Свободные радикалы в организме человека

И хотя они необходимы для нормального функционирования организма, они также могут нанести серьезный ущерб здоровью. 

Что это такое

Свободные радикалы – это активные молекулы кислорода, образующиеся в результате биохимических реакций, ежедневно протекающих в клетках нашего организма. Они также известны как активные формы кислорода (АФК ) и крайне необходимы для определенных функций и нормального клеточного метаболизма; можно сказать, что это процесс «дыхания» клетки.

Свободные радикалы участвуют в важных функциях, необходимых для хорошего здоровья. Среди них производство, оплодотворение и созревание клеток, удаление токсических продуктов и защита от микробов, вирусов и даже опухолевых клеток.

Свободные радикалы оказывают одновременно и токсическое, и благотворное воздействие. Когда эти молекулы вырабатываются в избытке, они могут вызывать повреждение тканей, что приводит к различным проблемам со здоровьем.

Окислительный стресс

Когда в нашем организме образуется избыток свободных радикалов, возникает окислительный (оксидативный) стресс. То есть, это состояние, 

когда выработка свободных радикалов и антиоксидантных соединений не сбалансирована. Эта нестабильность связана с повреждением различных видов молекул, таких как липиды, белки и нуклеиновые кислоты, что приводит к развитию хронических и дегенеративных проблем со здоровьем.

В краткосрочной перспективе окислительный стресс может возникать в тканях, ранее поврежденных в результате травмы, инфекции или чрезмерной физической нагрузки. Эти поврежденные ткани вызывают повышение активности ферментов, генерирующих радикалы (например, ксантиноксидазы, липогеназы или циклооксигеназы), активацию фагоцитов, высвобождение свободного железа, ионов меди или прерывание электронтранспортных цепей фосфорилирования. 

Возникновение и развитие различных заболеваний связывают с дисбалансом между количеством активных форм кислорода и молекул антиоксидантов. 

Факторы, активирующие выработку свободных радикалов

Несмотря на то, что свободные радикалы являются следствием биологического и природного процесса, существуют внешние факторы, которые могут активизировать их выработку.

Выделим основные:

• Длительное пребывание на солнце без защиты. Если мы загораем чрезмерно и в течение длительного времени без какого-либо солнцезащитного крема, мы даем “зеленый свет” свободным радикалам, которые, помимо других осложнений, являются причиной фотостарения, пятен на коже или более серьезных заболеваний - таких как рак.

• Курение. Табак очень вреден, как для кожи, так и для здоровья в целом. Сигаретный дым содержит свободные радикалы, которые поглощает наша кожа и, среди прочего, вызывают ее преждевременное старение.

• Несбалансированный рацион. Диета, в которой преобладают рафинированные, ультраобработанные, жареные продукты с высоким содержанием сахара и насыщенных жиров, а также алкогольные напитки, является основным фактором риска, когда речь идет об активации свободных радикалов в нашем организме и нарушении баланса антиоксидантов, которые их нейтрализуют.

• Загрязнение воздуха. Эта типичная проблема для многих городов может ускорить окислительный процесс и способствовать присутствию свободных радикалов в нашем организме. Кроме того, загрязненная окружающая среда также усугубляет последствия пребывания на солнце.

• Стресс и недостаточный отдых. В часы сна наши клетки регенерируют, поэтому недостаток сна и напряженный образ жизни — это привычки, которые способствуют ухудшению здоровья клеток.

Семинары по антивозрастной медицине

Получайте знания, основанные на доказательной медицине из первых уст ведущих мировых специалистов. В рамках Модульной Школы Anti-Age Expert каждый месяц проходят очные двухдневные семинары, где раскрываются тонкости anti-age медицины для врачей более 25 специальностей

Узнать подробнее

Типы свободных радикалов

Можно выделить различные типы свободных радикалов: гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, перекись водорода, кислородный синглет, гипохлорит, радикал оксида азота и пероксинитритный радикал. 

Выделим основные радикалы, генерируемые человеческим организмом: 

• Супероксидные радикалы (O-2): образуются в клеточных метаболических реакциях либо в результате самоокисления, либо под действием ферментов, таких как оксидазы. В нашем организме супероксидный радикал является основным агентом бактерицидного действия фагоцитов (типа иммунных клеток), но он также может быть вредным медиатором воспаления и вызывать повреждение нормальных тканей организма. 

• Гидроксильные радикалы (ОН-): образуются в ходе различных клеточных химических реакций, в которых участвует водород. Это наиболее реактивные свободные радикалы, являющиеся одним из основных медиаторов повреждения клеток.

• Оксид азота (NO): легко диффундирующий, жирорастворимый радикал. NO участвует в иммунной защите, что делает его очень важным свободным радикалом в организме.

Свободные радикалы также можно классифицировать в соответствии со следующей типологией: 

• Первичные свободные радикалы: образуются в результате переноса электронов на атом кислорода. Они характеризуются очень коротким периодом полураспада.

• Вторичные свободные радикалы: они образуются в результате переноса первичного радикала на атом органической молекулы или в результате реакции двух первичных радикалов друг с другом. Они характеризуются более длительным периодом полураспада, чем первичные свободные радикалы.

• Стабильные свободнорадикальные промежуточные продукты: это стабильные молекулы, из которых образуются радикалы. 

Обе классификации позволяют визуализировать разнообразие форм и физических свойств свободных радикалов и реактивных форм в организме. 

Хотя биологический период полураспада свободных радикалов составляет микросекунды, этого достаточно, чтобы они реагировали со всем, что их окружает. Таким образом, посредством внешних или внутренних загрязняющих элементов происходит клеточное и молекулярное повреждение.

Повреждение свободными радикалами

Свободные радикалы наносят ущерб организму несколькими способами:

1. ПЕРОКСИДАЦИЯ ЛИПИДОВ.

В этом случае они вызывают цепные реакции, когда окисленные жиры превращаются в свободные радикалы, которые повреждают большее количество жиров.

2. ПОПЕРЕЧНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (СШИВКИ).

Аномальные соединения, вызванные химическими связями, которые образуют непреднамеренные «мосты» между крупными клеточными молекулами, такими как белки (например, коллаген) или нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК).

Это влечет за собой потерю гибкости молекул, неправильное расположение нуклеиновых кислот и, в конечном счете, потерю эластичности тканей, что приводит, например, к морщинам и атеросклерозу. 

3. ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОЧНОЙ МЕМБРАНЫ.

Оно особенно разрушительно, поскольку может нарушить баланс поглощения питательных веществ клеткой, а также удаления отходов в клетке. Если лизосомальная мембрана повреждена, происходит утечка деструктивных ферментов, способных разрушить ткани.

4. ЭМИССИЯ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ.

Повреждение лизосомальной мембраны может продуцировать лизосомальные ферменты, способные разрушать как мягкие, так и твердые ткани.

5. ЛИПОФУСЦИН.

Также известен как «возрастные пятна» или «печеночные пятна». Образуется путем сшивки и окисления жиров и белковых сшивок в коже и нервных клетках.

С окислительным стрессом ученые связывают ряд заболеваний:

• Рак. 

Свободные радикалы могут вызывать клеточные мутации. Когда мутантная клетка делится на множество других и не контролируется иммунной системой, могут возникать опухоли.

• Ишемическая болезнь. 

Поперечные соединения в кровеносных сосудах (например, артериях) могут привести к повышению артериального давления, а повреждение сосудов/ сосудистых стенок является основным фактором атеросклероза.

Свободные радикалы могут ингибировать выработку простациклина,  который является естественным антикоагулянтным веществом нашего организма.

• Артрит.

Поперечные сшивки могут влиять на соединения тканей.

Свободные радикалы способны разрушить смазочную жидкость в суставах. 

• Катаракта. 

Сшивка и окисление компонентов глазных тканей способствуют развитию катаракты.

Старение и свободные радикалы

Старение и снижение продолжительности жизни, вероятно, отчасти связаны с действием свободных радикалов, ответственных за различные реакции ферментативного окисления. 

Свободные радикалы обладают высокой реакционной способностью, и все клетки могут быть повреждены следующими механизмами:

1. Накопленные окислительные изменения в коллагене, эластине и ДНК.

2. Расщепление мукополисахаридов путем окислительной деградации.

3. Накопление метаболически инертных веществ, таких как воски и пигменты, и фиброз капиллярных артериол.

Согласно этим метаболическим механизмам продолжительность жизни зависит от замедления потребления кислорода. 

Многие биохимические реакции в организме человека связаны с передачей и высвобождением энергии, что может привести к образованию свободных радикалов, однако их необходимо тщательно контролировать, поскольку, учитывая их высокореактивный характер, они представляют потенциальную угрозу для здоровых тканей.

Активные формы кислорода обладают такой высокой реакционной способностью, что способны реагировать с широким спектром клеточных структур. Известно, что их основными мишенями являются ненасыщенные жирные кислоты фосфолипидных мембран, белков и нуклеиновых кислот. Эти частицы после образования вызывают серию цепных реакций (перекисное окисление липидов, гликозилирование), которые могут повредить все молекулы, имеющие биологическое значение, либо путем прямого изменения структуры и функции, либо путем ускорения избирательного эндогенного метаболизма или повышенной активности ферментов. 

Старение из-за окислительного стресса происходит по следующим причинам:

• Увеличение скорости потребления кислорода в митохондриях, что снижает их продолжительность жизни.

• Вмешательство свободных радикалов в развитие некоторых заболеваний (рак и атеросклероз).

С возрастом  воздействие активных форм кислорода и других радикалов гораздо более вредно, так как при старении антиоксидантные системы ослабевают и, следовательно, возрастает вероятность того, что радикалы будут оказывать свое действие на молекулы-мишени. 

Защита организма от свободных радикалов

Ученые предполагают, что один из факторов правильного функционирования организма определяется скоростью деградации, вызванной свободными радикалами. 

Уровень свободных радикалов можно регулировать:

• Через молекулы антиоксидантов.

Витамины-антиоксиданты, такие как бета-каротин, аскорбиновая кислота и альфа-токоферол, способны нейтрализовать окисление, вызванное свободными радикалами. В идеале эти антиоксиданты должны быть получены из природных источников, таких как фрукты и овощи. 

Таурин, билирубин и мочевая кислота - три молекулы природных антиоксидантов, содержащиеся в грудном молоке, печени и почках. Они также могут нейтрализовать производство свободных радикалов.

• Благодаря натуральным добавкам.

Несколько антиоксидантов продемонстрировали свою эффективность в улучшении гуморального и клеточного иммунного ответа у пожилых людей. Использование натуральных антиоксидантных добавок может помочь улучшить реакцию нашего организма на свободные радикалы, уменьшить окислительный стресс и предотвратить ослабление иммунитета, вызванное возрастом.

• Через ферменты, разрушающие свободные радикалы.

  • Супероксиддисмутаза (SOD): найденный в «электростанциях» или митохондриях клеток человека, этот фермент превращает супероксидные радикалы в гораздо менее реакционную перекись водорода.

  • Каталаза: она расщепляет перекись водорода на молекулы воды, чтобы предотвратить образование гидроксильных радикалов.

  • Глутатионпероксидаза: этот фермент катализирует способность восстановленного глутатиона высвобождать водород до гидроксильного радикала или перекиси водорода с образованием воды.

  • Тиоредоксин: TRX играет защитную роль против окислительного стресса благодаря своей способности удалять свободные радикалы.

В идеале важно достичь баланса между свободными радикалами и антиоксидантами, чтобы избежать окислительного стресса. Это  способствовало бы улучшению здоровья. С этой задачей сегодня успешно справляются врачи антивозрастной медицины. 

Онлайн обучение
Anti-Age медицине

Изучайте тонкости антивозрастной медицины из любой точки мира. Для удобства врачей мы создали обучающую онлайн-платформу Anti-Age Expert: Здесь последовательно выкладываются лекции наших образовательных программ, к которым открыт доступ 24/7. Врачи могут изучать материалы необходимое количество раз, задавать вопросы и обсуждать интересные клинические случаи с коллегами в специальных чатах

Узнать подробнее

Краткие выводы

• Свободные радикалы оказывают одновременно и токсическое, и благотворное воздействие на организм. 

• Старение и снижение продолжительности жизни, вероятно, отчасти связаны с действием свободных радикалов, ответственных за различные реакции ферментативного окисления. 

• В идеале важно достичь баланса между свободными радикалами и антиоксидантами, чтобы избежать окислительного стресса. 

Список использованной литературы

1. Pham-Huy LA, He H, Pham-Huy C. Free radicals, antioxidants in disease and health. Int J Biomed Sci. 2008 Jun;4(2):89-96. PMID: 23675073; PMCID: PMC3614697.

2. Deadly nanoparcel for cancer cells: free radical generating hybrid nanomaterial for the oxidative destruction of hypoxic cancer cells. Saudi Med J. 2017 Jun; 38(6): 670. PMCID: PMC5541195.

3. Turpeinen AM, Basu S, Mutanen M. A high linoleic acid diet increases oxidative stress in vivo and affects nitric oxide metabolism in humans. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 1998 Sep;59(3):229-33. doi: 10.1016/s0952-3278(98)90067-9. PMID: 9844997.