Активният кислород е приятел или враг, или за ползите и вредите от антиоксиданти
Спонсорът на конкурса - една далновидна компания Life Technologies. Спонсор на публиката Choice Award - компанията Хеликон.
В продължение на много години, производителите на хранителни и козметични продукти продължават за ползите от антиоксиданти за здравето ни. Във връзка с този въпрос в съзнанието на хората здраво укрепена оглед, че тези чудни вещества са вид панацея за много болести и дори предотвратяване на процеса на стареене. Въпреки това, последните проучвания показват, че това не е така лесно, колкото се смяташе досега.
От времето на изобретението, синьо-зелени бактерии oxygenic фотосинтезата [1] живеят в изключително агресивни окислителна среда. Въпреки това, самата кислорода не е много страшно за нас, живите организми, защото да отида окисляването, е необходимо да се преодолее високата енергийна бариера (или, с други думи, ние бихме имали нужда да гори). Въпреки това, понякога в частични окислителни процеси на кислород се превръща в така наречените активни видове (ROS) и след това молекулите става наистина ужасно окислител взаимодейства с всеки органичен материал, срещани по пътя: протеини, мазнини, въглехидрати, нуклеинови киселини. И в нашите клетки на всеки втори хиляди такива молекули, произведени - като странични продукти на дишане, Synthesis реакции и разпад биомолекули.
За щастие, нашето тяло осигурява защита от нежелана окисление. Съществуват специфични ензими, участващи в неутрализирането на реактивни кислородни видове и тяхното намаляване на вода. Окислително увреждане на протеини и ДНК, която все още може да бъде обърната, възстановена от ремонт ензими и молекулите насочени необратими промени са унищожени. По този начин, нашият организъм надарени с естествени антиоксиданти и може да стои сам за себе си.
Но понякога антиоксидантни системи на организма се провалят, а след това на реактивни кислородни видове, могат да причинят значителни щети. Повече опасност се крие във факта, че натрупването на окислително увреждане има положителни отзиви: щети молекули, отговорни за регулирането на ROS поколение и деградация, генерира още по-голямо увеличение на съдържанието ROS на клетката. Известно е, че по време на стареене, травма и някои заболявания (например, болестта на Алцхаймер и болест на Паркинсон) повишени нива на окислително увреждане на мозъка [2, 3].
В тази връзка, е разбираемо защо лекари и фармацевти имат високи очаквания за използването на естествени и синтетични антиоксиданти за лечение на (или поне облекчаване) заболявания, свързани с окислително увреждане на тъканите. Наистина, проучвания при животински модели показват, че употребата на антиоксиданти помага за облекчаване на симптомите на някои заболявания и дори може да се увеличи средната продължителност на живота. По този начин, в лабораторията на Академик VP Skulachev се получават изкуствени антиоксиданти, известни като "Skulachev йони" и способни включени в митохондриалните мембрани - основен източник на реактивни кислородни видове в рамките на клетката. С тези антиоксиданти може обратни някои разстройства, причинени от стареене при лабораторни животни [4].
И все пак, през последните десет години съотношението на учените към реактивни кислородни видове се е променила драстично. Всичко започна с откриването на ензим в клетките на имунната система NADPH-оксидаза. чиято единствена функция - за извършване на производството на реактивни кислородни видове, за контролиране на вредни организми. С помощта на макрофаги "напоени" нежелани гости токсични супероксид молекули. водороден прекис. хипохлорид и други. Така нареченият "оксидативен взрив". Каква беше изненадата на учените, когато този ензим и все още най-много шест от своите "роднини" (изоформи) са открити в почти всички тъкани на тялото!
Вече е известно, че активните кислородни видове са включени в регулацията на много процеси в клетката като засяга скоростта на клетъчно делене и диференциация, както и на други клетъчни функции. Някои ирония във факта, че развитието на "полезни" функции AFC допринесе за свойствата, произтичащи от неговата токсичност - висока способност да взаимодействат с биомолекули и наличието на системи за бързото унищожаване на клетката. С други думи, на активния кислород може да се използва като фар, бързо включване и изключване, както е необходимо. По този начин, тялото ни е научил да се възползват дори и от такива на пръв поглед "вредни" страничен продукт, като реактивни кислородни видове.
Как тази наредба? За координираното действие на организма клетки трябва да обменят информация помежду си от хормони, растежни фактори и други специални молекули. Тези съединения разпознават и се свързват с рецепторни протеини, което неотдавна уведомяват клетката чрез каскада от ензимни реакции. Специална роля в тези процеси се осъществява със специални ензими - кинази [5, 6] - реакция протеин фосфорилирането. Той се състои във факта, че някои аминокиселинни остатъци на протеина - тирозин и серин - свързани чрез фосфатна група, което води до активиране или, напротив, потискането на активността. Този процес се противопоставя реакция дефосфорилиране се извършва чрез ензими, фосфатази и причинява точно обратния ефект. Балансът на тези две реакции и определя нивото на регулирания активността на протеина в клетката. Например, инсулин - хормон, отговорен за регулиране на поглъщането на глюкоза от клетките, - се свързва с инсулинови рецептори, разположени върху повърхността на почти всички клетки в тялото, което води до рецепторна тирозин киназна активност. Това започва се увеличава верига на ензимни процеси, които водят до увеличаване на броя на глюкозен транспортер протеин при клетъчната мембрана и поглъщането на глюкоза от клетката [7].
Установено е, че активни кислородни видове са способни да окисляват обратимо цистеинови остатъци в каталитични места на няколко фосфатази и потискат дейността си. Това води до промяна в нивото на фосфорилиране на протеини, регулирани от тях, които, разбира се, се отразяват на сигналите, изпратени от клетката. Така, освобождаването на активни кислородни видове се наблюдава в свързващ клетъчните рецептори на инсулин, и е показано, че инхибирането на производството чрез прибавяне на антиоксиданти намалява ефекта на хормона на клетка [7].
Многобройни проучвания са показали, че реактивни кислородни видове, които участват в синтеза на някои съединения (например, хормони на щитовидната жлеза), регулирането на подвижността на съединителната тъкан клетки, съдов растеж и нервни окончания, и т.н.
Друг наскоро открит ефект - ROS в регулацията на процесите в мозъка, които са в основата на ученето и паметта. Както е известно, основната функция на нервните клетки - за приемане и предаване на електрически сигнали чрез клетка-клетка контакти - синапси. Това е мястото, където се определи дали пристигащи от друг неврон електрически сигнал се предава на следващия неврон, или той ще изчезне без следа. В този случай, на мозъка - динамична структура, и в нея не само постоянно създава нови и разсее нежелани клетъчни контакти, но също така и проводимостта на синапсите се може да се промени [8]. Без тези процеси, не бихме могли да научим някакви умения или, например, да се помни, информацията, дадена в тази статия.
Така че, в клетъчна култура, и след това в изследванията при животински модели са показали, че реактивни кислородни видове, които не само влияние, но също така е необходимо за регулиране на синаптичната проводимост. По този начин, прекомерно производство на антиоксидантни протеини в мишки води до развитието на когнитивно увреждане при тези животни [9].
Механизмът за регулиране на сигнал каскади водороден пероксид. Активирането на различни клетъчни рецептори активира NADPH-оксидаза водород освобождаване пероксид. Това, от своя страна, инактивира тирозин фосфатаза и активира тирозин киназа, като по този начин регулиране на степента на фосфорилиране на много клетъчни ензими, и по този начин им активност [10].
Така, през последните десетилетия на активен кислород учените се обърнаха към очите от опасни страничен продукт важен компонент на сигнали на клетките. В тази връзка, и ние трябва да преразгледаме отношението си към антиоксидантите като със сигурност полезни вещества, което е повече - толкова по-добре. Антиоксидантите получени от консумацията на пресни плодове и зеленчуци, е достатъчно за дневните нужди на организма. И за да стане активна употреба на антиоксиданти в медицината трябва да се лекуват внимателно, като се има предвид възможните нежелани реакции при прекомерно потискане на производството на реактивни кислородни видове.