происхождения. Особенно это касается жиров, содержащих ненасыщенные жирные кислоты, которые очень легко окисляются.
Митохондрия — двумембранный сферический или эллипсоидный органоид диаметром обычно около 1 микрометра. Характерна для большинства эукариотических клеток. Энергетическая станция клетки; основная функция — окисление органических соединений и использование освобождающейся при их распаде энергии для генерации электрического потенциала, синтез а АТФ и термогенеза. Эти три процесса осуществляются за счёт движения электронов по электронно-транспортной цепи белков внутренней мембраны.
Многие из вышеперечисленных факторов нам неподвластны, что-то мы и не хотим менять, но многое мы все же в силах изменить. Во всяком случае знать своих «врагов» в лицо мы просто обязаны. Реакции с участием свободных радикалов могут являться причиной или осложнять течение многих опасных заболеваний, таких как астма, артрит, рак, диабет, атеросклероз, болезни сердца, флебиты, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера, эпилепсия, рассеянный склероз, депрессии и другие.
ВОЗДЕЙСТВИЕ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ НА ОРГАНИЗМ
Отрицательные результатов действия свободных радикалов:
Таблица 4. Некоторые заболевания, связанные с действием активных форм кислорода (Surai & Sparks, 2001)
Свободные радикалы атакуют наш организм 24 часа в сутки, но их атаки могут происходить чаще или реже. Это зависит от многих факторов. Курение, алкоголь, стрессы, неправильное питание и долгое пребывание на солнце увеличивают количество свободных радикалов, а правильный образ жизни, полноценный отдых и рациональное питание, наоборот, снижают их активность. Объектами атак свободных радикалов в организме человека преимущественно являются соединения, которые имеют двойные связи в частицах, например: белок, ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав клеточной оболочки, полисахариды, липиды и даже ДНК.
1. ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ДИСФУНКЦИЯ МИТОХОНДРИЙ КЛЕТКИ
Свободные радикалы вызывают повреждение наружной клеточной мембраны (разрушение рецепторного аппарата клетки и снижение чувствительности клетки к гормонам и медиаторам), ДНК (нарушают генетический код), митохондрий (нарушение энергетического обеспечения клетки).
2. ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ
Наиболее серьезным следствием появления свободных радикалов в клетке является перекисное окисление. Перекисным его называют потому, что его продуктами являются перекиси. Чаще всего по перекисному механизму окисляются ненасыщенные жирные кислоты, из которых состоят мембраны живых клеток.
Процесс перекисного окисления липидов (ПОЛ) является важной причиной накопления клеточных дефектов. Основным субстратом ПОЛ являются полиненасыщенные цепи жирных кислот (ПНЖК), входящих в состав клеточных мембран, а также липопротеинов. Их атака кислородными радикалами приводит к образованию гидрофобных радикалов, взаимодействующих друг с другом.
Вначале происходит атака сопряженных двойных связей ненасыщенных жирных кислот со стороны св. радикалов (гидроксила и гидродиоксида), что приводит к появлению липидных радикалов.
Липидный радикал может реагировать с О2 с образованием пероксильного радикала, который, в свою очередь, взаимодействует с новыми молекулами ненасыщенных жирных кислот и приводит к появлению липидных пероксидов. Скорость этих реакций зависит от активности антиоксидантной системы клетки.
При взаимодействии с комплексами железа гидроперекиси липидов превращаются в активные радикалы, продолжающие цепь окисления липидов.
Образующиеся липидные радикалы, могут атаковать молекулы белков и ДНК. Альдегидные группы этих соединений образуют межмолекулярные сшивки, что сопровождается нарушением структуры макромолекул и дезорганизует их функционирование. Окисление липидов свободными радикалами вызывает глаукому, катаракту, цирроз, ишемию и т.д.
Каждая клетка организма состоит из множества элементов, каждый из которых, да и вся она, окружены оболочками — мембранами. Ядро клетки также защищено мембраной. Таким образом до 80% массы клетки в ней могут составлять различные мембраны, а они состоят из легко окисляющихся жиров, очень слабо удерживающих электроны. Поэтому свободные радикалы наиболее легко вырывают электроны, именно, из мембран. Такое окисление называются перекисным окислением липидов.
Перекисное окисление липидов приводит к драматическим последствиям в организме − нарушаются целостность и функция самих мембран: они теряют способность нормально пропускать в клетку питательные вещества и кислород, но при этом начинают лучше пропускать болезнетворные бактерии и токсины. Такие клетки начинают плохо работать, меньше живут, плохо делятся и дают слабое, а то и вовсе генетически поврежденное потомство. Дестабилизация и нарушение барьерных функций мембран может привети к развитию катаракты, артрита, ишемии, нарушению микроциркуляции в тканях мозга. Под действием свободных радикалов возрастает содержание пигментов старения, например меламина, цероида и липофусцина, в нервах, внутренних органах, коже и сером веществе мозга. Головной мозг особо чувствителен к гиперпродукции свободных радикалов и окислительному стрессу, так как в нем содержится множество ненасыщенных жирных кислот, таких как, например, лецитин. При их окислении в мозгу повышается уровень липофусцина (липофусциновые гранулы образуются прежде всего из деградировавших (старых) митохондрий). Это один из пигментов изнашивания, избыток которого ускоряет процесс старения.
Свободно-радикальное окисление не только само по себе вызывает старение организма. Оно усугубляет течение других возрастных заболеваний, еще более ускоряя процессы старения. Изменения молекул мембран клеток, вызванные атакой свободных радикалов, оказывают разрушительное воздействие и на сердечнососудистую систему: компоненты крови становятся «липкими», стенки сосудов пропитываются липидами и холестерином, в результате возникают тромбоз, атеросклероз и другие заболевания. Дело в том, что окисленный холестерин низкой плотности (LDL-Cholesterin) сам не может проникнуть в атеросклеротическую бляшку без предварительного свободно-радикального окисления, поэтому он «прилипает» к стенкам сосудов, что и ведет к развитию атеросклероза. Таким образом, между активностью свободнорадикального окисления и прогрессированием атеросклероза существует прямая зависимость. Научные исследования показали, что у пациентов с инфарктом миокарда концентрация окисленного ЛПНП (липопротеинов низкой плотности) явно выше, чем у здоровых людей. Таким образом, свободные радикалы во многом причастны к развитию таких заболеваний, как: инфаркт, инсульт, ишемия, рак, заболевания нервной и иммунной систем, кожи.
Как уже было сказано выше, кислородсодержащие свободные радикалы опасны из-за своей способности реагировать с жирными кислотами. В результате образуются продукты «перекисного окисления липидов», или сокращенно «ПОЛ». Эти продукты обладают еще более сильным повреждающим действием, чем кислородсодержащие свободные радикалы, и некоторые из них токсичнее в тысячи раз. Промежуточные продукты распада (альдегиды, перекиси, гидроксиальдегиды, кетоны, продукты распада трикарбоновых кислот) являются высокотоксичными веществами, так как сами могут усиливать процессы перекисного окисления или вступать во взаимодействие с макромолекулами белков. Окисление липидов играет большую роль в развитии хронических заболеваний печени (гепатита, цирроза). В условиях активации процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) мембран гепатоцитов (клеток печени), в печени могут образоваться изменения в виде дегенерации и некроза ее клеток. Здесь следует отметить, что при ухудшении функционального состояния гепатоцитов показатели антиоксидантной активности липидов также снижаются.
Точно так же перекисное окисление может идти в маслах, которые содержат ненасыщенные жирные кислоты, и тогда масло прогоркает (перекиси липидов имеют горький вкус). Опасность перекисного окисления в том, что оно протекает по цепному механизму, т. е. продуктами такого окисления являются не только свободные радикалы, но и липидные перекиси, которые очень легко превращаются в новые радикалы. Таким образом, количество свободных радикалов, а значит, и скорость окисления лавинообразно нарастают.
3. ПОВРЕЖДЕНИЕ БЕЛКА
Таблица 5. Уровень окисленных белков в разных тканях и организмах