#вещества #свободные радикалы #антиоксиданты #оксидативный стресс
Кто такие свободные радикалы?
Свободные радикалы или оксиданты - это нестабильные молекулы, атомы которых потеряли один электрон из своей пары. Пытаясь восстановить свою целостность и стабильность, они активно пытаются отнять недостающий заряд у других молекул. Тем самым они порождают новые свободные радикалы, запускают цепную реакцию и повреждают любые вещества на своем пути. Иначе этот процесс называется окислением. И ему подвержены все органические материи - живые и неживые. Например, клетки человеческого организма, растения, животного или металлы, нефтепродукты, масла, пластики, полимеры и другие.
По сути, свободные радикалы разрушают любые молекулы, с которыми вступают в реакцию.
------------------------------------------------------------------------------------
Разные вещества имеют разную устойчивость к окислению, что определяет скорость и интенсивность повреждений. Более уязвимыми являются живые клетки, поскольку содержат много легко окисляемых веществ - липиды, белки, ДНК.
------------------------------------------------------------------------------------
Окислительный процесс лежит в основе повреждения работоспособности здоровых клеток, тканей, органов и целых систем, а также износа материалов.
Откуда берутся свободные радикалы?
Свободные радикалы образуются из разных веществ и являются разновидностью их активных (агрессивных) форм. Например, активные формы кислорода, хлора, азота, серы, липидов, и других элементов.
------------------------------------------------------------------------------------
Не все активные формы веществ являются свободными радикалами.
------------------------------------------------------------------------------------
А что этому способствует?
Образованию свободных радикалов способствуют разные факторы.
Внешние:
- ультрафиолетовое, синее, частично инфракрасное и ионизирующее излучение;
- загрязнение атмосферы (выхлопные газы, табачный дым, токсины, тяжелые металлы и др.);
- курение;
- употребление алкоголя и наркотических веществ;
- некоторые химические вещества и лекарства.
Внутренние:
- естественные процессы обмена веществ (в ходе окислительно-восстановительных реакций);
- неправильное питание;
- нарушение режима сна;
- длительный эмоциональный и физический стресс.
------------------------------------------------------------------------------------
Оксиданты = свободные радикалы = активные формы кислорода и других веществ - молекулы, которые повреждают любые органические материи живые или неживые.
------------------------------------------------------------------------------------
Кто такие АНТИоксиданты?
Как в экономике: «спрос рождает предложение», так и в природе: «есть опасность - есть и механизмы защиты».
Антиоксиданты - это вещества, которые противостоят свободным радикалам. Это молекулы, способные отдавать электрон (или атом водорода) реактивным формам и тем самым нейтрализовать их разрушающее действие.
При этом сами они не становятся агрессивными и не запускают цепные реакции.
------------------------------------------------------------------------------------
Антиоксиданты - это вещества, которые нейтрализуют свободные радикалы, отдавая им свой электрон, но при этом не превращаются в активную агрессивную форму.
------------------------------------------------------------------------------------
Откуда берутся антиоксиданты?
Антиоксиданты синтезируются как в живых организмах, так и неживой природе.
В организме человека имеется врожденная антиоксидантная система. Антиоксидантны вырабатываются в ответ на появление свободных радикалов и нейтрализуют их. Так они прерывают цепную реакцию и сдерживают повреждение клеток.
------------------------------------------------------------------------------------
Антиоксиданты защищают клеточные мембраны, ДНК и белки.
------------------------------------------------------------------------------------
Функции антиоксидантов и их значение для здоровья человека
Антиоксиданты способны нейтрализовать свободные радикалы до того момента, как те повредят живую клетку.
Также они создают благоприятные условия для:
- подавления воспалительных процессов;
- восстановления клеток - рождения новых вместо поврежденных;
- очищения организма от частей разрушенных клеток.
Опосредованно они:
- замедляют процессы клеточного старения, сдерживая преждевременное разрушение клеток;
- поддерживают нормальную работу иммунной системы;
- поддерживают здоровье всех органов тела;
- снижают риск развития разных заболеваний, связанных с окислительным стрессом.
Кстати, о нем - что это такое?
Что такое оксидативный стресс?
Оксидативный или окислительный стресс - это состояние, при котором количество свободных радикалов преобладает над количеством антиоксидантов, вырабатываемых организмом. В этих условиях происходит мобилизация все ресурсов тела для отражения атаки. Однако если их оказывается недостаточно, происходит повреждение клеток, тканей и органов. Накопление таких повреждений могут приводит к необратимым последствиям и серьезным заболеваниям: сахарный диабет второго типа, атеросклероз, инфаркт миокарда, инсульт, астма, ревматоидный артрит, онкология, болезни Паркинсона, Альцгеймера.
------------------------------------------------------------------------------------
Свободные радикалы - не абсолютное зло! Они нужны для иммунитета: помогают борется с болезнетворными микроорганизмами. Важен баланс свободных радикалов и антиоксидантов.
------------------------------------------------------------------------------------
Виды оксидантов
Антиоксиданты - это большая и разнородная группа веществ. С точки зрения химии они могут сильно отличаться друг от друга: иметь разные физико-химические свойства, выполнять разные биологические функции и работать в разных условиях. Объединяет их одно - способность нейтрализовать свободные радикалы.
При этом их эффективность тоже неодинакова: одни работают долго, другие расходуются быстро, одни более устойчивы, другие - менее.
Разные антиоксиданты имеют разную специфику. Например, нейтрализуют разные типы свободных радикалов, работают в разных средах: водной, жирной или в обеих, эффективны в разных структурах и тканях организма.
Кроме того, антиоксиданты отличаются по механизму действия. Одни напрямую нейтрализуют свободные радикалы - это так называемые прямые антиоксиданты. Другие работают косвенно: усиливают производство антиоксидантов или сдерживают переход веществ в активные радикальные формы. Такие соединения можно отнести к косвенным антиоксидантам - кофакторам антиоксидантной защиты.
Ниже привожу классификацию веществ с примерами, которую создала сама. Отмечу, мой список неполный. Моей целью было не написание научной статьи, а объединение информации, которая накопилась у меня за несколько лет в процессе работы в сфере косметики, ухода и здоровья.
Внутренние антиоксиданты
Вырабатываются в организме человека.
Ферменты
Супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза - основа врожденной антиоксидантной системы организма.
Эти ферменты:
- нейтрализуют активные формы кислорода;
- утилизируют отходы перекисного окисления;
- участвуют в восстановлении глутатиона.
Пептиды
Глутатион - пептид - ключевой компонент врожденной антиоксидантной системы организма - синтезируется в разных частях клеток и нейтрализует свободные радикалы.
Коферменты
Убихинон/убихинол - кофермент Q10 - входит в состав мембран клеток и митохондрий, защищает их от перекисного окисления. А еще он восстанавливает витамин Е.
Альфа-липоевая кислота - входит в состав митохондрий, способствует выработки энергии и защищает клетку как мощный антиоксидант.
Аминокислоты
Аминокислоты - цистеин, метионин, гистидин - строительные компоненты пептидов, белков и других веществ, а также несильные антиоксиданты.
Протеины
Меланины - пигменты кожи, волос, глаз - поглощают ультрафиолетовые лучи и нейтрализуют свободные радикалы.
Внешние антиоксиданты
Попадают в наш организм с пищей и усиливают врожденные механизмы антиоксидантной защиты.
Витамины
Защищают мембраны клеток, белки и ДНК.
Витамин C (аскорбиновая кислота) - работает в водной среде (в крови, цитоплазме клетки), а еще способен восстанавливать другие антиоксиданты, например, витамин Е.
Витамин E (токоферолы) - работает в жировой среде (в мембранах клеток) - защищает липиды от перекисного окисления.
Витамин A (ретиноиды и каротиноиды как предформа витамина) - работает в жировой среде (в клеточных мембранах, коже, глазах) - более узконаправленный, защищает от видимого, ультрафиолетового и частично инфракрасного света, а также активных форм кислорода.
Минералы
Работают как кофакторы антиоксидантной защиты. Сами по себе не являются антиоксидантами, но необходимы для работы ферментов - косвенные антиоксиданты.
Цинк (Zn), медь (Cu), железо (Fe), селен (Se), марганец (Mn) - являются активаторами антиоксидантных ферментов. Цинк, медь, марганец - для супероксиддисмутазы, селен - для глутатионпероксидазы, железо - для каталазы.
Магний (Mg), кобальт (Co), сера (S) - тоже принимают участие в антиоксидантной защите, но играют не определяющую роль.
Фенолы и полифенолы
Синтезируются растениями. Имеют выраженную антиоксидантную и противовоспалительную активность. Защищают липиды, белки, ДНК.
Например (расположила их по силе антиоксидантной защиты от большей к меньшей):
самые мощные:
- кверцитин (чай, красные лук, виноград, яблоки, томаты);
- лютеолин (морковь, перец болгарский, мята, сельдерей, розмарин);
- ресвератрол (виноград, горец птичий, черника, ежевика, кожура красных яблок);
- насунин (баклажаны);
- апигенин (лимон, сельдерей, петрушка);
- нарингенин (цитрусовые, томаты);
более слабые:
- рутин (лимоны, апельсины, мандарины);
- гесперидин (кожура цитрусовых).
Терпены и терпеноиды
Синтезируются растениями и животными. Имеют выраженную антиоксидантную активность. Защищают липиды, белки, ДНК.
Например:
Тритерпеноиды - сапонины центеллы азиатской, женьшеня, люцерны, клевера, люпина, сои, ромашки, полыни, календулы, тысячелистника, эстрагона и многие другие.
Тритерпены - сквален.
Тетратерпены и тетратерпеноиды - каротиноиды - пигменты:
- лютеин (желтый: тыква, персики, мандарины, петрушка, шпинат, горох, водоросли);
- зеаксатин (желтый: куркума, шафран, кукуруза, авокадо, водоросли);
- бета-каротин (оранжевый: морковь, тыква, дыня, хурма);
- ликопин (красный: томаты, гуава, арбуз);
- астаксатин (красный: лососевые рыбы, креветки);
- фукоксантин (бурый: бурые водоросли).
Каротиноиды - хорошо защищают от света и активных форм кислорода. Поглощают фотоны (особенно синий свет, ультрафиолет, частично инфракрасный), переводят их в тепло и безопасно рассеивают. Также восстанавливают активный кислород, который образуется под действием света.
------------------------------------------------------------------------------------
Астаксатин - сильнее витамина Е и других каратиноидов. За ним следует ликопин, фукоксатин, лютеин + зеаксатин и в хвосте - бета-каротин!
------------------------------------------------------------------------------------
Органические кислоты
Феруловая - нейтрализует свободные радикалы, усиливает действие витаминов С и Е.
Койевая - связывает ионы металлов (железа, меди) и тормозит реакции, где образуются свободные радикалы - косвенный антиоксидант.
Лимонная - как и койевая тормозит образование свободных радикалов, усиливает действие других антиоксидантов - косвенный антиоксидант.
Алколоиды
Кофеин, глауцин - работают как антиоксиданты - нейтрализуют оксиданты.
------------------------------------------------------------------------------------
Как антиоксидант кофеин слабее витамина С, Е, феруловой кислоты.
------------------------------------------------------------------------------------
Аллотропы углерода
Не попадают в пищу, в основном используются в разных отраслях промышленности и косметических средствах.
Фуллерены - нейтрализуют свободные радикалы и имеют большой ресурс антиоксидантной активности.
В каких продуктах питания много антиоксидантов?
Фрукты, ягоды, овощи, зелень, бобовые, цельнозерновые злаки, орехи - богаты различными соединениями с антиоксидантной активностью: полифенолами, каротиноидами, витаминами, органическими кислотами.
Высокую концентрацию антиоксидантов содержат некоторые морские организмы (животные и растения), которые вынужденные выживать в агрессивных условиях среды.
Примеры продуктов:
Фрукты: цитрусовые, хурма, яблоки, сливы, дыня.
Ягоды: черника, виноград, ежевика, клубника, черная и красная смородина, малина, рябина.
Овощи: морковь, тыква, перцы, баклажаны, томаты, красный лук, авокадо.
Зелень: сельдерей, петрушка, мята.
Приправы и специи: куркума, розмарин.
Злаковые: цельнозерновой рис и другие.
Бобовые: фасоль, соя, нут, горох.
Орехи: фундук, миндаль, грецкие орехи.
Морепродукты: лососевые рыбы, креветки, водоросли.
Чем опасны свободные радикалы для кожи?
Главная опасность состоит в том, что свободные радикалы не только сами по себе повреждают клетки, но и запускают каскад химических реакций, которые ведут к их разрушению. Например, повышается производство ферментов металлопротеаз, гиалуронидаз, эластаз и других, которые начинают активно разрушать белковые соединения и полисахара: коллаген, эластин, гиалуроновую кислоту, гликозаминкликаны, вспомогательные белки и многих других. Одновременно с этим ингибируется сигнал трансформирующего фактора роста (TGF)-β, который активирует производство элементов внеклеточного матрикса кожи (коллагена, эластина, гиалуроновой кислоты и других важных компонентов). То есть при атаки свободными радикалами разрушаются структурные клетки кожи и блокируется их восстановление.
Повреждение белкового каркаса и уменьшение количества гиалуроновой кислоты для кожи оборачивается:
- снижением тонус
- потерей эластичности
- закладыванием морщин
- сухостью
- шероховатостью
- снижением сияния.
Для нейтрализации свободных радикалов активируется и усиливается производство меланина - пигмента и антиоксиданта. Чем массивнее атака, тем больше меланина. (Так появляется загар кожи.) Все это сопровождается воспалительным процессом, который также усиливает производство пигмента. Часто воспаление образуется очагами, потому и распределение пигмента становится неравномерным. Так появляются пигментные пятная.
Таким образом, к списку повреждений кожи добавляются:
- воспаление;
- пигментные образования;
- снижение иммунитета;
- а на его фоне - появляется риск высыпаний и других кожных проблем.
------------------------------------------------------------------------------------
Преждевременное разрушение клеток лежит в основе раннего старения кожи и ухудшения ее состояния. Часто его называют фотостарением, поскольку излучения солнца - главный источник свободных радикалов. Не менее опасно и синее излучение, исходящее от экранов, мониторов, гаджетов (которыми так сейчас полна наша обычная жизнь). Оно также провоцируют образование свободных радикалов. Преждевременное старение кожи, связанное с синим излучением, называют цифровым.
------------------------------------------------------------------------------------
Антиоксиданты в косметике - для чего их добавляют?
Антиоксидантны в косметике в основном работают таким же образом как и в теле человека:
Нейтрализуют свободные радикалы и снижают оксидативный стресс.
Выполняя эту функцию, они:
- Сдерживают повреждение здоровых клеток.
- Сдерживают фотостарение кожи.
- Сдерживают образование пигментных пятен, которые возникают на фоне воспаления и воздействия ультрафиолета.
- Опосредованно защищают от кожных заболеваний.
- Улучшают внутреннюю среду для восстановления поврежденных клеток.
- Укрепляют иммунитет.
Дополнительно:
- Работают как консерванты. Например, часто токоферол - витамин Е.
Какие антиоксиданты в косметике можно встретить?
Ферменты: супероксиддисмутаза, пероксидаза.
Коферменты: убихинон (коэнзим Q10), альфа-липолевая кислота.
Витамины и их разные формы: С, Е, А.
Минералы и металлы: цинк, медь, селен, марганец, железо, кобальт, магний, сера, платина.
Аминокислоты: метионин, гистидин, цистеин, эрготионеин, теанин.
Пептиды: глутатион.
Протеины: меланин.
Органические кислоты: феруловая, койевая, лимонная.
Полифенолы: кверцетин, лютеолин, ресвератрол, насунин, байкалин, апигенин, нарингенин, рутин, гесперидин.
Терпеноиды: сквален, сквалан, каратиноиды (астаксатин, лютеин, бета-каротин, ликопин, зеаксатин, фукоксантин), сапонины (азиатикозид, мадекассоид, азиатиковая кислота, мадекассовая кислота).
Терпеновые фенолы: бакучиол.
Сахара (углеводы): фукоидан, альгин (альгиновая кислота).
Липиды: гамма-оризанол.
Алкалоиды: кофеин, глауцин.
Синтезированные: фуллерен.
Растительные экстракты: зеленого чая, водорослей, черники, голубики, ягод годжи, ягод граната, малины, клубники, винограда, плодов шиповника, терминалии, яблок, листьев хурмы, цитрусовых, моркови, баклажана, тыквы, томата, сельдерея, петрушки, алоэ, горца птичьего, центеллы, женьшеня, куркумы, пижмы, розмарина, грибов.
Масла: ши, подсолнечника, какао, шиповника, черной смородины и другие.
------------------------------------------------------------------------------------
Некоторые антиоксидантны усиливают действие друг друга, поскольку могут восстанавливать их антиоксидантную силу, например:
витамин С - витамин Е
кофермент Q10 - витамин Е
феруловая кислота - витамины С и Е
бакучиол - ретиноиды.
------------------------------------------------------------------------------------
Правила применения косметики с антиоксидантами
Поскольку мы живем в условиях, когда факторы внешней среды действуют постоянно, антиоксиданты расходуются всегда и не накапливаются в коже. По этой причине косметика с антиоксидантами актуальна в любое время.
Особенно:
- для жителей больших городов, городов-промышленников и других местностей с загрязненным воздухом;
- в период повышенной солнечной активности;
- при интенсивной работе за компьютером или с гаджетами.
Итак, какие рекомендации?
- Средства с антиоксидантами можно применять для любого типа и возраста кожи.
- Хорошо применять их в дневном уходе, поскольку они повышают защитные свойства кожи - уменьшают фотостресс. Но! не заменяют средства с SPF, которые содержат специальные УФ-фильтры.
- Хорошо применять их и в ночном уходе - снижают оксидантный стресс, накопленный за день, и способствуют восстановлению кожи.
- Хорошо сочетать с солнцезащитной косметикой - усиливают фотозащиту.
- Если косметика содержит высокие концентрации витамина С, А, феруловой кислоты, то на период применения таких средств важно защищать кожу солнцезащитными препаратами с SPF.
- Также любые средства с ретиноидами не рекомендуется применять во время беременности и период лактации.
- Следуйте рекомендациям производителей по применению, хранению косметики (любой!). Например, некоторые антиоксиданты чувствительны к воздействию светом, воздухом, температурой, потому требуют особых условий хранения.
- Перед применением тестируйте средство на небольшом участке кожи.
Как выбрать косметику с антиоксидантами
- Выбирайте средства, содержащие высокие концентрации антиоксидантов или с комплексом антиоксидантов.
- При необходимости проконсультируйтесь с косметологом, чтобы подобрать средства с учетом индивидуальных особенностей кожи.
- Отдавайте предпочтение проверенным брендам, профессиональной косметике и космецевтике. Такие продукты, как правило, разрабатываются с применением современных технологий доставки активных компонентов, имеют продуманные формулы и проходят клинические испытания.
- Выбирайте косметику по типу, возрасту, проблеме кожи.
- Подбирайте косметику с учетом типа кожи, возраста и актуальных задач - это повышает ее эффективность и снижает риск нежелательных реакций.
Научные статьи на тему антиоксидантов и свободных радикалов
Для тех, кому интересно - несколько иностранных статей (легко переводятся современными программами-переводчиками). Спасибо за внимание!