Перспективы окислительно-восстановительной медицины.
Как обсуждается в основном тексте, активные формы кислорода (АФК) и другие активные формы генерируются посредством различных эндогенных источников, которые связаны друг с другом и с клеточными сигнальными сетями.
Мы также подробно обсудили важность правильного окислительно-восстановительного баланса для поддержания гомеостаза и физиологических функций клеток и организма. Физиологические уровни оксидантов поддерживают физиологию (окислительный эустресс), тогда как чрезмерное воздействие оксидантов вызывает повреждение (окислительный дистресс). Небольшое повышение уровня оксидантов приводит к адаптации к стрессу и повышению устойчивости (концепция, известная как гормезис).
Редокс-медицина обладает потенциалом модулировать уровни оксидантов для достижения терапевтического эффекта. Желательно контролировать чрезмерные уровни оксидантов, чтобы предотвратить токсичность, связанную с окислительным дистрессом (приводящим к гибели клеток и дегенерации тканей), и поддерживать правильный окислительно-восстановительный баланс. Применение этих стратегий включает использование при (нейро)дегенеративных расстройствах и расстройствах, связанных с патологическим воспалением.
Утилизация АФК также была предложена в качестве стратегии продления жизни, а также профилактики рака (поскольку повышенные уровни АФК связаны с патологией раковых клеток).
Одной из возможностей контроля АФК является предоставление окислительно-восстановительных кофакторов (особенно никотинамидных нуклеотидов и флавинов), которые необходимы для большинства окислительно-восстановительных реакций и, следовательно, необходимы для правильного окислительно-восстановительного баланса.
Дополнительный подход заключается в поставке антиоксидантов, включая различные небольшие биоактивные молекулы, такие как витамины, микроэлементы и ионы металлов, в качестве строительных блоков и компонентов ферментов, таких как редоксины (тиоредоксин, глутаредоксин и пероксиредоксин), глутатионпероксидаза (GPX) и супероксиддисмутазы. (СОД). Существует также потенциал для использования различных окислительно-восстановительных мер, включая изменение образа жизни и соответствующее питание, а также окислительно-восстановительные препараты. Кроме того, воздействие гипоксии может оказывать благотворное влияние на окислительно-восстановительный баланс и связано с повышением устойчивости к стрессам, включая окислительный стресс.
В некоторых обстоятельствах, таких как рак и другие типы аберрантного образования тканей, а также для усиления иммунных реакций и защиты от патогенов, например, в контексте заживления ран, может быть полезно индуцировать повышенную генерацию АФК, чтобы вызвать окислительный дистресс и стимулировать клеточную активность. убийство. Эти подходы могут быть реализованы с использованием различных химиотерапевтических, лучевых и окислительно-восстановительных препаратов, а также с использованием физических методов, таких как фотодинамическая терапия или использование холодной атмосферной плазмы. RNS – активные формы азота; RSS активные формы кислорода.
Выводы и перспективы
Сигнальные и повреждающие свойства АФК, в частности наиболее распространенного и наиболее изученного клеточного оксиданта H2O2, составляют основу концепции окислительно-восстановительного гомеостаза с его компонентами окислительного эустресса и окислительного дистресса.
Передача редокс-сигналов универсально интегрирована с центральными гомеостатическими механизмами на молекулярном, органеллярном, клеточном, тканевом и организменном уровнях.
Научное сообщество многое узнало об этих механизмах развития, здоровья и болезней, а также старения. Это привело к появлению новой области окислительно-восстановительной медицины, которая исследует потенциал производства и детоксикации оксидантов в качестве медицинской стратегии. Однако из-за обширной плейотропии АФК их роль как физиологических сигнальных агентов по-прежнему трудно однозначно определить с точки зрения простых причинно-следственных связей.
Учитывая недавнюю доступность передовых методов анализа уже упомянутых конкретных оксидантов, важным шагом вперед для будущих исследований в понимании сложности вклада оксидантов в физиологию является ограничение рассмотрения «АФК», которое в конце концов не относится к отдельной молекуле. — в пользу изучения конкретных молекулярных агентов, таких как O2 ·-, H2O2 или 1 O2, которые имеют совершенно разные свойства, механизмы и роли в физиологии (вставка 1) и, следовательно, могут требовать совершенно разных подходов для терапевтической модуляции.
Более того, граница между окислительным эустресом и окислительным дистрессом в различных физиологических условиях сильно зависит от контекста и нуждается в более подробной характеристике.
Таким образом, чтобы успешно использовать окислительно-восстановительную модуляцию в качестве терапевтической стратегии, крайне важно охарактеризовать окислительно-восстановительный баланс в различных контекстах. Омика и технологии визуализации откроют доступ к пониманию таких глобальных эффектов. Мы ожидаем, что благодаря этим достижениям потенциал развивающейся области окислительно-восстановительной медицины будет лучше реализован.