Свободные радикалы и антиоксиданты
Дата публикации: 26.07.2017
Глава 9. из книги Ашбах Д. С. «Живая и мёртвая вода — новейшее лекарство современности».
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.
Свободные радикалы вторгаются в нашу жизнь на каждом шагу и значительно чаще, чем нам кажется. Утомление, развитие воспалений и инфекций, преждевременное старение, возникновение многих тяжелых заболеваний — во всех этих случаях механизмы губительных для организма процессов запускаются свободными радикалами.
Изменение условий жизни человека привели к тому, что факторов, повышающих концентрацию свободных радикалов в организме, становится все больше, а антиоксидантов в нашей пище — все меньше.
Что это такое — свободные радикалы?
В органических молекулах, из которых состоит наш организм, электроны на внешней электронной оболочке располагаются парами.
Свободные радикалы — это молекулярные частицы, имеющие на внешней электронной оболочке один или несколько непарных электронов, что делает их особенно активными и «агрессивными» . Такие молекулы стремятся вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул.
Свободные радикалы − это молекулярные частицы, имеющие непарный электрон на внешней электронной оболочке.
Для обозначения свободных радикалов в России употребляется сокращение «АФК-активные формы кислорода», в Европе — ROS, reactive oxygen species (что означает в переводе то же самое). Название не совсем точное, так как свободными радикалами могут быть производные не только кислорода, но и азота, хлора, а также реактивные молекулы — например, перекись водорода. Ниже приведена таблица с формулами и названиями некоторых свободных радикалов и радикалобразующих веществ.
O– Оксид
О2 Диоксиген
O2– Супероксид
O3 Озон
°O3– Озонид
HO Гидроксил
HO2 Гидродиоксид
Н2O2 Перекись водорода
NO Окись азота
LOO, LO, L Липидные радикалы
ClO– Гипохлорит
RO Алкоксил
C2H5O Этоксил
RО2 Алкилдиоксил
RO2H Алкилгидропероксид
Свободные радикалы разделяют на первичные, вторичные и третичные.
Первичные свободные радикалы постоянно образуются в процессе жизнедеятельности организма в качестве средств защиты против бактерий, вирусов, чужеродных и переродившихся (раковых) клеток. Так, фагоциты выделяют и используют свободные радикалы в качестве оружия против микроорганизмов и раковых клеток. При этом фагоциты сначала быстро поглощают большое количество О2 (дыхательный взрыв), а затем используют его для образования активных форм кислорода.
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.
Именно образование вторичных радикалов (а не радикалов вообще) приводит к развитию патологических состояний и лежит в основе канцерогенеза, атеросклероза, хронических воспалений и нервных дегенеративных болезней.
Именно образование вторичных радикалов (а не радикалов вообще) приводит к развитию патологических состояний и лежит в основе канцерогенеза, атеросклероза, хронических воспалений и нервных дегенеративных болезней.
Факторы, вызывающие оксидативный стресс, — нарушение окислительно-восстановительного равновесия в сторону окисления и образования вторичных свободных радикалов — многочисленны и напрямую связаны с нашим образом жизни.
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.
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.
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.
Повреждение ДНК свободными радикалами − причина рака и инфаркта.
Излюбленной мишенью свободных радикалов является ДНК — кислота, обеспечивающая хранение и передачу генетической программы. ДНК — это индивидуальная, сжатая, зашифрованная запись всех данных человеческого организма. В ней содержится полная информация и о той клетке, в которой молекула ДНК находится, и об устройстве и потребностях других клеток организма. Молекулы ДНК содержат информацию о вашем росте, весе, цвете глаз, о вашем давлении и болезнях, к которым вы предрасположены.
Молекула ДНК — объект для свободных радикалов весьма привлекательный. Подсчитано, что ДНК подвергается нападению свободных радикалов до 10 000 раз в день.
С повреждением структур ДНК свободными радикалами связывают в настоящее время такие заболевания, как рак, артрозы, инфаркт, ослабление иммунной системы.
Окисление липидов свободными радикалами вызывает глаукому, катаракту, цирроз, ишемию.
Любимыми мишенями свободных радикалов являются также легко окисляющиеся жиры и жироподобные вещества — липиды, и в первую очередь — ненасыщенные жирные кислоты, из которых состоит мембрана клетки. Такое окисление называются перекисным окислением липидов.
Перекисное окисление липидов приводит к драматическим последствиям в организме − дестабилизации и нарушению барьерных функций мембран, в результате чего развиваются катаракта, артрит, ишемия, нарушения микроциркуляции в тканях 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. Это один из пигментов изнашивания, избыток которого ускоряет процесс старения.
Холестерин также является «лакомым кусочком» для свободных радикалов. Так, окисленный холестерин низкой плотности ( LDL-Cholesterin), «прилипает» к стенкам сосудов и ведет к развитию атеросклероза. Научные исследования показали, что у пациентов с инфакрктом миокарда концентрация окисленного LDL явно выше, чем у здоровых людей. (Holvoet P, Vanhaecke J, Janssens S, Van de Werf F and Collen D. Oxidized LDL and malondialdehyde-modified LDL in patients with acute coronary syndromes and stable coronary artery diseases. Circul 98:1487-1494, 1998.)
Окисление липидов ирает большую роль в развитии хронических заболеваний печени (гепатита, цирроза).
Связанное с перекисным окислением липидов окисление белков и образование белковых агрегатов в хрусталике глаза заканчивается его помутнением, что ведет к развитию диабетической и старческой катаракты [10].
Свободные радикалы разрушают легкие.
В отличие от других органов легкие непосредственно подвергаются действию кислорода — инициатора окисления, а также оксидантов, содержащихся в загрязненном воздухе (озона, диоксидов азота, серы и т. д.). Ткань легких содержит в избытке ненасыщенные жирные кислоты, которые оказываются жертвами свободных радикалов. На легкие прямо воздействуют оксиданты, образующиеся при курении. Легкие подвергаются воздействию микроорганизмов, содержащихся в воздухе. Микроорганизмы активируют фагоцитирующие клетки, которые выделяют активные формы кислорода, запускающие процессы свободнорадикального окисления [11].
Легкие особенно уязвимы для свободных радикалов, так как в них повышена возможность протекания свободнорадикальных реакций.
Легкие особенно уязвимы для свободных радикалов, так как в них повышена возможность протекания свободнорадикальных реакций.
Поражение сердечно-сосудистой системы.
Изменения молекул мембран клеток, вызванные атакой свободных радикалов, оказывают разрушительное воздействие на сердечно-сосудистую систему: компоненты крови становятся «липкими», стенки сосудов пропитываются липидами и холестерином, в результате возникают тромбоз, атеросклероз и другие заболевания.
Свободные радикалы и сахарный диабет.
Экспериментально доказано, что свободные радикалы могут являться как первичными факторами, провоцирующими развитие сахарного диабета, так и вторичными факторами, усугубляющими течение диабета и вызывающими его осложнения.
Так, для моделирования картины диабета 1-го типа у животных используют химический препарат аллоксан. При его внутривенном введении наблюдается массовое возникновение свободных радикалов. Через 48–72 часов у животных наблюдается гибель бета-клеток и нарушения углеводного обмена, сравнимые с картиной сахарного диабета 1-го типа у людей [12].
В других экспериментальных исследованиях, чтобы воссоздать у животных картину диабета 2-го типа, у них из митохондрий поджелудочной железы удаляли белок фратаксин. Фратаксин нейтрализует свободные радикалы в митохондриях. При его удалении в поджелудочной железе подопытных животных наблюдалась массовая гибель бета-клеток и развивалась картина диабета 2-го типа [13].Антиоксиданты.
Так, для моделирования картины диабета 1-го типа у животных используют химический препарат аллоксан. При его внутривенном введении наблюдается массовое возникновение свободных радикалов. Через 48–72 часов у животных наблюдается гибель бета-клеток и нарушения углеводного обмена, сравнимые с картиной сахарного диабета 1-го типа у людей [12].
В других экспериментальных исследованиях, чтобы воссоздать у животных картину диабета 2-го типа, у них из митохондрий поджелудочной железы удаляли белок фратаксин. Фратаксин нейтрализует свободные радикалы в митохондриях. При его удалении в поджелудочной железе подопытных животных наблюдалась массовая гибель бета-клеток и развивалась картина диабета 2-го типа [13].Антиоксиданты.
Для борьбы со свободными радикалами наш организм использует антиоксиданты — вещества, способные ловить и нейтрализовывать свободные радикалы. Антиоксиданты с успехом применяются при лечении целого ряда заболеваний.
Витамины
Самыми известными из антиоксидантов являются витамины С, Е, В, А. Они представляют собой антиоксиданты, вводимые извне, так называемые неферментные.
Антиоксиданты неферментного происхождения разделяются на жирорастворимые и водорастворимые. Водорастворимые антиоксиданты защищают ткани, жидкостные по своей природе, а жирорастворимые — ткани, основанные на липидах.
Аскорбиновая кислота или витамин С является наиболее известным водорастворимым антиоксидантом. В настоящее время все исследователи единодушны в том, что низкая концентрация витамина С в тканях — это фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Аскорбиновая кислота уменьшает концентрацию «плохих» холестеринов и увеличивает концентрацию «хороших», снимает артериальные спазмы и аритмии, предотвращает образование тромбов.
Аскорбиновая кислота играет ведущую роль в метаболизме железа в организме, восстанавливая Fe3+ в Fe2+. Организм человека усваивает только двухвалентное железо (Fe2+), а трехвалентное железо не только не усваивается, но и приносит много вреда, провоцируя реакции перекисного окисления липидов. Витамин С усиливает действие витамина Е, который охотится за свободными радикалами в клеточных мембранах, в то время как сам витамин С атакует их в биологических жидкостях.
За 1 секунду витамин С ликвидирует 1010 молекул активного гидроксила или 107 молекул супероксидного анион-радикала кислорода. Антиоксидантом аскорбиновая кислота является потому, что она активный восстановитель, обладающий способностью «ловить» свободные радикалы. Витамин С нейтрализует также окислители, поступающие с загрязненным воздухом (NO, свободные радикалы сигаретного дыма), редуцирует канцерогены.
Наш организм не вырабатывает витамин С и не накапливает его и поэтому всецело зависит от его поступления извне.
Самыми известными из антиоксидантов являются витамины С, Е, В, А. Они представляют собой антиоксиданты, вводимые извне, так называемые неферментные.
Антиоксиданты неферментного происхождения разделяются на жирорастворимые и водорастворимые. Водорастворимые антиоксиданты защищают ткани, жидкостные по своей природе, а жирорастворимые — ткани, основанные на липидах.
Аскорбиновая кислота или витамин С является наиболее известным водорастворимым антиоксидантом. В настоящее время все исследователи единодушны в том, что низкая концентрация витамина С в тканях — это фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний. Аскорбиновая кислота уменьшает концентрацию «плохих» холестеринов и увеличивает концентрацию «хороших», снимает артериальные спазмы и аритмии, предотвращает образование тромбов.
Аскорбиновая кислота играет ведущую роль в метаболизме железа в организме, восстанавливая Fe3+ в Fe2+. Организм человека усваивает только двухвалентное железо (Fe2+), а трехвалентное железо не только не усваивается, но и приносит много вреда, провоцируя реакции перекисного окисления липидов. Витамин С усиливает действие витамина Е, который охотится за свободными радикалами в клеточных мембранах, в то время как сам витамин С атакует их в биологических жидкостях.
За 1 секунду витамин С ликвидирует 1010 молекул активного гидроксила или 107 молекул супероксидного анион-радикала кислорода. Антиоксидантом аскорбиновая кислота является потому, что она активный восстановитель, обладающий способностью «ловить» свободные радикалы. Витамин С нейтрализует также окислители, поступающие с загрязненным воздухом (NO, свободные радикалы сигаретного дыма), редуцирует канцерогены.
Наш организм не вырабатывает витамин С и не накапливает его и поэтому всецело зависит от его поступления извне.
Флавоноиды (катехины, квертицин)
Флавоноиды в последнее время все чаще упоминаются в связи с «французским парадоксом».
Так называют аномально низкий уровень сердечно-сосудистых заболеваний во Франции по сравнению с ее соседями — Англией и Германией. Хотя большинство французов придерживаются довольно своеобразной «диеты», почетные места в которой занимают хороший жирный кусок мяса, гусиный паштет и другие продукты с высоким содержанием холестерина, хотя французы едят в два раза больше сливочного масла и в три раза больше свиного сала, чем американцы, во Франции удивительно низкий уровень сердечно-сосудистых заболеваний.
Причину этого феномена ученые нашли в вине. Причем в красном. Как выяснилось, красное вино содержит в большом количестве флавоноиды, которые значительно снижают вероятность образования тромбов, увеличивают содержание в крови «хорошего» холестерина — липопротеинов высокой плотности, снижают содержание в крови триглицеридов, а также «плохого» холестерина — липопротеинов низкой плотности.
Биофлавоноидный комплекс укрепляет капилляры и стенки сосудов и улучшает кровообращение, способствует заживлению ран и предотвращает образование синяков. В белых винах и крепких алкогольных напитках флавоноидов почти нет. Они содержатся в основном в кожице, мякоти и косточках красного винограда. Причем именно во Франции имеются специальные «флавоноидные» районы, в которых производят вино, в котором особенно многих этих врагов свободных радикалов. Флавоноиды являются активными антиоксидантами, которые нейтрализуют свободные радикалы, отдавая им свои электроны.
Катехины — органические вещества из группы флавоноидов. Антиоксидантные свойства многих растительных продуктов в значительной мере обусловлены именно содержанием катехинов. Особенно эффективно действуют катехины против свободных радикалов- пероксинитрита и радикала гидроксила, которые обуславливают повышенное кровяное давление и в настоящее время считаются одной из главных причин гипертонии. Полезные защитные свойства катехинов могут быть показаны на примере чая. Чай содержит четыре основных компонента катехина: EC, ECg, EGC и EGCg. Эпигаллокатехин (EGC) — самый сильный антиоксидант из четырех основных чайных катехинов. Например, он в 25 сильнее, чем витамин Е и в 100 раз сильнее, чем витамин C .
Квертецин также относится к группе флавоноидов и витаминам группы Р. Он содержится в яблоках, цитрусовых, броколли, луке, красном сорте винограда, малине, смородине, вишне. В Германии даже производится антиоксидантный сорт пива — Anti-Aging-Bier, в рецептуру которого специально введены квертецины.
Квертецин применяют для профилактики и лечения нарушений мозгового кровообращения, заболеваний сердца и сосудов. Этот первоклассный чистильщик сосудов улучшает кровоток, тормозит процесс старения клеток роговицы глаза. Кверцетин препятствует развитию атеросклероза и гипертонии, обладает антиканцерогенными свойствами.Ферментные антиоксиданты
Ферментные антиоксиданты – это ферменты, которые вырабатываются самим организмом.
Действие ферментов абсолютно точно зашифровано в их названии- ферме́нты или энзи́мы (от лат. fermentum, англ. ensimo — закваска и ζύμη, zyme — дрожжи) — закваска, дрожжи, т.е. вещества играющие роль катализаторов.
Ферменты ускоряют химические реакции во многие тысячи или даже десятки тысяч раз. Они подсоединяются к участникам химических реакций, отдают им свою энергию, ускоряют эти реакции, а потом снова выходят из реакции химически совершенно не изменяясь.
Наиболее известными ферментами –антиоксидантами являются белки-катализаторы-СОД, каталаза, пероксидаза. Они катализируют реакции, в результате которых токсичные свободные радикалы и перекиси превращаются в безвредные соединения.
Супероксиддисмутаза (СОД) является одним из главных ферментов антиоксидантной системы.
Супероксиддисмутаза катализирует реакцию взаимодействия двух супероксидных радикалов (O2-) друг с другом, превращая токсичный супероксидный радикал O2- в менее токсичную перекись водорода (H2O2) и кислород (O2): O2- + O2- + 2H + = > H2O2 + O2Поскольку перекись водорода — H2O2, также является радикалом и оказывает повреждающее действие, в клетке происходит ее постоянная инактивация ферментом каталазой (рис.3).Каталаза.Каталаза катализирует расщепление перекиси водорода H2O2 до молекул воды и кислорода и может разложить 44 000 молекул H2O2 в секунду.Католит — сам действует как антиоксидант и усиливает действие других антиоксидантов.
Католит может иметь редокс-потенциал от исходного (как я уже писала редокс-потенциал водопроводной воды-от плюс 150мВ до плюс 350 мВ) до минус 840 мВ.
В последние годы свойства католита интенсивно исследуются японскими и американскими учеными на клеточном и экспериментальном уровнях (В Америке и Японии католит часто называют редуцированной водой, так как она имеет пониженный отрицательный редокс-потенциал).
Исследованиями японских и американских ученых была доказана высокая антиоксидантная активность редуцированной воды ( католита).
В статье «The mechanism of the enhanced antioxidant effects against
superoxide anion radicals of reduced water produced by
electrolysis” Kokichi Hanaoka *, Dongxu Sun , Richard Lawrence , Yoshinori a, c c Kamitanib,Gabriel Fernandesc», Biophysical Chemistry (2004) показана антиоксидантная активность католита и его защитная функция против повреждений ДНК.
Этими исследованиями, доказано, что католит ловит и нейтрализует соединения перекиси водорода, оказывая при этом такое же действие как и фермент человеческого организма каталаза.
В этих же исследованиях доказано, что повреждающее действие соединений перекиси водорода на ДНК существенно уменьшается при прибавлении к раствору редуцированной воды. На диаграмме 5 это показано фотографически и схематически.Fig.23. Effect of electrolyzed water on hydrogen peroxide induced DNA damage.
Lane 1: Negative control; Lane 2: Control;
Lane 3: H2O2qCu(II); Lane 4: H2O2qCu(II)qKOH
solution; Lane 5: H2O2qCu(II)q2 mM KCl solution (0 A),
pH 6.30; Lane 6: H2O2qCu(II)qelectrolyzed reduced water
(0.4 A), pH 10.47; and Lane 7: H2O2qCu(II)qelectrolyzed
reduced water (0.8 A), pH 10.74.
Колонка 2 показывает неповрежденнную ДНК
Колонка 3- повреждение ДНК свободными радикалами — перекисью водорода (Н2О2)
Колонка 4-повреждение ДНК свободными радикалами — перекисью водорода (Н2О2) при добавлении раствора КОН
Колонка 5-повреждение ДНК свободными радикалами — перекисью водорода (Н2О2) при добавлении раствора КCl
Колонка 6- уменьшение повреждения ДНК свободными радикалами — перекисью водорода (Н2О2) при добавлении живой воды с параметрами (0.4 A), pH 10.47.
Колонка 6- уменьшение повреждения ДНК свободными радикалами — перекисью водорода (Н2О2) при добавлении живой воды с параметрами (0.8 A), pH 10.74.
Католит усиливает антиоксидантную активность аскорбиновой кислоты» — к таким выводам пришли ученые из Японии.
Исследования известного японского ученого Sanetaka Shirahata с соавторами из Institute of Cellular Regulation Technology, были опубликованы в 1997 году в статье «Electrolyzed–Reduced Water Scavenges Active Oxygen Species and Protects DNA from Oxidative Damage»(16). Эти исследования доказывают, что редуцированная вода (католит) :
• проявляет антиоксидантные свойства, сравнимые со свойствами аскорбиновой кислоты и других известных антиоксидантов;
• усиливает действие аскорбиновой кислоты, защищающей ДНК от разрушительного влияния свободных радикалов.
• усиливает действие аскорбиновой кислоты, защищающей ДНК от разрушительного влияния свободных радикалов.
А вот диаграмма из статьи “Antioxidant effects of reduced water produced by electrolysis of sodium chloride Solutions” , Journal of Applied Electrochemistry 2001 Kluwer Academic.
Из графика видно, что при добавлении редуцированной воды к аскорбиновой кислоте (Vitamin C) ее активность усиливается более чем в два раза.
«Католит усиливает антиоксидантную активность не только аскорбиновой кислоты, но и квертецина, катехина»
В этой же статье (“Antioxidant effects of reduced water produced by electrolysis of sodium chloride Solutions”) доказана способность католита активировать антиоксидантную активность не только аскорбиновой кислоты, но и других сильных антиоксидантов-флаваноидов-кверцитина и катехина.
Католит является многофункциональным антиоксидантом. Он способен, с одной стороны, действовать как антиоксидант, а с другой — многократно усиливать действие ферментных и неферментных антиоксидантов: витамина С, флавоноидов, катехина и квертицина.
Здоровья Вам и благополучия!