Свободные радикалы
Свободные радикалы — это нестабильные молекулы, которые могут нанести серьёзный вред организму, запуская процессы окисления и разрушения клеток. Их избыток связывают со старением, развитием многих заболеваний и ухудшением общего здоровья. Однако в малых, контролируемых количествах они необходимы для нормальной работы иммунитета и других защитных функций.
Если у молекулы есть непарный электрон, другой атом или молекула легко присоединяются к нему. Возникает химическая реакция, способная нанести большой вред организму.
В 1950-е годы советский академик Н.Н. Семенов получил Нобелевскую премию за открытие свободных радикалов. Со временем стало известно, что старение кожи, развитие онкологических заболеваний, а иногда и бесплодие связаны с этими агрессивными структурами.
Сегодня свободные радикалы рассматриваются как неполноценные молекулы, лишённые одного электрона. Они постоянно пытаются его вернуть, отнимая у других, «нормальных» молекул. Из этих «нормальных» молекул строятся все клетки и ткани организма. Когда их атакуют свободные радикалы, они окисляются (то есть отдают свои «родные» электроны «голодным» радикалам) и запускают необратимый процесс разрушения ткани.
Отнимая у нормальной молекулы электрон, свободный радикал превращается в стабильное соединение, а атакованная молекула сама становится свободным радикалом. С каждым разом поражается всё больше клеток, и круг замыкается. В результате свободнорадикального окисления молекулы, которые раньше были инертными, вступают в химические реакции. Например, молекулы коллагена, столкнувшись с радикалами кислорода, становятся настолько активными, что способны связаться друг с другом. Сшитый коллаген менее эластичен, чем обычный, а накопление таких коллагеновых димеров ведёт к старению кожи и появлению морщин.
Самый наглядный пример реакции свободнорадикального окисления — это коррозия металлов. Под действием свободных радикалов человеческий организм тоже постепенно «ржавеет» и изнашивается.
Свободные радикалы — это аномальные молекулы, имеющие непарный электрон на последнем электронном уровне, что делает их крайне нестабильными.
В этом состоянии свободные радикалы захватывают уязвимые протеины, ферменты, липиды и даже целые клетки. Отнимая электрон у молекулы, они инактивируют клетки, нарушая хрупкий химический баланс организма. Когда процесс повторяется снова и снова, начинается цепная реакция: разрушаются клеточные мембраны, подрываются важные биологические процессы, создаются клетки-мутанты.
Нарушается внутриклеточный баланс, происходит моментальная цепная реакция, и в ослабленную клетку проникают миллиарды новых разрушителей здоровья — свободных радикалов. Их союзники — нарушенный обмен веществ, токсичные и вредные вещества.
Свободные радикалы способны обратимо или необратимо разрушить вещества всех биохимических классов, включая свободные аминокислоты, липиды и липопротеины, углеводы и молекулы соединительных тканей. Последнее десятилетие дало множество свидетельств, доказывающих, что свободные радикалы играют определённую роль в развитии многих заболеваний. Одним из наиболее негативных процессов является формирование липидной пероксидации. Если свободные радикалы окисляют липиды, происходит образование опасной формы липидного пероксида. Многие учёные связывают это с раком, болезнями сердца, ускоренным старением и иммунным дефицитом. Л. Эрнстер (Швеция) считает, что свободные радикалы играют важную роль в усилении разрушения тканей при язвах, вызванных стрессом, артрите, воспалительном процессе в желудочно-кишечном тракте, сердечно-сосудистом кризе и аутоиммунных заболеваниях, подобных коллагенозам.
В малых дозах свободные радикалы полезны для организма.
Они участвуют в регуляции размножения клеток, их дифференцировки (специализации), являются одним из важнейших защитных механизмов клетки против инфекций, помогают нейтрализовывать бактерии. Также они защищают нас от онкологических заболеваний. Подобно тому, как волк выбирает в качестве жертвы больную или слабую овцу, свободные радикалы, рыщущие по организму в поисках недостающего электрона, нападают на повреждённые или вовлечённые в патологический процесс клетки, уничтожая их и замедляя рост опухоли, выводя из организма вредные вещества и токсины. Учёные заявляют о положительной роли свободных радикалов в процессе эволюции вида: повреждая генетические структуры, радикалы обеспечивают достаточное число мутаций, из которых методом естественного отбора выбраковываются ненужные.
В организме человека свободные радикалы представлены в основном радикалами кислорода (супероксидные анионы О2-, гидроксильные радикалы ОН и пероксид водорода H2O2). Они образуются как побочные продукты биологического окисления и участвуют во многих физиологических процессах.
Но это справедливо, когда их количество в норме. Для контроля активных молекул (радикалов) в клетках вырабатывается специальный фермент — дисмутаза, который распределяет излишки суперактивных анионов. Контроль их уровня напрямую зависит от возраста, поэтому данная функция ослабевает с годами, что приводит к увеличению концентрации активных кислородных веществ (ROS, активных форм кислорода, термин, введённый в 1954 г. американским биохимиком Денхэмом Харманом). Долгоживущие виды научились лучше противостоять действию кислородно-активных частиц, что подтверждает генетическую наследственность данного свойства.
Особенно активизируются свободные радикалы при воздействии солнечного ультрафиолетового излучения.
Важно: 10 минут загара рождают в нашем организме такое же множество невидимых вредителей, как и прогулка по задымлённой улице с интенсивным движением автомобиля.
Курение представляет собой громадную фабрику свободных радикалов. Какое действие они оказывают на клетки, можно увидеть на примере множества мелких морщинок на лице курильщика. Курильщики, а также люди, живущие в неблагополучной окружающей среде (а это уже можно сказать о нас всех), должны питаться продуктами, содержащими достаточное количество антиоксидантов, или пополнять их запасы в организме с помощью фармакологических препаратов.
Свободные радикалы могут атаковать ДНК (ваше генетическое наследство) и вызвать рак или создать условия для проявления врождённых дефектов в следующих поколениях. Если они атакуют поджелудочную железу, возникает диабет; действуя в крови и кровеносных сосудах, они могут стать причиной сердечно-сосудистых заболеваний; в глазах — провоцируют катаракту. Часто свободные радикалы «выбирают» жир внутри клеточной мембраны. В результате мембраны не могут правильно решать, какие элементы пропускать в клетку, а какие нет. Клетка становится уязвимой для токсинов и дальнейшего разрушения.
Свободные радикалы живут очень короткое время, вероятно, лишь доли секунды, но, тем не менее, они успевают атаковать клетки и вступать в реакции взаимодействия с различными клеточными белками, нуклеиновыми кислотами, липидами (последнее особенно пагубно), повреждая их структуру, нарушая функции и порождая вещества-метаболиты, в том числе липофусцины (пигменты изнашивания, то есть балласт).
Их избыток в организме проявляется в виде возникновения на отдельных участках кожи тёмных пятен — так называемых «пятен старения».
Липофусцины, в свою очередь, влияют на способность клетки восстанавливать и репродуцировать себя. Они нарушают синтез ДНК и РНК, вмешиваются в синтез белка, понижают энергетические уровни, мешают организму строить мышцы и разрушают клеточные ферменты, необходимые для жизненно важных химических процессов, нарушают деятельность нервной системы. При этом существует и противоположная точка зрения на функциональное значение липофусцина в жизнедеятельности организма — ему приписывается роль внутриклеточного депо кислорода, то есть некоего места-накопителя кислорода в клетках про запас.
Свободные радикалы взаимодействуют с жирными кислотами, входящими в состав клеточных мембран, окисляя их. Образуются перекиси мембранных липидов, которые, в свою очередь, вызывают образование новых свободных радикалов. Эта цепная реакция разрушает клетки.
Свободные радикалы способны повреждать соединительную ткань. Главный белок соединительной ткани — коллаген (на его долю приходится 30% от общего содержания белка в организме) — это строительный материал для кожи, мышц, сухожилий, хрящей и костей. Например, две молекулы коллагена, которые стали свободными радикалами, столкнувшись с радикалами кислорода, становятся настолько активными, что связываются друг с другом, в то время как нормальные волокна коллагена на это не способны. Сшитый коллаген менее эластичен, чем обычный, уменьшается его способность к растяжению и сокращению.
Важно: В результате соединительные ткани грубеют и теряют эластичность, появляются морщины, кожа стареет.
Другой белок соединительной ткани — эластин, присутствует в коже, стенках сосудов и лёгочных пузырьков (альвеол). Свободные радикалы вызывают поперечную «сшивку» коллагеновых и эластиновых волокон, что ведёт к деградирующим изменениям кровеносных сосудов и артериосклерозу.
Повреждение свободными радикалами белковых структур и молекул ДНК нарушает генетический код клетки и делает, в частности, возможным развитие онкологических заболеваний.
Впервые идею о связи развития некоторых заболеваний с повреждающим действием неконтролируемых свободнорадикальных реакций высказал доктор Денхэм Харман, профессор университета Небраски, в 1954 году. Спустя 40 лет эта теория стала ведущей, объясняя причины возникновения и развития более 60 видов различных патологических процессов — так называемых свободнорадикальных заболеваний.
Широкий спектр тяжёлых болезней привёл к поиску эффективной профилактики и комплексной терапии свободнорадикальных заболеваний. На первый план вышли биоантиоксиданты.
Опыт врачей во всём мире свидетельствует, что применение комплексных средств, содержащих витамины-антиоксиданты (витамины С, Е, провитамин А) и антиоксидантные элементы (Cu — медь, Zn — цинк, Mn — марганец, Se — селен), входящие в состав антиоксидантной системы, оказывает выраженный эффект при первичной и вторичной профилактике целого ряда болезней. Применение антиоксидантов в период интенсивной терапии усиливает эффект лекарственных средств.
Поэтому необходим регулярный приём антиоксидантных средств для повышения антиоксидантного статуса организма и снижения риска свободнорадикальных патологических состояний.
Методы борьбы со свободными радикалами
- Первый метод состоит в использовании способов, минимизирующих их выработку. Прежде всего, рекомендуется меньше есть. Если вы меньше едите, то используете меньше энергии, тем самым способствуя уменьшению выработки свободных радикалов. Всё это замечательно, но, скорее всего, речь в данном случае должна идти об исключении переедания, а никак о перспективе постоянного голода. Во-первых, человеку нужны силы для полноценной деятельности всех систем организма, а во-вторых, постоянное чувство голода не делает нашу жизнь лучше.
- Стоит иметь в виду и разумное дозирование физической нагрузки, а также стремление по возможности ограничить поступление в организм вредных веществ.
- Другим способом противодействия свободным радикалам является их нейтрализация с помощью веществ — антиоксидантов. Их действие заключается в том, что они отдают радикалам недостающий электрон и прерывают цепь дальнейших реакций.
- Все мы слышали о том, что употребление большого количества овощей и фруктов продлевает жизнь и укрепляет здоровье. Этот эффект достигается во многом из-за наличия у растительной пищи антиоксидантного действия. На сегодняшний день известно, что витамин Е, витамин С, бета-каротин выполняют роль главной защиты от свободных радикалов.
Перед применением любых методов профилактики или приёмом препаратов проконсультируйтесь с врачом.