21 подписчик

Окислительный стресс — цепная реакция разрушения ДНК, липидов, белков

10 ноября 202310 ноя 2023

13 мин

Оглавление

Здоровье — баланс антиоксидантов и АФК
Дисбаланс — окислительный стресс
Причины

Об окислительном стрессе и его процессе, а также о том, какими могут быть его последствия для здоровья.

Окислительный стресс — это цепная реакция окислительного повреждения клеток и тканей, включая ДНК, липиды, белки. Приводит к нарушению их структуры и функции и, как следствие, к деградации органов и систем. Является причиной более 80 типов заболеваний: сердечно-сосудистых, нейродегенеративных, диабета и других. А также приводит к преждевременному старению и ухудшению качества жизни — плохому настроению, упадку сил, нарушениям сна [1].

Причина окислительного стресса — повышенный уровень активных форм кислорода (АФК), одной из форм свободных радикалов с самой сильной окислительной способностью, а именно гидроксильного радикала (ОН). АФК образуются в каждой клетке в результате метаболизма кислорода.

Здоровье — баланс антиоксидантов и АФК

Организм вырабатывает оксиданты и антиоксиданты. Эти вещества участвуют в ряде функций — обмен веществ, дыхание, поддержание иммунитета и выделение энергии, которые нужны для переваривания пищи, сокращения мышц, передачи нервных импульсов, синтеза химических веществ.

При этом:

оксиданты (окислители) — неустойчивые молекулы, у которых есть один или несколько неспаренных электронов. Очень реакционноспособны и стремятся забрать электрон у соседних молекул.
антиоксиданты — вещества, которые могут вступать в реакцию с оксидантами нейтрализуя их, в том числе передавая электроны и восстанавливая недостающий электрон у окислителей.

Когда организм в равновесии, уровень окислителей (АФК) настолько мал, что естественная антиоксидантная защита клетки своевременно нейтрализует АФК и восстанавливает причиненный ущерб [2] — регулирует и поддерживает количество окислителей на безопасном уровне.

Дисбаланс — окислительный стресс

В возникновении дисбаланса можно выделить три механизма:

Угнетение антиоксидантной защиты клеток.
Повышенная выработка АФК.
Одновременное угнетение антиоксидантной защиты и повышенная выработка АФК.

Снижение антиоксидантной активности и/или повышение уровня АФК происходит под действием совокупности негативных факторов.

Причины

Можно условно разделить на внешние негативные факторы (загрязненная окружающая среда, вредное питание, излучение). А также внутренние — процессы, происходящие внутри организма.

Внешние

Ксенобиотики — причина окислительного стресса

Основные из них — ультрафиолетовое и радиационное излучение, а также чужеродные химические вещества — ксенобиотики, которые могут накапливаться в организме [3]. Они содержатся в различных концентрациях:

В загрязненном воздухе и воде [4].
Вредной еде: с высоким содержанием жиров, сахара, соли, консервантов, искусственных добавок [5].
Лекарствах: антибиотики, противовирусные средства, препараты железа, некоторые антидепрессанты и другие [6].

Негативные факторы запускают цепь реакций, которые приводят к угнетению антиоксидантной системы и повышенной выработке АФК. Загрязнение окружающей среды, вызывающее окислительный стресс, одна из наиболее важных причин заболеваний и преждевременной смерти в мире [7].

Внутренние

К внутренним факторам можно отнести некоторые заболевания, тяжелый физический труд, эмоциональный стресс [8], [9], а также возраст, когда активность антиоксидантной защиты клетки снижается и организм становится более подвержен окислительным повреждениям. Внешние и внутренние негативные факторы приводят к повышению уровня АФК в организме.

Активные формы кислорода

АФК образуются в каждой клетке во время метаболизма кислорода — процесса, в котором организм использует кислород для выработки энергии [10]. При этом в АФК превращается около 1-2% всего кислорода, содержащегося в воздухе [11].

Средняя выработка АФК в час:

0,22 литра — в состоянии покоя.
14 литров — при высоких физических нагрузках (из-за повышенного потребления кислорода и ускоренного обмена веществ).

Умеренные нагрузки могут способствовать укреплению антиоксидантной защиты и уменьшению риска развития заболеваний, связанных с окислительным стрессом [8].

Процесс окисления

Молекулы клеток находятся в равновесии и имеют спаренные электроны — их количество всегда четное, например 2, 4, 6 и так далее. АФК — энергетически активные молекулы, содержащие кислород, с неспаренным электроном. Они стремятся восстановить свой баланс — отбирая электроны у близлежащих молекул клеток, окисляя их.

При этом, молекула, лишившись электрона, может:

Распасться на более мелкие части, утрачивая функции.
Стать свободным радикалом (окислителем) с непарным количеством электронов.

Свободный радикал — звено в цепной реакции окислительного стресса. Он стремиться восстановить свое равновесие, отняв электрон у соседних молекул и так далее по цепочке, что напоминает «принцип домино»: первый элемент инициирует реакцию, в результате которой повреждаются последующие элементы [12].

Последствия окислительного стресса

Повреждающее действие АФК можно сравнить с коррозией металла. Кислород окисляет железо, что приводит к разрушению — изменению его структуры и свойств [13]. В организме повышенный уровень АФК вызывает повреждения ДНК, белков и липидов клеток, нарушая их функции [1].

Окислительный стресс — причина заболеваний

Окислительный стресс — причина более 80 типов заболеваний, многие из которых могут приводить к преждевременному старению и даже смерти, а именно:

Сердечно-сосудистой системы: атеросклероз, гипертония, инфаркт миокарда, инсульт.
Дыхательной: хроническое обструктивное заболевание легких, бронхиальная астма и другие.
Нервной: деменция, эпилепсия, болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
Эндокринной: метаболические нарушения, диабет.
Различных видов аутоиммунных, онкологических заболеваний.
Снижения иммунитета: организм более уязвимым для инфекций и заболеваний.
Психических расстройств: депрессия и биполярное расстройство.

Окисление может приводить ко многим другим заболеваниям, ускоренному старению и возрастным нарушениям. Кроме того, оно связано с воспалением, что еще больше усугубляет негативное воздействие на организм.

Подавление окислительного стресса продлевает жизнь

Автор обзора “Окислительный стресс, ограничение калорийности и старение” пришел к выводу, что нейтрализация окислительного стресса и активация антиоксидантной системы организма (ферментов, которые разрушают АФК) продлевает жизнь [14].

*Слайд обзора опубликован в журнале SCIENCE.

На графике:

Синим цветом — показана кривая длительности жизни мушек дрозофил как биологической модели.
Розовым цветом — показана кривая удлинения срока жизни в днях за счет активации антиоксидантной системы и подавления оксидантов. В среднем, мушки прожили на 25-30 дней дольше.

Можно предположить, что оксиданты укорачивают жизнь, а снижение уровней окислительного стресса и окислительных повреждений потенциально может замедлить возрастные изменения и продлить максимальную продолжительность жизни.

Антиоксиданты

Вещества, которые нейтрализуют окислители, вырабатываются в организме, а также могут поступать извне.

Собственная антиоксидантная защита

Система антиоксидантных соединений есть в каждой клетке (ферменты, белки и другие вещества) [15]. В здоровом организме поддерживает необходимый физиологический уровень АФК, нейтрализуя избыток. Может угнетаться под действием негативных факторов и/или не справляться с повышенной выработкой АФК [10].

Из добавок и пищи

Содержатся в некоторых продуктах и пищевых добавках. Попадают в кровоток в сверхмалой концентрации, потому что плохо усваиваются в желудочно-кишечном тракте. Министерство сельского хозяйства США (USDA) не смогло найти убедительных доказательств в пользу того, что концентрация антиоксидантов в продуктах равноценна последующему антиоксидантному воздействию на организм [16]. Кроме того, большой размер молекулы известных антиоксидантов коэнзима Q10 и витамина С дополнительно ограничивает биодоступность и доставку к поврежденным тканям.

Избыточное потребление в попытке поднять концентрацию несет определенные риски для здоровья:

Аллергические реакции, нарушения пищеварения, отравления и другое.
Некоторые антиоксиданты, такие как витамин С, могут становиться свободными радикалами после передачи электрона свободному радикалу, участвующему в цепной реакции окислительного стресса.

Г. Оменн, доктор медицины, доктор философии, врач и исследователь. Университет Питтсбурга, США: «В среднем, после четырех лет приема добавок, комбинация бета-каротина и витамина А не принесла пользы и, возможно, оказала неблагоприятное влияние на заболеваемость раком легких и на риск смерти от рака легких, сердечно-сосудистых заболеваний…»

Источник: сайт Национальной медицинской библиотеки США PubMed “Влияние комбинации бета-каротина и витамина А на рак легких и сердечно-сосудистые заболевания”, 1996 г. [17]

Молекулярный водород — самый мощный антиоксидант, известный науке

Н2 — это два атома водорода, объединенные в одну молекулу, имеющую 2 электрона. Благодаря своим свойствам:

останавливает цепную реакцию окислительного стресса — легко отдавая электроны свободным радикалам.
нейтрализует причину окислительного стресса — вступая в реакцию с самой агрессивной формой АФК — гидроксильным радикалом (ОН), образуя воду, которая выводится естественным путем [18].

В отличие от других антиоксидантов, Н2:

не имеет передозировки — безопасен, может доставляться в больших объемах и концентрациях. Например, газовая смесь водорода 97% и кислорода 3% применялась для глубоководных погружений. Токсических эффектов обнаружено не было [19].
передавая электрон свободному радикалу, водород не становится свободным радикалом (прооксидантом) [20].
из-за маленького размера молекулы легко проникает сквозь любые барьеры и мембраны — к ядру, митохондриям клеток [21].
простые и доступные способы введения в организм. Доставляется адресно, в зависимости от метода: к органам ЖКТ, верхним слоям кожи, непосредственно в кровоток [22].
может обеспечить высокую концентрацию антиоксидантов организме.

Антиоксидантные свойства Н2 были открыты в 2007 году. Уже опубликовано более 2000 статей и более 100 исследований на людях и животных. Водород используется в профилактике и лечении более 170 типов заболеваний и нашел применение в клиниках Европы, Азии, США. Лидером по изучению и применения Н2 является Китай.

Методы доставки H2

Водород легко вводится доступными способами, одни из них:

ингаляции — газовая смесь водорода и кислорода поступает в легкие, откуда водород попадает в кровоток.
насыщение водородом воды — для ванн и питья, Н2 усваивается из желудочно-кишечного тракта или проникает в организм через верхние слои кожи.

Газовая смесь для ингаляций и насыщения воды водородом вырабатывается генераторами. Они могут использоваться не только в медицинских учреждениях, но и в домашних условиях. Авторы исследований утверждают, что ингаляции могут поддерживать самую высокую концентрацию Н2 в крови.

Например, при сравнении разных методов доставки, повышенные концентрации Н2 сохранялись в течение 60 минут после ингаляции, а при других методах доставки (вода, физраствор) снижалась в течение нескольких минут [24]. Подробнее читайте в статье «Сравнение методов доставки водорода в организм«.

Заключение

Окислительный стресс — серьезная проблема для организма, приводящая к более 80 заболеваний и ускоренному старению. Стресс, плохая экология, неправильное питание, а также некоторые лекарства и жизненный образ могут быть причиной его возникновения. Однако есть способы борьбы с окислительным стрессом, такие как прием антиоксидантов, среди которых можно выделить молекулярный водород, а именно ингаляции.

Еще больше статей о болезнях и здоровье читайте на нашем официальном сайте.

Подписывайтесь на наш Телеграм-канал, каждый день мы публикуем реальные истории и исследования всего мира о самых распространенных болезнях и способах их лечения.