Впервые теорию оксидантного стресса предложил Д. Харман в 1956 г. Позже он внес существенный вклад в ее развитие, что послужило поводом для выдвижения его на Нобелевскую премию по медицине.
Окислительный стресс играет ключевую роль в патогенезе старения. Известный во всем мире биохимик Б. Эймс считает, что старение связано в первую очередь с окислительной деструкцией митохондрий, следствием которой является снижение выработки ими аденозинтрифосфата (АТФ). Для замедления процессов старения им предложено регулярное потребление ацетил-L-карнитина (вещества, стимулирующего выработку АТФ) и природного антиоксиданта – липоевой кислоты.
В нашей стране на возможный механизм участия свободных радикалов в процессе старения впервые обратил внимание Н. М. Эммануэль.
Согласно теориям оксидантного стресса и хронического воспаления причиной возрастных изменений и повреждений мембран, макромолекул и генетического аппарата клеток являются свободные радикалы, возникающие под действием кислорода, фоновой радиации, чужеродных химических веществ и других факторов окружающей среды. В связи с этой теорией велись поиски геропротекторов среди антиоксидантов; так как основным источником антиоксидантов является пища человека, то эта теория имеет наибольшее отношение к питанию.
В течение всей жизни мы подвергаемся воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды (например, ионизирующего и ультрафиолетового облучения). Наряду с этим отрицательное влияние оказывают стрессы, курение, прием алкоголя, нерегулярное, нерациональное, а иногда и недоброкачественное питание. Все это приводит к активации процессов свободно-радикального окисления с избыточным образованием активных форм кислорода (супероксид-аниона, пероксида водорода, гидроксильного радикала, пергидроксильного радикала и др.).
Стойкое увеличение в клетках свободных радикалов создает условия для окислительного (оксидантного) стресса, когда свободные радикалы окисляют стенки сосудов, молекулы белков, ДНК, липидов. Свободные радикалы особенно тесно взаимодействуют с липидами клеточных мембран, содержащими ненасыщенные связи, в результате чего изменяют свойства мембран. Липопротеиды низкой плотности после их окисления могут откладываться в сосудистой стенке, что приводит к развитию атеросклероза и как следствие – к сердечно-сосудистым заболеваниям.
Взаимодействие свободных радикалов с белками нарушает третичную структуру последних, изменяет аминокислотные остатки, приводит к агрегации и белковой денатурации, вызывает мутации в ДНК. Разрыв связей в молекулах ДНК приводит к повреждению генетического аппарата клеток, регулирующего их рост, что приводит к развитию онкологических заболеваний.
Активация процессов перекисного окисления липидов в первую очередь приводит к повреждению клеточных мембран, оказывает мутагенное и цитотоксическое действие. Эффекты активных форм кислорода приводят к нарушению нормального функционирования клеток и организма в целом, могут вызвать развитие серьезных заболеваний (воспалительных, генетически обусловленных, заболеваний, связанных со старением, и др.) в условиях так называемого оксидативного стресса.
Образующиеся в процессе окислительного стресса формы кислорода с высокой химической активностью способны ускорять процессы старения, т. е. способствовать преждевременному старению и развитию многих заболеваний (более ста). Считают, что многие дегенеративные заболевания, связанные со старением, включая сердечно-сосудистые, онкологические, катаракту, ослабление иммунной системы и дегенеративные заболевания нервной системы, развиваются в результате окислительного стресса.
Ниже перечислены заболевания, важным механизмом развития которых является окислительный стресс:
• сердечно-сосудистые заболевания (атеросклероз),
• онкологические заболевания,
• нарушения мозгового кровообращения,
• сахарный диабет 2-го типа,
• воспалительные заболевания,
• ревматоидные заболевания,
• нейродегенеративные заболевания (болезнь Паркинсона, Альцгеймера, шизофрения, аутизм),
• легочные заболевания,
• катаракта,
• почечные заболевания,
• пародонтоз,
• гепатит,
• болезнь Крона и др.
Причины возникновения оксидантного стрессаНаиболее вероятными причинами этих процессов могут быть: различные неблагоприятные факторы окружающей среды (радиоактивный фон, электромагнитные поля, ультрафиолетовое облучение, высокие температуры); попадание в организм прооксидантов, загрязняющих атмосферу, из воздуха, воды, пищи; снижение поступления с пищей природных антиоксидантов за счет сезонного (в зимне-весенний период) уменьшения потребления свежих овощей и фруктов; избыточное потребление в составе пищи высококалорийных продуктов – источников жиров и углеводов – при низких энергозатратах.
Вышеперечисленные факторы выступают в роли прооксидантов, которые способны инициировать образование активных форм кислорода, повреждающих на клеточном уровне все органы и ткани нашего организма.
Система антиоксидантной защитыНормальное существование человека в атмосфере с высоким содержанием кислорода при ультрафиолетовом облучении солнца в присутствии естественного радиационного фона возможно только при наличии природной антиоксидантной системы, защищающей от окислительного повреждения. Эта система в живых организмах была сформирована в результате длительной эволюции.
Антиоксиданты – это вещества, в малых концентрациях замедляющие и предотвращающие окислительные процессы. Система антиоксидантной защиты человеческого организма состоит из двух типов соединений:
• высокомолекулярные соединения, включающие в себя ферменты и белки сыворотки крови;
• низкомолекулярные соединения, к которым относят некоторые аминокислоты, витамины, глутатион, мочевину, мочевую кислоту и т. д.
По другой классификации к пищевым антиоксидантам относятся незаменимые вещества прямого и непрямого действия:
• вещества прямого действия – это витамины А, Е, С, флавоноиды, цистеин и др.;
• вещества непрямого действия – это витамины В12, РР, аминокислота метионин, микроэлементы селен, цинк, медь, марганец.
Наряду с этим антиоксиданты подразделяются на водорастворимые и жирорастворимые:
• водорастворимые антиоксиданты – природные полифенольные соединения (флавоноиды, оксиароматические кислоты, катехоламины, индоламины, производные кумаринов, фитоэстрогены, витамин С, тиоловые соединения (цистеин, гомоцистеин, таурин, глютатион), некоторые олигопептиды (карнитин, эндорфины и др.);
• жирорастворимые антиоксиданты – витамин Е (токтферолы и токотриенолы), каротиноиды, провитамин и витамин А, убихинол, которые защищают от свободных радикалов липидные структуры биомембран.
Известно, что окислительный стресс быстрее развивается при снижении активности иммунной системы и недостатке в пище естественных антиоксидантов, таких как витамины А, С, Е, селен и другие микроэлементы, минорные компоненты пищи. Несмотря на то, что организм и сам может вырабатывать эти вещества, для укрепления его защитных функций необходимо употреблять продукты, богатые антиоксидантами.
Пищевые продукты-антиоксидантыБольшинство природных антиоксидантов поступает в организм человека с пищей. Введение пищевых веществ-антиоксидантов значительно снижает активность процессов свободно-радикального окисления. Так, например, введение в масло добавки, содержащей 0,001–0,01 % антиоксидантов, надолго приостанавливает процесс его окисления.
В настоящее время имеется множество доказательств того, что пищевые вещества-антиоксиданты (витамины и минеральные вещества) и широкий круг непищевых веществ (или минорных компонентов пищи) в обычном рационе могут обеспечивать защиту от оксидантного стресса, многих болезней и замедлять старение.
При регулярном потреблении пищевых продуктов и напитков, содержащих природные антиоксиданты, значительно снижается заболеваемость населения сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями. Известно, что в странах Средиземноморья сердечно-сосудистые заболевания развиваются значительно реже, чем в северных странах Европы, что связано с высоким потреблением населением южных стран овощей, фруктов, оливкового масла, рыбы и вина.
Общеизвестен также «французский парадокс», заключающийся в том, что во Франции мужчины умирают от инфаркта миокарда в два раза реже, чем, например, в США. Это связывают со значительным употреблением французами красного вина, содержащего большое количество природных фенольных соединений – антиоксидантов.
