Активный кислород что это такое
Активный кислород и его опасность для организма человека
Что такое активный кислород?
В обычных условиях молекула кислорода двухатомна (О2). Диссоциация молекулярного кислорода в воде с образованием свободного радикала кислорода и перекиси водорода (рис «формирование») приводит, в дальнейшем, к реакции с аминокислотами, входящих в структуру ДНК организма человека и возникновению мутаций (рис «реакция»). 
Опасность активного кислорода (радикалов) для организма человека
Свободные радикалы вызывают старение
Именно так приходит старение со всеми своими последствиями. Это откровение пришло к доктору Денхему Хармену, профессору медицины из университета Небраски в 1954 году. Однако, как и большая часть смелых идей, она оставалась практики без внимания, пока после многочисленных экспериментов доктора Хармена в конце шестидесятых годов другие исследования не начали подтверждать ее правоту. Сейчас эту теорию считают крупным шагом вперед в области изучения процесса старения.
Разрыв поперечной связи в структуре ДНК
Свободнорадикальная патология
К свободнорадикальной патологии относятся заболевания печени, артриты, атеросклероз, заболевания легких, гипоксические, гипероксические и реперфузионные повреждения органов и тканей, злокачественные опухоли, катаракта и др.
Патология вырабатывания меланина
Под воздействием солнечных лучей в коже образуются свободные радикалы. Чтобы обезвредить свободные радикалы, специальные клетки-меланоциты начинают вырабатывать меланин. Именно он и является тем пигментом, от количества которого зависит интенсивность загара. Но защищаясь от солнца выработкой меланина, организм несколько запаздывает, давая возможность радикалам негативно воздействовать на клетки и ткани. В случаях ослабленной иммунной системы человека солнце может стать стимулятором нежелательных процессов, например, развития новообразований — миом, бородавок, родинок.
Как в организме формируется активный кислород?
Внутренние источники — неизбежная генерация активного кислорода.
Внешние источники — представляют в наши дни большую опасность.
Поддержание баланса свободных радикалов в организме человека
У людей с нормальным состоянием здоровья баланс поддерживается за счет ферментов СОД.
СОД — фермент супероксиддисмутазы, ключевой фермент в ряду белковых антиоксидантов, защищающий организм от повреждающего действия свободных радикалов кислорода.
Французы называют СОД «Эликсиром молодости» за его способность предотвращать преждевременное старение. В наш век людей окружают многочисленные химикаты, участвующие в генерации свободных радикалов. Таким образом угроза нарушения баланса активных форм кислорода растет. Необходима дополнительная помощь организму в процессе выведения вредных элементов. 
Методы восстановления баланса в организме человека
Далее читайте статью про » Что такое пи-вода?».
Что такое жидкий активный кислород для бассейнов и как им очищать воду?
Свой бассейн – это место отдыха и релакса для людей всех возрастов. Купание приносит удовольствие только в том случае, если вода чистая и прозрачная.
Добиться этого поможет регулярный уход за водоемом. Чтобы очистить его, необходимо воспользоваться химическими средствами, например, жидким кислородом.
Что это и какая цель использования?
Бассейн нужно регулярно очищать. Кроме механической обработки требуется и дезинфекция, которая убивает патогенные микроорганизмы в воде. Чаще всего в их основе используют хлор – достаточно агрессивное составляющее, которое может навредить здоровью человека.
Чистка бассейна активным кислородом – безопасная альтернатива ухода за водоемом хлорным составляющим. Радикалы действующего вещества уничтожают бактерии, микробы и вирусы. При этом они не приносят вреда здоровью человека, оставляя воду в водоеме чистой и прозрачной.
Принцип действия обеззараживания
Главными действующими веществами средства является перекись (пероксид) водорода и пероксимоносульфат калия.
Преимущества и недостатки
К плюсам препарата можно отнести следующие моменты:
Кроме вышеуказанных достоинств у средства имеются и некоторые недостатки:
При правильном использовании препараты на основе активного кислорода негативных реакций в водоеме не возникает.
Топ-3 лучших препарата на рынке
Торговых марок переоксида кислорода много, поэтому выбор препарата во многом зависит от потребностей пользователя. Варианты препаратов:
BioBac Оксипул BP-OX
Оксипул использует для удаления загрязнений в водах бассейна и водопроводных сетей. Раствор удаляет органические отложения, не содержит хлора, стабилизаторов. Можно использовать со многими фильтровальными оборудованиями. Средняя стоимость от 550 руб.
Континент Аквалтис
Аквалтис используется для обеззараживания воды в бассейнах с гейзерами, противотоками, фонтанами и обычных стационарных. Подходит для обработки мутной воды. Можно использовать с другими системами обработки воды. Средняя стоимость – 3700 за 30 л.
Kenaz Кензиозон
Препарат Кензиозон содержит в составе тридцати процентный активный кислород. Препарат активен в отношении многих микроорганизмов. Используется для очищения воды в СПА ваннах и бассейнах. Средняя стоимость – 4300 за 20 л.
Пошаговая инструкция: как применять средство?
Перед применением жидкого кислорода необходимо определить уровень pH воды с помощью специальных тестов. При показателях, отличных от нормы (7.0-7.4), нужно привести их в норму, используя препараты для нормализации щелочности.
Жидкий кислород вливают вдоль бортиков бассейна. Для первой очистки необходимо взять от 1 до 1,5 л на каждые 10 кубов воды. Через двое суток процедуру необходимо повторить, снизив количество главного действующего вещества.
При обработке водоема необходимо соблюдать правила безопасности, чтобы не навредить себе и окружающим.
Рекомендуется придерживаться следующих рекомендаций:
Не использовать препарат по истечении срока годности. Обычно он составляет 6 месяцев.
Отзывы об использовании
Владельцы бассейнов, которые используют препараты на основе активного кислорода, отмечают безопасность данного способа дезинфекции. В воде после очистки можно купаться без опасений за здоровье. Обработка проводится быстро. Достаточно влить раствор в воду, соблюдая инструкцию, и бассейн будет чистым.
Из минусов пользователи отмечают только стоимость препаратов на основе активного кислорода и необходимость регулярного применения для предотвращения разрастания водорослей в воде.
Отзывы можно прочитать на форуме.
Альтернативы
Кроме активного кислорода владельцы бассейнов используют другие вещества. У каждого из них есть свои достоинства и недостатки.
Это самое распространенное средство для дезинфекции водоемов. Эффективные препараты быстро очищают воду. При правильном применении не наносят вреда человеку.
Использование хлорсодержащих препаратов возможно только в воде с нейтральным уровнем ph.
Главный минус хлора – необходимость точного дозирования. В противном случае препарат может вызвать аллергические реакции и отравление. Кроме этого, хлор имеет стойкий специфический запах, который длительное время остается в воде. Среди препаратов выделяют «Аквахлор», «Хлоритекс», «Гидрохор» и пр.
Более подробно читайте здесь.
Данное вещество – эффективный антисептик, который применяют в случаях, если имеется аллергия на средства с хлором. Бром активно действует при любых показателях ph в бассейне, поэтому необходимости предварительных замеров и нормализации нет.
Заключение
Средства на основе активного кислорода – оптимальный вариант очищения воды в бассейне. Они приемлемы по стоимости, безопасны, эффективны, не имеют запаха. При регулярной очистке водоем будет чистым на протяжении долгих лет.
Активный кислород: друг или враг, или О пользе и вреде антиоксидантов
Активный кислород: друг или враг, или О пользе и вреде антиоксидантов
Пероксид водорода: мощный окислитель, способный повреждать клеточные структуры, но в то же время регулятор важнейших клеточных процессов
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Долгое время активные формы кислорода считались вредными побочными продуктами обмена веществ. За последнее десятилетие, однако, учёные показали, что живые организмы не только могут использовать активный кислород в своих целях, но и целенаправленно его вырабатывают. Возникает вопрос: нужно ли бороться с активными формами кислорода с помощью антиоксидантов?
Конкурс «био/мол/текст»-2013
Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2013 в номинации «Лучший обзор».
Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.
Вот уже много лет производители продуктов питания и косметики твердят о пользе для нашего здоровья антиоксидантов. В связи с этим в головах людей прочно укрепляется точка зрения, что эти чудодейственные вещества являются своего рода панацеей от многих болезней и даже предотвращают процесс старения. Однако недавние исследования показывают, что всё не так однозначно, как считалось ранее.
Со времён изобретения сине-зелёными бактериями кислородного фотосинтеза [1] мы живём в чрезвычайно агрессивной окислительной среде. Правда, сам по себе кислород не очень страшен для нас, живых организмов, поскольку, чтобы пошла реакция окисления, необходимо преодолеть высокий энергетический барьер (или, говоря другими словами, нас нужно было бы поджечь). Однако иногда в процессах неполного окисления кислород превращается в так называемые активные формы (АФК), и тогда эти молекулы становится поистине страшным окислителем, взаимодействуя с любой органикой, встретившейся на пути: белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами. И в наших клетках ежесекундно вырабатываются тысячи таких молекул — как побочные продукты дыхания, реакций синтеза и распада биомолекул.
К счастью, в нашем организме предусмотрены системы защиты от нежелательного окисления. Существуют специальные ферменты, занимающиеся нейтрализацией активных форм кислорода и их восстановлением до воды. Окислительные повреждения белков и ДНК, которые ещё можно обратить, восстанавливаются специальными ферментами репарации, а молекулы, подвергнувшиеся необратимым изменениям, уничтожаются. Таким образом, наш организм наделён природными антиоксидантами и способен сам постоять за себя.
Но иногда антиоксидантные системы организма дают сбой, и тогда активные формы кислорода могут причинить ощутимый урон. Опасность заключается ещё и в том, что процесс накопления окислительных повреждений обладает положительной обратной связью: повреждения молекул, отвечающих за регуляцию выработки и деградации АФК, порождают ещё большее увеличение содержания АФК в клетке. Так, известно, что при старении, травмах и некоторых заболеваниях (например, болезнях Альцгеймера и Паркинсона) повышается уровень окислительных повреждений в мозге [2], [3].
В свете сказанного понятно, почему врачи и фармацевты возлагают большие надежды на использование природных и синтетических антиоксидантов для лечения (или хотя бы облегчения протекания) болезней, сопровождающихся окислительными повреждениями тканей. И действительно, исследования на модельных животных показали, что использование антиоксидантов способствует смягчению симптомов некоторых заболеваний и даже может увеличивать среднюю продолжительность жизни. Так, в лаборатории академика В.П. Скулачёва были получены искусственные антиоксиданты, широко известные под названием «ионы Скулачёва» и способные встраиваться в мембраны митохондрий — одного из основных источников активных форм кислорода в клетке. С помощью этих антиоксидантов удалось обратить вспять некоторые вызванные старением нарушения у лабораторных животных [4].
И всё же, за последний десяток лет отношение учёных к активным формам кислорода кардинально изменилось. Всё началось с открытия в клетках иммунной системы фермента NADPH-оксидазы, единственная функция которого — осуществлять продукцию активных форм кислорода для борьбы с патогенными организмами. С его помощью макрофаги «поливают» нежелательных гостей токсичными молекулами супероксида, пероксида водорода, гипохлорита и др. в ходе так называемого «окислительного взрыва». Каково же было удивление учёных, когда этот фермент и ещё целых шесть его «родственников» (изоформ) были обнаружены практически во всех тканях организма!
Сейчас известно, что активные формы кислорода участвуют в регуляции многих процессов в клетке, влияя на скорость деления клеток и дифференцировку, а также на другие клеточные функции. Некоторая ирония заключается в том, что развитию «полезных» функций АФК способствовали свойства, следующие из его токсичности — высокая способность взаимодействовать с биомолекулами и наличие систем для его быстрого разрушения в клетке. Иными словами, активный кислород можно использовать как сигнальный маяк, быстро включая или выключая по необходимости. Таким образом, наш организм научился извлекать выгоду даже из такого, казалось бы, «вредного» побочного продукта, как активные формы кислорода.
Как же осуществляется такая регуляция? Для слаженной работы нашего организма клеткам необходимо обмениваться между собой информацией посредством гормонов, факторов роста и других специальных молекул. Эти вещества узнаются и связываются белками-рецепторами, о чём последние извещают клетку с помощью целого каскада ферментативных реакций. Особую роль в этих процессах играет осуществляемая специальными ферментами — киназами [5], [6] — реакция фосфорилирования белков. Она заключается в том, что к некоторым аминокислотным остаткам белка — тирозину и серину — присоединяется фосфатная группа, что приводит к его активации или, наоборот, подавлению активности. Этому процессу противостоит реакция дефосфорилирования, осуществляемая ферментами-фосфатазами и вызывающая в точности обратное действие. Баланс этих двух реакций и определяет уровень активности регулируемого белка в клетке. Например, инсулин — гормон, отвечающий за регуляцию потребления глюкозы клетками, — связывается с инсулиновыми рецепторами, находящимися на поверхности практически всех клеток организма, что приводит к появлению тирозинкиназной активности рецептора. Это запускает цепочку ферментативных процессов, в результате которых на мембране клеток увеличивается число белков-переносчиков глюкозы, и потребление клеткой глюкозы увеличивается [7].
Оказалось, что активные формы кислорода способны обратимо окислять остатки цистеина в каталитических участках некоторых фосфатаз и подавлять их активность. Это приводит к смещению уровня фосфорилированности регулируемых ими белков, что, конечно, влияет на передаваемый клетке сигнал. Так, выделение активных форм кислорода было зафиксировано при связывании клеточными рецепторами инсулина, и было показано, что подавление их продукции добавлением антиоксидантов ослабляет действие гормона на клетку [7].
В многочисленных исследованиях было показано, что активные формы кислорода участвуют в синтезе некоторых соединений (например, тиреоидных гормонов), регуляции подвижности клеток соединительных тканей, роста сосудов и нервных окончаний и т.д.
Ещё один совсем недавно открытый эффект — участие АФК в регуляции процессов в мозге, лежащих в основе обучения и памяти. Как известно, основная функция нервных клеток — получать и передавать электрические сигналы посредством межклеточных контактов — синапсов. Именно здесь определяется, будет ли входящий с другого нейрона электрический сигнал передан дальше следующим нейронам, или же он пропадёт бесследно. При этом мозг — динамичная структура, причём в нём не только постоянно образуются новые и рассасываются ненужные клеточные контакты, но и проводимость самих синапсов может меняться [8]. Без этих процессов мы не смогли бы обучиться никаким навыкам или, например, запомнить сведения, приведённые в данной статье.
Так вот, на клеточных культурах, а потом и в исследованиях на модельных животных было показано, что активные формы кислорода не только влияют, но и необходимы для регулирования проводимости синапсов. Так, чрезмерная продукция антиоксидантных белков в мыши приводила к развитию когнитивных нарушений у этих животных [9].
Рисунок 1. Механизм регуляции сигнальных каскадов пероксидом водорода. Активация различных клеточных рецепторов активирует NADPH-оксидазу, выделяющую пероксид водорода. Он, в свою очередь, инактивирует тирозин-фосфатазы и активирует тирозин-киназы, регулируя тем самым степень фосфорилирования многих клеточных ферментов и, следовательно, их активность.
Таким образом, за последние десятилетия активный кислород превратился в глазах учёных из опасного побочного продукта в важный компонент сигнальных путей клетки. В связи с этим и нам нужно пересмотреть свое отношение к антиоксидантам как к безусловно полезным веществам, которых чем больше — тем лучше. Антиоксидантов, получаемых с потреблением свежих фруктов и овощей, вполне достаточно для ежедневных нужд организма. А к активному использованию антиоксидантов в медицине надо относиться внимательно, имея в виду возможные побочные эффекты при чрезмерном подавлении продукции активных форм кислорода.
Активный кислород что это такое
Достаточно многие из нас не интересовались подробно вопросом как точно действует активные формы кислорода (АФК, ROS или перекисные соединения) на нашу кожу. Большинство склоняются к мнению либо о вреде, либо к мнению о вынужденной необходимостью. Оба суждения отчасти верны, и этому причиной механизм возложенный природой на данный элемент. С одной стороны активные формы кислорода играют существенную роль в нейтрализации вирусов вторгающихся в организм, с другой его воздействие разрушает также и здоровые клетки и гены, и как явный результат старение кожи или прочие проблемы, вплоть до онкологии. Наиболее распространенными факторами ведушими к чрезмерной генерации АФК в организме человека являются стресс, курение, ультрафиолетововое воздействие и пр. Бесспорно с подобным агрессивным воздействие необходимо бороться. Но возникает резонный вопрос:
Как же поступать с чрезмерным (излишним) количеством активные формы кислорода в организме, регулировать баланс элементов без вреда на здоровье?
Во тут к нам на помощь приходят антиоксиданты, продукты богатые антиоксидантами. Существует ряд продуктов богатых антиоксидативными элементами, которые вместе с пищей попадая в наш организм частично восполняют нехватку и оказывают определенное влияние на баланс элементов. Другим и уже более актуальным вопросом становится количество потребления подобных продуктов, на потребление наложены ряд существенных ограничений, таких как количественное содержание антиоксиданта в продукте, его концентрация, восможность потребления данного продукта и прочее. Именно в этом, крайне конфузном вопросе нам может помочь прием воды насыщенной водородом. Водород является практически одним из самых малых элементов, чем обусловленна его высокая проходимость в клетки. Является одним из самых эффективных, уступая незначительно ряду других антиоксидантов, но в тоже время он является самым распространнен и общедоступным элементом. Ряд этих параметров обуславливает эффективность его приема, а совмещение водорода с другими антиоксидантными элемента делают его крайне выгодным выбором в регулировании оксидантных процессов организма, кроме того водородная вода пьётся легко и непринуждённо.
В качестве яркого примера, можно рассмотреть воздействие активных форм кислорода на кровообращение человека. Воздействие последнего вызывает определенное застаивание потока кровообращения. С другой стороны доставка кислорода и питательных элементов до каждой клетки организма крайне необходима, тут нам поможет прием воды насыщенной водородом. Периодический прием обеспечит эффективное вымывание продуктов деятельности активного кислорода и ускорит доставку новых порций кислорода и питательных элементов по всему организму.
Что такое активные формы кислорода?
Окислители (свободные радикалы)
Свободные радикалы образуются при сжигании кислорода клетками. Это молекулы, которые потеряли электрон, стали заряженными, превратились в различные формы активного кислорода (перекисные соединения). Это очень активные осколки молекул, причиняющие большой вред организму на клеточном уровне. Они очень агрессивны. В первую очередь свободные радикалы повреждают различные клеточные структуры, особенно мембраны клеток.
Разве это несет несет негативное воздействие?
Проблема в том, что накопление излишнего количества АФК в организме имеет определенный негативный эффект. А в определенных случаях, когда антиоксидантные системы организма человека не справляются и дают сбой и могут нанести ощутимый урон, например: старение, сильные травмы или некоторые заболевания (болезни Альцгеймера и Паркинсона). В данном случае скопление окислительных повреждений, прямо пропорционально влечет за собой повреждение молекул отвечающих за антиоксидантные функции организма, что в свою очередь ведет к еще большему накоплению АФК в организме.
Есть ли «безопасные» и «плохие» активные формы кислорода?
Когда увеличивается активные формы кислорода, в какое время?
Активные формы кислорода увеличивается в различных ситуациях в повседневной жизни. Тенденции роста АФК в организме обусловлены множеством факторов.
Следующие пункты влекут за собой рост числа АФК в организме:
Устранения рисков чрезмерного роста активного кислорода в организме достаточно затруднительный механизм, который в определенных случает не имеет необходимости, поскольку некоторые формы АФК имеют собственные регулятивные функции. Но необходимость устранения АФК имеет место в борьбе с крайне агрессивными окислителями и продуктами их деятельности. Практика восполнения антиоксидантых элементов водородом растрворенным в воде позволяет регулировать баланс, гарантирует нейтрализацию активного кислорода и вывод «шлаков»(продуктов деятельность АФК) из организма.
Активные формы кислорода, антиоксиданты и профилактика заболеваний сердца
*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г.
Читайте в новом номере
Институт экспериментальной кардиологии РКНПК МЗ РФ, Москва
В последние 10–15 лет проблема патогенеза заболеваний сердца, а также ряда других органов обогатилась раскрытием механизма повреждения клеточных структур. Основным фактором повреждения оказался кислород – тот самый кислород, из–за недостатка которого возникает гибель клеток. Выяснилось, что так называемые активные формы кислорода (АФК), имеющие неспаренный электрон, обладают биологическим эффектом, который в зависимости от концентрации АФК может быть регуляторным или токсическим. Соответственно пробудился интерес и к соединениям, которые в обычных условиях предотвращают токсическое действие АФК – антиоксидантам. Окислительный стресс играет важную, если не ключевую роль в патогенезе старения и широкого спектра сердечно–сосудистых заболеваний, в том числе кардиомиопатии, атеросклероза, ИБС, клапанных поражений и застойной сердечной недостаточности [1,2]. Поэтому использование антиоксидантов для терапии и профилактике процесса старения и сердечных заболеваний выглядит вполне оправданным. В данном обзоре приведены краткие сведения о роли антиоксидантов в предупреждении окислительного стресса и профилактике сердечных заболеваний, причем число источников заведомо ограничено.
Активные формы кислорода
Главным источником АФК в клетках являются митохондрии. Обычно примерно 98% всего кислорода, поступающего в клетки, используется для окисления субстратов с образованием АТФ и выделением тепла, и лишь 2% используется в реакциях образования АФК [3], которое может значительно возрастать при усиленном поступлении кислорода в клетки или нарушении работы электронно–транспортной цепи митохондрий.
Для определения концентрации АФК используют электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) и метод хемилюминесценции, однако измерение оказывается весьма затруднительным из–за крайне низких концентраций, поэтому на практике используют соединения, позволяющие многократно усиливать сигналы. Для ЭПР это спиновые ловушки, образующие стабильные нитроксильные радикалы, а для хемилюминесценции – так называемые усилители типа люцигенина или люминола [4].
Повреждающее действие могут оказывать все АФК, но наиболее токсичными оказываются вторичные радикалы. Повреждающее действие смеси ксантиноксидазы и пурина на изолированное сердце крысы не проявлялось в условиях, когда на миокард действовал только супероксид, но было сильно выражено в условиях, способствующих образованию вторичных радикалов из Н2О2 [5]. Оно выражалось в 4–кратном снижении скорости развития давления, 3–кратном снижении содержания АТФ, гликогена, набухании митохондрий и дезинтеграции сарколеммы. В наших опытах на том же объекте введение перекиси водорода Н2О2 в постепенно возрастающих концентрациях оказывало обычный отрицательный инотропный эффект на изоволюмическое сердце – снижение развиваемого давления и повышение конечнодиастолического давления (рис. 1). Такой эффект характерен для многих факторов, действие которых сопряжено с нарушением энергообразования в кардиомиоцитах. Однако в отличие от этого спонтанная частота сокращений не снижалась, как можно было ожидать, а напротив, повышалась при введении Н2О2 в умеренных дозах. Принимая во внимание, что активация синусного узла происходит при открытии медленных Са 2+ каналов сарколеммы, полученный результат может указывать на повышение кальциевой проницаемости мембран.
Рис. 1. Кривые «доза-эффект» при введении Н2О2 в перфузат изоволюмического сердца крыс (n=9) для ЧСС (кружочки), РД (квадраты) и КДД (ромбы). Сердце перфузировали через аорту с постоянной скоростью 14 мл/мин., давление в латексном баллончике постоянного объема характеризовало силу сокращения миокардиальных волокон при постоянной степени их растяжения. Изменения показателей взяты через 10 мин. от начала действия каждой концентрации Н2О2 (M+m).
Антиоксидантная система клеток
Возникшая в процессе эволюции «побочная» ветвь использования кислорода в силу своей потенциальной опасности для клеточных структур, естественно, нуждалась в достаточном развитии защитных механизмов. Действительно, сейчас известен целый ряд соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Они представлены ферментами и низкомолекулярными соединениями. Последние в зависимости от своей локализации подразделяются на гидрофильные и липофильные (рис. 2).
Возникшая в процессе эволюции «побочная» ветвь использования кислорода в силу своей потенциальной опасности для клеточных структур, естественно, нуждалась в достаточном развитии защитных механизмов. Действительно, сейчас известен целый ряд соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Они представлены ферментами и низкомолекулярными соединениями. Последние в зависимости от своей локализации подразделяются на гидрофильные и липофильные (рис. 2).
Рис. 2. Схема антиоксидантной защиты клеток
Среди гидрофильных соединений в первую очередь следует выделить супероксиддисмутазу (СОД), представляющую первое звено защиты. Этот фермент переводит супероксидный радикал в электронейтральную форму Н2О2. Судьба последней зависит от активности двух ферментов, разрушающих молекулу, – каталазы, образующей Н2О и О2, и глутатионпероксидазы, образующей глутатион. Кроме того, Н2О2 в качестве нейтральной молекулы может покинуть клетку. Помимо ферментных систем, в цитоплазме присутствуют различные низкомолекулярные вещества, также обладающие антиоксидантными свойствами, хотя механизм их действия может быть различным. Так, например, аскорбиновая кислота способна перехватывать электроны и тем самым служить ловушкой радикалов. В отличие от этого дипептид карнозин, присутствующий в мышечных клетках в довольно высокой концентрации, способен связывать катионы железа, снижая тем самым его возможную роль в образовании ОН * [4].
Убихинон (коэнзим–Q) является обязательным и наиболее подвижным компонентом электрон–транспортных цепей, он участвует в удалении протонов из матрикса митохондрий и последующем освобождении их в межмембранное пространство. В соответствии с общепринятой в настоящее время хемиосмотической моделью Питера Митчелла это обеспечивает сопряжение процессов электронного транспорта и окислительного фосфорилирования. Кроме того, восстановленная форма убихинона благодаря своей способности присоединять электроны служит хорошим антиоксидантом. Антиоксидантная функция убихинона была доказана после того, как снижение содержания убихинона в митохондриях сопровождалось усилением перекисного окисления, а его восстановление – обратным эффектом. Восстановленный убихинон является единственным липидорастворимым антиоксидантом, который синтезируется в клетках животных и человека, а также постоянно регенерируется из окисленной формы с помощью ферментных систем организма. Обе формы убихинона встречаются во всех клеточных мембранах, в плазме крови и липопротеинах низкой плотности.
Метаболизм убихинона тесно связан с метаболизмом другого липофильного антиоксиданта – витамина Е, являющегося наиболее эффективным антиоксидантом в миокарде [6]. Убихинон способен регенерировать восстановленную форму витамина Е. Их концентрации в плазме пропорциональны содержанию липопротеинов, в частности, оба антиоксиданта прямо коррелируют с уровнем холестерина [7]. При этом концентрация витамина Е в плазме в несколько раз выше, чем убихинона, а в тканях – ситуация обратная.
Средства пищевой профилактики
Большинство антиоксидантов поступает в организм с пищей, и широко известные результаты эпидемиологических исследований распространенности сердечно–сосудистых заболеваний в европейских странах являются важным аргументом в пользу антиоксидантной гипотезы. Значительно сниженный уровень этих болезней в странах средиземноморского бассейна, отличающихся особенностями диеты, привлек внимание к анализу ее компонентов. Жители этих стран отличаются повышенным потреблением фруктов, овощей, оливкового масла, рыбы и вина по сравнению с другими европейскими странами. Поскольку почти все эти компоненты содержат антиоксиданты, причем в значительных количествах, возникла идея, что именно они ответственны за снижение риска заболеваемости в этих странах. Поэтому данная гипотеза была подвергнута в последние годы интенсивному изучению на больших контингентах, причем были использованы как натуральные продукты, так и выделенные из них активные антиоксиданты.
Витамин С известен, как важный клеточный антиоксидант во многих тканях. Ness и соавт. [13] на основании обзора работ по витамину С за 30 лет заключили, что он имеет определенный защитный эффект против возникновения инсульта, в то время как против ИБС его эффект не столь ясен. Популяционные исследования показывают, что высокое потребление витамина С ассоциируется со сниженным риском хронических болезней сердца, нервной системы, глаз, однако это может быть просто следствием более правильного образа жизни.
Другой большой группой естественных антиоксидантов являются флавоноиды – полифенольные соединения растительного происхождения. Они также могут играть определенную роль в антиоксидантной защите клеток в силу своей способности служить акцепторами кислорода. Одним из самых активных соединений этой категории является кверцетин, содержащийся, в частности, в огурцах. В некоторых, хотя не во всех проспективных эпидемиологических исследованиях показано, что повышенное потребление флавоноидов сочетается с пониженным риском развития ИБС [16].
В последнее десятилетие внимание экспериментаторов и клиницистов привлек убихинон, причем количество клинических исследований значительно превышает число экспериментальных работ. Повышение содержания убихинона в миокарде крыс, получавших убихинон в течение 6–8 недель, сопровождалось увеличением его резистентности к постишемическому окислительному стрессу, причем не только липофильная, но и гидрофильная форма убихинона оказались эффективными. Степень восстановления сократительной функции была значительно выше, а скорость генерации активных форм кислорода ниже по сравнению с контролем [17]. Повышенный антиоксидантный статус миокарда этих крыс проявлялся также в замедленном снижении сократительной функции изолированного сердца при введении в перфузат перекиси водорода (70 мкМ), что сочеталось с лучшей сохранностью ультраструктуры кардиомиоцитов и функции митохондрий. Результаты клинических исследований, обобщенные в обзоре [18], показали, что содержание убихинона в плазме снижено при гиперлипидемии, а также после терапии статинами, и при этом прием убихинона уменьшает окисляемость плазмы. Наиболее часто убихинон использовали при кардиомиопатии или ХСН в добавление к обычным средствам терапии, и в подавляющем большинстве исследований наблюдали улучшение клинического статуса больных.
Естественные антиоксиданты либо потребляются с пищей, либо синтезируются в организме. Поэтому большей частью они не проходят необходимых для лекарств испытаний и рекламируются как пищевые добавки. Обзор Gaytan и Prisant [19] специально посвящен рассмотрению проблемы использования пищевых добавок для лечения сердечно–сосудистых заболеваний. Их рынок бурно растет в США, причем многие из них продаются с анекдотическими заявлениями об их суперэффективности, хотя большинство из них вообще не подвергались научным испытаниям. Авторы провели строгий анализ научной литературы по данной проблеме, для оценки были отобраны только статьи в рецензируемых изданиях, основанные на группах больных, двойном слепом контролируемом проспективном исследовании и популяционных исследованиях. При таком подходе найдены лишь единичные показания для повсеместного применения добавок, за исключением биофлавоноидов. Умеренные эффекты витаминов С и Е найдены при дисфункции эндотелия. Большинство же субстанций либо не имеют нужного эффекта, либо даже вредны. В обзоре Kromhout [20], посвященном той же проблеме, сделаны сходные выводы: не найдены убедительные клинические данные о способности витаминов Е или С, а также каротиноидов предотвратить развитие ИБС, в то время как флавоноиды, полифенолы, также обладающие антиоксидантными свойствами, оказались более эффективны.
Несмотря на успехи, достигнутые в западных странах в плане профилактики сердечно–сосудистых заболеваний, они остаются основной причиной смертности, и эта проблема сохраняет остроту в связи с общим постарением населения. Роль диеты, способной защищать сердце от окислительного стресса, при этом возрастает. Показано, что потребление фруктов, овощей, оливкового масла, красного вина и чая обратно коррелирует с частотой заболеваний сердца [23]. Отличия средиземноморской диеты в разных странах этого бассейна позволяют разглядеть некоторые возможные ассоциации. По мнению греческого исследователя Simopoulos [24], меньшая частота рака и заболеваний сердца в Греции может быть связана с более высоким потреблением фруктов, овощей, орехов, злаков, оливкового масла, вина, а также сыра вместо молока, рыбы вместо мяса по сравнению с другими странами. Среди пищевых компонентов на Крите найдены селен, глутатион, ненасыщенные жирные кислоты, антиоксиданты, в том числе ресвератол из вина и полифенолы из оливкового масла. Содержание флавоноидов – ресвератрола и кверцетина особенно высоко в красном вине, оно значительно ниже в белом (за исключением шампанского). Антиоксидантный потенциал этих флавоноидов более высокий по сравнению с витамином Е [25]. Интересно отметить, что виноградный сок уступает по этим показателям красному вину в 2 раза.
Возможный риск, связанный с регулярным приемом алкоголя, не следует преувеличивать. Исследования, проведенные на людях, употребляющих крепкие напитки, показывают, что соотношение между потреблением алкоголя и ИБС напоминает U–образную кривую, в которой прием двух доз алкоголя в день сочетается со снижением риска развития ИБС по сравнению с абстинентами, а более высокие дозировки – напротив, с возросшим риском развития инфаркта или инсульта [25]. Благоприятный эффект умеренного потребления алкоголя, вероятно, объясняется его способностью предотвращать агрегацию тромбоцитов, усиливать фибринолиз и повышать уровень ЛПВП. Некоторые из этих эффектов могут быть обусловлены активируемым алкоголем высвобождением NO.
Высоким антиоксидантным потенциалом также обладают зеленый и черный чай, а также какао [26]. По частоте употребления среди жидкостей чай занимает второе место в мире (конечно первое – вода). Активными компонентами чая являются полифенолы, главным образом эпигаллокатехингаллат в зеленом чае, а в черном чае с участием полифенолоксидазы образуются другие полифенолы – теафлавин и теарубигины. Полезные свойства чая многообразны:
1) антиоксидантное действие;
2) специфическая индукция детоксикационных ферментов;
3) регуляция клеточного роста, развития и апоптоза;
4) избирательное улучшение функции кишечной бактериальной флоры;
5) ингибирование окисления холестерина ЛПНП.
Зеленый чай способен затормозить развитие рака легких, желудка и других органов у мышей. Однако результаты клинических исследований влияния чая на здоровье дали не вполне ясный результат [27], хотя лучше контролируемые исследования показали умеренное снижение риска хронических заболеваний. Впрочем, это не доказывает наличия причинно–следственной связи между ними.
Приведенные данные демонстрируют сложность доказательства профилактического эффекта на людях, несмотря на обнадеживающие экспериментальные результаты. Попытки добиться профилактического эффекта при помощи специализированных антиоксидантов, входящих в состав фруктов и овощей, большей частью были неудачны. В связи с этим возникло предположение, согласно которому благоприятный эффект диеты обусловлен не просто действием антиоксидантов, но целым комплексом пищевого рациона – ведь преобладание фруктово–овощной диеты с небольшим количеством рыбы сопровождается сниженным потреблением оксидантов кулинарного происхождения, образующихся, например, при поджаривании мяса [28]. Однако перемена привычного пищевого рациона – отнюдь не простое дело. Об этом свидетельствуют статистические данные о том, что даже в США – стране с высокой информированностью о проблемах здоровья – только 9% жителей следуют необходимым пищевым рекомендациям. Вместе с тем не нужно забывать, что низкий уровень потребления фруктов и овощей удваивает риск заболевания большинством видов рака, а также сердца и глаз [29].
1. Cheraskin E. Antioxidants in health and disease. J Am Optom Assoc 1996 ;67(1):50–57
2. Bagchi D, Sen CK, Ray SD, Das DK, Bagchi M, Preuss HG, Vinson JA. Molecular mechanisms of cardioprotection by a novel grape seed proanthocyanidin extract. Mutat Res 2003; 523–524:87–97
4. Владимиров ЮА. Свободные радикалы и антиоксиданты. Вестник РАМН 1998; (7): 43–51
5. Miki S, Ashraf M, Salka S, Sperelakis N. Myocardial dysfunction and ultrastructural alterations mediated by oxygeen metabolites. J Mol Cell Cardiol 1988; 20: 1009–1024
6. Leibovitz B, Hu ML, Tappel AL. Dietary supplements of vitamin E, beta–carotene, coenzyme Q10 and selenium protect tissues against lipid peroxidation in rat tissue slices. J Nutr 1990; 120:97–104
7. Karlsson J, Diamant B, Theorell H et al. Ubiquinone and alpha–tocopherol in plasma; means of translocation or depot. Clin Investig 1993; 71 (8 Suppl): S84–S91
8. Meydani M, Lipman RD, Han SN, Wu D, Beharka A, Martin KR, Bronson R, Cao G, Smith D, Meydani SN. The effect of long–term dietary supplementation with antioxidants. Ann N Y Acad Sci 1998; 854:352–360
9. Pryor WA. Vitamin E and heart disease: basic science to clinical intervention trials Free Radic Biol Med 2000; 28(1):141–164
10. Marchioli R, Schweiger C, Levantesi G, Tavazzi L, Valagussa F. Antioxidant vitamins and prevention of cardiovascular disease: epidemiological and clinical trial data. Lipids 2001; 36 Suppl:S53–S63
11. Blumberg JB. An update: vitamin E supplementation and heart disease. Nutr Clin Care 2002; 5(2):50–55
12. Kritharides L, Stocker R. The use of antioxidant supplements in coronary heart disease. Atherosclerosis 2002; 164(2):211–219
13. Ness AR, Powles JW, Khaw KT. Vitamin C and cardiovascular disease: a systematic review. J Cardiovasc Risk 1996; 3(6):513–521
14. Pryor WA, Stahl W, Rock CL. Beta carotene: from biochemistry to clinical trials. Nutr Rev 2000; 58(2 Pt 1):39–53
15. Rao AV. Lycopene, tomatoes, and the prevention of coronary heart disease. Exp Biol Med (Maywood ) 2002; 227(10):908–913
16. Hollman PC, Katan MB. Health effects and bioavailability of dietary flavonols. Free Radic Res 1999;31 Suppl():S75–S80
17. Лакомкин ВЛ, Коркина ОВ, Цыпленкова ВГ, Тимошин АА, Рууге ЭК, Капелько ВИ. Защитное действие убихинона (коэнзима Q10) при ишемии и реперфузии сердца. Кардиология 2002; 42 (12): 51–55
18. Капелько ВИ, Рууге ЭК. Убихинон: роль в метаболизме клеток и применение в кардиологии. Кардиология 2002 (в печати)
19. Gaytan RJ, Prisant LM. Oral nutritional supplements and heart disease: a review. Am J Ther 2001;8(4):255–274
20. Kromhout D. Diet and cardiovascular diseases. J Nutr Health Aging 2001; 5(3):144–149
21. Gaziano JM. Antioxidants in cardiovascular disease: randomized trials. Nutrition 1996; 12(9):583–588
22. Dagenais GR, Marchioli R, Yusuf S, Tognoni G. Beta–carotene, vitamin C, and vitamin E and cardiovascular diseases. Curr Cardiol Rep 2000; 2(4):293–299
23. Giugliano D. Dietary antioxidants for cardiovascular prevention. Nutr Metab Cardiovasc Dis 2000; 10(1):38–44
24. Simopoulos AP. The Mediterranean diets: What is so special about the diet of Greece? The scientific evidence. J Nutr 2001; 131(11 Suppl):3065S–3073S
25. Constant J. Alcohol, ischemic heart disease, and the French paradox. Clin Cardiol 1997; 20(5):420–424
26. Weisburger JH. Lifestyle, health and disease prevention: the underlying mechanisms. Eur J Cancer Prev 2002; 11 Suppl 2:S1–S7
27. McKay DL, Blumberg JB. The role of tea in human health: an update. J Am Coll Nutr 2002; 21(1):1–13
28. Ghiselli A, D’Amicis A, Giacosa A. The antioxidant potential of the Mediterranean diet. Eur J Cancer Prev 1997; 6 Suppl 1: S15–S19
29. Ames BN, Shigenaga MK, Hagen TM. Oxidants, antioxidants, and the degenerative diseases of aging. Proc Natl Acad Sci U S A 1993; 90(17):7915–7922