Что такое оксидативный стресс
Окислительный стресс – глобальная проблема медицины критических состояний. Часть 1
Часть первая: Патофизиология окислительного стресса. Антиоксиданты-антигипоксаты
Профессор, академик РАЕН и МАНЭБ Назаров. И.П.
Окислительный стресс определяется как неустойчивое состояние в организме между прооксидантами и антиоксидантами. Прооксидантные факторы включают все элементы, которые играют активную роль в повышенном образовании свободных радикалов или других реактивных видов кислорода. В этих процессах участвуют как клеточные механизмы (специфические ферменты, дефекты в митохондриальном дыхании), так и экзогенные факторы (радиация, курение, загрязнение воздуха, заболевания, травмы, операции, лекарства и другое). Поскольку образование производных кислорода и уровень антиоксидантной защитной системы организма приблизительно сбалансированы, то легко сдвинуть баланс в пользу производных кислорода и нарушить биохимию клетки. Эта диспропорция называется окислительным стрессом.
Окислительный стресс является патогенетической основой критических состояний, изменения проницаемости клеточных мембран, функционирования мембраносвязанных ферментов и, в конечном итоге, приводит к тяжелым нарушениям клеточного метаболизма (С.С.Белоусов с соавт., 1998).
Фотоизображение клеток при помощи конфокального микроскопа
Здоровая клетка Белковые агрегаты, образующиеся в клетках
при окислительном процессе
Рис. 1. Патологическая роль окислительного стресса
Стабильность центрированного радикала зависит от положения окружающих его химических групп в молекуле. Так, например, некоторые нитроксильные радикалы, хотя и имеют не делокализованный электрон у атома кислорода, но стабильны благодаря наличию СН3-групп, которые «экранируют» радикальный центр от контакта с другими молекулами.
Сталкиваясь с молекулой, свободный радикал отрывает от нее атом водорода (рис.2). Образуется валентно насыщенная молекула, которая превращается в свободный радикал. Он может оторвать атом водорода от другой молекулы или прореагировать с другим радикалом или молекулой кислорода. Пероксидный радикал ROO отрывает атом водорода от другой молекулы и образуется органический пероксид ROOH. Эта вырожденная цепная реакция называется ПРОЦЕССОМ АВТООКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЛИ СВОБОДНО-РАДИКАЛЬНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ (СРО).
Рис. 2. Свободно-радикальное окисление
Базисными механизмами патологии при любых критических состояниях являются свободно-радикальные процессы и изменения свойств биомембран клеток. При ишемии тканей, особенно мозга и миокарда, главная патологическая роль свободных радикалов заключается в том, что они активно взаимодействуют с молекулами, формирующими нейрональные и внутриклеточные мембраны. Повышается вязкость мембран, утрачивается их пластичность и функциональное состояние.
Восстановление кровотока в ранее ишемизированных тканях также представляет определенную опасность. Реперфузия обуславливает многократное повышение парциального давления кислорода с дальнейшим повышением свободно-радикальных процессов. При этом повреждается эндотелий капилляров, антикоагулянтная активность которых трансформируется в прокоагулянтную.
Лейкоциты и тромбоциты вследствие увеличивающейся адгезии закупоривают церебральные капилляры. Усугубляется этот процесс и увеличением ригидности эритроцитов, что резко усиливает нарушение оксигенации тканей, особенно мозга. Угнетаются процессы фибринолиза крови, расширяется зона повреждения тканей, инфаркта мозга, усиливается отек мозга. Имеется прямая зависимость между накоплением продуктов ПОЛ и тяжестью поражения мозга и других тканей. Наряду с этим активируются гены, ответственные за программированную гибель клетки – апоптоз.
Универсальные патогенетические механизмы патологических состояний:
1. Чрезмерное, неконтролируемое эндогенной антиоксидантной системой (АОС) усиление процессов ПОЛ.
2. ГИПОКСИЯ – недостаточное снабжение или потребление кислорода клетками и тканями организма. При этом гипоксия и ПОЛ усиливают взаимно друг друга, что ведет к нарушениям энергетических и метаболических процессов в клетках и тканях (рис.3).
Причины инициации (усиления) ПОЛ:
Основные патологические процессы, инициируемые чрезмерной активацией ПОЛ:
I. КЛЕТОЧНО-ТКАНЕВОЙ УРОВЕНЬ:
4. Апаптоз и некроз клеток;
5. Нарушение клеточной рецепции;
6. Энергетические и метаболические нарушения.
II. ОРГАНЫ И СИСТЕМЫ:
1. Функциональные нарушения;
2. Органическая патология.
Рис. 3. Окислительный стресс при гипоксии
Конечно, в организме существует эндогенная антиоксидантная система, но при критических уровнях гипоксии и ПОЛ она несостоятельна. Антиоксидантнаясистема (АОС) организма состоит из ферментов и водорастворимых, и жирорастворимых субстратов. Главным механизмом антиоксидантной защиты в естественных условиях является фермент супероксиддисмутаза (СОД), оксидность которой позволяет инактивировать свободные радикалы в месте образования, не допуская их диффузии.
Большинство клеток может переносить умеренную степень окислительного стресса благодаря тому, что они обладают репаративной системой, выявляющей и удаляющей поврежденные окислением молекулы, которые затем заменяются. Кроме того, клетки могут повысить свою антиоксидантную защиту в ответ наокислительный стресс. Однако при выраженном окислительном стрессе все молекулы живых организмов (липиды, белки, нуклеиновые кислоты и углеводы) могут быть потенциальными мишенями окислительного повреждения.
Поскольку формирование тканевой гипоксии, ПОЛ, митохондриальная дисфункция признаны пусковым звеном развития типового патологического процесса, использование антигипоксантов и антиоксидантов патогенетически обосновано при любой острой патологии.
Термин «антиоксиданты» появился ещё в 60-х годах XX века благодаря исследованиям Б. Н. Тарусова (1954), Н. М. Эмануэля (1963). Б. Н.Тарусов установил роль липидов, особенно ненасыщенных жирных кислот, как одного из основных субстратов биохимических процессов, провел скрининг радиозащитного влияния цистеина, глутатиона, тиомочевины. Н. М. Эмануэль и его ученики не только определили механизм действия антиоксидантов, но также дали определение антиоксидантов как соединений, угнетающих развитие свободнорадикального окисления.
Препараты антиоксиданты – это лекарственные средства различного химического строения, тормозящие или блокирующие процессы свободнорадикального окисления и/или способствующие увеличению в организме уровня веществ с антиокислительным действием (рис. 4).
По своим химическим свойствам антиоксиданты (АО) подразделяются на 2 группы: “ловушки радикалов”, непосредственно взаимодействующие сосвободными радикалами и “скавенжеры” (уборщики), разлагающие продуктысвободно – радикального окисления (СРО) с их последующей инактивацией и утилизацией.
Рис. 4. Механизм действия антиоксидантов
Разработано и изучается в настоящее время большое количество препаратов с антигипоксантными-антиоксидантными свойствами (мексидол, цитофлавин, танакан, актовегин, кортексин, цитофлавин, ПК-мерц, аминалон, цераксон, эспалипон, церебро и др.). Многие из них уже показали свою высокую эффективность у реанимационных больных, особенно в нейрореаниматологии (это отдельная тема). Однако в научном плане ОС, его значимость в критических состояниях и коррекция антиоксидантами (ОИМ, ЧМТ, кровопотеря, операции, анестезии и т.д.) изучены крайне, мало. А в практическом приложении мониторинг степени ОС и эффективность его коррекции антиоксидантами в больницах вообще не проводится.
Причинами такого положения, прежде всего, являются низкие знания врачей по ОС. Читая лекции на курсах повышения квалификации, мы убедились в том, что анестезиологи-реаниматологи слабо ориентируются в это проблеме. Уместно вспомнить слова В.И.Вернадского: «Нет неизлечимых заболеваний, есть недостаток знаний». Сдерживается применение антиоксидантов в практическом здравоохранении полным отсутствием в лабораториях и отделениях больниц аппаратуры, измеряющей и мониторирующей изменения АОС и ОС больных, не включение в «стандарты» лечения (за исключением терапии инсультов) данных препаратов. Между тем эмпирическая медицина уже опережает научные разработки и «стандарты» в лечении критических состояний. Так в Красноярской краевой больнице уже накоплен многолетний положительный опыт использования антиоксидантов-антигипоксантов в лечении тяжелой ожоговой и черепно-мозговой травмы, гнойно-септических состояний, операциях на головном мозге и сердце, комах различной этиологии.
На примере только одного препарата мексидола, из обширной группы антиоксидантов, можно понять насколько полезны и необходимы в интенсивной терапии критических состояний эти средства.
Мексидол – международное название оксиметилэтилперидина сукцинат. Обладает высокой биодоступностью и липофильностью. Быстро переходит из кровеносного русла в органы и ткани и быстро элиминируется из организма. Благодаря наличию в его составе производного 3-оксипиридина, являющегося активным носителем, проникает внутрь клетки и митохондрий (Дюмаев К.Н., 1995). Препарат практически не токсичен.
Рис. 5. Особенности реакции цикла Кребса, связанной с сукцинатом
1. Окисление сукцината – обязательное условие каталитического действия интермедиата на усвоение клеткой кислорода.
2. Для пополнения пула органических кислот достаточно введения одного сукцината.
3. Активность сукцинатдегидрогеназы не зависит от концентрации НАД и НАДхН.
4. Мощность системы энергопродукции, использующей ЯК, в сотни раз превосходит все другие системы.
5. Феномен быстрого окисления сукцината в цитоплазме клеток с восстановлением динуклеотидов.
Производные 3-оксипиридинов (как составная часть мексидола):
Проведенные экспериментальные и клинические исследования показали эффективность применения антиоксидантов в лечении ОИМ И ОНМК. При ишемии миокарда возникает ограничение зоны некроза в миокарде (рис.6); усиление биоэлектрической активности сердца; улучшение гемодинамики и толерантности сердца к нагрузкам.
Рис. 6. Ограничение зоны некроза миокарда мексидолом
Рис. 7. Влияние антиоксидантов на продолжительность жизни
Окислительный стресс
Биохимическая целостность мозга жизненно важна для нормального функционирования центральной нервной системы (ЦНС). Одним из факторов, способствующих церебральной биохимической недостаточности, является химический процесс, называемый окислительным стрессом.
Окислительный стресс возникает при чрезмерной продукции свободных радикалов в результате недостаточности противодействующей системы антиоксидантного ответа. Мозг с его высоким потреблением кислорода и высоким содержанием липидов очень чувствителен к окислительному стрессу. Следовательно, вызванное окислительным стрессом повреждение головного мозга обладает выраженным потенциалом для негативного воздействия на нормальные функции ЦНС.
Этиологические факторы окислительного стресса
Возможно, психологический стресс нарушает окислительно-антиоксидантный баланс в мозге, вызывая нарушение функции антиоксидантных ферментов. Это приводит к истощению глутатиона и увеличивает окислительный стресс. Одновременно возникающая токсичность глутамата, дисбаланс кальция и митохондриальное нарушение совместно усиливают окислительный стресс, вызывая биохимические расстройства в мозге. Это нарушает нейроциркуляцию и ослабляет гиппокампальные, миндалевидные и корковые связи, в конечном итоге вызывая поведенческие и когнитивные нарушения
Патогенез окислительного стресса
Окислительное фосфорилирование, происходящее в митохондриях, является основным источником АТФ. В качестве побочного продукта этот процесс приводит к образованию свободных радикалов или активных форм кислорода (ROS), активных форм азота (RNS) и радикалов, содержащих углерод и серу. В умеренных или низких количествах ROS считаются необходимыми для развития и функционирования нейронов, тогда как слишком высокие уровни опасны. Генерируемая ROS закись азота и оксид углерода способствуют важным физиологическим функциям, таким как длительное потенцирование (LTP) посредством глутамат-зависимых механизмов. В нормальных условиях антиоксидантная система нейтрализует вредные эффекты продукции ROS во время аэробного метаболизма, и таким образом мозг эффективно регулирует потребление кислорода и способность к выработке окислительно-восстановительного потенциала. Когда продукция ROS превышает поглощающую способность системы антиоксидантного ответа, происходит интенсивное окисление белка и перекисное окисление липидов, вызывающее окислительное повреждение, клеточную дегенерацию и даже функциональное снижение активности мозга. Например, высокие концентрации ROS, как сообщается в литературе, уменьшают LTP и синаптическую передачу сигналов и механизмы пластичности мозга.
Влияние оксидативного стресса на структуры мозга
Хорошо известно, что система DG-CA3 гиппокампа регулирует структурную пластичность, регенеративную / ремоделирующую способность, а также факторы нейрогенеза, такие как нейротрофический фактор мозга. Также было высказано предположение, что пирамидальные клетки CA1 и CA3 и гранулярные клетки DG очень чувствительны к окислительному повреждению. Таким образом, окислительное повреждение функции DG-CA может уменьшить пролиферацию клеток, нарушить способность ремоделирования, изменить структурную пластичность и нарушить нейрогенез, коллективно нарушая нормальную синаптическую нейротрансмиссию.
Миндалина и префронтальная кора
Антиоксиданты
В мозге действуют два вида защитных механизмов для борьбы с угрозой, создаваемой ROS: антиоксидантная ферментная система и низкомолекулярные антиоксиданты.
Таким образом, имеются свидетельства увеличения окислительного повреждения головного мозга при развитии патологий центральной нервной системы для нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз, цереброваскулярные расстройства, демиелинизирующие заболевания и психические расстройства. Несмотря на то, что окислительный стресс в основном связан с нейродегенеративными расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона, его участие в нервно-психических расстройствах,включая тревожные расстройства и депрессию также не вызывает сомнений.
Нейродегенеративные расстройства
Психические расстройства
Участие механизмов окислительного стресса было также предполагается при некоторых психических заболеваниях, включая депрессию, тревожные расстройства, шизофрению и расстройства аутистического спектра. Предполагается, что низкий GSH-Px является фактором, способствующим структурным аномалиям мозга.
Депрессия
Шизофрения
Механизмы окислительного стресса также связаны с шизофренией и биполярным расстройством. Повышенные уровни активности SOD в плазме были зарегистрированы у пациентов с «хронической шизофренией», которым вводили антипсихотические препараты, и активность SOD отрицательно коррелировала с позитивными симптомами шизофрении. Уровни других антиоксидантов, включая глутатионпероксидазу (GSH-Px), также были вовлечены в патологический процесс при этом заболевании.
Биполярное аффективное расстройство
Терапия окислительного стресса
Возможно, жесткая регуляция окислительного стресса, либо путем усиления активности ферментов антиоксидантной защиты, либо путем непосредственного подавления прооксидантов, потенциально способна купировать острое или даже хроническое нейропсихиатрическое расстройство.
Окислительные стресс и антидепрессанты
Одна из гипотез предполагает, что антидепрессанты оказывают свое терапевтическое действие, подавляя провоспалительные цитокины и продукцию ROS / RNS или усиливая антиоксидантную защиту. Имеются убедительные данные, подтверждающие, что депрессия сопровождается окислительным стрессом и что, возможно, усиление антиоксидантной защиты является одним из механизмов, лежащих в основе нейропротекторного действия антидепрессантов.
Оксидативный стресс
Окислительный стресс (оксидативный стресс, от англ. oxidative stress) — это процесс повреждения клетки в результате окисления. Мы не будем углубляться в дебри химической терминологии. Скажем лишь, что такое окисление (из-за некоторых токсичных форм кислорода) очень плохо влияет на важные клетки в организме, в частности липиды и ДНК. При оксидативном стрессе лечение необходимо, так как поврежденные клетки могут разрушаться и вызывать патологии (заболевания) в организме.
Причины возникновения оксидативного стресса
Многие ученые и медики склоняются к мнению, что основные причины такого явления — это:
Последствия оксидативного стресса
Это неприятное явление имеет ряд последствий:
Понятно, что поврежденные клетки не могут выполнять свои функции, а значит, это станет причиной болей, неправильного функционирования соответствующего органа. Причем никогда нельзя точно предугадать, в каком месте вашего организма появятся эти свободные радикалы, приносящие такие неприятные последствия.
Профилактика и лечение оксидативного стресса
Издавна люди, которые не могли себе позволить разнообразное здоровое питание, чистый воздух и комфортные условия жизни, испытывали недомогания, болезни, в т. ч. душевные расстройства. Доказано, что увеличение свободных радикалов в наших организмах спровоцировано ухудшением экологии, обилием химических добавок в пище и других продуктах, постоянными стрессами и переутомлением.
Со свободными радикалами успешно справляются антиоксиданты. Где их взять? Около сотни лет назад ученые обратили внимание на природные флавоноиды — вещества, которые уменьшают воздействие солнечного ультрафиолета на растения, в которых содержатся. Нобелевский лауреат А. Сент-Георги открыл биофлавоноиды – смесь веществ, активно противодействующих свободным радикалам в организме человека. Больше всего их в зелени и свежих овощах.
Подобные полезные антиоксиданты содержатся в ягодах и фруктах (облепиха, смородина, яблоки, клюква, рябина, гранаты, лук, чеснок, лимон и др.), а также в продуктах, приготовленных из них. Кроме того, рекомендуется проводить больше времени на свежем воздухе, разнообразить свое питание и постараться меньше нервничать.
В качестве лечения оксидативного стресса (если вы понимаете, что одними продуктами питания не обойтись) специалисты-медики могут предложить медикаментозное лечение препаратами, содержащими необходимые дозы антиоксидантов в концентрированном виде. Это могут быть таблетки или инъекции лекарств, обладающих свойствами антиоксидантов и стабилизаторов метаболизма в вашем организме. В любом случае, если у вас возникли неприятные ощущения, мышечные боли, усталость, непонятная сыпь, расстройства желудка, обратитесь к терапевту, чтобы поставить правильный диагноз и начать своевременное лечение!
Текст проверен врачами-экспертами:
Заведующей социально-психологической службы МЦ «Алкоклиник», психологом Барановой Ю.П., врачом психиатром-наркологом Серовой Л.А.
Проконсультируйтесь
со специалистом 
Как оксидативный стресс влияет на здоровье мужчины?
Что же чувствует человек с синдромом?
Синдром хронической усталости тесно связан с оксидативным стрессом.
Оксидативный, или окислительный, стресс – это патологическое состояние, происходящее в нашем организме на клеточном уровне, при котором клетка подвергается разрушительному воздействию активных форм кислорода (свободных радикалов) [2]. Окислительный стресс опасен последствиями для здоровья и уже всерьез беспокоит врачей всего мира.
Из-за чего возникает оксидативный стресс?
Как распознать оксидативный стресс?
Если вы обнаружили у себя/вашего мужчины большинство признаков, вам пора обратить внимание на ваш образ жизни и здоровье.
Как оксидативный стресс влияет на здоровье мужчины?
Сегодня как никогда актуальна проблема негативного влияния свободных радикалов на репродуктивную функцию [3] у мужчин. При возникшем дисбалансе антиоксидантов и активных форм кислорода повреждается генетический материал, находящийся в сперматозоидах. Повышенная чувствительность сперматозоидов к активным формам кислорода обусловлена высоким содержанием в их мембранах жирных кислот, окисление которых вызывает повреждение половых клеток. При таких повреждениях шанс стать отцом сильно снижается.
Как противостоять свободным радикалам?
Чтобы избежать проблем рекомендуется изменить образ жизни:
Рекомендуем вам расстаться с вредными привычками, включить в свой ритм жизни спорт и фитнес, прогулки на свежем воздухе.
Придерживайтесь принципов здорового питания (больше овощей, фруктов, ягод), соблюдайте режим дня: ложитесь спать вовремя.
И, конечно, учитесь держать свои эмоции в пределах нормы: не нервничайте по пустякам. Если вы чувствуете, что у вас проблемы – обратитесь к грамотному психологу или психотерапевту. Он выслушает и поможет разобраться с основными проблемами, и, при необходимости, назначит курс седативных препаратов.
Продукты питания, рекомендуемые при противооксидантной терапии:
Но для большинства людей этих рекомендации недостаточно, потому что многие из нас живут в больших городах и подвержены внешним негативным факторам, усиливающим оксидативный стресс.
Уровень загрязнения окружающей среды неудовлетворительный из-за загазованности воздуха выхлопными газами и обилия промышленных предприятий. Кроме того, качество продуктов питания, которые мы покупаем, не гарантирует суточный рацион витаминов и минералов.
Для решения этой проблемы люди привыкли использовать БАД к пище, содержащие те или иные полезные вещества, которые тяжело получить с пищей.
БАД. Не является лекарственным средством.
Имеются противопоказания. Перед применением необходимо ознакомиться с инструкцией или проконсультироваться со специалистом.
1. Fulle, S., Pietrangelo, T., Mancinelli, R. et al. Specific correlations between muscle oxidative stress and chronic fatigue syndrome: a working hypothesis. J Muscle Res Cell Motil 28, 2007, pp. 355–362
2. D. John Betteridge. What is oxidative stress? Metabolism. Volume 49, Issue 2, Supplement 1, February 2000, pp 3-8
3. Brody Steven A. Мужское бесплодие и окислительный стресс: роль диеты, образа жизни и пищевых добавок. Андрология и генитальная хирургия, № 3, 2014, с. 33-41.
4. Зверев Я.Ф. Флавоноиды глазами фармаколога. Антиоксидантная и противовоспалительная активность // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2017. Т. 15. № 4. с. 5-13
Окислительный стресс – основная опасность современности
В организме человека постоянно протекают миллионы различных биохимических превращений. Большинство из них важно для правильного функционирования всей этой сложной системы, но иногда течение некоторых реакций выходит из-под контроля, что может отрицательно сказываться на состоянии клеток и работе организма в целом. Одним из таких явлений может стать окислительный стресс.
Что такое окислительный стресс
Окислительным или оксидативным стрессом называют резкую активизацию окислительных процессов на фоне недостаточного функционирования антиоксидантной системы. Это приводит к накоплению в организме продуктов свободнорадикального окисления, которые обладают весьма высокой активностью и способностью повреждать молекулы жиров, белков, ДНК и др. Это не может пройти для человеческого организма не замеченным, особенно при длительном нарушении баланса между стимуляцией окислительных процессов с образованием свободных радикалов и снижением активности антиоксидантов. Поэтому следствием окислительного стресса становится возникновение и прогрессирование самых различных патологий.
Впервые термин «окислительный стресс» был введен Х. Зисом в 1985 году.
Свободными радикалами называют молекулы или их отдельные части, у которых присутствует на внешней орбите неспаренный электрон. Поскольку такое состояние нестабильно, а в природе все стремится к гармонии, свободные радикалы приобретают чрезвычайную химическую активность и стремятся стабилизироваться за счет присоединения недостающего электрона.
Баланс между концентрацией прооксидантных и антиоксидантных компонентов называется перекисным гомеостазом.
Механизм развития
Наиболее часто окислительный стресс становится следствием образования активных форм кислорода (АФК), хотя существуют и активные формы азота и других элементов. Существенная доля поступающего в организм человека кислорода принимает участие в реакциях митохондриального окисления.
Митохондрии представляют собой органеллы клетки, в которых производится энергия. В них содержатся дыхательные ферменты, которые посредством окислительно-восстановительных реакций расщепляют глюкозу с помощью доставленного посредством гемоглобина кислорода, что называют циклом Кребса.
Во время митохондриального окисления к молекуле кислорода происходит синхронная транспозиция 4-х свободных электронов с последующим образованием 2-х молекул воды или других соединений. Это всегда сопровождается реакциями одноэлектронного восстановления, в результате которых образуются промежуточные продукты восстановления молекулы кислорода, имеющие как радикальную, так и нерадикальную природу. Но во всех случаях они отличаются высокой реакционной способностью, благодаря чему они и были названы активными формами кислорода. К их числу относятся:
Таким образом, АФК могут взаимно превращаться друг в друга и образуются в ходе одноэлектронного восстановления молекулярного кислорода после митохондриального окисления. Но их количество напрямую зависит от содержания кислорода в клетке. Образование АФК может осуществляться различными путями, в том числе:
Каждый из перечисленных ферментов отвечает за протекание процессов окисления в определенных органах и тканях, что и обуславливает характер возникающих при окислительном стрессе последствий.
Но все клетки имеют специализированные системы для трансформации АФК в не столь реакционноспособные соединения. Тем не менее их активность может снижаться на фоне:
Эти и ряд других факторов приводят к активизации окислительных процессов и подавлению антиоксидантной системы, что провоцирует повышенное образование активных форм кислорода, которые и оказывают разрушающее действие на клетки и в частности ДНК. Это становится причиной развития ряда патологических изменений и в конечном итоге заболеваний.
Наиболее велика роль оксидативного стресса в развитии сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний, в особенности ишемической болезни сердца, атеросклероза, ишемических изменений в головном мозге, болезней Альцгеймера и Паркинсона. Также доказано, что окислительный стресс провоцирует инфекционные, онкологические заболевания и сахарный диабет. Все эти заболевания становятся причиной смерти миллионов людей ежегодно, что требует серьезного отношения к проблеме развития окислительного стресса и поиску вариантов ее решения.
Тем не менее нельзя рассматривать процесс образования АФК только с отрицательной стороны. Они важны для организма, поскольку принимают участие в регуляции апоптоза (необходимой клеточной гибели, обеспечивающей поддержание постоянства количества клеток и избегания их неконтролируемого деления) и клеточной адаптации. Поэтому опасным стоит считать только дисбаланс между образующимися АФК и другими высоко реакционноспособными соединениями и антиоксидантами, т. е. непосредственно окислительный стресс.
Возможные последствия
Под воздействием свободных радикалов могут повреждаться белки, нуклеиновые кислоты, а также происходить разрушение мембранных фосфолипидов и образование межмолекулярных комплексов. Молекулы ДНК в основном мутируют в результате воздействия гидроксид-радикалов и реже под влиянием супероксид-анионов, что приводит к нарушениям в структуре хромосом и может стать причиной развития онкологических заболеваний, генетически обусловленных патологий, передающихся по наследству.
Белки также подвергаются окислительным видоизменениям, в результате чего они теряют свои функциональные возможности и могут трансформироваться в соединения, способные взаимодействовать с другими. Кроме того, при окислительном стрессе существенно активизируются процессы гликозилирования белков, что приводит к повреждению тканей, что характерно для сахарного диабета.
Отражается оксидативный стресс и на структуре липидов, которые являются элементами клеточных мембран. Свободные радикалы провоцируют разрыв их молекулы, что приводит к повышению проницаемости клетки для разных соединений, некоторые из которых могут оказывать гибельное цитотоксическое действие на них. Из клетки вымываются важные микроэлементы, но увеличивается концентрация солей, а также наблюдается снижение внутриклеточного pH.
pH крови является одним из наиболее стабильных показателей для человеческого организма. Венозная кровь содержит углекислоту, подлежащую выведению из организма легкими, и имеет pH – 7,35. В то же время для артериальной крови характерно pH – 7,4. Другие биологические жидкости также имеют свой нормальный уровень pH: для слюны это 6,8—7,4, для мочи – 6—7, для желудочного сока – 1,53—1,67.
Организм стремится поддерживать постоянный кислотно-щелочной баланс всех биологических жидкостей, смещение которого в ту или иную сторону немедленно отражается на самочувствии и состоянии здоровья. Увеличение кислотности называют ацидозом, а сдвиг pH в сторону щелочной реакции – алкалозом. Оба состояния являются опасными для организма и требуют принятия соответствующих мер, но чаще наблюдается смещение pH в кислую сторону, т. е. закисление организма.
Изменение кислотно-щелочного баланса организма приводит к нарушениям протекания нормальных биохимических процессов в клетках и их гибели. В результате возникают изменения в работе внутренних органов. При окислительном стрессе в первую очередь меняется pH мочи и слюны.
Процессы окисления липидов также провоцируют повышение синтеза простагландинов, известных науке в качестве мощных индукторов сокращения или расслабления гладкой мускулатуры стенок сосудов, бронхов, матки, ЖКТ и ряда других физиологических изменений. Их окисление может становиться причиной развития нарушений микроциркуляции, ишемии, глаукомы, катаракты, цирроза.
Таким образом, признаками возникновения окислительного стресса могут выступать:
Окислительный стресс также становится причиной преждевременного старения, ухудшения состояния кожи, волос и ногтей.
Заболевания ЦНС
Окислительный стресс оказывает мощное влияние на состояние головного мозга, поскольку он не только является одним из основных потребителей кислорода в организме, но и во многом состоит из липидов, которые крайне чувствительны к действию свободных радикалов. Под их действием наблюдается нарушение нейроциркуляции, ослабление связей между частями головного мозга, что и приводит к возникновению когнитивных, а также поведенческих расстройств.
Особенно чувствительны к действию оксидативного стресса клетки гиппокампа, миндалин, префронтальной коры и мозжечка.
Сегодня существуют свидетельства, подтверждающие повышение риска развития заболеваний центральной нервной системы, в результате развития окислительного стресса. Его следствием могут стать:
Заболевания сердечно-сосудистой системы
Окислительный стресс крайне негативно сказывается на работе сердечно-сосудистой системы. Существуют убедительные доказательства повреждения свободными радикалами эндотелиальных клеток и развитие на фоне этого нарушений состояния сосудистых стенок.
В результате создаются весомые предпосылки для возникновения атеросклероза, при котором в толще стенок кровеносных сосудов образуются холестериновые бляшки, что приводит к уменьшению просвета сосуда. Вследствие подобных изменений повышается артериальное давление, что становится причиной развития гипертонии, а затем и ишемической болезни сердца, сопровождающейся нарушением движения крови в коронарных сосудах. Результатом их закупорки может стать инфаркт миокарда, для которого характерна выраженная ишемия с последующим некрозом части миокарда. При отсутствии своевременной медицинской помощи инфаркт миокарда способен унести жизнь больного.
Ишемия миокарда развивается, когда потребность сердечной мышц в кислороде превышает его поступление.
Сахарный диабет
Активные формы кислорода способны оказывать отрицательное влияние на состояние β-клеток поджелудочной железы, что сказывается на продукции инсулина. Кроме того, они активизируют процессы гликозилирования белков. В результате не только может ухудшаться течение сахарного диабета с развитием осложнений, но и формироваться предпосылки для его возникновения.
Остеопороз
Остеопорозом называют заболевание, при котором кости теряют свою исходную прочность, становятся более пористыми и в результате более хрупкими. Это резко увеличивает риск получения переломов, в том числе компрессионных переломов позвоночника. Данное заболевание наиболее характерно для лиц пожилого возраста, но мало кто задумывается, что истоки его развития также лежат в окислительном стрессе.
При оксидативном стрессе потребляемые с пищей минералы не успевают доставляться к костям, а используются для решения более неотложных задач – нейтрализации кислот и повышения pH до нормальных показателей. В результате костная ткань, не имея возможности должным образом обновляться, постепенно истончается, разрушаются присутствующие внутри костей костные перегородки, что приводит к увеличению пор и повышению хрупкости кости.
Онкологические заболевания
Повреждение ДНК при окислительном стрессе может становиться причиной нарушения процессов из репликации и транскрипции, что приводит к возникновению мутаций и возможному преобразованию нормальных клеток в злокачественные. При этом напомним, что любой воспалительный процесс сопровождается повышением активности окисления и усиленной продукцией активных форм кислорода. Они могут инициировать процесс синтеза противовоспалительных цитокинов, а также играют значительную роль в активации онкогенов.
Поэтому на фоне длительно текущего воспалительного процесса или окислительного стресса, обусловленного действием других факторов, резко увеличивается риск образования злокачественных клеток, которые не поддаются апоптозу, а напротив, активно делятся и растут. Это приводит к формированию злокачественных опухолей разного типа и степени агрессивности, в том числе способных уносить жизнь человека в течение нескольких лет после образования.
Антиоксиданты, как средства для борьбы с окислительным стрессом
Как уже говорилось, в организме постоянно образуются свободные радикалы и постоянно уничтожаются антиоксидантами. Окислительный стресс – следствие нарушения этого баланса. Таким образом, антиоксиданты являются естественной защитой организма от старения и развития патологических изменений в организме.
Часть антиоксидантов вырабатывается организмом, другие же поступают в него вместе с пищей. Первые представляют собой ферменты или высокомолекулярные белки. Они принимают участие в раскладывании вырабатывающихся внутри клетки свободных радикалов нерадикальным путем или связывают их, чтобы они не смогли нанести ей повреждений. Антиоксиданты, поступающие с пищей, действуют по типу «ловушки». Они отдают свои электроны свободным радикалам, тем самым нейтрализуя их.
Каждый антиоксидант имеет свою локализацию в организме и механизм действия на свободные радикалы. Поэтому один и тот же антиоксидант не способен инактивировать все присутствующие свободные радикалы.
В процессе эволюции сформировалось 2 системы защиты от АФК. Первичная, в состав которой входят как ферментные, так и неферментные антиоксиданты, препятствуют образованию новых радикалов. Элементы вторичной системы захватывают уже сформировавшиеся радикалы и образуют комплекс, который включается в работу при возникновении окислительных повреждений клеточных структур для быстрого их восстановления.
К числу ферментных антиоксидантов принадлежат:
Неферментными антиоксидантами являются:
Таким образом, естественным способом защиты от свободных радикалов является снижение количества потребляемых вредных продуктов, в особенности фастфуда, полуфабрикатов и пр., с увеличением объема съедаемых ежедневно свежих фруктов или овощей. Наибольшее количество антиоксидантов содержится в помидорах, цитрусовых, орехах, винограде, фруктах, ягодах и овощах оранжевого и красного цвета. Полезным будет увеличить количество потребляемой рыбы и других продуктов, богатых на омега-3.
«Живая» вода – сильнейший антиоксидант
«Живой» водой или католитом называют воду, получившую в результате электролиза отрицательный редокс-потенциал и pH в рамках 8,5—10,5. Она не отличается от обычной ни по цвету, ни по запаху, ни по вкусу. Тем не менее отличия все таки есть и заключаются они в окислительно-восстановительном потенциале, а именно в наличии «лишних» электронов у молекул, которые и присоединяются к свободным радикалам, нейтрализуя их.
Таким образом, с точки зрения физики такая вода является восстановителем, а само название «живая» является данью исконно русским традициям. Главным ее достоинством является то, что взаимодействуя со свободными радикалами, она сама не превращается в таковые, становясь полностью нейтральной, а также стимулирует синтез в организме собственных антиоксидантов, усиливает действие имеющихся.
Электролиз – физико-химический процесс, заключающийся в получении под действием электрического тока и специальных электродов или с помощью особых минералов двух разнозаряженных веществ, в нашем случае католита (живой воды с отрицательным потенциалом и щелочной реакцией) и анолита (мертвой воды с положительным потенциалом и высокой кислотностью).
Хотя еще нет систематизированных данных, подтверждающих эффективность живой воды, практика показывает, что она является сильным и при этом многофункциональным антиоксидантом, поскольку не только сама проявляет антиоксидантные свойства, но и многократно усиливает действие ферментных и неферментных антиоксидантов.
Кроме того, что она является прекрасным и целиком безопасным антиоксидантом, живая вода:
В природе также существуют источники «живой» воды, более известные нам в качестве минеральных. Но мало кто знает, что кроме уникального набора солей, они ионизированы, т. е. имею положительный или отрицательный заряд. Это и объясняется тот факт, что ранее люди стремились попасть на воды, чтобы поправить свое здоровье, а сегодня бутилированная минеральная вода не оказывает такого выраженного эффекта. Дело в том, что большинство ионов нейтрализуется в течение двух суток, что делает бутилированную минералку далеко не такой полезной, как вода, выпитая непосредственно из того же источника.
Одновременно с получением живой воды образуется так называемая мертвая вода или анолит. Они также по вкусовым свойствам не отличается от обычной, но имеет положительный окислительно-восстановительный потенциал. Это обеспечивает приобретение ею выраженных бактерицидных свойств, что делает такую воду весьма эффективным средством для лечения различных инфекционных заболеваний, дезинфекции помещений и пр.
Получить живую и мертвую воду можно в домашних условиях с помощью бытовых активаторов или ионизаторов. Процесс занимает 10—40 минут, после чего оба типа воды готовы к употреблению.
Но употреблять живую и мертвую воду нужно правильно. Прежде всего, следует понимать, что в зависимости от способа получения и конкретного прибора она имеет разные окислительно-восстановительные потенциалы. Если они не высоки, такую воду, особенно живую, можно использовать для ежедневного применения. Но вода с высоким отрицательным зарядом должна использоваться короткими курсами, в противном случае она также сможет нанести вред организму. Этим и объясняется тот факт, что одни хвалят живую воду и считают ее панацеей, а другие не заметили никаких изменений в самочувствии. Все дело в правильном подборе величины восстановительного потенциала и дозе.
Профилактика окислительного стресса
Значительно лучше своевременно заботиться о поддержании здоровья в норме, чем затем бороться с последствиями оксидативного стресса. Для этого важно обеспечить организм достаточным поступлением в организм естественных антиоксидантов с пищей, т. е. стараться придерживаться здорового питания с выделением существенной доли в ежедневном рационе свежим фруктам и овощам.
Важно отказаться от курения и злоупотребления алкоголем. Тем не менее красное вино может оказаться полезным в профилактике окислительного стресса, так как содержит биологически активные вещества, которые обладают антиоксидантными свойствами. Поэтому бокал красного вина в день вполне допустим.
Также рекомендуется повысить уровень физической активности, но отказаться от изнурительных тренировок, так как они заставляют организм испытывать гипоксию. При этом не лишним будет периодически контролировать уровень сахара в крови, особенно лицам старше 45 лет. Не стоит забывать и о роле ультрафиолета в развитии окислительного стресса. Поэтому рекомендуется использовать солнцезащитные кремы, причем не только в летнее время, но и в течение года.
Таким образом, с окислительным стрессом сегодня может столкнуться каждый, поскольку вызывающие его факторы крайне распространены и избежать их негативного влияния невозможно. Поэтому каждый, особенно жители мегаполиса, нуждаются в использовании антиоксидантов даже на фоне отсутствия проблем со здоровьем, а при возникновении таковых следует обратиться к врачу и на фоне лечение имеющегося заболевания, обязательно обогатить ежедневный рацион природными источниками антиоксидантов, в качестве которых также может выступать «живая» вода.