Антиоксиданты и окисление липидов

Вегетарианство (?)

Антиоксиданты защищают от свободных радикалов и перекисного окисления липидов

Расчёты показывают, что рацион питания современного человека достаточен в основном по калорийности продуктов, но он значительно обеднён витаминами и минеральными солями.

Каким образом исправить положение? Переедать опасно, ибо это грозит ожирением, а ожирение, в свою очередь, предрасполагает к развитию всяческих болезней, в том числе и рака. В условиях растущей дороговизны обеспечить организм витаминами за счёт продуктов питания сложно и по экономическим причинам.

Тем не менее выход имеется. Но вначале, наверное, следует познакомиться со специфическими проявлениями недостаточности того или иного витамина, а также с имеющимися сведениями о роли витаминов в профилакктике и лечении рака, которые накопились к настоящему времени.

Основная ударная сила в направлении противораковой защиты – витамины антиоксидантного действия!

Слово «антиоксидант» («антиокислитель») в книге встречается часто. Антиоксиданты – это соединения, способные уничтожать или обезвреживать свободные радикалы. Свободный радикал от обычной молекулы отличается тем, что на его внешней электронной оболочке находится не пара (как положено молекуле), а лишь один электрон. Этот неспаренный электрон делает всю молекулу крайне агрессивной – она стремится забрать ещё один электрон от любого подвернувшегося на её пути соединения. В результате случайный попутчик сам превращается в свободный радикал и продолжает начатый грабёж электронов от других стабильных молекул. Последние, в свою очередь, также превращаются в свободные радикалы и становятся на «путь разбоя». Процесс приобретает лавиноообразный характер.

Если его не остановить. Это и делают антиоксиданты. У данных соединений имеется подвижный атом водорода, который способен легко отдавать свой единственный электрон свободному радикалу, тем самым «гасится» свободными радикалами. При этом страдает и сам антиоксидант – он окисляется (разрушается) либо превращается в короткоживущий нестабильный (а пототому безвредный) свободный радикал.

Исключительную роль в жизнедеятельности организма играют свободные радикалы кислорода. Они образуются при любых видах ионизирующего излучения, при воздействии озона, канцерогенов (в том числе содержащихся в табачном дыме), при попадании в организм различных ядов. Cвободные радикалы кислорода ответственны за прогоркание масле – процесса, в результате которого из содержащихся в маслах ненасыщенных жирных кислот образуются перекиси. Эти перекиси очень токсичны. Их относят к группе радиотоксинов. Самое важное, что подобный процесс – он называется ПОЛ (перекисное окисление липидов) – протекает и в клеточных мембранах. В результате мембраны изменяют свои важные биологические свойства или вообще разрушаются. В таком случае клетка гибнет.

С процессом свободнорадикальной деструкции учёные связывают развитие атеросклероза, диабета, рака.

Полностью избавиться от свободных радикалов мы не сможем никогда. Сам организм их производит в процессе жизнедеятельности и использует в своих целях. Например, свободные радикалы кислорода – мощное оружие клеток-убийц макрофагов, которые расправляются с микробами. Отмирание отживших или разрушенных клеток тела также идёт с участием свободных радикалов. С помощью реакций перекисного окисления липидов, имеющего свободнорадикальную природу, осуществляются синтез необходимых организму гормонов, обезвреживание печенью всосавшихся из кишечника токсических соединений.

Так что процесс свободнорадикального окисления естественен, но он нуждается в жёстком контроле. Организм имеет замечательные защитные системы для снижения до минимума той опасности, которую представляют свободные радикалы. Это специальные ферменты защиты, а также витамины антиоксидантного действия и бета-каротины.

Большая часть предопухолевых заболеваний желудочно-кишечного тракта (Е. Н. Сотникова) и все случаи рака сопровождаются активацией перекисного окисления липидов. При недостатке антиоксидантов этот разрушительный свободнорадикальный процесс усиливается.

Диетотерапии, основанной на преобладании в пищевом рационе веществ с антиоксидантной активностью, принадлежит ведущее место в немедикаментозной профилактике рака.

Источник: veg.plaintest.com

Антиоксиданты и окисление липидов

Для живых клеток наибольшую опасность представляет цепное окисление полиненасыщенных жирных кислот, или перекисное окисление липидов (ПОЛ). В реакциях перекисного окисления липидов образуется большое количество гидроперекисей, которые обладают высокой реакционной способностью и оказывают мощное повреждающее действие на клетку. В последнее время свободные радикалы и реакции с их участием считаются причиной возникновения многих заболеваний у животных. [2]

Таким образом, перекисное окисление липидов (ПОЛ) — это окислительная деградация липидов, происходящая, в основном, под действием свободных радикалов. Является одним из главных последствий облучения. [19]

В нормальных условиях активность этих процессов находится на невысоком уровне, обеспечивающем протекание ряда физиологических процессов. Чрезмерная, патологически усиленная активация процессов ПОЛ приводит к необратимому изменению или повреждению мембранных структур, нарушению их проницаемости для ионов, и изменяет коллоидное состояние протоплазмы. [38]

Ведущую роль в запуске перекисного окисления липидов играют первичные свободные радикалы (кислород и его активированные формы). При перекисном окислении липидов окислительным превращениям подвергаются полиненасыщенные жирнокислотные фосфолипиды, нейтральные жиры и холестерин, которые являются основными компонентами клеточных мембран. Поэтому при стимуляции перекисного окисления липидов в мембранах уменьшается содержание липидов, а также меняются их микровязкость и электростатический заряд. При более глубоком окислении фосфолипидов нарушается структура липидного бислоя, и появляются дефектные зоны в мембранах клеток, а это нарушает функциональную активность [19].

Читайте также:  Холестерин 8 в крови при беременности

бройлер антиоксидант корм рутин

Механизм действия антиоксидантов

Антиоксиданты (антиокислители) – ингибиторы окисления, природные или синтетические вещества, способные тормозить окисление (рассматриваются преимущественно в контексте окисления органических соединений).

Антиоксидантная защита делится на систему первичной и вторичной защиты. Антиоксиданты действуют так, чтобы прекратился процесс неуправляемых цепных реакций образования свободных радикалов, процесс окисления липидов мембран клеток.

Механизм действия наиболее распространенных антиоксидантов (ароматические амины, фенолы, нафтолы и др.) состоит в обрыве реакционных цепей: молекулы антиоксиданта взаимодействуют с активными радикалами с образованием малоактивных радикалов. [55]

Окисление замедляется также в присутствии веществ, разрушающих гидроперекиси (диалкилсульфиды и др.). В этом случае падает скорость образования свободных радикалов. Даже в небольшом количестве (0,01-0,001 %) антиоксиданты уменьшают скорость окисления, поэтому в течение некоторого периода времени (период торможения, индукции) продукты окисления не обнаруживаются. В практике торможения окислительных процессов большое значение имеет явление синергизма – взаимного усиления эффективности антиоксидантов в смеси, либо в присутствии других веществ [33].

По природе происхождения антиоксиданты можно разделить на две группы:

1) первая группа антиоксидантов – ферментативные антиоксиданты. Они составляют внутриклеточные системы: супероксиддисмугаза работает в цитоплазме клеток, в митохондриях, плазме; каталаза – в цитоплазме, митохондриях; глютатионпероксидаза – в митохондриях.

2) вторую группу антиоксидантов составляют антиоксидантные витамины: водорастворимые витамины (С, рутин, аскорутин); жирорастворимые витамины (А, Р-каротин, Е, К); другие соединения – серосодержащие аминокислоты, глютатион, цистеин, метионин, цитохром С, пировиноградная кислота, хелаты, минерал селен. Определенное значение имеют медь, цинк, марганец и железо.

Антиоксиданты-ферменты переводят в биологических реакциях активные формы кислорода в перекись водорода и менее агрессивные радикалы, а затем уже их преобразуют в воду и обычный полезный кислород.

Антиоксиданты-витамины “душат” агрессивные радикалы, забирают избыток энергии, тормозят процесс цепной реакции образования новых радикалов, причем лучше они проявляют себя, если применяются совместно, поддерживая друг друга (например, витамин Е с витамином С действует активнее). [50]

Антиоксиданты могут расщеплять поврежденные участки, заменяя старые элементы новыми. Эти “ремонтники” расщепляют белки-протеазы, жиры-фосфатазы и ферменты ремонта ДНК. [28]

Большинство антиоксидантов организм вырабатывает сам, но не менее важны и антиоксиданты, поступающие с пищей. Они должны поступать в достаточном для человеческого организма количествах, поскольку они замедляют процессы старения клеток. Источниками антиоксидантов служат шпинат, черника, морковь и цитрусовые, а также черный и зеленый чаи, какао, красное вино, розмарин. Однако в современных условиях получить все необходимые антиоксиданты в достаточном количестве из продуктов достаточно затруднительно, поэтому врачи советуют употреблять биологически активные добавки и поливитамины, в которых присутствуют антиоксиданты и розмарин [1]

синергизм антиоксидантов

Антиоксиданты, как правило, оказывают положительный эффект в больших дозах. С другой стороны, известно, что большинство

соединений данной группы характеризуется двухфазным действием, т.е. антиоксидантный эффект при превышении некоторой пороговой

величины сменяется прооксидантным [20].

Необходимость использования больших концентраций антиоксидантов объясняется тем, что молекула антиоксиданта разрушается при реакции со свободными радикалами и выбывает из игры.

Для того чтобы антиоксидант эффективно работал, необходимо присутствие восстановителей, которые будут переводить его в активное состояние. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, но сам при этом окисляется. Тиоловые соединения (содержащие серу) восстанавливают витамин С, а биофлавоноиды восстанавливают как витамин Е, так и витамин С. Такой же синергизм наблюдается между витамином Е и каротиноидами, а также между витамином Е и селеном. Полагают, что альфа-токоферол предохраняет от окисления селенсодержащие и негемовые железопротеиды и поэтому необходим для поддержания биологической формы селена в активном состоянии. В свою очередь, селен снижает потребность в токофероле и сохраняет его уровень в крови. [47]

Таким образом, функциональный синергизм антиоксидантов позволяет добиваться максимального защитного эффекта и высокой стабильности препарата при меньшей концентрации антиоксидантов. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по изучению взаимодействия различных антиоксидантов в организме, которые позволят создавать оптимальные антиоксидантные композиции. Можно прогнозировать, что человек, решая проблему антиоксидантов, по-видимому, не сможет изобрести ничего нового и вынужден будет признать, что уникальные композиции, созданные природой, не нуждаются в усовершенствовании. Поэтому мы в первую очередь остановимся на свойствах природных антиоксидантов. [46]

Природные антиоксиданты

Антиоксиданты – большая группа биологически активных соединений, широко распространенных в природе. Спектр биологического действия антиоксидантов весьма разнообразен и обусловлен, в основном, их защитными функциями, выраженными в способности нейтрализовать негативное действие свободных радикалов. К числу наиболее известных антиоксидантов относятся токоферолы (витамин Е), каротиноиды (витамин А), аскорбиновая кислота (витамин С), рутин (витамин P) и антоцианы [44]. Рассмотрим действие некоторых представителей антиоксидантов поподробнее.

Читайте также:  Холестерин 5 43

Источник: studbooks.net

Роль повреждения липидов при старении

Одним из механизмов управления внутриклеточного метаболизма является перекисное окисление липидов. Усиление этого процесса ведет к образованию избыточного количества свободных радикалов, что нарушает состояние клеточных мембран и коллоидное состояние протоплазмы. В статье рассмотрены причины пероксидного окисления липидов и его последствия при процессе старения человеческого организма.

  • Содержание:
  • Содержание:

Увеличенное образование свободных радикалов в организме и связанное с этим усиление процессов пероксидации липидов (которое иногда называют “оксидативным стрессом”) сопровождается рядом нарушений в свойствах биологических мембран и функционировании клеток. В таблице 2 (кликнуть мышкой для увеличения) приведены наиболее важные изменения в мембранных структурах при перекисном окислении липидов.

Клетке для жизнедеятельности необходима энергия. Она получает ее из
окислительных процессов. Это сложная цепочка ферментативных
пре­вращений, в результате которых атмосферный кислород претерпевает че­тырехэлектронное восстановление и образуется вода. Но иногда восста­новление кислорода проходит не полностью, и тогда в клетке образуются ядовитые химически активные соединения – радикалы. Один из них – ради­кал ОН• (точка обозначает неспаренный электрон) настолько опасен, что даже может разрушить любую молекулу в наших клетках, включая ДНК, а также липидный бислой, интактность которого необходима для нормально-функционирующей клетки.

Научные исследования в области борьбы против старения, таким
образом, в основном направлены на разработки всевозможных антиоксидантов и способы их применения.
Так, корейские ученые разработали пищевую добавку, Saengshik, состоящую из 30 различных компонентов растительного происхождения.
По результатам их исследований, было обнаружено, что смесь достаточно эффективно связывает и нейтрализует свободные радикалы у мышей и повышает антиоксидантную реактивность организма. Результаты, полученные на мышах, были подтверждены на людях.

В России, одной из самых успешных лабораторий по изучению роли митохондрий в процессе старения, является лаборатория В.П. Скулачева, декана факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ.

Особые соединения, называемыми «ионами Скулачева», являются органические липофильные катионы, которые в силу своей гидрофобности и электрохимических свойств способны легко преодолевать положительно заряженные мембраны митохондрий и накапливаться в них.
Первая попытка «нагрузить» ионы Скулачева антиоксидантом (убихиноном) была сделана Мерфи (Murphy) еще в 2001 году. Вещество, названное им MitoQ (см. рис.), исправно накапливается в митохондриях, однако серьезных физиологических эффектов не вызывает, во всяком случае – in vivo.
В.П. Скулачевым и его коллегами был сконструирован новый класс липофильных катионов, «нагруженных» более мощными антиоксидантами, названными ими SkQ, формулы которых пока не подлежат разглашению.
Главным отличием их от MitoQ является меньшая токсичность. В итоге разница между максимальной недействующей и минимальной токсичной концентрацией достигает нескольких порядков. Исследования SkQ на целом ряде моделей показали большую по сравнению с MitoQ протекторную эффективность.
В том числе запущены опыты по изучению влияния вещества на продолжительность жизни. Эксперименты еще не закончены, но уже можно говорить о почти двукратном продлении молодости аутбредных мышей (периода, когда еще нет резкого снижения выживаемости животных с возрастом).
Обнадеживающие результаты получены по лечению ретинодистрофии у домашних животных. В 45 случаях из 65 зрение удалось вернуть полностью слепым особям.

Источник: moikompas.ru

Антиоксиданты и окисление липидов

В патогенезе многих патологических состояний важная роль принадлежит свободным радикалам и активируемому ими перекисному окислению липидов (ПОЛ). Известно, что в органических молекулах электроны на внешней электронной оболочке располагаются парами – одна пара на каждой орбитали. Свободные же радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке имеется неспаренный электрон. Это делает радикалы химически активными, так как радикал либо стремится вернуть себе недостающий электрон, отняв его от окружающих молекул, либо отдать лишний. Следовательно, свободные радикалы могут представлять собой атом, группу атомов с неспаренным электроном.

Неспаренный электрон принято обозначать точкой. Так, например, радикал гидроксила обозначают НО * , радикал перекиси водорода – НОО * , радикал супероксида О2 *– . Все активные формы кислорода образуются в результате кислородных свободнорадикальных реакций (СРО).

Субстратом свободнорадикальных реакций в биологических системах может быть не только кислород, но и липиды, белки, нуклеиновые кислоты и другие вещества. Под ПОЛпонимают окисление посредством присоединения двух атомов кислорода к углероду с образованием липидных перекисей, липидных перекисных радикалов и других соединений. Непосредственным субстратом ПОЛ могут быть ненасыщенные жирные кислоты, которыми богат липидный слой клеточных и субклеточных мембран.

Процессам ПОЛ способствует активация фосфолипазы А2, запускающая метаболизм арахидоновой кислоты. При этом в конечном итоге образуются супероксиды – простагландины G2 и H2, физиологические усиливающие СРО. Активаторами фосфолипазы А2 могут быть цитокины (IL-1, TNFa), а также С5а фрагмент комплемента, тромбин и другие соединения.

Наличие активных форм кислорода (АФК) играет чрезвычайно важную роль. АФК необходимы не только для поддержания и регуляции «вязкости» мембраны, но и для «разборки» деструктивных (детритных) клеточных масс перед запуском процессов регенерации. Активные формы кислорода ответственны за противомикробную защиту. Миелопероксидаза (МП), переводя Н2О2 в галогенизированные формы радикалов кислорода, образует самые мощные бактерицидные агенты – * ОCl, * OBr, * OJ. При врождённой или приобретенной неддостаточности МП люди нежизнеспособны. Острые инфекционные заболевания сопровождаются обычно повышением синтеза МП. Особенно много МП, по сравнению с другими фагоцитами, в нейтрофилах, благодаря чему эти клетки активируются всего один раз и после реакции высвобождения лизосом гибнут.

Читайте также:  Высокий холестерин надо лечить

Высокая окислительная способность кислорода, необходимая для тканевого дыхания, из пользы может превратиться во вред, если будет направлена на окисление различных субстратов живой клетки. Эти самопроизвольные неферментативные реакции всегда начинаются с одноэлектронного восстановления молекулярного кислорода, приводя к образованию супероксида (О2 *– ). Процесс образования в клетке О * 2 – протекает чрезвычайно медленно и в то же время грозит тяжелыми необратимыми последствиями, так как окисляются не специально выбранные субстраты дыхания, а любые ингредиенты цитоплазмы с подходящим потенциалом.

Кислород, будучи небольшой нейтральной молекулой, может чрезвычайно легко проникать через мембрану внутрь клетки. В то же время мембрана клетки является ловушкой для супероксида, так как О2 *– заряжен, а стало быть гидротирован и не может пройти сквозь мембранный барьер. В процессе эволюции в клетках появился особый фермент – супероксидисмутаза (СОД). СОД катализирует реакцию взаимодействия (дисмутации) двух супероксидных радикалов с образованием нейтральной Н2О2, способной с легкостью выходить из клетки:

В то же время превращение О2 *– в Н2О2 – далеко не безобидный процесс, ибо перекись водорода служит источником радикала НО * , наиболее опасного из продуктов реакции, вызванной одноэлектронным восстановлением атома кислорода.

Свободным радикалом, образуемым живыми клетками (эндотелиоцитами, различными фагоцитами, нейронами и др.), является монооксид азота ( * NO), часто называемый окисью азота. В присутствии соединений, содержащих SH-группы, из NO образуется фактор, расширяющий кровеносные сосуды. Недостаток этого фактора является основной причиной развития гипертонической болезни.

Предполагается, что цитотоксическое действие NO обусловлено его реакцией с супероксидом, благодаря чему создается пероксинитрит (O=N-O-ОН), который способен разлагаться с образованием радикального гидроксила *ОН, приводящего к повреждению клеток.

При образовании свободных радикалов в организме (это явление нередко называют окислительным стрессом) в результате процессов пероксидации липидов происходит нарушение свойств биологических мембран и функционирования клеток.

Так, ПОЛ сопровождается окислением тиоловых (сульфгидрильных) групп мембранных белков, обусловленным неферментативной реакцией SH-групп со свободными радикалами липидов. При этом образуются сульфгидрильные радикалы, которые могут преобразоваться в сульфоновую кислоту. Связанное с ПОЛ окисление белков в хрусталике глаза заканчивается его помутнением (катаракта). Немалую роль в патологии клетки играет активация ион-транспортных ферментов, в активный центр которых входят тиоловые группы и в первую очередь Са 2+ -АТФ-азы. Инактивация этого фермента в результате ПОЛ приводит к замедлению откачивания Са 2+ из клетки, и даже, наоборот, к входу Са 2+ в клетку, благодаря чему наступает её повреждение. Наконец, окисление сульфгидрильных групп мембранных белков приводит к появлению дефектов во внутреннем липидном слое мембран клеток и митохондрий. Через такие поры в клетку входят ионы Na + , а в митохондрии – ионы Ca 2+ . В результате внутри клетки и митохондрий повышается осмотическое давление, что приводит к повреждению и нарушению функции клетки.

Другой результат ПОЛ связан со способностью продуктов пероксидации увеличивать ионную проницаемость липидного слоя, в том числе для ионов Н + и Са 2+ , что сопровождается потерей митохондриями способности синтезировать АТФ, благодаря чему клетки оказываются в условиях энергетического голода.

Наконец, пероксидация ведёт к уменьшению стабильности липидного слоя, что может привести к электрическому пробою собственным мембранным потенциалом, или потенциалом действия. Электрический пробой приводит к полной потере мембраной её барьерных функций.

Для того чтобы перечисленные реакции были менее опасными, клетки используют ферменты каталазу, пероксидазы (глутатионпероксидазуи др.) и церулоплазмин. Каталаза расщепляет перекись водорода до кислорода и воды, а пероксидазы окисляют перекисью водорода специально выбранные для этой цели субстраты, например такие, как глютатион. Кроме того, имеются и другие антиоксиданты, которые способны реагировать без участия ферментов с продуктами одноэлектронного восстановления кислорода и другими радикалами. Одни из них (витамин Е, витамин А, каротиноиды, убихиноны) локализованы в мембране, другие (аскорбиновая кислота) находятся в самих клетках. Механизм действия этих веществ заключается в том, что они являются эшелоном обороны, подставляющим себя под удар реактивным производным кислорода и, окисляясь, прерывают опасную для клетки цепь реакций.

Из ряда липорастворимых антиоксидантов в мембране особый интерес представляют убихиноны(в частности, убихинол или коэнзим Q), как единственные полипреноиды, способные к синтезу de novo и обладающие ферментной системой регенерации от окислительных до восстановительных форм этих коферментов.

Таковы краткие представления о процессах перекисного окисления липидов.

Источник: studopedia.ru