Что свободные радикалы: Свободные радикалы – список терминов

By | 05.08.1977

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

Американские ученые выявили неоднозначное воздействие свободных радикалов на организм млекопитающих. Повышенное содержание этих частиц не ускорило старение лабораторных мышей (как предполагала теория старения из-за свободных радикалов). Напротив, у юных особей они оказались крайне полезны, ускоряя заживление кожи. Материалы исследования представлены в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Свободные радикалы — это частицы (как правило, неустойчивые), содержащие один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке. В организме они появляются в качестве побочного продукта обмена веществ, а также из внешних источников (табака и других токсинов). Считается, что свободные радикалы меняют химическую структуру клеток, белков и ДНК, тем самым повреждая их.

Однако Джудит Кэмписи (Judith Campisi) и ее коллеги из Геронтологического института Бака выяснили, что свободные радикалы вызывают повреждения в митохондриях клеток эпителия. Те начинают быстрее делиться, в результате чего раны, порезы и тому подобные нарушения заживают быстрее.

Однако с возрастом этот эффект перестает быть благотворным: клетки кожи перестают делиться, запас стволовых клеток сокращается (из-за ускоренного деления в первые годы жизни), а кожа начинает быстро стареть. «Мы обнаружили неожиданные плеотропные эффекты: те механизмы, которые помогают в молодости, с возрастом начинают создавать проблемы», — отмечает Кэмписи.

По всей видимости, природа использует свободные радикалы для улучшения здоровья кожи, и вплоть до старости этот процесс не является вредоносным. Поскольку разрушительные последствия начинают сказываться лишь по окончании репродуктивного возраста, у эволюции не возникло нужды в изобретении каких-либо способов корректировки этого механизма.

Что касается практических выводов, то Кэмписи предупреждает об опасности приема антиоксидантов: в больших количествах эти препараты подавляют действие свободных радикалов — что не замедляет процесс старения, зато мешает свободным радикалам выполнять свои биологические функции.

Свободные радикалы в организме человека — что это? Как вывести и чем опасны

Начнем с плохой новости: наука не знает, почему человек стареет. Долгое время надежды на вечную молодость связывали с обнаружением внутреннего тумблера, эдакого переключателя с on на off. Но чем дальше мы продвигаемся в изучении человека, тем яснее: старение — комплексная проблема. Более того, в прошлом году ученые Гарвардской медицинской школы выяснили: старение человека запускается с первых недель его внутриутробного развития. Но есть и хорошая новость: мы начали понимать, почему саморазрушается наше тело.

Одна из теорий старения — свободнорадикальная, ее выдвинул в 1950-х американский химик Денхам Харман. По его гипотезе, во всем виноват окислительный, или оксидативный, стресс. Его провоцируют свободные радикалы, которые в организме человека представлены в основном активными формами кислорода, или АФК. По сути, это побочный продукт нашего дыхания. Клетке нужен кислород, чтобы производить энергию, и производство это совсем не безотходное.

«Свободные радикалы — это молекулы с одним или несколькими неспаренными электронами: они взаимодействуют с окружающими молекулами и отнимают у них электроны, чтобы добрать себе недостающих, — объясняет Екатерина Мочалова, биохимик Института медико-биологических проблем РАН. — В результате попавшие под горячую руку молекулы распадаются и тоже превращаются в свободные радикалы. Так запускается цепная реакция».

Свободные радикалы действуют как грабители-дилетанты. Им недостаточно украсть электрон — перевернут вверх дном всю квартиру, побьют хозяйские бокалы и оставят на столе недоеденный бутерброд. Они могут повреждать мембраны клеток, выводить из строя ферменты, портить ДНК. Они же играют не последнюю роль в развитии инфарктов, инсультов, диабета, болезни Альцгеймера, некоторых видов рака. И да, в старении кожи. Впрочем, не стоит спускать всех собак на мать-природу: есть в этих частицах и что-то хорошее. «АФК способствуют обновлению белков, регулируют многие процессы в клетке. Например, лимфоциты могут производить АФК, защищая организм от патогенных бактерий и вирусов», — продолжает Екатерина Мочалова.

В слабой форме он возникает каждый раз, когда кислород попадает в клетку, — то есть с каждым глотком воздуха. Сильный развивается реже — если кислорода слишком много или клетка не смогла подавить слабый. Высвобождение свободных радикалов может происходить в результате заболеваний, нервного напряжения, из-за внешних факторов — от солнечной радиации до пережаренной пищи. К счастью, вскоре после открытия свободных радикалов выяснилось, что существуют вещества, работающие как опытные спецназовцы и предотвращающие атаки на мирные клетки. Их назвали антиоксидантами.

Остановить цепную реакцию с участием свободных радикалов можно несколькими способами. Во-первых, за счет реакции между двумя радикалами: их неспаренные электроны соединяются и больше не ищут, у кого бы что отнять. Во-вторых, с помощью малоактивных свободных радикалов, не поддерживающих цепных реакций. В обоих процессах участвуют антиоксиданты: они жертвуют электрон свободному радикалу, частица стабилизируется и перестает быть опасной. Благодаря такой щедрости антиоксидант сам превращается в свободный радикал, но настолько неактивный, что не может нанести вреда. Реакция на нем затухает.

ВИТАМИН А

«Витамин А — группа, в которую входят ретинол и близкие по структуре химические вещества, ретиноиды. Все они — эффективные доноры электронов благодаря наличию в структуре двойных связей. Они способны предотвращать фотоповреждения кожи и стимулировать активность ферментов, ответственных за синтез коллагена и эластина.

Витамин А во всех его формах — жирорастворимый. Он проникает в глубокие слои кожи и сами клетки, чтобы принять участие в регуляции генов. Кстати, именно из-за этого средства с ретинолом обычно не советуют использовать беременным. Хотя современные исследования показывают: ограничивать нужно только тот витамин А, что поступает с пищей.

Что до концентрации в косметике, то тут все сложно. Эффективная доза зависит от того, каким образом вещество метаболизируется клеткой, поэтому важнее всего — форма ретиноидов. Мой совет: прежде чем покупать подобные средства, проконсультируйтесь с врачом- косметологом».

ВИТАМИН C

«Он участвует во множестве процессов в организме, в том числе выступает в роли антиоксиданта. А также задействован в синтезе коллагена, что доказано исследованиями. Так, нанесение 5%-й L-аскорбиновой кислоты за два часа до облучения животных УФ-излучением существенно уменьшило повреждение кожи по сравнению с контрольной группой. А двойное слепое тестирование на людях показало, что при топическом применении 10%-го витамина С в течение 12 недель признаки фотостарения уменьшаются (в сравнении с группой, использовавшей плацебо). Эффективность крема с витамином С зависит от формы действующего вещества. Наиболее биологически активная и хорошо изученная — L-аскорбиновая кислота. Но она гидрофильна: хорошо растворяется в воде, плохо — в маслах. А еще быстро разрушается. Стабильность молекулы и ее проникающая способность заметно увеличиваются в кислой среде. То есть крем или сыворотка с аскорбиновой кислотой должны быть кислотными для лучшего проникновения в кожу. Другие распространенные в косметике формы — аскорбилпальмитат и аскорбилфосфат магния. Они гидрофильны и стабильны при уровне pH, близком к естественному кислотно-щелочному балансу кожи.

Оптимальная концентрация также зависит от формы, и больше тут точно не значит лучше. После 20% полезные свойства не меняются, зато растет риск раздражения кожи. Целесообразно выбирать средства с содержанием витамина С в диапазоне 10–20%».

ВИТАМИН E

«Витамин Е — это группа соединений, в частности токоферолы и токотриенолы. Все они — мощные антиоксиданты. Кроме того, витамин Е не дает окислиться ретиноидам и витамину С, обеспечивая большую стабильность сывороток с ними в составе.

Токоферолы и токотриенолы жирорастворимы и хорошо проникают в кожу, поэтому концентрации 1,5% достаточно для эффективной антиоксидантной защиты крема. В сыворотках она выше — порядка 5%, и это позволяет снизить на 40–50% даже проявления солнечных ожогов».

Свободные радикалы и биоантиоксиданты в репродуктивных процессах (обзор литературы)

Сперматозоиды млекопитающих содержат высокоспецифический липидный состав, большое количество полиненасыщенных жирных кислот, плазмалогенов и сфингомиелинов. Эта необычная структура мембраны спермы отвечает за ее гибкость и функциональную способность сперматозоидов. Однако липиды сперматозоидов являются основными субстратами для пероксидации, что может спровоцировать серьезное функциональное расстройство спермы. С другой стороны, низкий (физиологический) уровень перекисного окисления липидов отражает влияние активных форм кислорода (АФК) на метаболизм сперматозоидов, повышая способность сперматозоидов человека взаимодействовать с zona pellucida [1]. К основным формам АФК относят супероксидный радикал и его кислую форму, а также гидроксильный радикал (O2–•, HO2, HO). Причиной более высокого, патологического перекисного окисления липидов мембран спермы может быть несбалансированный окислительный стресс. В настоящем обзоре мы обсудим участие АФК в регуляции репродуктивных процессов и проанализируем протекторные свойства некоторых биоантиоксидантов с точки зрения их структуры и биодоступности в организме.

Свободные радикалы представляют собой короткоживущие химически активные химические промежуточные соединения, которые содержат один или несколько неспаренных электронов. Они обладают высокой реакционной способностью и окисляют липиды, аминокислоты и углеводы, а также вызывают мутации ДНК. Таким образом, реактивные виды кислорода могут быть замечены как этиологический фактор очень широкого спектра заболеваний [2—4]. Повышенная патологическая генерация АФК в живых организмах может быть вызвана несколькими механизмами, такими как: ионизирующая радиация [5, 6], активация ксенобиотиков [7], воспалительные клетки [8], увеличение клеточного метаболизма [9], активация оксидаз и оксигеназ [10] и потеря антиоксидантной способности [11, 12].

Характерной особенностью большинства, если не всех, биологических мембран является асимметричное расположение липидов в двухслойном слое. Липидный состав плазматической мембраны сперматозоидов млекопитающих заметно отличается от таковых у соматических клеток млекопитающих. Они имеют очень высокий уровень фосфолипидов, стеролов, насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, поэтому сперматозоиды особенно чувствительны к повреждению, вызванному чрезмерным высвобождением АФК [13—17].

Липиды являются основными веществами, ответственными за текучесть мембранных липидных бислоев. Они также участвуют в качестве промежуточных соединений при слиянии клеток [18—24].

Сперматозоиды подвергаются изменениям в содержании липидов во время прохождения через эпидидимис. Значительно возрастает содержание плазмалогенов. Очень высокое количество полиненасыщенных жирных кислот содержится в плазматической мембране человеческой спермы. Считается, что они играют важную роль в регуляции мембранной текучести в сперме и в регуляции сперматогенеза. Вместе с тем полиненасыщенные жирные кислоты — основной субстрат липопероксидации [25].

В физиологических условиях свободные радикалы положительно влияют на созревание спермы, капацитацию, гиперактивацию и акросомальную реакцию. АФК, которые в конечном счете оказываются в семенной плазме и проявляют свои эффекты на сперматозоиды, могут возникать из различных источников — эндогенных или внешних. Однако в значительных количествах свободные радикалы губительны для всех мембранных элементов клетки. Механизмы развития окислительного стресса различны. В то же время в основе запуска каскада цепных окислительных реакций лежит генерация свободных радикалов. Эти радикалы возникают в результате как эндогенных, так и экзогенных причин. Важнейшие эндогенные источники АФК — лейкоциты (нейтрофилы и макрофаги), а также незрелые сперматозоиды. Поэтому в условиях воспаления и присутствия болезнетворных микроорганизмов возрастает уровень АФК. Внешними источниками генерации повышенных количеств АФК являются физические факторы (температура, излучение, повышенная физическая нагрузка), химические факторы (природные поллютанты, некоторые фармакологические препараты), пищевые факторы (недостаток нутриентов либо избыток некоторых из них), эмоциональные факторы [26]. В этой связи ненасыщенные фосфолипиды, входящие в состав биологических мембран, являются главным субстратом пероксидного (перекисного) окисления липидов. В результате такого окислительного процесса клеточная мембрана (как, впрочем, и все остальные мембранные элементы клетки) истончается за счет возникновения в ней так называемых «пробоин», приобретает аномальную текучесть и, как следствие, разрывается, что, в конечном счете, ведет к гибели клетки. Схематично окисление ненасыщенного фосфолипида RCH2―CH=CH―R′ можно представить в виде следующей схемы:

Как видно из схемы, продуктами такого сложного процесса являются органические кислоты с более короткой углеродной цепью. При окислении полиненасыщенных фосфолипидов образуется малоновый диальдегид, являющийся конечным продуктом и основным маркером липопероксидации [26]. Вместе с тем повышенная генерация АФК отрицательно сказывается на качестве спермы.

Биоантиокислители в регуляции репродуктивных процессов

Антиокислители действуют как антагонисты свободных радикалов и помогают удержать свободные радикалы на уровне гомеостаза для обеспечения физиологической функции и предотвращения патологий из-за развития окислительного стресса [27—29]. Окислительный стресс — состояние, когда развивается дисбаланс между АФК и антиокислительной активностью. Такая ситуация может развиться в трех случаях:

1) концентрация АФК значительно возрастает;

2) значительно снижается уровень антиоксидантов;

3) комбинация первых двух вариантов [30].

Наиболее важные антиоксиданты (АО) в сперме человека — это, с одной стороны, ферментативное звено (супероксиддисмутаза, каталазы, глутатионпероксидаза), а с другой — неферментативное звено, или низкомолекулярные АО (α-токоферол, β-каротин, аскорбиновая кислота, эрготионеин, ураты, трансферрин, лактоферрин, церулоплазмин). В некоторых патологических состояниях (например, воспаление половых путей) чрезмерная генерация АФК приводит к развитию состояния окислительного стресса, который активирует антиоксидантную систему [31—33].

Все низкомолекулярные АО можно разделить на две группы — жирорастворимые и водорастворимые. К жирорастворимым АО относят оксифенильные соединения (токоферолы), витамины К и Р, эстрогены, коэнзим Q, некоторые фосфолипиды. Водорастворимые А.О. — аскорбиновая, лимонная кислоты, некоторые аминокислоты, пептиды, ионы Ca2+ в больших концентрациях. К эндогенным АО относят альбумин, аргинин, ураты. Из аргинина образуется оксид азота NO, имеющий неспаренный электрон, что придает ему антиоксидантный характер. Радикал урата реагирует с пероксинитритными интермедиатами и пероксидными радикалами, вызывая их инактивацию. Селен, будучи элементом селенсодержащей глутатионпероксидазы, также выступает в качестве участника АО-защиты [34]. Дефицит селена является причиной морфофункциональных нарушений сперматозоидов: снижается подвижность клеток, значительно чаще встречаются бесхвостые формы сперматозоидов; в некоторых случаях нарушаются отдельные стадии сперматогенеза. Причиной указанных нарушений является тот факт, что в сборке хвоста сперматозоидов принимает участие селенопептид [35]. Более того, показано, что селен замедляет апоптоз сперматозоидов и индуцирует пролиферацию стволовых клеток сперматогенеза — сперматогоний [36]. Сочетанное введение селена и токоферола способствует улучшению репродуктивной функции [37]. К другим биохимическим факторам коррекции уровня свободных радикалов относят цистеин, метионин, ликопен, флавоноиды и другие вещества. Ликопен, содержащийся в томатах, заметно снижает риск возникновения рака предстательной железы. Полифенолы зеленого чая in vitro даже вызывали регрессию некоторых опухолей за счет блокирования некоторых факторов канцерогенеза, возникающих в результате экспрессии мутагенных участков ДНК [38]. Таким образом, все вещества, обладающие АО-активностью, оказывают протекторное воздействие на репродуктивные процессы, снижая, с одной стороны, уровень липопероксидации, а с другой — моделируя процессы канцерогенеза в условиях неблагоприятных воздействий.

В последнее время стали популярными АО-биокомплексы, включающие селенсодержащие соединения, токоферолы, аскорбиновую кислоту, серосодержащие соединения. Предпочтение, естественно, отдается органическим биокомплексам, поскольку в органической форме многие биоэлементы и их соединения наиболее доступны. В то же время такой широко распространенный АО, как витамин E (α-токоферол), имеет ограничения в использовании. С одной стороны, наличие оксифенильного кольца в соединении определяет его антирадикальные свойства. С другой — наличие длинной углеводородной (фитильная) цепи в структуре α-токоферола вызывает его внедрение в липидные структуры, и значительное накопление его в биологических структурах делает в итоге α-токоферол эффективным прооксидантом. Вместе с тем известно, что к оксифенильным соединениям также относятся производные оксибензимидазола, полифенольные соединения, пробукол, эстрогены [39]. Последнее обстоятельство позволило в последние годы вести направленный поиск оксифенильных соединений природного происхождения, обладающих АО-активностью, не ограниченной дозозависимыми эффектами. Отсутствие фитильной цепи обеспечивает повышенную мобильность АО-соединения. В то же время это ограничивает поступление АО, лишенного фитильной цепи, в липидные структуры клетки, наиболее подверженные липопероксидации. Поэтому были предприняты попытки поиска АО-соединений, имеющих оптимальную длину фитильной цепи.

К числу пищевых продуктов, содержащих природные биокомплексы, относят гранат, красный виноград, клюкву, яблоки, листья зеленого чая, имбирь и др. Все эти продукты богаты полифенольными соединениями (фенольные кислоты, флавоноиды, лигнаны). В последнее время интерес стали вызывать фенольные соединения, получаемые из экстракта имбиря. Уникальность этих соединений состоит как раз в том, что, обладая АО-свойством, они имеют не такую длинную боковую фитильную цепь, как тот же α-токоферол. Это позволяет подобным соединениям не задерживаться долго в клетках, а в условиях достаточного поступления жидкости вымываться из организма.

Показано, что активные ингредиенты имбиря дают терапевтический эффект в отношении возрастных болезней ЦНС (неврологические расстройства). Эти болезни характеризуются общими нейропатологическими состояниями ЦНС, такими как окислительный стресс, общее воспаление, неправильная укладка белковых молекул. С этой целью были исследованы протекторные свойства корневища имбиря в отношении указанных расстройств. Имбирь содержит такие оксифенильные соединения, как 6-гингерол, 6-шогаол, 6-парадол, зингерон и дегидрозингерон. Эти вещества оказались эффективны для улучшения неврологических симптомов за счет модуляции клеточной смерти [40].

Основными компонентами в составе корневища имбиря являются эфирное масло и фенольные соединения — гингеролы и шогаолы. Другими компонентами являются зингероны и парадолы:

Как видно из приведенных выше структур, все эти соединения являются веществами оксифенильной природы (фенольная основа) с оптимальной длиной фитильной цепи. Имбирь содержит от 1 до 3% летучих масел и ряд острых соединений. Гингеролы представляют собой наиболее распространенные соединения в свежих корнях. Шогаолы, дегидратированные производные гингеролов, встречаются только в небольших количествах в свежем корне; в основном содержатся в высушенных и термически обработанных корнях.

Эксперименты на животных показали, что имбирь и его фенольные компоненты подавляют канцерогенез кожи, желудочно-кишечного тракта, толстой кишки и молочной железы. Действие имбиря исследовали как на противоопухолевых клетках, так и на онкоклетках с потенциальным апоптозом. Иммунохимические механизмы имбиря не совсем понятны, однако полагают, что эти механизмы включают регуляцию канцерогена за счет повышения активности детоксицирующих ферментов, АО-активности, а также противовоспалительной активности [41]. Имбирь также ингибирует активацию факторов пролиферации опухолевых клеток, а также факторов апоптоза при некоторых онкологических заболеваниях. Кроме того, совсем недавно было показано, что корица способна потенцировать действие компонентов имбиря, вызывая повышение уровня тестостерона и ЛГ у экспериментальных животных [42]. Можно, таким образом, ожидать, что использование имбиря и его компонентов в сочетании с другими потенцирующими агентами позитивно скажется на характере репродуктивной функции, особенно в условиях неблагоприятных воздействий [43, 44].

Таким образом, баланс систем про- и антиоксидантов, характеризующих, в конечном счете, результирующий уровень свободнорадикального окисления, определяет физиологические особенности репродуктивных процессов на всех уровнях их проявления.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Н.А.

Сбор и обработка материала — М.Е.

Написание текста — Л.П., Б.А.

Редактирование — Л.П., Н.А.

*e-mail: [email protected]

Что такое свободные радикалы и почему с ними все борются?

04/10


Этот вопрос очень часто задают нашему врачу-косметологу, поэтому мы решили посвятить ему отдельную статью.


Свободные радикалы – мельчайшие частички-молекулы, которые на своей внешней оболочке имеют несколько непарных электронов. Из-за них они по природе являются достаточно агрессивными и очень активными – они ищут свою «пару», электрон, который стремятся отнять у окружающих их клеток. Это порождает цепную реакцию – соседняя здоровая клетка повреждается, из-за чего нарушается ряд функций в организме. Если мы говорим о коже, то она начинает преждевременно стареть, сильнее подвержена агрессии окружающей среды, может реагировать тусклым тоном, высыпаниями и другими несовершенствами, которые делают нас недовольными своей внешностью.


Как образуются радикалы?


Они образуются в нашем организме постоянно, и он успешно с ними борется. Но под влиянием ряда факторов – внешних, к которым относят неблагоприятную экологическую обстановку, сигаретный дым, вредные привычки, ультрафиолетовое излучение, стрессы, затяжные болезни и др., и внутренних, связанных с метаболизмом, – количество свободных радикалов может резко увеличиться. И в этом случае собственных сил организма справиться с ними недостаточно.


При чем здесь антиоксиданты?


Антиоксиданты – тоже молекулы. Они обладают уникальным свойством останавливать цепную реакцию разрушения, которую спровоцировал радикал. То есть нивелируют вред, который уже был нанесен. Поэтому эти молекулы называют главными защитниками нашей красоты.


Нейтрализовать действие внутренних факторов, спровоцировавших появление свободных радикалов, помогает корректировка питания: больше фруктов, овощей и ягод с антиоксидантами. А для борьбы с внешними – косметика с этими компонентами в составе.


Самые известные антиоксиданты – витамины А, С и Е, селен, омега-3 и омега-9 жирные кислоты.


Так как радикалы могут воздействовать на нас в любом возрасте, бороться с ними нужно с молодости, чтобы в том числе предупредить процессы преждевременного старения. Вы можете взять за правило включить в свой рацион больше полезных продуктов и выбирать уходовые средства с антиоксидантами в составе – благо сегодня они присутствуют в очень многих косметических линейках для кожи различных типов и состояний.


Вы обязательно найдете подходящее для вас, а наши косметологи с этим помогут: у нас представлена косметика марок Academie, Cellcosmet, Hydropeptide, Holy Land. Также в нашем центре косметологии Colibri CLinik проводятся профессиональные процедуры с антиоксидантами: косметические уходы, маски, мезотерапия.


Ждем вас по адресу: г. Москва, ул. Народного Ополчения, 11.

Свободные радикалы. Друзья или враги? – Доказательная медицина для всех

Проводимые ранее исследования предполагали, что свободные радикалы (атомы, образующиеся при химических реакциях с участием кислорода), вносят немалый вклад в процессы старения организма, и потому несут в себе только вред. 

Однако исследование Канадских ученых пришло к выводам, что свободные радикалы могут служить увеличению продолжительности жизни, а не сокращению ее.

Свободные радикалы, также известные как оксиданты, являются неустойчивыми частицами, содержащими один или несколько неспаренных электронов на внешней электронной оболочке. Они образуются в организме самостоятельно или поступают извне — с курением или другими поллютантами. 

При взаимодействии свободных радикалов с клетками, белками и ДНК в организме, они способны повреждать их, изменяя их химическую структуру. Прошлые исследования утверждали, что воздействие свободных радикалов на клетки провоцирует старение организма. Однако новое исследование, опубликованное в журнале Cell, говорит об обратном. 


К СВЕДЕНИЮ: Как показало исследование, у лиц с повышенными уровнями циркулирующего гомоцистеина отмечается более высокая по сравнению с другими людьми скорость развития ассоциирующихся со старением изменений мозга, а, напротив, более высокие уровни витамина В12 ассоциируются с более медленным старением мозга. Подробнее: ВИТАМИН B12 И СТАРЕНИЕ МОЗГА

Научно-исследовательская группа во главе с Siegfried Hekimi использовала в своем исследовании червей Caenorhabditis elegans для моделирования нужных им условий.  

Они обнаружили, что свободные радикалы могут стимулировать апоптоз, который также называют «запрограммированной гибелью клеток» – процесс, при котором поврежденные клетки “кончают жизнь самоубийством”. Они делают это по разным причинам, например для того, чтобы не стать злокачественными, или для уничтожения вирусов, которые проникли в них и угрожают всему организму. 

Ученые обнаружили, что стимуляция апоптоза свободными радикалами, в определенном смысле, защищает организм, и срок службы остальных клеток увеличивается. 


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ, ЧТО по данным обзора литературы, который был опубликован в журнале Hepatology, причиной каждого пятого случая химического повреждения печени в настоящее время являются растительные препараты и пищевые добавки, при этом актуальность данной проблемы увеличивается: еще десять лет назад с приемом добавок можно было связать менее 10% случаев. Подробнее: БАДЫ И РИСК ГЕПАТОТОКСИЧНОСТИ

Ученые поясняют: «Многие считают, что свободные радикалы являются разрушительной силой и вызывают старение, однако так называемая «теория свободных радикалов» является неверной.  

«Мы перевернули эту теорию с ног на голову, потому что в реальности свободные радикалы препятствуют старению организма. В нашем исследовании мы повышали образование свободных радикалов в организме червей и тем самым добивались более продолжительного срока их жизни». 

Hekimi поясняет, что им удалось продемонстрировать молекулярный механизм, с помощью которого свободные радикалы увеличивают продолжительность жизни клеток, и доказать их положительную роль. Они выступают в роли сигнальных молекул, когда их количество увеличивается — в организме запускаются процессы, замедляющие старение. 

«Поскольку механизм апоптоза тщательно изучен у людей, и известно его лечебное значение при злокачественных опухолях, то существует немало фармакологических средств, которые выступают в роли сигнальных молекул, запускающих апоптоз», – добавляет Hekimi. 

Однако, вряд ли получится создать лекарство на основе свободных радикалов, потому что бесконтрольный апоптоз наверняка приведет к нейродегенеративным заболеваниям. Апоптоз должен быть направлен на повышение устойчивости поврежденных клеток, а не на их уничтожение, поскольку умершие нейроны заменить намного сложнее, чем клетки других тканей. 

Свободные радикалы

Свободные радикалы

Свободные радикалы – это очень активные молекулы, у которых есть свободное место для электронов, и это место она стремится заполнить, отняв электрон у других молекул. 

Как только она заполнит свое свободное место, она становится безопасной, но свое «грязное » дело она уже сделала. Ведь лишенная электрона молекула точно также же становится свободным радикалом и начинает, как и предыдущая, восполнять свою потребность в недостающем электроне. 

И процесс тот может длиться так до бесконечности долго. Таким образом, в организме свободные радикалы вызывают сильнейший окислительный стресс. 

Небольшое количество свободных радикалов всегда нужно нашему организму, например чтобы справляться с вредными микроорганизмами, но их всегда намного больше, чем нужно, особенно возросло их количество в последние десятилетия. Чтобы стало понятнее, достаточно привести такое сравнение. За 15 минут, пока мы заправляем машину топливом, от испарений бензина в нашем организме появляется столько свободных радикалов, сколько наши дедушки и бабушки не получали за всю жизнь.

Чтобы было понятно, какую роль играют свободные радикалы в организме человека, проведем небольшую аналогию. Представим себе тепловую электростанцию. Суть ее работы аналогична сути процесса дыхания и заключается в получении энергии. Для того, чтобы станция находилась в рабочем состоянии, необходимо постоянное поступление топлива. Для организма этим топливом является кислород. Не будем углубляться, в какие процессы превращения он включается, они очень сложные. Главное, что на выходе из них получается драгоценная энергия, дающая нам возможность активного существования. 

Но в результате любого «технологического процесса» возникают также побочные продукты, которые вредно воздействуют на «окружающую среду» – внутреннюю среду организма. В процессе дыхания «отходами» производства энергии как раз и являются свободные радикалы. Они представляют собой нестабильные молекулы, в которых недостает одного или же нескольких электронов. Такие молекулы становятся настоящими агрессорами для нашей внутренней экологии.

Свободные радикалы вызывают всевозможные заболевания нашего организма, в том числе и онкологические. Они провоцируют появление рака, инсульта, инфаркта, и способствуют общему преждевременному старению организма. 

Под наиболее пагубное воздействие радикалов попадает кожа. Если говорить о коже, то нужно знать, что свободные радикалы поражают коллаген, который составляет ее каркас и обеспечивает отсутствие морщин.

Огромную роль в борьбе со свободными радикалами играет наш иммунитет. Он оказывает сопротивление вредным воздействиям не только извне, но и изнутри. И как только ваш иммунитет ослабляется, а с возрастом так или иначе это происходит, защитные системы уже не могут должным образом справиться со свободными радикалами. Часть из них остается спокойно разгуливать по организму, нарушая его работу и приводя к различным заболеваниям. С воздействием свободных радикалов связано и появление признаков старения: ослабление мышц и скелета, потеря кожей эластичности, ослабление функционирования органов чувств – слуха и зрения, а также к нарушению различных психических процессов.

Свободные радикалы постоянно атакуют клеточки нашего организма. И клетки активно сопротивляются этому вторжению. Но если вдруг вредоносной молекуле удастся проникнуть через клеточную оболочку и добраться до ДНК, она может вызвать необратимые изменения, приводящие к развитию раковой опухоли. Поэтому защита от свободных радикалов жизненно важна для организма.

Кроме того, они нарушают нормальное протекание биохимических реакций в коже. Кожа начинает стареть преждевременно, теряя упругость.

На помощь нужно призвать антиоксиданты, которые являются уникальной защитой от злобных радикалов – вредителей. Антиоксиданты – это вещества, которые блокируют окислительный процесс, нейтрализуют воздействие свободных радикалов, отдавая им свой электрон, делая безопасными. В свою очередь сами антиоксиданты тоже становятся свободными радикалами, но очень слабыми, и вреда они не несут нашему организму. Можно сказать, что антиоксиданты – это экологический десант нашего организма. К ним относятся витамины «С», «Е», «К», некоторые аминокислотные комплексы, микроэлемент селен, а также экстракты некоторых растений (облепихи, сосны, кедра). 

Основные источники антиоксидантов – продукты растительного происхождения. Это фрукты, овощи, зелень, плоды какао, зеленый чай и многие другие. Кроме того, данные продукты содержат огромный спектр витаминов, минералов, а также других биологически активных веществ, жизненно необходимых для поддержания организма в нормальном состоянии. Наполните ими свой рацион, и вы надолго сохраните свою молодость и здоровье.

YON-KA.RU » Причина старения: что такое свободные радикалы?

Вы наверняка часто слышали о так называемых «свободных радикалах», которые вредят красоте нашей коже, но скорее всего даже не задумывались над тем, что это такое и как с ними бороться. Мы решили доступным языком ответит на эти и другие вопросы о свободных радикалах.

Что это такое?

Свободные радикалы, или как их еще называют оксиданты- это группа химических веществ, которые осуществляют окислительный процесс и негативно влияют на состояние клеток организма. Оксиданты, помимо негативных свойств, также участвуют в процессе регенерации тканей, липидном обмене клеток и нормализуют работу процесса свёртываемости крови, а также помогают бороться иммунитету с различными вирусами и бактериями. Однако, если мы все же говорим о негативном влиянии, то когда оксидантов слишком много, то начинаются определённые проблемы с кожей.

Свободный радикал- это электрон атома, у которого нет пары, и который стремится забрать электрон у другого атома. Таким образом возникает окислительный (или оксидативный) процесс, способствующих возникновению воспалений. Они могут стать хроническими и еще больше заставлять кожу стареть.

Сами по себе свободные радикалы не так страшны, какими они возможно кажутся, так как организм в состоянии контролировать их, однако дело в том, что их негативное воздействие только усиливается из-за сторонних факторов, например, плохой экологии, ультрафиолета, стресса и много другого.

Кто борется со свободными радикалами?

Не удивительно, но это АНТИоксиданты. Это специальные вещества, которые противостоят разрушению клеток и активно тормозят окислительный процесс. Антиоксиданты можно найти как в огромном количестве продуктов питания, так и в специальных препаратах для ухода за кожей.

Если мы говорим о еде, то: ягоды, яркие фрукты и овощи, красная рыба, растительное масло первого отжима, орехи, грибы.

Если мы говорим о косметических препаратах, то ищите в их составах витамин С, Е, ниацинамид, натуральные масла, экстракты растений. Вот несколько примеров препаратов от французского бренда натуральной косметики Yon-ka Paris:

Мицеллярная вода Eau Micellaire

Инновационное средство для очищения кожи и удаления макияжа (мицеллярная технология). Мягкое удаление макияжа, быстрое и легкое очищение кожи с помощью ватных дисков и без воды. Это очищающее средство со свойствами препарата для ухода за кожей: защита от свободных радикалов, успокоение, не оставляет ощущения стянутости кожи, не раздражает чувствительную кожу вокруг глаз.

Бустер с антиоксидантами DEFENSE+

Масло с антиоксидантами с полифенолами коры сосны. Защищает кожу от ультрафиолетового воздействия, загрязнений, стресса, свободных радикалов. его составе содержатся мощные антиоксиданты: полифенолы коры сосны, позволяющие повысить сопротивляемость кожи в ответ на агрессивное действие факторов окружающей среды. Коктейль из органических масел позволит восстановить защитный барьер кожи. Идеально подходит для ослабленной и поврежденной кожи.

Еще больше средств, защищающих кожу от воздействия свободных радикалов, вы можете найти на сайте Yon-ka Paris.

Свободные радикалы, антиоксиданты и функциональные продукты: влияние на здоровье человека

Pharmacogn Rev. 2010 июль-декабрь; 4(8): 118–126.

В. Лобо

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

А. Патил

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

A. Phatak

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Н. Чандра

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махараштра, Индия .

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Адрес для корреспонденции: Г-жа Виджая Чаван Лобо, кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 301, Индия. E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 4 марта 2010 г.; Отредактировано 8 марта 2010 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Непортированный, что разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В последние годы большое внимание уделяется области химии свободных радикалов. Свободные радикалы, активные формы кислорода и активные формы азота, генерируются нашим организмом различными эндогенными системами, воздействием различных физико-химических состояний или патологических состояний.Баланс между свободными радикалами и антиоксидантами необходим для правильного физиологического функционирования. Если свободные радикалы подавляют способность организма их регулировать, возникает состояние, известное как окислительный стресс. Таким образом, свободные радикалы неблагоприятно изменяют липиды, белки и ДНК и вызывают ряд заболеваний человека. Следовательно, применение внешнего источника антиоксидантов может помочь справиться с этим окислительным стрессом. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты, такие как бутилированный гидрокситолуол и бутилированный гидроксианизол, опасны для здоровья человека.Таким образом, в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В настоящем обзоре представлен краткий обзор клеточных повреждений, опосредованных окислительным стрессом, и роли пищевых антиоксидантов как функциональных пищевых продуктов в лечении заболеваний человека.

Ключевые слова: Старение, антиоксиданты, свободные радикалы, окислительный стресс

ВВЕДЕНИЕ

Недавний рост знаний о свободных радикалах и активных формах кислорода (АФК) в биологии приводит к медицинской революции, которая обещает новую эру здоровья и управление болезнями.[1] По иронии судьбы кислород, необходимый для жизни элемент,[2] в определенных ситуациях оказывает пагубное воздействие на организм человека.[3] Большинство потенциально вредных эффектов кислорода связано с образованием и активностью ряда химических соединений, известных как АФК, которые имеют тенденцию отдавать кислород другим веществам. Термины «свободные радикалы» и «антиоксиданты» стали широко использоваться в современных дискуссиях о механизмах заболеваний.[4]

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ

Свободный радикал можно определить как любую молекулярную разновидность, способную к независимому существованию, содержащую неспаренный электрон на атомной орбитали.Наличие неспаренного электрона приводит к некоторым общим свойствам, которые присущи большинству радикалов. Многие радикалы нестабильны и очень реакционноспособны. Они могут либо отдавать электрон, либо принимать электрон от других молекул, поэтому ведут себя как окислители или восстановители. Наиболее важными кислородсодержащими свободными радикалами при многих болезненных состояниях являются гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, перекись водорода, кислородный синглет, гипохлорит, радикал оксида азота и пероксинитритный радикал.Это высокореактивные виды, способные в ядре и мембранах клеток повреждать биологически значимые молекулы, такие как ДНК, белки, углеводы и липиды.[6] Свободные радикалы атакуют важные макромолекулы, что приводит к повреждению клеток и нарушению гомеостаза. Мишенью свободных радикалов являются все виды молекул в организме. Среди них основными мишенями являются липиды, нуклеиновые кислоты и белки.

Производство свободных радикалов в организме человека

Свободные радикалы и другие АФК образуются либо в результате нормальных основных метаболических процессов в организме человека, либо из внешних источников, таких как воздействие рентгеновских лучей, озона, курения сигарет, загрязнителей воздуха и промышленные химикаты. [3] В клетках постоянно происходит образование свободных радикалов в результате как ферментативных, так и неферментативных реакций. Ферментативные реакции, которые служат источником свободных радикалов, включают реакции, участвующие в дыхательной цепи, в фагоцитозе, в синтезе простагландинов и в системе цитохрома Р-450.[7] Свободные радикалы могут образовываться и в неферментативных реакциях кислорода с органическими соединениями, а также в реакциях, инициируемых ионизирующими реакциями.

Некоторых внутренне генерируемые источниками свободных радикалов являются [8]

  • Митохондрией

  • ксантиноксидаз

  • пероксис

  • Воспаления

  • фагоцитоз

  • арахидоновых путями

  • Упражнения

  • Ischemia / Reperfusion Травма

  • Некоторые источники свободных радикалов:

  • сигаретный дым

  • экологические загрязнители

  • излучение

  • определенные препараты, пестициды

  • Промышленные растворители

  • Озон

Свободные радикалы в биологии

Ожидается, что свободнорадикальные реакции вызывают прогрессирующие неблагоприятные изменения, которые с возрастом накапливаются во всем организме []. Такие «нормальные» изменения с возрастом относительно свойственны всем. Однако на этот общий паттерн накладываются паттерны, на которые влияют генетика и различия в окружающей среде, которые модулируют повреждение свободными радикалами. Они проявляются в виде заболеваний в определенном возрасте, определяемом генетическими факторами и факторами внешней среды. Рак и атеросклероз, две основные причины смерти, являются основными «свободнорадикальными» заболеваниями. Инициация и развитие рака связаны с хромосомными дефектами и активацией онкогенов. Вполне возможно, что эндогенные свободнорадикальные реакции, подобные реакциям, инициируемым ионизирующим излучением, могут приводить к образованию опухолей.Высокодостоверная корреляция между потреблением жиров и масел и смертностью от лейкемии и злокачественных новообразований молочной железы, яичников и прямой кишки среди лиц старше 55 лет может быть отражением большей степени перекисного окисления липидов.[9] Исследования атеросклероза выявили вероятность того, что заболевание может быть связано со свободнорадикальными реакциями с участием пищевых липидов в артериальной стенке и сыворотке с образованием перекисей и других веществ. Эти соединения вызывают повреждение эндотелиальных клеток и вызывают изменения в стенках артерий.[10]

Таблица 1

КОНЦЕПЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА

Этот термин используется для описания состояния окислительного повреждения, возникающего в результате неблагоприятного критического баланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой.[14] Окислительный стресс, возникающий в результате дисбаланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой, связан с повреждением широкого спектра молекулярных видов, включая липиды, белки и нуклеиновые кислоты.[15] Кратковременный окислительный стресс может возникнуть в тканях, поврежденных в результате травмы, инфекции, теплового поражения, гипертоксичности, токсинов и чрезмерных физических нагрузок.Эти поврежденные ткани продуцируют повышенное количество ферментов, генерирующих радикалы (например, ксантиноксидаза, липогеназа, циклооксигеназа), активацию фагоцитов, высвобождение свободного железа, ионов меди или нарушение электрон-транспортных цепей окислительного фосфорилирования с образованием избытка АФК. Возникновение, продвижение и прогрессирование рака, а также побочные эффекты лучевой и химиотерапии связаны с дисбалансом между АФК и системой антиоксидантной защиты. ROS были вовлечены в индукцию и осложнения сахарного диабета, возрастных заболеваний глаз и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.[16]

Окислительный стресс и заболевания человека

Роль окислительного стресса постулируется во многих состояниях, включая антерсклероз, воспалительные состояния, некоторые виды рака и процесс старения. В настоящее время считается, что окислительный стресс вносит значительный вклад во все воспалительные заболевания (артрит, васкулит, гломерулонефрит, красная волчанка, синдром респираторных заболеваний взрослых), ишемические заболевания (болезни сердца, инсульт, ишемия кишечника), гемохроматоз, синдром приобретенного иммунодефицита, эмфизему, трансплантация органов, язва желудка, гипертония и преэклампсия, неврологические расстройства (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, мышечная дистрофия), алкоголизм, заболевания, связанные с курением, и многие другие. [17] Избыток окислительного стресса может привести к окислению липидов и белков, что связано с изменением их структуры и функций.

Сердечно-сосудистые заболевания

Болезни сердца по-прежнему являются самой большой причиной смерти, на которую приходится около половины всех смертей. Следовательно, окислительные события могут влиять на сердечно-сосудистые заболевания; у него есть потенциал, чтобы обеспечить огромную пользу для здоровья и продолжительности жизни. Полиненасыщенные жирные кислоты составляют основную часть липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в крови, и окисление этих липидных компонентов в ЛПНП играет жизненно важную роль при атеросклерозе.[18] Три наиболее важных типа клеток в стенке сосуда — это эндотелиальные клетки; Гладкомышечные клетки и макрофаги могут высвобождать свободные радикалы, влияющие на перекисное окисление липидов.[19] При сохранении высокого уровня окисленных липидов процесс повреждения кровеносных сосудов продолжается и может привести к образованию пенистых клеток и бляшек с симптомами атеросклероза. Окисленный ЛПНП является антерогенным и, как полагают, играет важную роль в формировании бляшек атеросклероза. Кроме того, окисленные ЛПНП являются цитотоксическими и могут непосредственно повреждать эндотелиальные клетки.Антиоксиданты, такие как B-каротин или витамин E, играют жизненно важную роль в профилактике различных сердечно-сосудистых заболеваний.

Канцерогенез

Активные формы кислорода и азота, такие как анион супероксида, перекись водорода, гидроксильный радикал и оксид азота, а также их биологические метаболиты также играют важную роль в канцерогенезе. АФК индуцируют повреждение ДНК, поскольку реакция свободных радикалов с ДНК включает модификацию оснований разрыва цепи и перекрестные связи белков ДНК. Многие исследователи предполагают участие свободных радикалов в канцерогенезе, мутации и трансформации; ясно, что их присутствие в биосистеме может привести к мутации, трансформации и, в конечном счете, раку.Индукция мутагенеза, наиболее известного из биологических эффектов радиации, происходит в основном за счет повреждения ДНК HO. Радикалы и другие виды образуются при радиолизе, а также при прямом радиационном воздействии на ДНК, при реакционном воздействии на ДНК. Реакция НО. Радикалы – это в основном присоединение к двойной связи пиримидиновых оснований и отщепление водорода от сахарного фрагмента, что приводит к цепной реакции ДНК. Эти эффекты вызывают клеточный мутагенез и канцерогенез. Перекиси липидов также ответственны за активацию канцерогенов.

Антиоксиданты могут снижать канцерогенез, вызванный окислительным стрессом, путем прямого удаления АФК и/или ингибирования клеточной пролиферации, вторичной по отношению к фосфорилированию белка. B-каротин может защищать от рака благодаря своей антиоксидантной функции, потому что продукты окисления могут вызывать генетические повреждения. Таким образом, фотозащитные свойства B-каротина могут защищать от канцерогенеза, вызванного ультрафиолетовым светом. Повышение иммунитета B-каротина может способствовать защите от рака.B-каротин также может оказывать антиканцерогенное действие, изменяя метаболизм канцерогенов в печени. [20] Витамин С может помочь предотвратить рак.[21] Возможные механизмы, с помощью которых витамин С может влиять на канцерогенез, включают антиоксидантные эффекты, блокирование образования нитрозаминов, усиление иммунного ответа и ускорение детоксикации ферментов печени. Витамин Е, важный антиоксидант, играет роль в иммунокомпетентности, повышая защиту гуморальных антител, устойчивость к бактериальным инфекциям, клеточно-опосредованный иммунитет, выработку фактора некроза опухоли Т-лимфоцитами, ингибирование образования мутагена, восстановление мембран в ДНК и блокирование формирование линии микроклеток.[22] Следовательно, витамин Е может быть полезен для профилактики рака и ингибировать канцерогенез за счет стимуляции иммунной системы. Введение смеси из трех вышеупомянутых антиоксидантов показало самое высокое снижение риска развития рака сердца.

Свободные радикалы и старение

Человеческий организм постоянно борется со старением. Исследования показывают, что повреждение клеток свободными радикалами приводит к патологическим изменениям, связанным со старением. [23] Все большее число заболеваний или расстройств, а также сам процесс старения прямо или косвенно связаны с этими реактивными и потенциально разрушительными молекулами.[24] Основной механизм старения связан с ДНК или накоплением клеточных и функциональных повреждений.[25] Уменьшение количества свободных радикалов или снижение скорости их образования может замедлить старение. Некоторые пищевые антиоксиданты замедляют процесс старения и предотвращают болезни. Основываясь на этих исследованиях, кажется, что повышенный окислительный стресс обычно возникает в процессе старения, а антиоксидантный статус может значительно влиять на последствия окислительного повреждения, связанного с возрастом.Исследования показывают, что свободные радикалы оказывают значительное влияние на старение, что ущерб от свободных радикалов можно контролировать с помощью адекватной антиоксидантной защиты и что оптимальное потребление питательных веществ-антиоксидантов может способствовать повышению качества жизни. Недавние исследования показывают, что антиоксидант может даже положительно влиять на продолжительность жизни.

Окислительное повреждение белка и ДНК

Окислительное повреждение белка

Белки могут подвергаться окислительной модификации тремя способами: окислительной модификацией определенной аминокислоты, свободнорадикальным расщеплением пептида и образованием поперечной связи белка в результате реакции с липидом продукты перекисного окисления.Белок, содержащий аминокислоты, такие как метионин, цистеин, аргинин и гистидин, по-видимому, наиболее подвержен окислению.[26] Опосредованная свободными радикалами модификация белков повышает восприимчивость к ферментативному протеолизу. Окислительное повреждение белковых продуктов может повлиять на активность ферментов, рецепторов и мембранный транспорт. Окислительно поврежденные белковые продукты могут содержать очень реактивные группы, которые могут способствовать повреждению мембран и многих клеточных функций. Пероксильный радикал обычно считается свободным радикалом для окисления белков.АФК могут повреждать белки и вызывать модификацию карбонилов и других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и карбонилов белков, а также модификацию других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и пероксида белка. Окисление белков влияет на изменение механизма передачи сигнала, активности ферментов, термостабильности и восприимчивости к протеолизу, что приводит к старению.

Перекисное окисление липидов

Окислительный стресс и окислительная модификация биомолекул вовлечены в ряд физиологических и патофизиологических процессов, таких как старение, артеросклеоз, воспаление и канцерогенез, а также токсичность лекарств.Перекисное окисление липидов представляет собой свободнорадикальный процесс с участием источника вторичных свободных радикалов, которые в дальнейшем могут действовать как вторичные мессенджеры или могут напрямую реагировать с другими биомолекулами, усиливая биохимические повреждения. Перекисное окисление липидов происходит на полинасыщенных жирных кислотах, находящихся на клеточных мембранах, и далее протекает по радикально-цепной реакции. Считается, что гидроксильный радикал инициирует АФК и удаляет атом водорода, таким образом образуя липидный радикал и далее превращаясь в диеновый конъюгат. Далее при присоединении кислорода образует пероксильный радикал; этот высокореакционноспособный радикал атакует другую жирную кислоту, образуя гидропероксид липида (LOOH) и новый радикал.Таким образом, перекисное окисление липидов распространяется. В результате перекисного окисления липидов образуется ряд соединений, например алканы, маланоальдегиды, изопротаны. Эти соединения используются в качестве маркеров в анализе перекисного окисления липидов и были проверены при многих заболеваниях, таких как нейрогенеративные заболевания, ишемическое реперфузионное повреждение и диабет.

Окислительное повреждение ДНК

Многие эксперименты ясно свидетельствуют о том, что ДНК и РНК восприимчивы к окислительному повреждению. Сообщалось, что особенно при старении и раке ДНК считается основной мишенью.[28] Было обнаружено, что окислительные нуклеотиды, такие как гликоль, dTG и 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин, увеличиваются при окислительном повреждении ДНК под воздействием УФ-излучения или повреждения свободными радикалами. Сообщалось, что митохондриальная ДНК более восприимчива к окислительному повреждению, которое играет роль во многих заболеваниях, включая рак. Было высказано предположение, что 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин можно использовать в качестве биологического маркера окислительного стресса.[29]

АНТИОКСИДАНТЫ

Антиоксидант представляет собой молекулу, достаточно стабильную, чтобы отдать электрон бушующему свободному радикалу и нейтрализовать его, тем самым снижая его способность наносить ущерб.Эти антиоксиданты задерживают или ингибируют клеточное повреждение, главным образом, благодаря своей способности поглощать свободные радикалы.[30] Эти низкомолекулярные антиоксиданты могут безопасно взаимодействовать со свободными радикалами и останавливать цепную реакцию до того, как будут повреждены жизненно важные молекулы. Некоторые из таких антиоксидантов, включая глутатион, убихинол и мочевую кислоту, вырабатываются в ходе нормального обмена веществ в организме.[31] Другие более легкие антиоксиданты содержатся в рационе. Хотя в организме есть несколько систем ферментов, которые удаляют свободные радикалы, основными микроэлементами (витаминами) антиоксидантами являются витамин Е (альфа-токоферол), витамин С (аскорбиновая кислота) и В-каротин.[32] Организм не может производить эти микроэлементы, поэтому они должны поступать с пищей.

История

Первоначально термин «антиоксидант» использовался для обозначения химического вещества, предотвращающего потребление кислорода. В конце 19-го и начале 20-го века обширные исследования были посвящены использованию антиоксидантов в важных промышленных процессах, таких как предотвращение коррозии металлов, вулканизация резины и полимеризация топлива при загрязнении двигателей внутреннего сгорания.[33]

Ранние исследования роли антиоксидантов в биологии были сосредоточены на их использовании для предотвращения окисления ненасыщенных жиров, которое является причиной прогорклости.[34] Антиоксидантную активность можно измерить, просто поместив жир в закрытый контейнер с кислородом и измерив скорость потребления кислорода. Однако именно идентификация витаминов А, С и Е как антиоксидантов произвела революцию в этой области и привела к осознанию важности антиоксидантов в биохимии живых организмов.[35,36] Возможные механизмы действия антиоксидантов были впервые исследованы, когда было установлено, что вещество с антиоксидантной активностью, вероятно, само легко окисляется.[37] Исследования того, как витамин Е предотвращает процесс перекисного окисления липидов, привели к идентификации антиоксидантов как восстанавливающих агентов, которые предотвращают окислительные реакции, часто удаляя АФК до того, как они смогут повредить клетки.

Антиоксидантная защитная система

Антиоксиданты действуют как поглотители радикалов, донор водорода, донор электронов, разлагатель перекиси, гаситель синглетного кислорода, ингибитор ферментов, синергист и металлохелатирующие агенты.Как ферментативные, так и неферментативные антиоксиданты существуют во внутриклеточной и внеклеточной среде для детоксикации АФК [39].

Механизм действия антиоксидантов

Для антиоксидантов были предложены два основных механизма действия.[40] Первый представляет собой механизм разрыва цепи, посредством которого первичный антиоксидант отдает электрон свободному радикалу, присутствующему в системе. Второй механизм включает удаление инициаторов АФК/активных форм азота (вторичных антиоксидантов) путем гашения катализатора, инициирующего цепь.Антиоксиданты могут оказывать свое влияние на биологические системы с помощью различных механизмов, включая донорство электронов, хелатирование ионов металлов, ко-антиоксиданты или регуляцию экспрессии генов.

Уровни антиоксидантного действия

Антиоксиданты, действующие в защитных системах, действуют на разных уровнях, таких как превентивный, радикальный, восстановительный и de novo, а также на четвертой линии защиты, т. е. адаптации.

Первая линия защиты – профилактические антиоксиданты, подавляющие образование свободных радикалов. Хотя точный механизм и место образования радикалов in vivo еще недостаточно выяснены, металл-индуцированное разложение гидропероксидов и пероксида водорода должно быть одним из важных источников. Для подавления таких реакций некоторые антиоксиданты предварительно восстанавливают гидропероксиды и пероксид водорода до спиртов и воды соответственно без образования свободных радикалов, а некоторые белки секвестрируют ионы металлов.

Известно, что глутатионпероксидаза, глутатион-s-трансфераза, гидропероксидаза фосфолипидов, глутатионпероксидаза (PHGPX) и пероксидаза разлагают гидропероксиды липидов до соответствующих спиртов.PHGPX уникален тем, что может восстанавливать гидропероксиды фосфолипидов, интегрированных в биомембраны. Глутатионпероксидаза и каталаза восстанавливают перекись водорода до воды.

Второй линией защиты являются антиоксиданты, которые удаляют активные радикалы, чтобы подавить инициирование цепи и/или прервать реакции продолжения цепи. Известны различные эндогенные антиоксиданты, поглощающие радикалы: некоторые из них гидрофильны, а другие липофильны. Витамин С, мочевая кислота, билирубин, альбумин и тиолы являются гидрофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы, тогда как витамин Е и убихинол являются липофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы.Витамин Е считается наиболее мощным липофильным антиоксидантом, удаляющим радикалы.

Третья линия защиты – это восстановление и de novo антиоксиданты. Протеолитические ферменты, протеиназы, протеазы и пептидазы, присутствующие в цитозоле и митохондриях клеток млекопитающих, распознают, расщепляют и удаляют окислительно модифицированные белки и предотвращают накопление окисленных белков.

Системы репарации ДНК также играют важную роль в общей системе защиты от окислительного повреждения.Известны различные виды ферментов, такие как гликозилазы и нуклеазы, которые восстанавливают поврежденную ДНК.

Существует еще одна важная функция, называемая адаптацией, когда сигнал для производства и реакций свободных радикалов вызывает образование и транспортировку соответствующего антиоксиданта в нужное место. [42]

ENZYMATIC

Типы антиоксидантов

Клетки защищены от окислительного стресса с помощью взаимодействующей сети антиоксидантных ферментов.[43] Здесь супероксид, высвобождаемый такими процессами, как окислительное фосфорилирование, сначала превращается в пероксид водорода, а затем дополнительно восстанавливается с образованием воды.Этот путь детоксикации является результатом действия множества ферментов: супероксиддисмутазы катализируют первую стадию, а затем каталазы и различные пероксидазы удаляют перекись водорода.[44]

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутазы (СОД) представляют собой класс близкородственных ферментов, которые катализируют расщепление супероксидного аниона на кислород и перекись водорода.[45,46] Ферменты СОД присутствуют почти во всех аэробных клетках и во внеклеточной жидкости. .[47] Существует три основных семейства супероксиддисмутазы, в зависимости от металлического кофактора: Cu/Zn (связывает как медь, так и цинк), типы Fe и Mn (связывают либо железо, либо марганец) и, наконец, тип Ni, который связывает никель. [48] ​​У высших растений изоферменты СОД были локализованы в разных клеточных компартментах. Mn-SOD присутствует в митохондриях и пероксисомах. Fe-SOD была обнаружена в основном в хлоропластах, но также обнаружена в пероксисомах, а CuZn-SOD локализована в цитозоле, хлоропластах, пероксисомах и апопласте [48–50].

У человека (как и у всех других млекопитающих и у большинства хордовых) присутствуют три формы супероксиддисмутазы. СОД1 находится в цитоплазме, СОД2 — в митохондриях, СОД3 — внеклеточно.Первый представляет собой димер (состоит из двух звеньев), а остальные — тетрамеры (четыре субъединицы). SOD1 и SOD3 содержат медь и цинк, а SOD2 имеет марганец в своем реакционном центре.

Каталаза

Каталаза — это распространенный фермент, обнаруженный почти во всех живых организмах, подвергающихся воздействию кислорода, где он катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород.[52] Перекись водорода является вредным побочным продуктом многих нормальных метаболических процессов: чтобы предотвратить повреждение, она должна быстро превращаться в другие, менее опасные вещества. С этой целью клетки часто используют каталазу для быстрого катализа разложения перекиси водорода на менее реакционноспособные газообразный кислород и молекулы воды. Все известные животные используют каталазу в каждом органе, особенно высокие концентрации наблюдаются в печени.[54]

Системы глутатиона

Система глутатиона включает глутатион, глутатионредуктазу, глутатионпероксидазы и глутатион S-трансферазы. Эта система встречается у животных, растений и микроорганизмов.[55] Глутатионпероксидаза представляет собой фермент, содержащий четыре кофактора селена, которые катализируют расщепление перекиси водорода и органических гидроперекисей. У животных существует по крайней мере четыре различных изофермента глутатионпероксидазы.[56] Глутатионпероксидаза 1 является наиболее распространенной и очень эффективной поглотителем перекиси водорода, в то время как глутатионпероксидаза 4 наиболее активна с гидропероксидами липидов. Глутатион-S-трансферазы проявляют высокую активность с пероксидами липидов. Эти ферменты особенно высоки в печени, а также участвуют в дезинтоксикационном метаболизме.[57]

НЕФЕНЗИМАТИЧЕСКИЙ

Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота или «витамин С» представляет собой моносахаридный антиоксидант, обнаруженный как у животных, так и у растений. Поскольку он не может быть синтезирован в организме человека и должен поступать с пищей, это витамин.[58] Большинство других животных способны вырабатывать это соединение в своем организме и не нуждаются в нем в своем рационе. В клетках он сохраняется в восстановленной форме за счет реакции с глутатионом, которая может катализироваться протеиндисульфидизомеразой и глутаредоксинами.[59] Аскорбиновая кислота является восстановителем и может восстанавливать и тем самым нейтрализовывать АФК, такие как перекись водорода.[60] В дополнение к своему прямому антиоксидантному действию аскорбиновая кислота также является субстратом для антиоксидантного фермента аскорбатпероксидазы, функции, которая особенно важна для устойчивости растений к стрессу. [61]

Глутатион

Глутатион – это цистеинсодержащий пептид, присутствующий в большинстве форм аэробной жизни.[62] Он не требуется в рационе и вместо этого синтезируется в клетках из входящих в его состав аминокислот.Глутатион обладает антиоксидантными свойствами, поскольку тиоловая группа в его цистеиновой части является восстановителем и может обратимо окисляться и восстанавливаться. В клетках глутатион поддерживается в восстановленной форме ферментом глутатионредуктазой и, в свою очередь, восстанавливает другие метаболиты и ферментные системы, а также непосредственно реагирует с окислителями. Благодаря высокой концентрации и центральной роли в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки глутатион является одним из наиболее важных клеточных антиоксидантов.[33] В некоторых организмах глутатион заменяется другими тиолами, такими как микотиол в актиномицетах или трипанотион в кинетопластидах.[64]

Мелатонин

Мелатонин, также известный в химическом отношении как N-ацетил-5-метокситриптамин,[65] представляет собой естественный гормон, обнаруженный у животных и некоторых других живых организмов, включая водоросли. [66] Мелатонин — мощный антиоксидант, который легко проникает через клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер.[67] В отличие от других антиоксидантов, мелатонин не подвергается окислительно-восстановительному циклу, то есть способности молекулы подвергаться многократному восстановлению и окислению. Мелатонин после окисления не может быть восстановлен до прежнего состояния, потому что он образует несколько стабильных конечных продуктов при реакции со свободными радикалами.Поэтому его называют терминальным (или суицидальным) антиоксидантом.[68]

Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)

Витамин Е — это собирательное название набора из восьми родственных токоферолов и токотриенолов, которые представляют собой жирорастворимые витамины с антиоксидантными свойствами.[69] Из них α-токоферол наиболее изучен, поскольку он имеет самую высокую биодоступность, при этом организм преимущественно поглощает и метаболизирует эту форму. Утверждается, что форма α-токоферола является наиболее важным липидорастворимым антиоксидантом и защищает мембраны от окисления, реагируя с липидными радикалами, образующимися в цепной реакции перекисного окисления липидов. [71] Это удаляет промежуточные свободные радикалы и предотвращает продолжение реакции распространения. В результате этой реакции образуются окисленные α-токофероксильные радикалы, которые могут быть возвращены обратно в активную восстановленную форму посредством восстановления другими антиоксидантами, такими как аскорбат, ретинол или убихинол.[72]

Мочевая кислота

Мочевая кислота обеспечивает примерно половину антиоксидантной способности плазмы. Фактически, мочевая кислота могла заменить аскорбиновую кислоту в ходе эволюции человека.[73] Однако, как и аскорбат, мочевая кислота также может способствовать выработке активных форм кислорода.

РАСТЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК АНТИОКСИДАНТОВ

Синтетические и натуральные пищевые антиоксиданты обычно используются в пищевых продуктах и ​​медицине, особенно те, которые содержат масла и жиры, для защиты пищевых продуктов от окисления. Существует ряд синтетических фенольных антиоксидантов, яркими примерами которых являются бутилированный гидрокситолуол (БГТ) и бутилированный гидроксианизол (БГА). Эти соединения широко используются в качестве антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности. Однако некоторые физические свойства БГТ и БГА, такие как их высокая летучесть и нестабильность при повышенной температуре, строгое законодательство в отношении использования синтетических пищевых добавок, канцерогенность некоторых синтетических антиоксидантов, а также потребительские предпочтения сместили внимание производителей с синтетических на натуральные. антиоксиданты.[74] Ввиду возрастания факторов риска различных смертельных заболеваний у человека наблюдается глобальная тенденция к использованию природных веществ, присутствующих в лекарственных растениях и пищевых продуктах, в качестве терапевтических антиоксидантов. Сообщалось, что существует обратная зависимость между потреблением продуктов, богатых антиоксидантами, и лекарственных растений и заболеваемостью человека. Использование природных антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности могло бы стать многообещающей альтернативой синтетическим антиоксидантам с точки зрения низкой стоимости, высокой совместимости с пищевым рационом и отсутствия вредных воздействий на организм человека. Многие антиоксидантные соединения, встречающиеся в природе в растительных источниках, были идентифицированы как поглотители свободных радикалов или активного кислорода.[75] Были предприняты попытки изучить антиоксидантный потенциал самых разных овощей, таких как картофель, шпинат, помидоры и бобовые.[76] Есть несколько отчетов, показывающих антиоксидантный потенциал фруктов.[77] Сильные антиоксидантные свойства обнаружены в ягодах, вишне, цитрусовых, черносливе и оливках. В недавнем прошлом зеленый и черный чай широко изучались на предмет антиоксидантных свойств, поскольку они содержат до 30% сухого веса в виде фенольных соединений.[78]

Помимо диетических источников, индийские лекарственные растения также содержат антиоксиданты, и к ним относятся (с общими/аюрведическими названиями в скобках) Acacia catechu (каир), Aegle marmelos (бенгальская айва, Бел), Allium cepa (лук), A. sativum (чеснок, лахасуна), Aleo vera (алоэ индейское, гриткумари), Amomum subulatum (кардамон большой, бари элахи), Andrographis paniculata (0s0suat), recemosus (Шатавари), Azadirachta indica (ним, нимба), Bacopa monniera (брахми), Butea monosperma (палас, дак), Camellia sinensis (зеленый чай), Cinnamomve 8 , Cinnamomum tamala (Теджпат), Curcma longa (куркума, харидра), Emblica officinalis (индийский крыжовник, амлаки), Glycyrrhiza glapra (яштимудху), Hemidesmus (Indidesmus ) an Sarasparilla, Anantamul), Indigofera tinctoria, Mangifera indica (манго, амра), Momordica charantia (горькая тыква), Murraya koenigii (листья карри), Nigella sativa (черный тмин), Ocisum святилище (базилик святой, Тусил), Onosma echioides (Ratanjyot), Picrorrhiza kurroa (Katuka), жук-дудник, Plumbago zeylancia (Читрак), Sesamum indicum, Sida cordifolia, Spirulina decurifolia (Spirulina fusiformis) , Syzigium cumini (Jamun), Terminalia ariuna (Arjun), Terminalia bellarica (Beheda), Tinospora cordifolia (сердцелистное лунное семя, Guduchi), Trigonella foenum-graecium (Fenugreek),

7 Зимняя вишня, Ашванганда) и

Zingiber officinalis (Имбирь). [79]

АНТИОКСИДАНТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНДИЙСКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

Концепции функциональных пищевых продуктов и нутрицевтиков

За последнее десятилетие превентивная медицина претерпела значительные изменения, особенно в развитых странах. Исследования показали, что питание играет решающую роль в профилактике хронических заболеваний, поскольку большинство из них может быть связано с диетой. Функциональное питание входит в концепцию рассмотрения продуктов питания не только как необходимых для жизни, но и как источник психического и физического благополучия, способствующих предотвращению и снижению факторов риска ряда заболеваний или усилению определенных физиологических функций.[80] Пищевые продукты могут считаться функциональными, если удовлетворительно продемонстрировано, что они благотворно влияют на одну или несколько целевых функций в организме, помимо адекватных питательных эффектов, таким образом, который имеет отношение либо к состоянию благополучия и здоровья, либо к снижению риск заболевания. Благоприятные эффекты могут заключаться либо в поддержании, либо в улучшении состояния благополучия или здоровья и/или снижении риска патологического процесса или заболевания.[81] Цельные продукты представляют собой простейший пример функциональной пищи.Брокколи, морковь и помидоры считаются функциональными продуктами из-за высокого содержания в них физиологически активных компонентов (сульфорафена, В-каротина и ликопина соответственно). Зеленые овощи и специи, такие как горчица и куркума, широко используемые в индийской кухне, также могут подпадать под эту категорию.[82] Термин «нутрицевтика» был придуман в 1979 году Стивеном Дефелисом.[83] Он определяется как «пищевой продукт или его части, которые обеспечивают пользу для здоровья или здоровья, включая профилактику и лечение заболеваний.Нутрицевтики могут варьироваться от изолированных питательных веществ, пищевых добавок и диет до генетически модифицированных «дизайнерских» продуктов, растительных продуктов и продуктов переработки, таких как хлопья, супы и напитки. Нутрицевтики — это любые нетоксичные добавки к пищевым экстрактам, которые имеют научно доказанную пользу для здоровья как при лечении, так и при профилактике заболеваний.[84] Растущий интерес к нутрицевтикам отражает тот факт, что потребители слышат об эпидемиологических исследованиях, свидетельствующих о том, что конкретная диета или компонент диеты связаны с более низким риском определенного заболевания.Основными активными нутрицевтиками в растениях являются флавоноиды. Как это типично для фенольных соединений, они могут действовать как мощные антиоксиданты и хелаторы металлов. Также давно известно, что они обладают противовоспалительной, противоаллергической, гепатопротекторной, антитромботической, противовирусной и антиканцерогенной активностью.[85]

Индийские диетические и лекарственные растения как функциональные продукты

Ингредиенты, делающие пищу функциональной, включают пищевые волокна, витамины, минералы, антиоксиданты, олигосахариды, незаменимые жирные кислоты (омега-3), культуры молочнокислых бактерий и лигнины. Многие из них присутствуют в лекарственных растениях. Индийские системы медицины считают, что сложные заболевания можно лечить с помощью сложной комбинации растительных средств, в отличие от западных, с помощью отдельных лекарств. Следовательно, цельные продукты используются в Индии в качестве функциональных продуктов, а не пищевых добавок. Некоторыми лекарственными растениями и диетическими компонентами, обладающими функциональными свойствами, являются специи, такие как лук, чеснок, горчица, красный перец чили, куркума, гвоздика, корица, шафран, листья карри, пажитник и имбирь. Некоторые травы, такие как Bixa orellana, и овощи, такие как амла, ростки пшеницы, соевые бобы и Gracinia cambogia, обладают противоопухолевым действием.Другие лекарственные растения с функциональными свойствами включают A. marmelos, A. cepa, Aloe vera, A. paniculata, Azadirachta india и Brassica juncea.[86]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повреждение свободными радикалами способствует этиологии многих хронических проблем со здоровьем, таких как сердечно-сосудистые и воспалительные заболевания, катаракта и рак. Антиоксиданты предотвращают повреждение тканей, вызванное свободными радикалами, предотвращая образование радикалов, удаляя их или способствуя их разложению. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты опасны для здоровья человека.В связи с этим в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В дополнение к эндогенным антиоксидантным защитным системам прием пищевых и растительных антиоксидантов представляется подходящей альтернативой. Диетические и другие компоненты растений являются основным источником антиоксидантов. Традиционная индийская диета, специи и лекарственные растения являются богатыми источниками природных антиоксидантов; более высокое потребление продуктов с функциональными свойствами, включая высокий уровень антиоксидантов в антиоксидантах в функциональных продуктах, является одной из стратегий, которая приобретает все большее значение.

Новые подходы, использующие совместные исследования и современные технологии в сочетании с установленными традиционными принципами здоровья, в ближайшем будущем принесут дивиденды в улучшении здоровья, особенно среди людей, которые не имеют доступа к использованию более дорогостоящих западных систем медицины.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено

ССЫЛКИ

1. Аруома О.И. Методологические соображения по характеристике потенциального антиоксидантного действия биоактивных компонентов растительной пищи.Мутат рез. 2003; 532:9–20. [PubMed] [Google Scholar]2. Мохаммед АА, Ибрагим АА. Патологическая роль активных форм кислорода и их защитный механизм. Саудовская Фарм Дж. 2004; 12: 1–18. [Google Академия]3. Bagchi K, Puri S. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье и болезни. East Mediterranean Health Jr. 1998; 4:350–60. [Google Академия]4. Аруома ОИ. Аспекты питания и здоровья, связанные со свободными радикалами и антиоксидантами. Пищевая химическая токсикол. 1994; 32: 671–83. [PubMed] [Google Scholar]5. Чизман К.Х., Слейтер Т.Ф.Введение в химию свободных радикалов. Бр Мед Булл. 1993; 49: 481–93. [PubMed] [Google Scholar]7. Лю Т., Стерн А., Робертс Л.Дж. Изопростаны: новые простагландиноподобные продукты свободнорадикального катализируемого перекисного окисления арахидоновой кислоты. J биомедицинских наук. 1999; 6: 226–35. [PubMed] [Google Scholar]8. Эбади М. Антиоксиданты и свободные радикалы в здоровье и болезнях: введение в активные формы кислорода, окислительное повреждение, гибель нейронов и терапия нейродегенеративных заболеваний. Аризона: видная пресса; 2001.[Google Академия]9. Леа Эй Джей. Диетические факторы, связанные со смертностью от некоторых новообразований у человека. Ланцет. 1966; 2: 332–3. [PubMed] [Google Scholar] 10. Харман Д. Роль свободных радикалов в старении и болезнях. Энн Н.Ю. Академия наук. 1992; 673: 126–41. [PubMed] [Google Scholar] 11. Sies H. Окислительный стресс: вводные замечания. В: Sies H, редактор. Окислительный стресс. Сан-Диего: Академическая пресса; 1985. С. 1–7. [Google Академия] 12. Докампо Р. Антиоксидантные механизмы. В: Марр Дж., Мюллер М., редакторы. Биохимия и молекулярная биология паразитов.Лондон: Академическая пресса; 1995. С. 147–60. [Google Академия] 13. Райс-Эванс К.А., Гопинатан В. Кислородная токсичность, свободные радикалы и антиоксиданты при заболеваниях человека: биохимические последствия атеросклероза и проблемы недоношенных новорожденных. Очерки биохим. 1995; 29:39–63. [PubMed] [Google Scholar] 14. Рок С.Л., Джейкоб Р.А., Боуэн П.Е. Обновление биологических характеристик антиоксидантных микронутриентов – витамина С, витамина Е и каротиноидов. J Am Diet Assoc. 1996; 96: 693–702. [PubMed] [Google Scholar] 15.Мак Корд Дж. М. Эволюция свободных радикалов и окислительный стресс. Am J Med. 2000; 108: 652–9. [PubMed] [Google Scholar] 16. Рао А.Л., Бхарани М., Паллави В. Роль антиоксидантов и свободных радикалов в здоровье и болезни. Adv Pharmacol Toxicol. 2006; 7: 29–38. [Google Академия] 17. Стефанис Л., Берк Р.Э., Грин Л.А. Апоптоз при нейродегенеративных заболеваниях. Карр Опин Нейрол. 1997; 10: 299–305. [PubMed] [Google Scholar] 18. Эстербауэр Х., Пуби Х., Дибер-Ротендер М. Влияние антиоксидантов на окислительную модификацию ЛПНП.Энн Мед. 1991; 23: 573–81. [PubMed] [Google Scholar] 19. Нейзил Дж., Томас С.Р., Стокер Р. Необходимость стимулирования или ингибирования α-токоферола радикального инициирования перекисного окисления липидов липопротеинов плазмы. Свободный Радик Биол Мед. 1997; 22:57–71. [PubMed] [Google Scholar] 20. Поппель Г.В., Гольддбом Р.А. Эпидемиологические данные о бета-каротине и профилактике рака. Am J Clin Nutr. 1995;62:1393–5. [PubMed] [Google Scholar] 21. Glatthaar BE, Horing DH, Moser U. Роль аскорбиновой кислоты в канцерогенезе.Adv Exp Med Biol. 1986; 206: 357–77. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сокол РЖ. Дефицит витамина Е и неврологические заболевания. Анну Рев Нутр. 1988; 8: 351–73. [PubMed] [Google Scholar] 23. Ашок Б.Т., Али Р. Парадокс старения: свободнорадикальная теория старения. Опыт Геронтол. 1999; 34: 293–303. [PubMed] [Google Scholar] 24. Састре Дж., Пеллардо Ф.В., Вина Дж. Глутатион, окислительный стресс и старение. Возраст. 1996; 19: 129–39. [Google Академия] 25. Кантути-Кастельветри I, Шукитт-Хейл Б., Джозеф Дж.А. Нейроповеденческие аспекты антиоксидантов при старении.Int J Dev Neurosci. 2000;18:367–81. [PubMed] [Google Scholar] 26. Фримен Б.А., Крапо Д.Д. Биология болезни: свободные радикалы и повреждение тканей. Лаборатория Инвест. 1982; 47: 412–26. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ловелл М.А., Эманн В.Д., Баффер Б.М., Маркесберри В.Р. Повышение реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты и активности антиоксидантных ферментов в головном мозге при болезни Альцемера. Неврология. 1995; 45: 1594–601. [PubMed] [Google Scholar] 28. Ву Р.А., Мелур К.Г., Ли П.В. ДНК-зависимая протеинкиназа действует выше p53 в ответ на повреждение ДНК.Природа. 1998; 394: 700–4. [PubMed] [Google Scholar] 29. Hattori Y, Nishigori C, Tanaka T, Ushida K, Nikaido O, Osawa T. 8 Гидрокси-2-дезоксигуанозин увеличивается в клетках эпидермиса безволосых мышей после хронического воздействия ультрафиолета B. Джей Инвест Дерматол. 1997; 89: 10405–9. [PubMed] [Google Scholar] 30. Холливелл Б. Как охарактеризовать антиоксидант – обновление. Biochem Soc Symp. 1995; 61: 73–101. [PubMed] [Google Scholar] 31. Ши Х.Л., Ногучи Н., Ники Н. Сравнительное исследование динамики антиоксидантного действия α-токоферилгидрохинона, убихинола и α-токоферола против перекисного окисления липидов. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 334–46. [PubMed] [Google Scholar] 32. Левин М., Рэмси С.К., Дарувара Р. Критерии и рекомендации по приему витамина С. ДЖАМА. 1991; 281:1415–23. [PubMed] [Google Scholar] 34. Герман Дж. Пищевая промышленность и окисление липидов. Adv Exp Med Biol. 1999; 459: 23–50. [PubMed] [Google Scholar] 35. Джейкоб Р. Три эпохи открытия витамина С. Субклеточная биохимия. 1996; 25:1–16. [PubMed] [Google Scholar] 36. Найт Дж. Свободные радикалы: их история и текущее состояние при старении и болезнях. Энн Клин Lab Sci.1998; 28: 331–46. [PubMed] [Google Scholar] 37. Моро, Dufraisse Comptes Rendus des Séances et Mémoires de la Société de Biologie. 1922;86:321. [Google Академия] 38. Вольф Г. Открытие антиоксидантной функции витамина Е: вклад Генри А. Маттилла. Дж Нутр. 2005; 135:363–6. [PubMed] [Google Scholar] 39. Фрай Б., Стокер Р., Эймс Б.Н. Антиоксидантная защита и перекисное окисление липидов в плазме крови человека. Proc Natl Acad Sci. 1988; 37: 569–71. [Google Академия]40. Райс-Эванс CA, Диплок AT. Современное состояние антиоксидантной терапии.Свободный Радик Биол Мед. 1993; 15:77–96. [PubMed] [Google Scholar]41. Кринский Н.И. Механизм действия биологических антиоксидантов. Proc Soc Exp Biol Med. 1992; 200: 248–54. [PubMed] [Google Scholar]42. Ники Э. Антиоксидантная защита в эукариотических клетках. В: Poli G, Albano E, Dianzani MU, редакторы. Свободные радикалы: от фундаментальной науки к медицине. Базель, Швейцария: Birkhauser Verlag; 1993. С. 365–73. [Google Академия]43. Сиес Х. Окислительный стресс: окислители и антиоксиданты. Опыт физиол. 1997; 82: 291–5. [PubMed] [Google Scholar]44.Magnenat JL, Garganoam M, Cao J. Природа механизмов антиоксидантной защиты: урок трансгенных исследований. Перспектива охраны окружающей среды. 1998; 106:1219–28. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]45. Зелко И., Мариани Т., Фольц Р. Семейство мультигенов супероксиддисмутазы: сравнение структур, эволюции и экспрессии генов CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2) и EC-SOD (SOD3). Свободный Радик Биол Мед. 2002; 33: 337–49. [PubMed] [Google Scholar]46. Баннисте Дж., Баннистер В., Ротилио Г. Аспекты структуры, функции и применения супероксиддисмутазы.CRC Crit Rev Biochem. 1987; 22: 111–80. [PubMed] [Google Scholar]47. Джонсон Ф., Джуливи С. Супероксиддисмутазы и их влияние на здоровье человека. Мол Аспекты Мед. 2005; 26: 340–52. [PubMed] [Google Scholar]48. Вюргес Дж., Ли Дж.В., Йим Й.И., Йим Х.С., Кан С.О., Джинович Каруго К. Кристаллическая структура никельсодержащей супероксиддисмутазы обнаруживает другой тип активного центра. Proc Natl Acad Sci. 2004; 101:8569–74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]49. Corpas FJ, Barroso JB, дель Рио LA. Пероксисомы как источник активных форм кислорода и сигнальных молекул оксида азота в клетках растений.Тенденции Растениевод. 2001; 6: 145–50. [PubMed] [Google Scholar]50. Корпуса Ф.Дж., Фернандес-Оканья А., Каррерас А., Вальдеррама Р., Луке Ф., Эстебан Ф.Дж. и др. Экспрессия различных форм супероксиддисмутазы зависит от типа клеток в листьях оливы (Olea europaea L. ). Физиология клеток растений. 2006; 47: 984–94. [PubMed] [Google Scholar]51. Цао X, Антонюк С.В., Ситхараман С.В., Уитсон Л.Дж., Тейлор А.Б., Холлоуэй С.П. и др. Структуры варианта G85R SOD1 при семейном боковом амиотрофическом склерозе. Дж. Биол. Хим.2008; 283:16169–77. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]52. Челикани П., Фита И., Лёвен П.С. Разнообразие структур и свойств среди каталаз. Cell Mol Life Sci. 2004; 61: 192–208. [PubMed] [Google Scholar]53. Гаэтани Г., Феррарис А., Рольфо М., Мангерини Р., Арена С., Киркман Х. Преобладающая роль каталазы в утилизации перекиси водорода в эритроцитах человека. Кровь. 1996; 87: 1595–9. [PubMed] [Google Scholar]55. Мейстер А., Андерсон М. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]56.Бригелиус-Флоэ Р. Тканеспецифические функции отдельных глутатионпероксидаз. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 951–65. [PubMed] [Google Scholar]57. Хейс Дж., Фланаган Дж., Джоуси И. Глутатионтрансферазы. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005; 45:51–88. [PubMed] [Google Scholar]58. Смирнов Н. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты. Витам Горм. 2001; 61: 241–66. [PubMed] [Google Scholar]59. Мейстер А. Антиоксидантная система глутатион-аскорбиновой кислоты у животных. Дж. Биол. Хим. 1994; 269:9397–400. [PubMed] [Google Scholar] 60.Падаятти С., Кац А., Ван Ю., Эк П., Квон О., Ли Дж. и др. Витамин С как антиоксидант: оценка его роли в профилактике заболеваний. J Am Coll Nutr. 2003; 22:18–35. [PubMed] [Google Scholar]61. Шигеока С., Исикава Т., Тамой М., Миягава Й., Такэда Т., Ябута Й. и др. Регуляция и функция изоферментов аскорбатпероксидазы. J Опытный бот. 2002; 53: 1305–19. [PubMed] [Google Scholar]62. Мейстер А., Андерсон А. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]63. Мейстер А. Метаболизм глутатиона и его селективная модификация.Дж. Биол. Хим. 1988; 263:17205–8. [PubMed] [Google Scholar]64. Fairlamb AH, Cerami A. Метаболизм и функции трипанотиона в Kinetoplastida. Анну Рев Микробиол. 1992; 46: 695–729. [PubMed] [Google Scholar]65. Нассар Э., Маллиган С., Тейлор Л., Керксик С., Гэлбрет М., Гринвуд М. и др. Влияние однократной дозы N-ацетил-5-метокситриптамина (мелатонина) и упражнений с отягощениями на ось гормон роста/ИФР-1 у молодых мужчин и женщин. J Int Soc Sports Nutr. 2007; 4:14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66.Каниато Р., Филиппини Р., Пиован А., Пуричелли Л., Борсарини А., Каппеллетти Э. Мелатонин в растениях. Adv Exp Med Biol. 2003; 527: 593–7. [PubMed] [Google Scholar]67. Райтер Р.Дж., Карнейро Р.С., О. CS. Мелатонин в связи с механизмами клеточной антиоксидантной защиты. Горм Метаб Рез. 1997; 29: 363–72. [PubMed] [Google Scholar]68. Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, Qi WB, Karbownik M, Calvo JR. Значение мелатонина в системе антиоксидантной защиты: реакции и продукты. Биол Сигналы Рецепт. 2000; 9: 137–59.[PubMed] [Google Scholar]69. Herrera E, Barbas C. Витамин E: действие, метаболизм и перспективы. J Physiol Biochem. 2001; 57: 43–56. [PubMed] [Google Scholar]70. Brigelius-Flohe R, Traber M. Витамин E: функция и метаболизм. FASEB J. 1999; 13:1145–55. [PubMed] [Google Scholar]72. Wang X, Quinn P. Витамин Е и его функция в мембранах. Прог Липид Рез. 1999; 38: 309–36. [PubMed] [Google Scholar]73. Яшке Х., Горс Г.Дж., Седербаум А.И., Хинсон Д.А., Пессайр Д., Лемастерс Д.Дж. Механизмы гепатотоксичности.Токсикол науч. 2002; 65: 166–76. [PubMed] [Google Scholar]74. Папас АМ. Диета и антиоксидантный статус. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 999–1007. [PubMed] [Google Scholar]75. Браун Дж. Э., Райс-Эван, Калифорния. Экстракт артишока, богатый лютеолином, защищает липопротеины низкой плотности от окисления in vitro. Свободный Радик Рез. 1998; 29: 247–255. [PubMed] [Google Scholar]76. Фурута С., Нишиба Ю., Суда И. Флуорометрический анализ для скрининга антиоксидантной активности овощей. Дж. Пищевая наука. 1997; 62: 526–8. [Google Академия] 77. Ван Х, Цао Г, Прайор Р.Л.Общая антиоксидантная способность фруктов. J Agric Food Chem. 1996; 44: 701–5. [Google Академия] 78. Лин Дж.К., Лин Ч., Линг Ю.С., Лин-Шиан С.Ю., Хуан И.М. Обзор содержания катехинов, галловой кислоты и метилксантинов в зеленом чае, улуне, пуэре и черном чае. J Agric Food Chem. 1998;46:3635–42. [Google Академия] 79. Девасагаям Т.П., Тилак Дж.К., Болур К.К., Сане К.С., Гаскадби С.С., Леле Р.Д. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье человека: текущее состояние и перспективы на будущее. J Assoc врачей Индии. 2004; 52: 794–803. [PubMed] [Google Scholar]80.Лопес-Варела С., Гонсалес-Гросс М., Маркос А. Функциональные продукты и иммунная система: обзор. Eur J Clin Nutr. 2002; 56: С29–33. [PubMed] [Google Scholar]81. Роберфройд МБ. Что полезно для здоровья? Концепция функционального питания. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 1034–41. [PubMed] [Google Scholar]82. Кришнасвами К. Индийская функциональная пища: роль в профилактике рака. Nutr Rev. 1996; 54: 127–31. [PubMed] [Google Scholar]83. ДеФеличе С.Л. Нутрицевтики: возможности на развивающемся рынке. Скрипт Маг.1992; 9:14–5. [Google Академия]84. Диллард CJ, немецкий JB. Фитохимические вещества: нутрицевтики и здоровье человека. J Sci Food Agric. 2000; 80: 1744–56. [Google Академия]85. Тапас А.Р., Сакаркар Д.М., Какдэ Р.Б. Обзорная статья о флавоноидах как нутрицевтиках: обзор. Троп Джей Фарм Рез. 2008;7:1089–99. [Google Scholar]

Свободные радикалы, антиоксиданты и функциональные продукты: влияние на здоровье человека

Pharmacogn Rev. 2010 июль-декабрь; 4(8): 118–126.

В. Лобо

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

А. Патил

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

A. Phatak

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Н. Чандра

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махараштра, Индия .

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Адрес для корреспонденции: Mrs. Виджая Чаван Лобо, факультет ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 301, Индия. E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 4 марта 2010 г.; Пересмотрено 8 марта 2010 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported, которые разрешают неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. .

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В последние годы большое внимание уделяется области химии свободных радикалов.Свободные радикалы, активные формы кислорода и активные формы азота, генерируются нашим организмом различными эндогенными системами, воздействием различных физико-химических состояний или патологических состояний. Баланс между свободными радикалами и антиоксидантами необходим для правильного физиологического функционирования. Если свободные радикалы подавляют способность организма их регулировать, возникает состояние, известное как окислительный стресс. Таким образом, свободные радикалы неблагоприятно изменяют липиды, белки и ДНК и вызывают ряд заболеваний человека.Следовательно, применение внешнего источника антиоксидантов может помочь справиться с этим окислительным стрессом. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты, такие как бутилированный гидрокситолуол и бутилированный гидроксианизол, опасны для здоровья человека. Таким образом, в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В настоящем обзоре представлен краткий обзор клеточных повреждений, опосредованных окислительным стрессом, и роли пищевых антиоксидантов как функциональных пищевых продуктов в лечении заболеваний человека.

Ключевые слова: Старение, антиоксиданты, свободные радикалы, окислительный стресс

ВВЕДЕНИЕ

Недавний рост знаний о свободных радикалах и активных формах кислорода (АФК) в биологии приводит к медицинской революции, которая обещает новую эру здоровья и лечение заболеваний. [1] По иронии судьбы кислород, элемент, необходимый для жизни[2], в определенных ситуациях оказывает пагубное воздействие на организм человека[3]. Большинство потенциально вредных эффектов кислорода связано с образованием и активностью ряда химических соединений, известных как АФК, которые имеют тенденцию отдавать кислород другим веществам.Термины «свободные радикалы» и «антиоксиданты» стали широко использоваться в современных дискуссиях о механизмах заболеваний.[4]

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ

Свободный радикал можно определить как любую молекулярную разновидность, способную к независимому существованию, содержащую неспаренный электрон на атомной орбитали. Наличие неспаренного электрона приводит к некоторым общим свойствам, которые присущи большинству радикалов. Многие радикалы нестабильны и очень реакционноспособны. Они могут либо отдавать электрон, либо принимать электрон от других молекул, поэтому ведут себя как окислители или восстановители.[5] Наиболее важными кислородсодержащими свободными радикалами при многих болезненных состояниях являются гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, перекись водорода, кислородный синглет, гипохлорит, радикал оксида азота и пероксинитритный радикал. Это высокореактивные виды, способные в ядре и мембранах клеток повреждать биологически значимые молекулы, такие как ДНК, белки, углеводы и липиды.[6] Свободные радикалы атакуют важные макромолекулы, что приводит к повреждению клеток и нарушению гомеостаза.Мишенью свободных радикалов являются все виды молекул в организме. Среди них основными мишенями являются липиды, нуклеиновые кислоты и белки.

Производство свободных радикалов в организме человека

Свободные радикалы и другие АФК образуются либо в результате нормальных основных метаболических процессов в организме человека, либо из внешних источников, таких как воздействие рентгеновских лучей, озона, курения сигарет, загрязнителей воздуха и промышленные химикаты.[3] В клетках постоянно происходит образование свободных радикалов в результате как ферментативных, так и неферментативных реакций.Ферментативные реакции, которые служат источником свободных радикалов, включают реакции, участвующие в дыхательной цепи, в фагоцитозе, в синтезе простагландинов и в системе цитохрома Р-450. [7] Свободные радикалы могут образовываться и в неферментативных реакциях кислорода с органическими соединениями, а также в реакциях, инициируемых ионизирующими реакциями.

Некоторых внутренне генерируемые источниками свободных радикалов являются [8]

  • Митохондрией

  • ксантиноксидаз

  • пероксис

  • Воспаления

  • фагоцитоз

  • арахидоновых путями

  • Упражнения

  • Ischemia / Reperfusion Травма

  • Некоторые источники свободных радикалов:

  • сигаретный дым

  • экологические загрязнители

  • излучение

  • определенные препараты, пестициды

  • Промышленные растворители

  • Озон

Свободные радикалы в биологии

Ожидается, что свободнорадикальные реакции вызывают прогрессирующие неблагоприятные изменения, которые с возрастом накапливаются во всем организме []. Такие «нормальные» изменения с возрастом относительно свойственны всем. Однако на этот общий паттерн накладываются паттерны, на которые влияют генетика и различия в окружающей среде, которые модулируют повреждение свободными радикалами. Они проявляются в виде заболеваний в определенном возрасте, определяемом генетическими факторами и факторами внешней среды. Рак и атеросклероз, две основные причины смерти, являются основными «свободнорадикальными» заболеваниями. Инициация и развитие рака связаны с хромосомными дефектами и активацией онкогенов. Вполне возможно, что эндогенные свободнорадикальные реакции, подобные реакциям, инициируемым ионизирующим излучением, могут приводить к образованию опухолей.Высокодостоверная корреляция между потреблением жиров и масел и смертностью от лейкемии и злокачественных новообразований молочной железы, яичников и прямой кишки среди лиц старше 55 лет может быть отражением большей степени перекисного окисления липидов.[9] Исследования атеросклероза выявили вероятность того, что заболевание может быть связано со свободнорадикальными реакциями с участием пищевых липидов в артериальной стенке и сыворотке с образованием перекисей и других веществ. Эти соединения вызывают повреждение эндотелиальных клеток и вызывают изменения в стенках артерий.[10]

Таблица 1

КОНЦЕПЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА

Этот термин используется для описания состояния окислительного повреждения, возникающего в результате неблагоприятного критического баланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой.[14] Окислительный стресс, возникающий в результате дисбаланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой, связан с повреждением широкого спектра молекулярных видов, включая липиды, белки и нуклеиновые кислоты.[15] Кратковременный окислительный стресс может возникнуть в тканях, поврежденных в результате травмы, инфекции, теплового поражения, гипертоксичности, токсинов и чрезмерных физических нагрузок.Эти поврежденные ткани продуцируют повышенное количество ферментов, генерирующих радикалы (например, ксантиноксидаза, липогеназа, циклооксигеназа), активацию фагоцитов, высвобождение свободного железа, ионов меди или нарушение электрон-транспортных цепей окислительного фосфорилирования с образованием избытка АФК. Возникновение, продвижение и прогрессирование рака, а также побочные эффекты лучевой и химиотерапии связаны с дисбалансом между АФК и системой антиоксидантной защиты. ROS были вовлечены в индукцию и осложнения сахарного диабета, возрастных заболеваний глаз и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.[16]

Окислительный стресс и заболевания человека

Роль окислительного стресса постулируется во многих состояниях, включая антерсклероз, воспалительные состояния, некоторые виды рака и процесс старения. В настоящее время считается, что окислительный стресс вносит значительный вклад во все воспалительные заболевания (артрит, васкулит, гломерулонефрит, красная волчанка, синдром респираторных заболеваний взрослых), ишемические заболевания (болезни сердца, инсульт, ишемия кишечника), гемохроматоз, синдром приобретенного иммунодефицита, эмфизему, трансплантация органов, язва желудка, гипертония и преэклампсия, неврологические расстройства (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, мышечная дистрофия), алкоголизм, заболевания, связанные с курением, и многие другие. [17] Избыток окислительного стресса может привести к окислению липидов и белков, что связано с изменением их структуры и функций.

Сердечно-сосудистые заболевания

Болезни сердца по-прежнему являются самой большой причиной смерти, на которую приходится около половины всех смертей. Следовательно, окислительные события могут влиять на сердечно-сосудистые заболевания; у него есть потенциал, чтобы обеспечить огромную пользу для здоровья и продолжительности жизни. Полиненасыщенные жирные кислоты составляют основную часть липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в крови, и окисление этих липидных компонентов в ЛПНП играет жизненно важную роль при атеросклерозе.[18] Три наиболее важных типа клеток в стенке сосуда — это эндотелиальные клетки; Гладкомышечные клетки и макрофаги могут высвобождать свободные радикалы, влияющие на перекисное окисление липидов.[19] При сохранении высокого уровня окисленных липидов процесс повреждения кровеносных сосудов продолжается и может привести к образованию пенистых клеток и бляшек с симптомами атеросклероза. Окисленный ЛПНП является антерогенным и, как полагают, играет важную роль в формировании бляшек атеросклероза. Кроме того, окисленные ЛПНП являются цитотоксическими и могут непосредственно повреждать эндотелиальные клетки.Антиоксиданты, такие как B-каротин или витамин E, играют жизненно важную роль в профилактике различных сердечно-сосудистых заболеваний.

Канцерогенез

Активные формы кислорода и азота, такие как анион супероксида, перекись водорода, гидроксильный радикал и оксид азота, а также их биологические метаболиты также играют важную роль в канцерогенезе. АФК индуцируют повреждение ДНК, поскольку реакция свободных радикалов с ДНК включает модификацию оснований разрыва цепи и перекрестные связи белков ДНК. Многие исследователи предполагают участие свободных радикалов в канцерогенезе, мутации и трансформации; ясно, что их присутствие в биосистеме может привести к мутации, трансформации и, в конечном счете, раку.Индукция мутагенеза, наиболее известного из биологических эффектов радиации, происходит в основном за счет повреждения ДНК HO. Радикалы и другие виды образуются при радиолизе, а также при прямом радиационном воздействии на ДНК, при реакционном воздействии на ДНК. Реакция НО. Радикалы – это в основном присоединение к двойной связи пиримидиновых оснований и отщепление водорода от сахарного фрагмента, что приводит к цепной реакции ДНК. Эти эффекты вызывают клеточный мутагенез и канцерогенез. Перекиси липидов также ответственны за активацию канцерогенов.

Антиоксиданты могут снижать канцерогенез, вызванный окислительным стрессом, путем прямого удаления АФК и/или ингибирования клеточной пролиферации, вторичной по отношению к фосфорилированию белка. B-каротин может защищать от рака благодаря своей антиоксидантной функции, потому что продукты окисления могут вызывать генетические повреждения. Таким образом, фотозащитные свойства B-каротина могут защищать от канцерогенеза, вызванного ультрафиолетовым светом. Повышение иммунитета B-каротина может способствовать защите от рака.B-каротин также может оказывать антиканцерогенное действие, изменяя метаболизм канцерогенов в печени. [20] Витамин С может помочь предотвратить рак.[21] Возможные механизмы, с помощью которых витамин С может влиять на канцерогенез, включают антиоксидантные эффекты, блокирование образования нитрозаминов, усиление иммунного ответа и ускорение детоксикации ферментов печени. Витамин Е, важный антиоксидант, играет роль в иммунокомпетентности, повышая защиту гуморальных антител, устойчивость к бактериальным инфекциям, клеточно-опосредованный иммунитет, выработку фактора некроза опухоли Т-лимфоцитами, ингибирование образования мутагена, восстановление мембран в ДНК и блокирование формирование линии микроклеток.[22] Следовательно, витамин Е может быть полезен для профилактики рака и ингибировать канцерогенез за счет стимуляции иммунной системы. Введение смеси из трех вышеупомянутых антиоксидантов показало самое высокое снижение риска развития рака сердца.

Свободные радикалы и старение

Человеческий организм постоянно борется со старением. Исследования показывают, что повреждение клеток свободными радикалами приводит к патологическим изменениям, связанным со старением. [23] Все большее число заболеваний или расстройств, а также сам процесс старения прямо или косвенно связаны с этими реактивными и потенциально разрушительными молекулами.[24] Основной механизм старения связан с ДНК или накоплением клеточных и функциональных повреждений.[25] Уменьшение количества свободных радикалов или снижение скорости их образования может замедлить старение. Некоторые пищевые антиоксиданты замедляют процесс старения и предотвращают болезни. Основываясь на этих исследованиях, кажется, что повышенный окислительный стресс обычно возникает в процессе старения, а антиоксидантный статус может значительно влиять на последствия окислительного повреждения, связанного с возрастом.Исследования показывают, что свободные радикалы оказывают значительное влияние на старение, что ущерб от свободных радикалов можно контролировать с помощью адекватной антиоксидантной защиты и что оптимальное потребление питательных веществ-антиоксидантов может способствовать повышению качества жизни. Недавние исследования показывают, что антиоксидант может даже положительно влиять на продолжительность жизни.

Окислительное повреждение белка и ДНК

Окислительное повреждение белка

Белки могут подвергаться окислительной модификации тремя способами: окислительной модификацией определенной аминокислоты, свободнорадикальным расщеплением пептида и образованием поперечной связи белка в результате реакции с липидом продукты перекисного окисления.Белок, содержащий аминокислоты, такие как метионин, цистеин, аргинин и гистидин, по-видимому, наиболее подвержен окислению.[26] Опосредованная свободными радикалами модификация белков повышает восприимчивость к ферментативному протеолизу. Окислительное повреждение белковых продуктов может повлиять на активность ферментов, рецепторов и мембранный транспорт. Окислительно поврежденные белковые продукты могут содержать очень реактивные группы, которые могут способствовать повреждению мембран и многих клеточных функций. Пероксильный радикал обычно считается свободным радикалом для окисления белков.АФК могут повреждать белки и вызывать модификацию карбонилов и других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и карбонилов белков, а также модификацию других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и пероксида белка. Окисление белков влияет на изменение механизма передачи сигнала, активности ферментов, термостабильности и восприимчивости к протеолизу, что приводит к старению.

Перекисное окисление липидов

Окислительный стресс и окислительная модификация биомолекул вовлечены в ряд физиологических и патофизиологических процессов, таких как старение, артеросклеоз, воспаление и канцерогенез, а также токсичность лекарств.Перекисное окисление липидов представляет собой свободнорадикальный процесс с участием источника вторичных свободных радикалов, которые в дальнейшем могут действовать как вторичные мессенджеры или могут напрямую реагировать с другими биомолекулами, усиливая биохимические повреждения. Перекисное окисление липидов происходит на полинасыщенных жирных кислотах, находящихся на клеточных мембранах, и далее протекает по радикально-цепной реакции. Считается, что гидроксильный радикал инициирует АФК и удаляет атом водорода, таким образом образуя липидный радикал и далее превращаясь в диеновый конъюгат. Далее при присоединении кислорода образует пероксильный радикал; этот высокореакционноспособный радикал атакует другую жирную кислоту, образуя гидропероксид липида (LOOH) и новый радикал.Таким образом, перекисное окисление липидов распространяется. В результате перекисного окисления липидов образуется ряд соединений, например алканы, маланоальдегиды, изопротаны. Эти соединения используются в качестве маркеров в анализе перекисного окисления липидов и были проверены при многих заболеваниях, таких как нейрогенеративные заболевания, ишемическое реперфузионное повреждение и диабет.

Окислительное повреждение ДНК

Многие эксперименты ясно свидетельствуют о том, что ДНК и РНК восприимчивы к окислительному повреждению. Сообщалось, что особенно при старении и раке ДНК считается основной мишенью.[28] Было обнаружено, что окислительные нуклеотиды, такие как гликоль, dTG и 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин, увеличиваются при окислительном повреждении ДНК под воздействием УФ-излучения или повреждения свободными радикалами. Сообщалось, что митохондриальная ДНК более восприимчива к окислительному повреждению, которое играет роль во многих заболеваниях, включая рак. Было высказано предположение, что 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин можно использовать в качестве биологического маркера окислительного стресса.[29]

АНТИОКСИДАНТЫ

Антиоксидант представляет собой молекулу, достаточно стабильную, чтобы отдать электрон бушующему свободному радикалу и нейтрализовать его, тем самым снижая его способность наносить ущерб.Эти антиоксиданты задерживают или ингибируют клеточное повреждение, главным образом, благодаря своей способности поглощать свободные радикалы.[30] Эти низкомолекулярные антиоксиданты могут безопасно взаимодействовать со свободными радикалами и останавливать цепную реакцию до того, как будут повреждены жизненно важные молекулы. Некоторые из таких антиоксидантов, включая глутатион, убихинол и мочевую кислоту, вырабатываются в ходе нормального обмена веществ в организме.[31] Другие более легкие антиоксиданты содержатся в рационе. Хотя в организме есть несколько систем ферментов, которые удаляют свободные радикалы, основными микроэлементами (витаминами) антиоксидантами являются витамин Е (альфа-токоферол), витамин С (аскорбиновая кислота) и В-каротин.[32] Организм не может производить эти микроэлементы, поэтому они должны поступать с пищей.

История

Первоначально термин «антиоксидант» использовался для обозначения химического вещества, предотвращающего потребление кислорода. В конце 19-го и начале 20-го века обширные исследования были посвящены использованию антиоксидантов в важных промышленных процессах, таких как предотвращение коррозии металлов, вулканизация резины и полимеризация топлива при загрязнении двигателей внутреннего сгорания.[33]

Ранние исследования роли антиоксидантов в биологии были сосредоточены на их использовании для предотвращения окисления ненасыщенных жиров, которое является причиной прогорклости.[34] Антиоксидантную активность можно измерить, просто поместив жир в закрытый контейнер с кислородом и измерив скорость потребления кислорода. Однако именно идентификация витаминов А, С и Е как антиоксидантов произвела революцию в этой области и привела к осознанию важности антиоксидантов в биохимии живых организмов.[35,36] Возможные механизмы действия антиоксидантов были впервые исследованы, когда было установлено, что вещество с антиоксидантной активностью, вероятно, само легко окисляется.[37] Исследования того, как витамин Е предотвращает процесс перекисного окисления липидов, привели к идентификации антиоксидантов как восстанавливающих агентов, которые предотвращают окислительные реакции, часто удаляя АФК до того, как они смогут повредить клетки.

Антиоксидантная защитная система

Антиоксиданты действуют как поглотители радикалов, донор водорода, донор электронов, разлагатель перекиси, гаситель синглетного кислорода, ингибитор ферментов, синергист и металлохелатирующие агенты.Как ферментативные, так и неферментативные антиоксиданты существуют во внутриклеточной и внеклеточной среде для детоксикации АФК [39].

Механизм действия антиоксидантов

Для антиоксидантов были предложены два основных механизма действия.[40] Первый представляет собой механизм разрыва цепи, посредством которого первичный антиоксидант отдает электрон свободному радикалу, присутствующему в системе. Второй механизм включает удаление инициаторов АФК/активных форм азота (вторичных антиоксидантов) путем гашения катализатора, инициирующего цепь.Антиоксиданты могут оказывать свое влияние на биологические системы с помощью различных механизмов, включая донорство электронов, хелатирование ионов металлов, ко-антиоксиданты или регуляцию экспрессии генов.

Уровни антиоксидантного действия

Антиоксиданты, действующие в защитных системах, действуют на разных уровнях, таких как превентивный, радикальный, восстановительный и de novo, а также на четвертой линии защиты, т. е. адаптации.

Первая линия защиты – профилактические антиоксиданты, подавляющие образование свободных радикалов. Хотя точный механизм и место образования радикалов in vivo еще недостаточно выяснены, металл-индуцированное разложение гидропероксидов и пероксида водорода должно быть одним из важных источников. Для подавления таких реакций некоторые антиоксиданты предварительно восстанавливают гидропероксиды и пероксид водорода до спиртов и воды соответственно без образования свободных радикалов, а некоторые белки секвестрируют ионы металлов.

Известно, что глутатионпероксидаза, глутатион-s-трансфераза, гидропероксидаза фосфолипидов, глутатионпероксидаза (PHGPX) и пероксидаза разлагают гидропероксиды липидов до соответствующих спиртов.PHGPX уникален тем, что может восстанавливать гидропероксиды фосфолипидов, интегрированных в биомембраны. Глутатионпероксидаза и каталаза восстанавливают перекись водорода до воды.

Второй линией защиты являются антиоксиданты, которые удаляют активные радикалы, чтобы подавить инициирование цепи и/или прервать реакции продолжения цепи. Известны различные эндогенные антиоксиданты, поглощающие радикалы: некоторые из них гидрофильны, а другие липофильны. Витамин С, мочевая кислота, билирубин, альбумин и тиолы являются гидрофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы, тогда как витамин Е и убихинол являются липофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы.Витамин Е считается наиболее мощным липофильным антиоксидантом, удаляющим радикалы.

Третья линия защиты – это восстановление и de novo антиоксиданты. Протеолитические ферменты, протеиназы, протеазы и пептидазы, присутствующие в цитозоле и митохондриях клеток млекопитающих, распознают, расщепляют и удаляют окислительно модифицированные белки и предотвращают накопление окисленных белков.

Системы репарации ДНК также играют важную роль в общей системе защиты от окислительного повреждения.Известны различные виды ферментов, такие как гликозилазы и нуклеазы, которые восстанавливают поврежденную ДНК.

Существует еще одна важная функция, называемая адаптацией, когда сигнал для производства и реакций свободных радикалов вызывает образование и транспортировку соответствующего антиоксиданта в нужное место. [42]

ENZYMATIC

Типы антиоксидантов

Клетки защищены от окислительного стресса с помощью взаимодействующей сети антиоксидантных ферментов.[43] Здесь супероксид, высвобождаемый такими процессами, как окислительное фосфорилирование, сначала превращается в пероксид водорода, а затем дополнительно восстанавливается с образованием воды.Этот путь детоксикации является результатом действия множества ферментов: супероксиддисмутазы катализируют первую стадию, а затем каталазы и различные пероксидазы удаляют перекись водорода.[44]

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутазы (СОД) представляют собой класс близкородственных ферментов, которые катализируют расщепление супероксидного аниона на кислород и перекись водорода.[45,46] Ферменты СОД присутствуют почти во всех аэробных клетках и во внеклеточной жидкости. .[47] Существует три основных семейства супероксиддисмутазы, в зависимости от металлического кофактора: Cu/Zn (связывает как медь, так и цинк), типы Fe и Mn (связывают либо железо, либо марганец) и, наконец, тип Ni, который связывает никель. [48] ​​У высших растений изоферменты СОД были локализованы в разных клеточных компартментах. Mn-SOD присутствует в митохондриях и пероксисомах. Fe-SOD была обнаружена в основном в хлоропластах, но также обнаружена в пероксисомах, а CuZn-SOD локализована в цитозоле, хлоропластах, пероксисомах и апопласте [48–50].

У человека (как и у всех других млекопитающих и у большинства хордовых) присутствуют три формы супероксиддисмутазы. СОД1 находится в цитоплазме, СОД2 — в митохондриях, СОД3 — внеклеточно.Первый представляет собой димер (состоит из двух звеньев), а остальные — тетрамеры (четыре субъединицы). SOD1 и SOD3 содержат медь и цинк, а SOD2 имеет марганец в своем реакционном центре.

Каталаза

Каталаза — это распространенный фермент, обнаруженный почти во всех живых организмах, подвергающихся воздействию кислорода, где он катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород.[52] Перекись водорода является вредным побочным продуктом многих нормальных метаболических процессов: чтобы предотвратить повреждение, она должна быстро превращаться в другие, менее опасные вещества. С этой целью клетки часто используют каталазу для быстрого катализа разложения перекиси водорода на менее реакционноспособные газообразный кислород и молекулы воды. Все известные животные используют каталазу в каждом органе, особенно высокие концентрации наблюдаются в печени.[54]

Системы глутатиона

Система глутатиона включает глутатион, глутатионредуктазу, глутатионпероксидазы и глутатион S-трансферазы. Эта система встречается у животных, растений и микроорганизмов.[55] Глутатионпероксидаза представляет собой фермент, содержащий четыре кофактора селена, которые катализируют расщепление перекиси водорода и органических гидроперекисей. У животных существует по крайней мере четыре различных изофермента глутатионпероксидазы.[56] Глутатионпероксидаза 1 является наиболее распространенной и очень эффективной поглотителем перекиси водорода, в то время как глутатионпероксидаза 4 наиболее активна с гидропероксидами липидов. Глутатион-S-трансферазы проявляют высокую активность с пероксидами липидов. Эти ферменты особенно высоки в печени, а также участвуют в дезинтоксикационном метаболизме.[57]

НЕФЕНЗИМАТИЧЕСКИЙ

Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота или «витамин С» представляет собой моносахаридный антиоксидант, обнаруженный как у животных, так и у растений. Поскольку он не может быть синтезирован в организме человека и должен поступать с пищей, это витамин.[58] Большинство других животных способны вырабатывать это соединение в своем организме и не нуждаются в нем в своем рационе. В клетках он сохраняется в восстановленной форме за счет реакции с глутатионом, которая может катализироваться протеиндисульфидизомеразой и глутаредоксинами.[59] Аскорбиновая кислота является восстановителем и может восстанавливать и тем самым нейтрализовывать АФК, такие как перекись водорода.[60] В дополнение к своему прямому антиоксидантному действию аскорбиновая кислота также является субстратом для антиоксидантного фермента аскорбатпероксидазы, функции, которая особенно важна для устойчивости растений к стрессу. [61]

Глутатион

Глутатион – это цистеинсодержащий пептид, присутствующий в большинстве форм аэробной жизни.[62] Он не требуется в рационе и вместо этого синтезируется в клетках из входящих в его состав аминокислот.Глутатион обладает антиоксидантными свойствами, поскольку тиоловая группа в его цистеиновой части является восстановителем и может обратимо окисляться и восстанавливаться. В клетках глутатион поддерживается в восстановленной форме ферментом глутатионредуктазой и, в свою очередь, восстанавливает другие метаболиты и ферментные системы, а также непосредственно реагирует с окислителями. Благодаря высокой концентрации и центральной роли в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки глутатион является одним из наиболее важных клеточных антиоксидантов.[33] В некоторых организмах глутатион заменяется другими тиолами, такими как микотиол в актиномицетах или трипанотион в кинетопластидах.[64]

Мелатонин

Мелатонин, также известный в химическом отношении как N-ацетил-5-метокситриптамин,[65] представляет собой естественный гормон, обнаруженный у животных и некоторых других живых организмов, включая водоросли. [66] Мелатонин — мощный антиоксидант, который легко проникает через клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер.[67] В отличие от других антиоксидантов, мелатонин не подвергается окислительно-восстановительному циклу, то есть способности молекулы подвергаться многократному восстановлению и окислению. Мелатонин после окисления не может быть восстановлен до прежнего состояния, потому что он образует несколько стабильных конечных продуктов при реакции со свободными радикалами.Поэтому его называют терминальным (или суицидальным) антиоксидантом.[68]

Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)

Витамин Е — это собирательное название набора из восьми родственных токоферолов и токотриенолов, которые представляют собой жирорастворимые витамины с антиоксидантными свойствами.[69] Из них α-токоферол наиболее изучен, поскольку он имеет самую высокую биодоступность, при этом организм преимущественно поглощает и метаболизирует эту форму. Утверждается, что форма α-токоферола является наиболее важным липидорастворимым антиоксидантом и защищает мембраны от окисления, реагируя с липидными радикалами, образующимися в цепной реакции перекисного окисления липидов. [71] Это удаляет промежуточные свободные радикалы и предотвращает продолжение реакции распространения. В результате этой реакции образуются окисленные α-токофероксильные радикалы, которые могут быть возвращены обратно в активную восстановленную форму посредством восстановления другими антиоксидантами, такими как аскорбат, ретинол или убихинол.[72]

Мочевая кислота

Мочевая кислота обеспечивает примерно половину антиоксидантной способности плазмы. Фактически, мочевая кислота могла заменить аскорбиновую кислоту в ходе эволюции человека.[73] Однако, как и аскорбат, мочевая кислота также может способствовать выработке активных форм кислорода.

РАСТЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК АНТИОКСИДАНТОВ

Синтетические и натуральные пищевые антиоксиданты обычно используются в пищевых продуктах и ​​медицине, особенно те, которые содержат масла и жиры, для защиты пищевых продуктов от окисления. Существует ряд синтетических фенольных антиоксидантов, яркими примерами которых являются бутилированный гидрокситолуол (БГТ) и бутилированный гидроксианизол (БГА). Эти соединения широко используются в качестве антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности. Однако некоторые физические свойства БГТ и БГА, такие как их высокая летучесть и нестабильность при повышенной температуре, строгое законодательство в отношении использования синтетических пищевых добавок, канцерогенность некоторых синтетических антиоксидантов, а также потребительские предпочтения сместили внимание производителей с синтетических на натуральные. антиоксиданты.[74] Ввиду возрастания факторов риска различных смертельных заболеваний у человека наблюдается глобальная тенденция к использованию природных веществ, присутствующих в лекарственных растениях и пищевых продуктах, в качестве терапевтических антиоксидантов. Сообщалось, что существует обратная зависимость между потреблением продуктов, богатых антиоксидантами, и лекарственных растений и заболеваемостью человека. Использование природных антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности могло бы стать многообещающей альтернативой синтетическим антиоксидантам с точки зрения низкой стоимости, высокой совместимости с пищевым рационом и отсутствия вредных воздействий на организм человека. Многие антиоксидантные соединения, встречающиеся в природе в растительных источниках, были идентифицированы как поглотители свободных радикалов или активного кислорода.[75] Были предприняты попытки изучить антиоксидантный потенциал самых разных овощей, таких как картофель, шпинат, помидоры и бобовые.[76] Есть несколько отчетов, показывающих антиоксидантный потенциал фруктов.[77] Сильные антиоксидантные свойства обнаружены в ягодах, вишне, цитрусовых, черносливе и оливках. В недавнем прошлом зеленый и черный чай широко изучались на предмет антиоксидантных свойств, поскольку они содержат до 30% сухого веса в виде фенольных соединений.[78]

Помимо диетических источников, индийские лекарственные растения также содержат антиоксиданты, и к ним относятся (с общими/аюрведическими названиями в скобках) Acacia catechu (каир), Aegle marmelos (бенгальская айва, Бел), Allium cepa (лук), A. sativum (чеснок, лахасуна), Aleo vera (алоэ индейское, гриткумари), Amomum subulatum (кардамон большой, бари элахи), Andrographis paniculata (0s0suat), recemosus (Шатавари), Azadirachta indica (ним, нимба), Bacopa monniera (брахми), Butea monosperma (палас, дак), Camellia sinensis (зеленый чай), Cinnamomve 8 , Cinnamomum tamala (Теджпат), Curcma longa (куркума, харидра), Emblica officinalis (индийский крыжовник, амлаки), Glycyrrhiza glapra (яштимудху), Hemidesmus (Indidesmus ) an Sarasparilla, Anantamul), Indigofera tinctoria, Mangifera indica (манго, амра), Momordica charantia (горькая тыква), Murraya koenigii (листья карри), Nigella sativa (черный тмин), Ocisum святилище (базилик святой, Тусил), Onosma echioides (Ratanjyot), Picrorrhiza kurroa (Katuka), жук-дудник, Plumbago zeylancia (Читрак), Sesamum indicum, Sida cordifolia, Spirulina decurifolia (Spirulina fusiformis) , Syzigium cumini (Jamun), Terminalia ariuna (Arjun), Terminalia bellarica (Beheda), Tinospora cordifolia (сердцелистное лунное семя, Guduchi), Trigonella foenum-graecium (Fenugreek),

7 Зимняя вишня, Ашванганда) и

Zingiber officinalis (Имбирь). [79]

АНТИОКСИДАНТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНДИЙСКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

Концепции функциональных пищевых продуктов и нутрицевтиков

За последнее десятилетие превентивная медицина претерпела значительные изменения, особенно в развитых странах. Исследования показали, что питание играет решающую роль в профилактике хронических заболеваний, поскольку большинство из них может быть связано с диетой. Функциональное питание входит в концепцию рассмотрения продуктов питания не только как необходимых для жизни, но и как источник психического и физического благополучия, способствующих предотвращению и снижению факторов риска ряда заболеваний или усилению определенных физиологических функций.[80] Пищевые продукты могут считаться функциональными, если удовлетворительно продемонстрировано, что они благотворно влияют на одну или несколько целевых функций в организме, помимо адекватных питательных эффектов, таким образом, который имеет отношение либо к состоянию благополучия и здоровья, либо к снижению риск заболевания. Благоприятные эффекты могут заключаться либо в поддержании, либо в улучшении состояния благополучия или здоровья и/или снижении риска патологического процесса или заболевания.[81] Цельные продукты представляют собой простейший пример функциональной пищи.Брокколи, морковь и помидоры считаются функциональными продуктами из-за высокого содержания в них физиологически активных компонентов (сульфорафена, В-каротина и ликопина соответственно). Зеленые овощи и специи, такие как горчица и куркума, широко используемые в индийской кухне, также могут подпадать под эту категорию.[82] Термин «нутрицевтика» был придуман в 1979 году Стивеном Дефелисом.[83] Он определяется как «пищевой продукт или его части, которые обеспечивают пользу для здоровья или здоровья, включая профилактику и лечение заболеваний.Нутрицевтики могут варьироваться от изолированных питательных веществ, пищевых добавок и диет до генетически модифицированных «дизайнерских» продуктов, растительных продуктов и продуктов переработки, таких как хлопья, супы и напитки. Нутрицевтики — это любые нетоксичные добавки к пищевым экстрактам, которые имеют научно доказанную пользу для здоровья как при лечении, так и при профилактике заболеваний.[84] Растущий интерес к нутрицевтикам отражает тот факт, что потребители слышат об эпидемиологических исследованиях, свидетельствующих о том, что конкретная диета или компонент диеты связаны с более низким риском определенного заболевания.Основными активными нутрицевтиками в растениях являются флавоноиды. Как это типично для фенольных соединений, они могут действовать как мощные антиоксиданты и хелаторы металлов. Также давно известно, что они обладают противовоспалительной, противоаллергической, гепатопротекторной, антитромботической, противовирусной и антиканцерогенной активностью.[85]

Индийские диетические и лекарственные растения как функциональные продукты

Ингредиенты, делающие пищу функциональной, включают пищевые волокна, витамины, минералы, антиоксиданты, олигосахариды, незаменимые жирные кислоты (омега-3), культуры молочнокислых бактерий и лигнины. Многие из них присутствуют в лекарственных растениях. Индийские системы медицины считают, что сложные заболевания можно лечить с помощью сложной комбинации растительных средств, в отличие от западных, с помощью отдельных лекарств. Следовательно, цельные продукты используются в Индии в качестве функциональных продуктов, а не пищевых добавок. Некоторыми лекарственными растениями и диетическими компонентами, обладающими функциональными свойствами, являются специи, такие как лук, чеснок, горчица, красный перец чили, куркума, гвоздика, корица, шафран, листья карри, пажитник и имбирь. Некоторые травы, такие как Bixa orellana, и овощи, такие как амла, ростки пшеницы, соевые бобы и Gracinia cambogia, обладают противоопухолевым действием.Другие лекарственные растения с функциональными свойствами включают A. marmelos, A. cepa, Aloe vera, A. paniculata, Azadirachta india и Brassica juncea.[86]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повреждение свободными радикалами способствует этиологии многих хронических проблем со здоровьем, таких как сердечно-сосудистые и воспалительные заболевания, катаракта и рак. Антиоксиданты предотвращают повреждение тканей, вызванное свободными радикалами, предотвращая образование радикалов, удаляя их или способствуя их разложению. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты опасны для здоровья человека.В связи с этим в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В дополнение к эндогенным антиоксидантным защитным системам прием пищевых и растительных антиоксидантов представляется подходящей альтернативой. Диетические и другие компоненты растений являются основным источником антиоксидантов. Традиционная индийская диета, специи и лекарственные растения являются богатыми источниками природных антиоксидантов; более высокое потребление продуктов с функциональными свойствами, включая высокий уровень антиоксидантов в антиоксидантах в функциональных продуктах, является одной из стратегий, которая приобретает все большее значение.

Новые подходы, использующие совместные исследования и современные технологии в сочетании с установленными традиционными принципами здоровья, в ближайшем будущем принесут дивиденды в улучшении здоровья, особенно среди людей, которые не имеют доступа к использованию более дорогостоящих западных систем медицины.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено

ССЫЛКИ

1. Аруома О.И. Методологические соображения по характеристике потенциального антиоксидантного действия биоактивных компонентов растительной пищи.Мутат рез. 2003; 532:9–20. [PubMed] [Google Scholar]2. Мохаммед АА, Ибрагим АА. Патологическая роль активных форм кислорода и их защитный механизм. Саудовская Фарм Дж. 2004; 12: 1–18. [Google Академия]3. Bagchi K, Puri S. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье и болезни. East Mediterranean Health Jr. 1998; 4:350–60. [Google Академия]4. Аруома ОИ. Аспекты питания и здоровья, связанные со свободными радикалами и антиоксидантами. Пищевая химическая токсикол. 1994; 32: 671–83. [PubMed] [Google Scholar]5. Чизман К.Х., Слейтер Т.Ф.Введение в химию свободных радикалов. Бр Мед Булл. 1993; 49: 481–93. [PubMed] [Google Scholar]7. Лю Т., Стерн А., Робертс Л.Дж. Изопростаны: новые простагландиноподобные продукты свободнорадикального катализируемого перекисного окисления арахидоновой кислоты. J биомедицинских наук. 1999; 6: 226–35. [PubMed] [Google Scholar]8. Эбади М. Антиоксиданты и свободные радикалы в здоровье и болезнях: введение в активные формы кислорода, окислительное повреждение, гибель нейронов и терапия нейродегенеративных заболеваний. Аризона: видная пресса; 2001.[Google Академия]9. Леа Эй Джей. Диетические факторы, связанные со смертностью от некоторых новообразований у человека. Ланцет. 1966; 2: 332–3. [PubMed] [Google Scholar] 10. Харман Д. Роль свободных радикалов в старении и болезнях. Энн Н.Ю. Академия наук. 1992; 673: 126–41. [PubMed] [Google Scholar] 11. Sies H. Окислительный стресс: вводные замечания. В: Sies H, редактор. Окислительный стресс. Сан-Диего: Академическая пресса; 1985. С. 1–7. [Google Академия] 12. Докампо Р. Антиоксидантные механизмы. В: Марр Дж., Мюллер М., редакторы. Биохимия и молекулярная биология паразитов.Лондон: Академическая пресса; 1995. С. 147–60. [Google Академия] 13. Райс-Эванс К.А., Гопинатан В. Кислородная токсичность, свободные радикалы и антиоксиданты при заболеваниях человека: биохимические последствия атеросклероза и проблемы недоношенных новорожденных. Очерки биохим. 1995; 29:39–63. [PubMed] [Google Scholar] 14. Рок С.Л., Джейкоб Р.А., Боуэн П.Е. Обновление биологических характеристик антиоксидантных микронутриентов – витамина С, витамина Е и каротиноидов. J Am Diet Assoc. 1996; 96: 693–702. [PubMed] [Google Scholar] 15.Мак Корд Дж. М. Эволюция свободных радикалов и окислительный стресс. Am J Med. 2000; 108: 652–9. [PubMed] [Google Scholar] 16. Рао А.Л., Бхарани М., Паллави В. Роль антиоксидантов и свободных радикалов в здоровье и болезни. Adv Pharmacol Toxicol. 2006; 7: 29–38. [Google Академия] 17. Стефанис Л., Берк Р.Э., Грин Л.А. Апоптоз при нейродегенеративных заболеваниях. Карр Опин Нейрол. 1997; 10: 299–305. [PubMed] [Google Scholar] 18. Эстербауэр Х., Пуби Х., Дибер-Ротендер М. Влияние антиоксидантов на окислительную модификацию ЛПНП.Энн Мед. 1991; 23: 573–81. [PubMed] [Google Scholar] 19. Нейзил Дж., Томас С.Р., Стокер Р. Необходимость стимулирования или ингибирования α-токоферола радикального инициирования перекисного окисления липидов липопротеинов плазмы. Свободный Радик Биол Мед. 1997; 22:57–71. [PubMed] [Google Scholar] 20. Поппель Г.В., Гольддбом Р.А. Эпидемиологические данные о бета-каротине и профилактике рака. Am J Clin Nutr. 1995;62:1393–5. [PubMed] [Google Scholar] 21. Glatthaar BE, Horing DH, Moser U. Роль аскорбиновой кислоты в канцерогенезе.Adv Exp Med Biol. 1986; 206: 357–77. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сокол РЖ. Дефицит витамина Е и неврологические заболевания. Анну Рев Нутр. 1988; 8: 351–73. [PubMed] [Google Scholar] 23. Ашок Б.Т., Али Р. Парадокс старения: свободнорадикальная теория старения. Опыт Геронтол. 1999; 34: 293–303. [PubMed] [Google Scholar] 24. Састре Дж., Пеллардо Ф.В., Вина Дж. Глутатион, окислительный стресс и старение. Возраст. 1996; 19: 129–39. [Google Академия] 25. Кантути-Кастельветри I, Шукитт-Хейл Б., Джозеф Дж.А. Нейроповеденческие аспекты антиоксидантов при старении.Int J Dev Neurosci. 2000;18:367–81. [PubMed] [Google Scholar] 26. Фримен Б.А., Крапо Д.Д. Биология болезни: свободные радикалы и повреждение тканей. Лаборатория Инвест. 1982; 47: 412–26. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ловелл М.А., Эманн В.Д., Баффер Б.М., Маркесберри В.Р. Повышение реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты и активности антиоксидантных ферментов в головном мозге при болезни Альцемера. Неврология. 1995; 45: 1594–601. [PubMed] [Google Scholar] 28. Ву Р.А., Мелур К.Г., Ли П.В. ДНК-зависимая протеинкиназа действует выше p53 в ответ на повреждение ДНК.Природа. 1998; 394: 700–4. [PubMed] [Google Scholar] 29. Hattori Y, Nishigori C, Tanaka T, Ushida K, Nikaido O, Osawa T. 8 Гидрокси-2-дезоксигуанозин увеличивается в клетках эпидермиса безволосых мышей после хронического воздействия ультрафиолета B. Джей Инвест Дерматол. 1997; 89: 10405–9. [PubMed] [Google Scholar] 30. Холливелл Б. Как охарактеризовать антиоксидант – обновление. Biochem Soc Symp. 1995; 61: 73–101. [PubMed] [Google Scholar] 31. Ши Х.Л., Ногучи Н., Ники Н. Сравнительное исследование динамики антиоксидантного действия α-токоферилгидрохинона, убихинола и α-токоферола против перекисного окисления липидов. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 334–46. [PubMed] [Google Scholar] 32. Левин М., Рэмси С.К., Дарувара Р. Критерии и рекомендации по приему витамина С. ДЖАМА. 1991; 281:1415–23. [PubMed] [Google Scholar] 34. Герман Дж. Пищевая промышленность и окисление липидов. Adv Exp Med Biol. 1999; 459: 23–50. [PubMed] [Google Scholar] 35. Джейкоб Р. Три эпохи открытия витамина С. Субклеточная биохимия. 1996; 25:1–16. [PubMed] [Google Scholar] 36. Найт Дж. Свободные радикалы: их история и текущее состояние при старении и болезнях. Энн Клин Lab Sci.1998; 28: 331–46. [PubMed] [Google Scholar] 37. Моро, Dufraisse Comptes Rendus des Séances et Mémoires de la Société de Biologie. 1922;86:321. [Google Академия] 38. Вольф Г. Открытие антиоксидантной функции витамина Е: вклад Генри А. Маттилла. Дж Нутр. 2005; 135:363–6. [PubMed] [Google Scholar] 39. Фрай Б., Стокер Р., Эймс Б.Н. Антиоксидантная защита и перекисное окисление липидов в плазме крови человека. Proc Natl Acad Sci. 1988; 37: 569–71. [Google Академия]40. Райс-Эванс CA, Диплок AT. Современное состояние антиоксидантной терапии.Свободный Радик Биол Мед. 1993; 15:77–96. [PubMed] [Google Scholar]41. Кринский Н.И. Механизм действия биологических антиоксидантов. Proc Soc Exp Biol Med. 1992; 200: 248–54. [PubMed] [Google Scholar]42. Ники Э. Антиоксидантная защита в эукариотических клетках. В: Poli G, Albano E, Dianzani MU, редакторы. Свободные радикалы: от фундаментальной науки к медицине. Базель, Швейцария: Birkhauser Verlag; 1993. С. 365–73. [Google Академия]43. Сиес Х. Окислительный стресс: окислители и антиоксиданты. Опыт физиол. 1997; 82: 291–5. [PubMed] [Google Scholar]44.Magnenat JL, Garganoam M, Cao J. Природа механизмов антиоксидантной защиты: урок трансгенных исследований. Перспектива охраны окружающей среды. 1998; 106:1219–28. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]45. Зелко И., Мариани Т., Фольц Р. Семейство мультигенов супероксиддисмутазы: сравнение структур, эволюции и экспрессии генов CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2) и EC-SOD (SOD3). Свободный Радик Биол Мед. 2002; 33: 337–49. [PubMed] [Google Scholar]46. Баннисте Дж., Баннистер В., Ротилио Г. Аспекты структуры, функции и применения супероксиддисмутазы.CRC Crit Rev Biochem. 1987; 22: 111–80. [PubMed] [Google Scholar]47. Джонсон Ф., Джуливи С. Супероксиддисмутазы и их влияние на здоровье человека. Мол Аспекты Мед. 2005; 26: 340–52. [PubMed] [Google Scholar]48. Вюргес Дж., Ли Дж.В., Йим Й.И., Йим Х.С., Кан С.О., Джинович Каруго К. Кристаллическая структура никельсодержащей супероксиддисмутазы обнаруживает другой тип активного центра. Proc Natl Acad Sci. 2004; 101:8569–74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]49. Corpas FJ, Barroso JB, дель Рио LA. Пероксисомы как источник активных форм кислорода и сигнальных молекул оксида азота в клетках растений.Тенденции Растениевод. 2001; 6: 145–50. [PubMed] [Google Scholar]50. Корпуса Ф.Дж., Фернандес-Оканья А., Каррерас А., Вальдеррама Р., Луке Ф., Эстебан Ф.Дж. и др. Экспрессия различных форм супероксиддисмутазы зависит от типа клеток в листьях оливы (Olea europaea L. ). Физиология клеток растений. 2006; 47: 984–94. [PubMed] [Google Scholar]51. Цао X, Антонюк С.В., Ситхараман С.В., Уитсон Л.Дж., Тейлор А.Б., Холлоуэй С.П. и др. Структуры варианта G85R SOD1 при семейном боковом амиотрофическом склерозе. Дж. Биол. Хим.2008; 283:16169–77. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]52. Челикани П., Фита И., Лёвен П.С. Разнообразие структур и свойств среди каталаз. Cell Mol Life Sci. 2004; 61: 192–208. [PubMed] [Google Scholar]53. Гаэтани Г., Феррарис А., Рольфо М., Мангерини Р., Арена С., Киркман Х. Преобладающая роль каталазы в утилизации перекиси водорода в эритроцитах человека. Кровь. 1996; 87: 1595–9. [PubMed] [Google Scholar]55. Мейстер А., Андерсон М. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]56.Бригелиус-Флоэ Р. Тканеспецифические функции отдельных глутатионпероксидаз. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 951–65. [PubMed] [Google Scholar]57. Хейс Дж., Фланаган Дж., Джоуси И. Глутатионтрансферазы. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005; 45:51–88. [PubMed] [Google Scholar]58. Смирнов Н. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты. Витам Горм. 2001; 61: 241–66. [PubMed] [Google Scholar]59. Мейстер А. Антиоксидантная система глутатион-аскорбиновой кислоты у животных. Дж. Биол. Хим. 1994; 269:9397–400. [PubMed] [Google Scholar] 60.Падаятти С., Кац А., Ван Ю., Эк П., Квон О., Ли Дж. и др. Витамин С как антиоксидант: оценка его роли в профилактике заболеваний. J Am Coll Nutr. 2003; 22:18–35. [PubMed] [Google Scholar]61. Шигеока С., Исикава Т., Тамой М., Миягава Й., Такэда Т., Ябута Й. и др. Регуляция и функция изоферментов аскорбатпероксидазы. J Опытный бот. 2002; 53: 1305–19. [PubMed] [Google Scholar]62. Мейстер А., Андерсон А. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]63. Мейстер А. Метаболизм глутатиона и его селективная модификация.Дж. Биол. Хим. 1988; 263:17205–8. [PubMed] [Google Scholar]64. Fairlamb AH, Cerami A. Метаболизм и функции трипанотиона в Kinetoplastida. Анну Рев Микробиол. 1992; 46: 695–729. [PubMed] [Google Scholar]65. Нассар Э., Маллиган С., Тейлор Л., Керксик С., Гэлбрет М., Гринвуд М. и др. Влияние однократной дозы N-ацетил-5-метокситриптамина (мелатонина) и упражнений с отягощениями на ось гормон роста/ИФР-1 у молодых мужчин и женщин. J Int Soc Sports Nutr. 2007; 4:14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66.Каниато Р., Филиппини Р., Пиован А., Пуричелли Л., Борсарини А., Каппеллетти Э. Мелатонин в растениях. Adv Exp Med Biol. 2003; 527: 593–7. [PubMed] [Google Scholar]67. Райтер Р.Дж., Карнейро Р.С., О. CS. Мелатонин в связи с механизмами клеточной антиоксидантной защиты. Горм Метаб Рез. 1997; 29: 363–72. [PubMed] [Google Scholar]68. Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, Qi WB, Karbownik M, Calvo JR. Значение мелатонина в системе антиоксидантной защиты: реакции и продукты. Биол Сигналы Рецепт. 2000; 9: 137–59.[PubMed] [Google Scholar]69. Herrera E, Barbas C. Витамин E: действие, метаболизм и перспективы. J Physiol Biochem. 2001; 57: 43–56. [PubMed] [Google Scholar]70. Brigelius-Flohe R, Traber M. Витамин E: функция и метаболизм. FASEB J. 1999; 13:1145–55. [PubMed] [Google Scholar]72. Wang X, Quinn P. Витамин Е и его функция в мембранах. Прог Липид Рез. 1999; 38: 309–36. [PubMed] [Google Scholar]73. Яшке Х., Горс Г.Дж., Седербаум А.И., Хинсон Д.А., Пессайр Д., Лемастерс Д.Дж. Механизмы гепатотоксичности.Токсикол науч. 2002; 65: 166–76. [PubMed] [Google Scholar]74. Папас АМ. Диета и антиоксидантный статус. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 999–1007. [PubMed] [Google Scholar]75. Браун Дж. Э., Райс-Эван, Калифорния. Экстракт артишока, богатый лютеолином, защищает липопротеины низкой плотности от окисления in vitro. Свободный Радик Рез. 1998; 29: 247–255. [PubMed] [Google Scholar]76. Фурута С., Нишиба Ю., Суда И. Флуорометрический анализ для скрининга антиоксидантной активности овощей. Дж. Пищевая наука. 1997; 62: 526–8. [Google Академия] 77. Ван Х, Цао Г, Прайор Р.Л.Общая антиоксидантная способность фруктов. J Agric Food Chem. 1996; 44: 701–5. [Google Академия] 78. Лин Дж.К., Лин Ч., Линг Ю.С., Лин-Шиан С.Ю., Хуан И.М. Обзор содержания катехинов, галловой кислоты и метилксантинов в зеленом чае, улуне, пуэре и черном чае. J Agric Food Chem. 1998;46:3635–42. [Google Академия] 79. Девасагаям Т.П., Тилак Дж.К., Болур К.К., Сане К.С., Гаскадби С.С., Леле Р.Д. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье человека: текущее состояние и перспективы на будущее. J Assoc врачей Индии. 2004; 52: 794–803. [PubMed] [Google Scholar]80.Лопес-Варела С., Гонсалес-Гросс М., Маркос А. Функциональные продукты и иммунная система: обзор. Eur J Clin Nutr. 2002; 56: С29–33. [PubMed] [Google Scholar]81. Роберфройд МБ. Что полезно для здоровья? Концепция функционального питания. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 1034–41. [PubMed] [Google Scholar]82. Кришнасвами К. Индийская функциональная пища: роль в профилактике рака. Nutr Rev. 1996; 54: 127–31. [PubMed] [Google Scholar]83. ДеФеличе С.Л. Нутрицевтики: возможности на развивающемся рынке. Скрипт Маг.1992; 9:14–5. [Google Академия]84. Диллард CJ, немецкий JB. Фитохимические вещества: нутрицевтики и здоровье человека. J Sci Food Agric. 2000; 80: 1744–56. [Google Академия]85. Тапас А.Р., Сакаркар Д.М., Какдэ Р.Б. Обзорная статья о флавоноидах как нутрицевтиках: обзор. Троп Джей Фарм Рез. 2008;7:1089–99. [Google Scholar]

Свободные радикалы, антиоксиданты и функциональные продукты: влияние на здоровье человека

Pharmacogn Rev. 2010 июль-декабрь; 4(8): 118–126.

В. Лобо

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

А. Патил

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

A. Phatak

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Н. Чандра

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махараштра, Индия .

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Адрес для корреспонденции: Mrs. Виджая Чаван Лобо, факультет ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 301, Индия. E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 4 марта 2010 г.; Пересмотрено 8 марта 2010 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported, которые разрешают неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. .

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В последние годы большое внимание уделяется области химии свободных радикалов.Свободные радикалы, активные формы кислорода и активные формы азота, генерируются нашим организмом различными эндогенными системами, воздействием различных физико-химических состояний или патологических состояний. Баланс между свободными радикалами и антиоксидантами необходим для правильного физиологического функционирования. Если свободные радикалы подавляют способность организма их регулировать, возникает состояние, известное как окислительный стресс. Таким образом, свободные радикалы неблагоприятно изменяют липиды, белки и ДНК и вызывают ряд заболеваний человека.Следовательно, применение внешнего источника антиоксидантов может помочь справиться с этим окислительным стрессом. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты, такие как бутилированный гидрокситолуол и бутилированный гидроксианизол, опасны для здоровья человека. Таким образом, в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В настоящем обзоре представлен краткий обзор клеточных повреждений, опосредованных окислительным стрессом, и роли пищевых антиоксидантов как функциональных пищевых продуктов в лечении заболеваний человека.

Ключевые слова: Старение, антиоксиданты, свободные радикалы, окислительный стресс

ВВЕДЕНИЕ

Недавний рост знаний о свободных радикалах и активных формах кислорода (АФК) в биологии приводит к медицинской революции, которая обещает новую эру здоровья и лечение заболеваний. [1] По иронии судьбы кислород, элемент, необходимый для жизни[2], в определенных ситуациях оказывает пагубное воздействие на организм человека[3]. Большинство потенциально вредных эффектов кислорода связано с образованием и активностью ряда химических соединений, известных как АФК, которые имеют тенденцию отдавать кислород другим веществам.Термины «свободные радикалы» и «антиоксиданты» стали широко использоваться в современных дискуссиях о механизмах заболеваний.[4]

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ

Свободный радикал можно определить как любую молекулярную разновидность, способную к независимому существованию, содержащую неспаренный электрон на атомной орбитали. Наличие неспаренного электрона приводит к некоторым общим свойствам, которые присущи большинству радикалов. Многие радикалы нестабильны и очень реакционноспособны. Они могут либо отдавать электрон, либо принимать электрон от других молекул, поэтому ведут себя как окислители или восстановители.[5] Наиболее важными кислородсодержащими свободными радикалами при многих болезненных состояниях являются гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, перекись водорода, кислородный синглет, гипохлорит, радикал оксида азота и пероксинитритный радикал. Это высокореактивные виды, способные в ядре и мембранах клеток повреждать биологически значимые молекулы, такие как ДНК, белки, углеводы и липиды.[6] Свободные радикалы атакуют важные макромолекулы, что приводит к повреждению клеток и нарушению гомеостаза.Мишенью свободных радикалов являются все виды молекул в организме. Среди них основными мишенями являются липиды, нуклеиновые кислоты и белки.

Производство свободных радикалов в организме человека

Свободные радикалы и другие АФК образуются либо в результате нормальных основных метаболических процессов в организме человека, либо из внешних источников, таких как воздействие рентгеновских лучей, озона, курения сигарет, загрязнителей воздуха и промышленные химикаты.[3] В клетках постоянно происходит образование свободных радикалов в результате как ферментативных, так и неферментативных реакций.Ферментативные реакции, которые служат источником свободных радикалов, включают реакции, участвующие в дыхательной цепи, в фагоцитозе, в синтезе простагландинов и в системе цитохрома Р-450. [7] Свободные радикалы могут образовываться и в неферментативных реакциях кислорода с органическими соединениями, а также в реакциях, инициируемых ионизирующими реакциями.

Некоторых внутренне генерируемые источниками свободных радикалов являются [8]

  • Митохондрией

  • ксантиноксидаз

  • пероксис

  • Воспаления

  • фагоцитоз

  • арахидоновых путями

  • Упражнения

  • Ischemia / Reperfusion Травма

  • Некоторые источники свободных радикалов:

  • сигаретный дым

  • экологические загрязнители

  • излучение

  • определенные препараты, пестициды

  • Промышленные растворители

  • Озон

Свободные радикалы в биологии

Ожидается, что свободнорадикальные реакции вызывают прогрессирующие неблагоприятные изменения, которые с возрастом накапливаются во всем организме []. Такие «нормальные» изменения с возрастом относительно свойственны всем. Однако на этот общий паттерн накладываются паттерны, на которые влияют генетика и различия в окружающей среде, которые модулируют повреждение свободными радикалами. Они проявляются в виде заболеваний в определенном возрасте, определяемом генетическими факторами и факторами внешней среды. Рак и атеросклероз, две основные причины смерти, являются основными «свободнорадикальными» заболеваниями. Инициация и развитие рака связаны с хромосомными дефектами и активацией онкогенов. Вполне возможно, что эндогенные свободнорадикальные реакции, подобные реакциям, инициируемым ионизирующим излучением, могут приводить к образованию опухолей.Высокодостоверная корреляция между потреблением жиров и масел и смертностью от лейкемии и злокачественных новообразований молочной железы, яичников и прямой кишки среди лиц старше 55 лет может быть отражением большей степени перекисного окисления липидов.[9] Исследования атеросклероза выявили вероятность того, что заболевание может быть связано со свободнорадикальными реакциями с участием пищевых липидов в артериальной стенке и сыворотке с образованием перекисей и других веществ. Эти соединения вызывают повреждение эндотелиальных клеток и вызывают изменения в стенках артерий.[10]

Таблица 1

КОНЦЕПЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА

Этот термин используется для описания состояния окислительного повреждения, возникающего в результате неблагоприятного критического баланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой.[14] Окислительный стресс, возникающий в результате дисбаланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой, связан с повреждением широкого спектра молекулярных видов, включая липиды, белки и нуклеиновые кислоты.[15] Кратковременный окислительный стресс может возникнуть в тканях, поврежденных в результате травмы, инфекции, теплового поражения, гипертоксичности, токсинов и чрезмерных физических нагрузок.Эти поврежденные ткани продуцируют повышенное количество ферментов, генерирующих радикалы (например, ксантиноксидаза, липогеназа, циклооксигеназа), активацию фагоцитов, высвобождение свободного железа, ионов меди или нарушение электрон-транспортных цепей окислительного фосфорилирования с образованием избытка АФК. Возникновение, продвижение и прогрессирование рака, а также побочные эффекты лучевой и химиотерапии связаны с дисбалансом между АФК и системой антиоксидантной защиты. ROS были вовлечены в индукцию и осложнения сахарного диабета, возрастных заболеваний глаз и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.[16]

Окислительный стресс и заболевания человека

Роль окислительного стресса постулируется во многих состояниях, включая антерсклероз, воспалительные состояния, некоторые виды рака и процесс старения. В настоящее время считается, что окислительный стресс вносит значительный вклад во все воспалительные заболевания (артрит, васкулит, гломерулонефрит, красная волчанка, синдром респираторных заболеваний взрослых), ишемические заболевания (болезни сердца, инсульт, ишемия кишечника), гемохроматоз, синдром приобретенного иммунодефицита, эмфизему, трансплантация органов, язва желудка, гипертония и преэклампсия, неврологические расстройства (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, мышечная дистрофия), алкоголизм, заболевания, связанные с курением, и многие другие. [17] Избыток окислительного стресса может привести к окислению липидов и белков, что связано с изменением их структуры и функций.

Сердечно-сосудистые заболевания

Болезни сердца по-прежнему являются самой большой причиной смерти, на которую приходится около половины всех смертей. Следовательно, окислительные события могут влиять на сердечно-сосудистые заболевания; у него есть потенциал, чтобы обеспечить огромную пользу для здоровья и продолжительности жизни. Полиненасыщенные жирные кислоты составляют основную часть липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в крови, и окисление этих липидных компонентов в ЛПНП играет жизненно важную роль при атеросклерозе.[18] Три наиболее важных типа клеток в стенке сосуда — это эндотелиальные клетки; Гладкомышечные клетки и макрофаги могут высвобождать свободные радикалы, влияющие на перекисное окисление липидов.[19] При сохранении высокого уровня окисленных липидов процесс повреждения кровеносных сосудов продолжается и может привести к образованию пенистых клеток и бляшек с симптомами атеросклероза. Окисленный ЛПНП является антерогенным и, как полагают, играет важную роль в формировании бляшек атеросклероза. Кроме того, окисленные ЛПНП являются цитотоксическими и могут непосредственно повреждать эндотелиальные клетки.Антиоксиданты, такие как B-каротин или витамин E, играют жизненно важную роль в профилактике различных сердечно-сосудистых заболеваний.

Канцерогенез

Активные формы кислорода и азота, такие как анион супероксида, перекись водорода, гидроксильный радикал и оксид азота, а также их биологические метаболиты также играют важную роль в канцерогенезе. АФК индуцируют повреждение ДНК, поскольку реакция свободных радикалов с ДНК включает модификацию оснований разрыва цепи и перекрестные связи белков ДНК. Многие исследователи предполагают участие свободных радикалов в канцерогенезе, мутации и трансформации; ясно, что их присутствие в биосистеме может привести к мутации, трансформации и, в конечном счете, раку.Индукция мутагенеза, наиболее известного из биологических эффектов радиации, происходит в основном за счет повреждения ДНК HO. Радикалы и другие виды образуются при радиолизе, а также при прямом радиационном воздействии на ДНК, при реакционном воздействии на ДНК. Реакция НО. Радикалы – это в основном присоединение к двойной связи пиримидиновых оснований и отщепление водорода от сахарного фрагмента, что приводит к цепной реакции ДНК. Эти эффекты вызывают клеточный мутагенез и канцерогенез. Перекиси липидов также ответственны за активацию канцерогенов.

Антиоксиданты могут снижать канцерогенез, вызванный окислительным стрессом, путем прямого удаления АФК и/или ингибирования клеточной пролиферации, вторичной по отношению к фосфорилированию белка. B-каротин может защищать от рака благодаря своей антиоксидантной функции, потому что продукты окисления могут вызывать генетические повреждения. Таким образом, фотозащитные свойства B-каротина могут защищать от канцерогенеза, вызванного ультрафиолетовым светом. Повышение иммунитета B-каротина может способствовать защите от рака.B-каротин также может оказывать антиканцерогенное действие, изменяя метаболизм канцерогенов в печени. [20] Витамин С может помочь предотвратить рак.[21] Возможные механизмы, с помощью которых витамин С может влиять на канцерогенез, включают антиоксидантные эффекты, блокирование образования нитрозаминов, усиление иммунного ответа и ускорение детоксикации ферментов печени. Витамин Е, важный антиоксидант, играет роль в иммунокомпетентности, повышая защиту гуморальных антител, устойчивость к бактериальным инфекциям, клеточно-опосредованный иммунитет, выработку фактора некроза опухоли Т-лимфоцитами, ингибирование образования мутагена, восстановление мембран в ДНК и блокирование формирование линии микроклеток.[22] Следовательно, витамин Е может быть полезен для профилактики рака и ингибировать канцерогенез за счет стимуляции иммунной системы. Введение смеси из трех вышеупомянутых антиоксидантов показало самое высокое снижение риска развития рака сердца.

Свободные радикалы и старение

Человеческий организм постоянно борется со старением. Исследования показывают, что повреждение клеток свободными радикалами приводит к патологическим изменениям, связанным со старением. [23] Все большее число заболеваний или расстройств, а также сам процесс старения прямо или косвенно связаны с этими реактивными и потенциально разрушительными молекулами.[24] Основной механизм старения связан с ДНК или накоплением клеточных и функциональных повреждений.[25] Уменьшение количества свободных радикалов или снижение скорости их образования может замедлить старение. Некоторые пищевые антиоксиданты замедляют процесс старения и предотвращают болезни. Основываясь на этих исследованиях, кажется, что повышенный окислительный стресс обычно возникает в процессе старения, а антиоксидантный статус может значительно влиять на последствия окислительного повреждения, связанного с возрастом.Исследования показывают, что свободные радикалы оказывают значительное влияние на старение, что ущерб от свободных радикалов можно контролировать с помощью адекватной антиоксидантной защиты и что оптимальное потребление питательных веществ-антиоксидантов может способствовать повышению качества жизни. Недавние исследования показывают, что антиоксидант может даже положительно влиять на продолжительность жизни.

Окислительное повреждение белка и ДНК

Окислительное повреждение белка

Белки могут подвергаться окислительной модификации тремя способами: окислительной модификацией определенной аминокислоты, свободнорадикальным расщеплением пептида и образованием поперечной связи белка в результате реакции с липидом продукты перекисного окисления.Белок, содержащий аминокислоты, такие как метионин, цистеин, аргинин и гистидин, по-видимому, наиболее подвержен окислению.[26] Опосредованная свободными радикалами модификация белков повышает восприимчивость к ферментативному протеолизу. Окислительное повреждение белковых продуктов может повлиять на активность ферментов, рецепторов и мембранный транспорт. Окислительно поврежденные белковые продукты могут содержать очень реактивные группы, которые могут способствовать повреждению мембран и многих клеточных функций. Пероксильный радикал обычно считается свободным радикалом для окисления белков.АФК могут повреждать белки и вызывать модификацию карбонилов и других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и карбонилов белков, а также модификацию других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и пероксида белка. Окисление белков влияет на изменение механизма передачи сигнала, активности ферментов, термостабильности и восприимчивости к протеолизу, что приводит к старению.

Перекисное окисление липидов

Окислительный стресс и окислительная модификация биомолекул вовлечены в ряд физиологических и патофизиологических процессов, таких как старение, артеросклеоз, воспаление и канцерогенез, а также токсичность лекарств.Перекисное окисление липидов представляет собой свободнорадикальный процесс с участием источника вторичных свободных радикалов, которые в дальнейшем могут действовать как вторичные мессенджеры или могут напрямую реагировать с другими биомолекулами, усиливая биохимические повреждения. Перекисное окисление липидов происходит на полинасыщенных жирных кислотах, находящихся на клеточных мембранах, и далее протекает по радикально-цепной реакции. Считается, что гидроксильный радикал инициирует АФК и удаляет атом водорода, таким образом образуя липидный радикал и далее превращаясь в диеновый конъюгат. Далее при присоединении кислорода образует пероксильный радикал; этот высокореакционноспособный радикал атакует другую жирную кислоту, образуя гидропероксид липида (LOOH) и новый радикал.Таким образом, перекисное окисление липидов распространяется. В результате перекисного окисления липидов образуется ряд соединений, например алканы, маланоальдегиды, изопротаны. Эти соединения используются в качестве маркеров в анализе перекисного окисления липидов и были проверены при многих заболеваниях, таких как нейрогенеративные заболевания, ишемическое реперфузионное повреждение и диабет.

Окислительное повреждение ДНК

Многие эксперименты ясно свидетельствуют о том, что ДНК и РНК восприимчивы к окислительному повреждению. Сообщалось, что особенно при старении и раке ДНК считается основной мишенью.[28] Было обнаружено, что окислительные нуклеотиды, такие как гликоль, dTG и 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин, увеличиваются при окислительном повреждении ДНК под воздействием УФ-излучения или повреждения свободными радикалами. Сообщалось, что митохондриальная ДНК более восприимчива к окислительному повреждению, которое играет роль во многих заболеваниях, включая рак. Было высказано предположение, что 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин можно использовать в качестве биологического маркера окислительного стресса.[29]

АНТИОКСИДАНТЫ

Антиоксидант представляет собой молекулу, достаточно стабильную, чтобы отдать электрон бушующему свободному радикалу и нейтрализовать его, тем самым снижая его способность наносить ущерб.Эти антиоксиданты задерживают или ингибируют клеточное повреждение, главным образом, благодаря своей способности поглощать свободные радикалы.[30] Эти низкомолекулярные антиоксиданты могут безопасно взаимодействовать со свободными радикалами и останавливать цепную реакцию до того, как будут повреждены жизненно важные молекулы. Некоторые из таких антиоксидантов, включая глутатион, убихинол и мочевую кислоту, вырабатываются в ходе нормального обмена веществ в организме.[31] Другие более легкие антиоксиданты содержатся в рационе. Хотя в организме есть несколько систем ферментов, которые удаляют свободные радикалы, основными микроэлементами (витаминами) антиоксидантами являются витамин Е (альфа-токоферол), витамин С (аскорбиновая кислота) и В-каротин.[32] Организм не может производить эти микроэлементы, поэтому они должны поступать с пищей.

История

Первоначально термин «антиоксидант» использовался для обозначения химического вещества, предотвращающего потребление кислорода. В конце 19-го и начале 20-го века обширные исследования были посвящены использованию антиоксидантов в важных промышленных процессах, таких как предотвращение коррозии металлов, вулканизация резины и полимеризация топлива при загрязнении двигателей внутреннего сгорания.[33]

Ранние исследования роли антиоксидантов в биологии были сосредоточены на их использовании для предотвращения окисления ненасыщенных жиров, которое является причиной прогорклости.[34] Антиоксидантную активность можно измерить, просто поместив жир в закрытый контейнер с кислородом и измерив скорость потребления кислорода. Однако именно идентификация витаминов А, С и Е как антиоксидантов произвела революцию в этой области и привела к осознанию важности антиоксидантов в биохимии живых организмов.[35,36] Возможные механизмы действия антиоксидантов были впервые исследованы, когда было установлено, что вещество с антиоксидантной активностью, вероятно, само легко окисляется.[37] Исследования того, как витамин Е предотвращает процесс перекисного окисления липидов, привели к идентификации антиоксидантов как восстанавливающих агентов, которые предотвращают окислительные реакции, часто удаляя АФК до того, как они смогут повредить клетки.

Антиоксидантная защитная система

Антиоксиданты действуют как поглотители радикалов, донор водорода, донор электронов, разлагатель перекиси, гаситель синглетного кислорода, ингибитор ферментов, синергист и металлохелатирующие агенты.Как ферментативные, так и неферментативные антиоксиданты существуют во внутриклеточной и внеклеточной среде для детоксикации АФК [39].

Механизм действия антиоксидантов

Для антиоксидантов были предложены два основных механизма действия.[40] Первый представляет собой механизм разрыва цепи, посредством которого первичный антиоксидант отдает электрон свободному радикалу, присутствующему в системе. Второй механизм включает удаление инициаторов АФК/активных форм азота (вторичных антиоксидантов) путем гашения катализатора, инициирующего цепь.Антиоксиданты могут оказывать свое влияние на биологические системы с помощью различных механизмов, включая донорство электронов, хелатирование ионов металлов, ко-антиоксиданты или регуляцию экспрессии генов.

Уровни антиоксидантного действия

Антиоксиданты, действующие в защитных системах, действуют на разных уровнях, таких как превентивный, радикальный, восстановительный и de novo, а также на четвертой линии защиты, т. е. адаптации.

Первая линия защиты – профилактические антиоксиданты, подавляющие образование свободных радикалов. Хотя точный механизм и место образования радикалов in vivo еще недостаточно выяснены, металл-индуцированное разложение гидропероксидов и пероксида водорода должно быть одним из важных источников. Для подавления таких реакций некоторые антиоксиданты предварительно восстанавливают гидропероксиды и пероксид водорода до спиртов и воды соответственно без образования свободных радикалов, а некоторые белки секвестрируют ионы металлов.

Известно, что глутатионпероксидаза, глутатион-s-трансфераза, гидропероксидаза фосфолипидов, глутатионпероксидаза (PHGPX) и пероксидаза разлагают гидропероксиды липидов до соответствующих спиртов.PHGPX уникален тем, что может восстанавливать гидропероксиды фосфолипидов, интегрированных в биомембраны. Глутатионпероксидаза и каталаза восстанавливают перекись водорода до воды.

Второй линией защиты являются антиоксиданты, которые удаляют активные радикалы, чтобы подавить инициирование цепи и/или прервать реакции продолжения цепи. Известны различные эндогенные антиоксиданты, поглощающие радикалы: некоторые из них гидрофильны, а другие липофильны. Витамин С, мочевая кислота, билирубин, альбумин и тиолы являются гидрофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы, тогда как витамин Е и убихинол являются липофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы.Витамин Е считается наиболее мощным липофильным антиоксидантом, удаляющим радикалы.

Третья линия защиты – это восстановление и de novo антиоксиданты. Протеолитические ферменты, протеиназы, протеазы и пептидазы, присутствующие в цитозоле и митохондриях клеток млекопитающих, распознают, расщепляют и удаляют окислительно модифицированные белки и предотвращают накопление окисленных белков.

Системы репарации ДНК также играют важную роль в общей системе защиты от окислительного повреждения.Известны различные виды ферментов, такие как гликозилазы и нуклеазы, которые восстанавливают поврежденную ДНК.

Существует еще одна важная функция, называемая адаптацией, когда сигнал для производства и реакций свободных радикалов вызывает образование и транспортировку соответствующего антиоксиданта в нужное место. [42]

ENZYMATIC

Типы антиоксидантов

Клетки защищены от окислительного стресса с помощью взаимодействующей сети антиоксидантных ферментов.[43] Здесь супероксид, высвобождаемый такими процессами, как окислительное фосфорилирование, сначала превращается в пероксид водорода, а затем дополнительно восстанавливается с образованием воды.Этот путь детоксикации является результатом действия множества ферментов: супероксиддисмутазы катализируют первую стадию, а затем каталазы и различные пероксидазы удаляют перекись водорода.[44]

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутазы (СОД) представляют собой класс близкородственных ферментов, которые катализируют расщепление супероксидного аниона на кислород и перекись водорода.[45,46] Ферменты СОД присутствуют почти во всех аэробных клетках и во внеклеточной жидкости. .[47] Существует три основных семейства супероксиддисмутазы, в зависимости от металлического кофактора: Cu/Zn (связывает как медь, так и цинк), типы Fe и Mn (связывают либо железо, либо марганец) и, наконец, тип Ni, который связывает никель. [48] ​​У высших растений изоферменты СОД были локализованы в разных клеточных компартментах. Mn-SOD присутствует в митохондриях и пероксисомах. Fe-SOD была обнаружена в основном в хлоропластах, но также обнаружена в пероксисомах, а CuZn-SOD локализована в цитозоле, хлоропластах, пероксисомах и апопласте [48–50].

У человека (как и у всех других млекопитающих и у большинства хордовых) присутствуют три формы супероксиддисмутазы. СОД1 находится в цитоплазме, СОД2 — в митохондриях, СОД3 — внеклеточно.Первый представляет собой димер (состоит из двух звеньев), а остальные — тетрамеры (четыре субъединицы). SOD1 и SOD3 содержат медь и цинк, а SOD2 имеет марганец в своем реакционном центре.

Каталаза

Каталаза — это распространенный фермент, обнаруженный почти во всех живых организмах, подвергающихся воздействию кислорода, где он катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород.[52] Перекись водорода является вредным побочным продуктом многих нормальных метаболических процессов: чтобы предотвратить повреждение, она должна быстро превращаться в другие, менее опасные вещества. С этой целью клетки часто используют каталазу для быстрого катализа разложения перекиси водорода на менее реакционноспособные газообразный кислород и молекулы воды. Все известные животные используют каталазу в каждом органе, особенно высокие концентрации наблюдаются в печени.[54]

Системы глутатиона

Система глутатиона включает глутатион, глутатионредуктазу, глутатионпероксидазы и глутатион S-трансферазы. Эта система встречается у животных, растений и микроорганизмов.[55] Глутатионпероксидаза представляет собой фермент, содержащий четыре кофактора селена, которые катализируют расщепление перекиси водорода и органических гидроперекисей. У животных существует по крайней мере четыре различных изофермента глутатионпероксидазы.[56] Глутатионпероксидаза 1 является наиболее распространенной и очень эффективной поглотителем перекиси водорода, в то время как глутатионпероксидаза 4 наиболее активна с гидропероксидами липидов. Глутатион-S-трансферазы проявляют высокую активность с пероксидами липидов. Эти ферменты особенно высоки в печени, а также участвуют в дезинтоксикационном метаболизме.[57]

НЕФЕНЗИМАТИЧЕСКИЙ

Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота или «витамин С» представляет собой моносахаридный антиоксидант, обнаруженный как у животных, так и у растений. Поскольку он не может быть синтезирован в организме человека и должен поступать с пищей, это витамин.[58] Большинство других животных способны вырабатывать это соединение в своем организме и не нуждаются в нем в своем рационе. В клетках он сохраняется в восстановленной форме за счет реакции с глутатионом, которая может катализироваться протеиндисульфидизомеразой и глутаредоксинами.[59] Аскорбиновая кислота является восстановителем и может восстанавливать и тем самым нейтрализовывать АФК, такие как перекись водорода.[60] В дополнение к своему прямому антиоксидантному действию аскорбиновая кислота также является субстратом для антиоксидантного фермента аскорбатпероксидазы, функции, которая особенно важна для устойчивости растений к стрессу. [61]

Глутатион

Глутатион – это цистеинсодержащий пептид, присутствующий в большинстве форм аэробной жизни.[62] Он не требуется в рационе и вместо этого синтезируется в клетках из входящих в его состав аминокислот.Глутатион обладает антиоксидантными свойствами, поскольку тиоловая группа в его цистеиновой части является восстановителем и может обратимо окисляться и восстанавливаться. В клетках глутатион поддерживается в восстановленной форме ферментом глутатионредуктазой и, в свою очередь, восстанавливает другие метаболиты и ферментные системы, а также непосредственно реагирует с окислителями. Благодаря высокой концентрации и центральной роли в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки глутатион является одним из наиболее важных клеточных антиоксидантов.[33] В некоторых организмах глутатион заменяется другими тиолами, такими как микотиол в актиномицетах или трипанотион в кинетопластидах.[64]

Мелатонин

Мелатонин, также известный в химическом отношении как N-ацетил-5-метокситриптамин,[65] представляет собой естественный гормон, обнаруженный у животных и некоторых других живых организмов, включая водоросли. [66] Мелатонин — мощный антиоксидант, который легко проникает через клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер.[67] В отличие от других антиоксидантов, мелатонин не подвергается окислительно-восстановительному циклу, то есть способности молекулы подвергаться многократному восстановлению и окислению. Мелатонин после окисления не может быть восстановлен до прежнего состояния, потому что он образует несколько стабильных конечных продуктов при реакции со свободными радикалами.Поэтому его называют терминальным (или суицидальным) антиоксидантом.[68]

Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)

Витамин Е — это собирательное название набора из восьми родственных токоферолов и токотриенолов, которые представляют собой жирорастворимые витамины с антиоксидантными свойствами.[69] Из них α-токоферол наиболее изучен, поскольку он имеет самую высокую биодоступность, при этом организм преимущественно поглощает и метаболизирует эту форму. Утверждается, что форма α-токоферола является наиболее важным липидорастворимым антиоксидантом и защищает мембраны от окисления, реагируя с липидными радикалами, образующимися в цепной реакции перекисного окисления липидов. [71] Это удаляет промежуточные свободные радикалы и предотвращает продолжение реакции распространения. В результате этой реакции образуются окисленные α-токофероксильные радикалы, которые могут быть возвращены обратно в активную восстановленную форму посредством восстановления другими антиоксидантами, такими как аскорбат, ретинол или убихинол.[72]

Мочевая кислота

Мочевая кислота обеспечивает примерно половину антиоксидантной способности плазмы. Фактически, мочевая кислота могла заменить аскорбиновую кислоту в ходе эволюции человека.[73] Однако, как и аскорбат, мочевая кислота также может способствовать выработке активных форм кислорода.

РАСТЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК АНТИОКСИДАНТОВ

Синтетические и натуральные пищевые антиоксиданты обычно используются в пищевых продуктах и ​​медицине, особенно те, которые содержат масла и жиры, для защиты пищевых продуктов от окисления. Существует ряд синтетических фенольных антиоксидантов, яркими примерами которых являются бутилированный гидрокситолуол (БГТ) и бутилированный гидроксианизол (БГА). Эти соединения широко используются в качестве антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности. Однако некоторые физические свойства БГТ и БГА, такие как их высокая летучесть и нестабильность при повышенной температуре, строгое законодательство в отношении использования синтетических пищевых добавок, канцерогенность некоторых синтетических антиоксидантов, а также потребительские предпочтения сместили внимание производителей с синтетических на натуральные. антиоксиданты.[74] Ввиду возрастания факторов риска различных смертельных заболеваний у человека наблюдается глобальная тенденция к использованию природных веществ, присутствующих в лекарственных растениях и пищевых продуктах, в качестве терапевтических антиоксидантов. Сообщалось, что существует обратная зависимость между потреблением продуктов, богатых антиоксидантами, и лекарственных растений и заболеваемостью человека. Использование природных антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности могло бы стать многообещающей альтернативой синтетическим антиоксидантам с точки зрения низкой стоимости, высокой совместимости с пищевым рационом и отсутствия вредных воздействий на организм человека. Многие антиоксидантные соединения, встречающиеся в природе в растительных источниках, были идентифицированы как поглотители свободных радикалов или активного кислорода.[75] Были предприняты попытки изучить антиоксидантный потенциал самых разных овощей, таких как картофель, шпинат, помидоры и бобовые.[76] Есть несколько отчетов, показывающих антиоксидантный потенциал фруктов.[77] Сильные антиоксидантные свойства обнаружены в ягодах, вишне, цитрусовых, черносливе и оливках. В недавнем прошлом зеленый и черный чай широко изучались на предмет антиоксидантных свойств, поскольку они содержат до 30% сухого веса в виде фенольных соединений.[78]

Помимо диетических источников, индийские лекарственные растения также содержат антиоксиданты, и к ним относятся (с общими/аюрведическими названиями в скобках) Acacia catechu (каир), Aegle marmelos (бенгальская айва, Бел), Allium cepa (лук), A. sativum (чеснок, лахасуна), Aleo vera (алоэ индейское, гриткумари), Amomum subulatum (кардамон большой, бари элахи), Andrographis paniculata (0s0suat), recemosus (Шатавари), Azadirachta indica (ним, нимба), Bacopa monniera (брахми), Butea monosperma (палас, дак), Camellia sinensis (зеленый чай), Cinnamomve 8 , Cinnamomum tamala (Теджпат), Curcma longa (куркума, харидра), Emblica officinalis (индийский крыжовник, амлаки), Glycyrrhiza glapra (яштимудху), Hemidesmus (Indidesmus ) an Sarasparilla, Anantamul), Indigofera tinctoria, Mangifera indica (манго, амра), Momordica charantia (горькая тыква), Murraya koenigii (листья карри), Nigella sativa (черный тмин), Ocisum святилище (базилик святой, Тусил), Onosma echioides (Ratanjyot), Picrorrhiza kurroa (Katuka), жук-дудник, Plumbago zeylancia (Читрак), Sesamum indicum, Sida cordifolia, Spirulina decurifolia (Spirulina fusiformis) , Syzigium cumini (Jamun), Terminalia ariuna (Arjun), Terminalia bellarica (Beheda), Tinospora cordifolia (сердцелистное лунное семя, Guduchi), Trigonella foenum-graecium (Fenugreek),

7 Зимняя вишня, Ашванганда) и

Zingiber officinalis (Имбирь). [79]

АНТИОКСИДАНТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНДИЙСКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

Концепции функциональных пищевых продуктов и нутрицевтиков

За последнее десятилетие превентивная медицина претерпела значительные изменения, особенно в развитых странах. Исследования показали, что питание играет решающую роль в профилактике хронических заболеваний, поскольку большинство из них может быть связано с диетой. Функциональное питание входит в концепцию рассмотрения продуктов питания не только как необходимых для жизни, но и как источник психического и физического благополучия, способствующих предотвращению и снижению факторов риска ряда заболеваний или усилению определенных физиологических функций.[80] Пищевые продукты могут считаться функциональными, если удовлетворительно продемонстрировано, что они благотворно влияют на одну или несколько целевых функций в организме, помимо адекватных питательных эффектов, таким образом, который имеет отношение либо к состоянию благополучия и здоровья, либо к снижению риск заболевания. Благоприятные эффекты могут заключаться либо в поддержании, либо в улучшении состояния благополучия или здоровья и/или снижении риска патологического процесса или заболевания.[81] Цельные продукты представляют собой простейший пример функциональной пищи.Брокколи, морковь и помидоры считаются функциональными продуктами из-за высокого содержания в них физиологически активных компонентов (сульфорафена, В-каротина и ликопина соответственно). Зеленые овощи и специи, такие как горчица и куркума, широко используемые в индийской кухне, также могут подпадать под эту категорию.[82] Термин «нутрицевтика» был придуман в 1979 году Стивеном Дефелисом.[83] Он определяется как «пищевой продукт или его части, которые обеспечивают пользу для здоровья или здоровья, включая профилактику и лечение заболеваний.Нутрицевтики могут варьироваться от изолированных питательных веществ, пищевых добавок и диет до генетически модифицированных «дизайнерских» продуктов, растительных продуктов и продуктов переработки, таких как хлопья, супы и напитки. Нутрицевтики — это любые нетоксичные добавки к пищевым экстрактам, которые имеют научно доказанную пользу для здоровья как при лечении, так и при профилактике заболеваний.[84] Растущий интерес к нутрицевтикам отражает тот факт, что потребители слышат об эпидемиологических исследованиях, свидетельствующих о том, что конкретная диета или компонент диеты связаны с более низким риском определенного заболевания.Основными активными нутрицевтиками в растениях являются флавоноиды. Как это типично для фенольных соединений, они могут действовать как мощные антиоксиданты и хелаторы металлов. Также давно известно, что они обладают противовоспалительной, противоаллергической, гепатопротекторной, антитромботической, противовирусной и антиканцерогенной активностью.[85]

Индийские диетические и лекарственные растения как функциональные продукты

Ингредиенты, делающие пищу функциональной, включают пищевые волокна, витамины, минералы, антиоксиданты, олигосахариды, незаменимые жирные кислоты (омега-3), культуры молочнокислых бактерий и лигнины. Многие из них присутствуют в лекарственных растениях. Индийские системы медицины считают, что сложные заболевания можно лечить с помощью сложной комбинации растительных средств, в отличие от западных, с помощью отдельных лекарств. Следовательно, цельные продукты используются в Индии в качестве функциональных продуктов, а не пищевых добавок. Некоторыми лекарственными растениями и диетическими компонентами, обладающими функциональными свойствами, являются специи, такие как лук, чеснок, горчица, красный перец чили, куркума, гвоздика, корица, шафран, листья карри, пажитник и имбирь. Некоторые травы, такие как Bixa orellana, и овощи, такие как амла, ростки пшеницы, соевые бобы и Gracinia cambogia, обладают противоопухолевым действием.Другие лекарственные растения с функциональными свойствами включают A. marmelos, A. cepa, Aloe vera, A. paniculata, Azadirachta india и Brassica juncea.[86]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повреждение свободными радикалами способствует этиологии многих хронических проблем со здоровьем, таких как сердечно-сосудистые и воспалительные заболевания, катаракта и рак. Антиоксиданты предотвращают повреждение тканей, вызванное свободными радикалами, предотвращая образование радикалов, удаляя их или способствуя их разложению. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты опасны для здоровья человека.В связи с этим в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В дополнение к эндогенным антиоксидантным защитным системам прием пищевых и растительных антиоксидантов представляется подходящей альтернативой. Диетические и другие компоненты растений являются основным источником антиоксидантов. Традиционная индийская диета, специи и лекарственные растения являются богатыми источниками природных антиоксидантов; более высокое потребление продуктов с функциональными свойствами, включая высокий уровень антиоксидантов в антиоксидантах в функциональных продуктах, является одной из стратегий, которая приобретает все большее значение.

Новые подходы, использующие совместные исследования и современные технологии в сочетании с установленными традиционными принципами здоровья, в ближайшем будущем принесут дивиденды в улучшении здоровья, особенно среди людей, которые не имеют доступа к использованию более дорогостоящих западных систем медицины.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено

ССЫЛКИ

1. Аруома О.И. Методологические соображения по характеристике потенциального антиоксидантного действия биоактивных компонентов растительной пищи.Мутат рез. 2003; 532:9–20. [PubMed] [Google Scholar]2. Мохаммед АА, Ибрагим АА. Патологическая роль активных форм кислорода и их защитный механизм. Саудовская Фарм Дж. 2004; 12: 1–18. [Google Академия]3. Bagchi K, Puri S. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье и болезни. East Mediterranean Health Jr. 1998; 4:350–60. [Google Академия]4. Аруома ОИ. Аспекты питания и здоровья, связанные со свободными радикалами и антиоксидантами. Пищевая химическая токсикол. 1994; 32: 671–83. [PubMed] [Google Scholar]5. Чизман К.Х., Слейтер Т.Ф.Введение в химию свободных радикалов. Бр Мед Булл. 1993; 49: 481–93. [PubMed] [Google Scholar]7. Лю Т., Стерн А., Робертс Л.Дж. Изопростаны: новые простагландиноподобные продукты свободнорадикального катализируемого перекисного окисления арахидоновой кислоты. J биомедицинских наук. 1999; 6: 226–35. [PubMed] [Google Scholar]8. Эбади М. Антиоксиданты и свободные радикалы в здоровье и болезнях: введение в активные формы кислорода, окислительное повреждение, гибель нейронов и терапия нейродегенеративных заболеваний. Аризона: видная пресса; 2001.[Google Академия]9. Леа Эй Джей. Диетические факторы, связанные со смертностью от некоторых новообразований у человека. Ланцет. 1966; 2: 332–3. [PubMed] [Google Scholar] 10. Харман Д. Роль свободных радикалов в старении и болезнях. Энн Н.Ю. Академия наук. 1992; 673: 126–41. [PubMed] [Google Scholar] 11. Sies H. Окислительный стресс: вводные замечания. В: Sies H, редактор. Окислительный стресс. Сан-Диего: Академическая пресса; 1985. С. 1–7. [Google Академия] 12. Докампо Р. Антиоксидантные механизмы. В: Марр Дж., Мюллер М., редакторы. Биохимия и молекулярная биология паразитов.Лондон: Академическая пресса; 1995. С. 147–60. [Google Академия] 13. Райс-Эванс К.А., Гопинатан В. Кислородная токсичность, свободные радикалы и антиоксиданты при заболеваниях человека: биохимические последствия атеросклероза и проблемы недоношенных новорожденных. Очерки биохим. 1995; 29:39–63. [PubMed] [Google Scholar] 14. Рок С.Л., Джейкоб Р.А., Боуэн П.Е. Обновление биологических характеристик антиоксидантных микронутриентов – витамина С, витамина Е и каротиноидов. J Am Diet Assoc. 1996; 96: 693–702. [PubMed] [Google Scholar] 15.Мак Корд Дж. М. Эволюция свободных радикалов и окислительный стресс. Am J Med. 2000; 108: 652–9. [PubMed] [Google Scholar] 16. Рао А.Л., Бхарани М., Паллави В. Роль антиоксидантов и свободных радикалов в здоровье и болезни. Adv Pharmacol Toxicol. 2006; 7: 29–38. [Google Академия] 17. Стефанис Л., Берк Р.Э., Грин Л.А. Апоптоз при нейродегенеративных заболеваниях. Карр Опин Нейрол. 1997; 10: 299–305. [PubMed] [Google Scholar] 18. Эстербауэр Х., Пуби Х., Дибер-Ротендер М. Влияние антиоксидантов на окислительную модификацию ЛПНП.Энн Мед. 1991; 23: 573–81. [PubMed] [Google Scholar] 19. Нейзил Дж., Томас С.Р., Стокер Р. Необходимость стимулирования или ингибирования α-токоферола радикального инициирования перекисного окисления липидов липопротеинов плазмы. Свободный Радик Биол Мед. 1997; 22:57–71. [PubMed] [Google Scholar] 20. Поппель Г.В., Гольддбом Р.А. Эпидемиологические данные о бета-каротине и профилактике рака. Am J Clin Nutr. 1995;62:1393–5. [PubMed] [Google Scholar] 21. Glatthaar BE, Horing DH, Moser U. Роль аскорбиновой кислоты в канцерогенезе.Adv Exp Med Biol. 1986; 206: 357–77. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сокол РЖ. Дефицит витамина Е и неврологические заболевания. Анну Рев Нутр. 1988; 8: 351–73. [PubMed] [Google Scholar] 23. Ашок Б.Т., Али Р. Парадокс старения: свободнорадикальная теория старения. Опыт Геронтол. 1999; 34: 293–303. [PubMed] [Google Scholar] 24. Састре Дж., Пеллардо Ф.В., Вина Дж. Глутатион, окислительный стресс и старение. Возраст. 1996; 19: 129–39. [Google Академия] 25. Кантути-Кастельветри I, Шукитт-Хейл Б., Джозеф Дж.А. Нейроповеденческие аспекты антиоксидантов при старении.Int J Dev Neurosci. 2000;18:367–81. [PubMed] [Google Scholar] 26. Фримен Б.А., Крапо Д.Д. Биология болезни: свободные радикалы и повреждение тканей. Лаборатория Инвест. 1982; 47: 412–26. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ловелл М.А., Эманн В.Д., Баффер Б.М., Маркесберри В.Р. Повышение реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты и активности антиоксидантных ферментов в головном мозге при болезни Альцемера. Неврология. 1995; 45: 1594–601. [PubMed] [Google Scholar] 28. Ву Р.А., Мелур К.Г., Ли П.В. ДНК-зависимая протеинкиназа действует выше p53 в ответ на повреждение ДНК.Природа. 1998; 394: 700–4. [PubMed] [Google Scholar] 29. Hattori Y, Nishigori C, Tanaka T, Ushida K, Nikaido O, Osawa T. 8 Гидрокси-2-дезоксигуанозин увеличивается в клетках эпидермиса безволосых мышей после хронического воздействия ультрафиолета B. Джей Инвест Дерматол. 1997; 89: 10405–9. [PubMed] [Google Scholar] 30. Холливелл Б. Как охарактеризовать антиоксидант – обновление. Biochem Soc Symp. 1995; 61: 73–101. [PubMed] [Google Scholar] 31. Ши Х.Л., Ногучи Н., Ники Н. Сравнительное исследование динамики антиоксидантного действия α-токоферилгидрохинона, убихинола и α-токоферола против перекисного окисления липидов. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 334–46. [PubMed] [Google Scholar] 32. Левин М., Рэмси С.К., Дарувара Р. Критерии и рекомендации по приему витамина С. ДЖАМА. 1991; 281:1415–23. [PubMed] [Google Scholar] 34. Герман Дж. Пищевая промышленность и окисление липидов. Adv Exp Med Biol. 1999; 459: 23–50. [PubMed] [Google Scholar] 35. Джейкоб Р. Три эпохи открытия витамина С. Субклеточная биохимия. 1996; 25:1–16. [PubMed] [Google Scholar] 36. Найт Дж. Свободные радикалы: их история и текущее состояние при старении и болезнях. Энн Клин Lab Sci.1998; 28: 331–46. [PubMed] [Google Scholar] 37. Моро, Dufraisse Comptes Rendus des Séances et Mémoires de la Société de Biologie. 1922;86:321. [Google Академия] 38. Вольф Г. Открытие антиоксидантной функции витамина Е: вклад Генри А. Маттилла. Дж Нутр. 2005; 135:363–6. [PubMed] [Google Scholar] 39. Фрай Б., Стокер Р., Эймс Б.Н. Антиоксидантная защита и перекисное окисление липидов в плазме крови человека. Proc Natl Acad Sci. 1988; 37: 569–71. [Google Академия]40. Райс-Эванс CA, Диплок AT. Современное состояние антиоксидантной терапии.Свободный Радик Биол Мед. 1993; 15:77–96. [PubMed] [Google Scholar]41. Кринский Н.И. Механизм действия биологических антиоксидантов. Proc Soc Exp Biol Med. 1992; 200: 248–54. [PubMed] [Google Scholar]42. Ники Э. Антиоксидантная защита в эукариотических клетках. В: Poli G, Albano E, Dianzani MU, редакторы. Свободные радикалы: от фундаментальной науки к медицине. Базель, Швейцария: Birkhauser Verlag; 1993. С. 365–73. [Google Академия]43. Сиес Х. Окислительный стресс: окислители и антиоксиданты. Опыт физиол. 1997; 82: 291–5. [PubMed] [Google Scholar]44.Magnenat JL, Garganoam M, Cao J. Природа механизмов антиоксидантной защиты: урок трансгенных исследований. Перспектива охраны окружающей среды. 1998; 106:1219–28. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]45. Зелко И., Мариани Т., Фольц Р. Семейство мультигенов супероксиддисмутазы: сравнение структур, эволюции и экспрессии генов CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2) и EC-SOD (SOD3). Свободный Радик Биол Мед. 2002; 33: 337–49. [PubMed] [Google Scholar]46. Баннисте Дж., Баннистер В., Ротилио Г. Аспекты структуры, функции и применения супероксиддисмутазы.CRC Crit Rev Biochem. 1987; 22: 111–80. [PubMed] [Google Scholar]47. Джонсон Ф., Джуливи С. Супероксиддисмутазы и их влияние на здоровье человека. Мол Аспекты Мед. 2005; 26: 340–52. [PubMed] [Google Scholar]48. Вюргес Дж., Ли Дж.В., Йим Й.И., Йим Х.С., Кан С.О., Джинович Каруго К. Кристаллическая структура никельсодержащей супероксиддисмутазы обнаруживает другой тип активного центра. Proc Natl Acad Sci. 2004; 101:8569–74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]49. Corpas FJ, Barroso JB, дель Рио LA. Пероксисомы как источник активных форм кислорода и сигнальных молекул оксида азота в клетках растений.Тенденции Растениевод. 2001; 6: 145–50. [PubMed] [Google Scholar]50. Корпуса Ф.Дж., Фернандес-Оканья А., Каррерас А., Вальдеррама Р., Луке Ф., Эстебан Ф.Дж. и др. Экспрессия различных форм супероксиддисмутазы зависит от типа клеток в листьях оливы (Olea europaea L. ). Физиология клеток растений. 2006; 47: 984–94. [PubMed] [Google Scholar]51. Цао X, Антонюк С.В., Ситхараман С.В., Уитсон Л.Дж., Тейлор А.Б., Холлоуэй С.П. и др. Структуры варианта G85R SOD1 при семейном боковом амиотрофическом склерозе. Дж. Биол. Хим.2008; 283:16169–77. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]52. Челикани П., Фита И., Лёвен П.С. Разнообразие структур и свойств среди каталаз. Cell Mol Life Sci. 2004; 61: 192–208. [PubMed] [Google Scholar]53. Гаэтани Г., Феррарис А., Рольфо М., Мангерини Р., Арена С., Киркман Х. Преобладающая роль каталазы в утилизации перекиси водорода в эритроцитах человека. Кровь. 1996; 87: 1595–9. [PubMed] [Google Scholar]55. Мейстер А., Андерсон М. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]56.Бригелиус-Флоэ Р. Тканеспецифические функции отдельных глутатионпероксидаз. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 951–65. [PubMed] [Google Scholar]57. Хейс Дж., Фланаган Дж., Джоуси И. Глутатионтрансферазы. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005; 45:51–88. [PubMed] [Google Scholar]58. Смирнов Н. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты. Витам Горм. 2001; 61: 241–66. [PubMed] [Google Scholar]59. Мейстер А. Антиоксидантная система глутатион-аскорбиновой кислоты у животных. Дж. Биол. Хим. 1994; 269:9397–400. [PubMed] [Google Scholar] 60.Падаятти С., Кац А., Ван Ю., Эк П., Квон О., Ли Дж. и др. Витамин С как антиоксидант: оценка его роли в профилактике заболеваний. J Am Coll Nutr. 2003; 22:18–35. [PubMed] [Google Scholar]61. Шигеока С., Исикава Т., Тамой М., Миягава Й., Такэда Т., Ябута Й. и др. Регуляция и функция изоферментов аскорбатпероксидазы. J Опытный бот. 2002; 53: 1305–19. [PubMed] [Google Scholar]62. Мейстер А., Андерсон А. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]63. Мейстер А. Метаболизм глутатиона и его селективная модификация.Дж. Биол. Хим. 1988; 263:17205–8. [PubMed] [Google Scholar]64. Fairlamb AH, Cerami A. Метаболизм и функции трипанотиона в Kinetoplastida. Анну Рев Микробиол. 1992; 46: 695–729. [PubMed] [Google Scholar]65. Нассар Э., Маллиган С., Тейлор Л., Керксик С., Гэлбрет М., Гринвуд М. и др. Влияние однократной дозы N-ацетил-5-метокситриптамина (мелатонина) и упражнений с отягощениями на ось гормон роста/ИФР-1 у молодых мужчин и женщин. J Int Soc Sports Nutr. 2007; 4:14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66.Каниато Р., Филиппини Р., Пиован А., Пуричелли Л., Борсарини А., Каппеллетти Э. Мелатонин в растениях. Adv Exp Med Biol. 2003; 527: 593–7. [PubMed] [Google Scholar]67. Райтер Р.Дж., Карнейро Р.С., О. CS. Мелатонин в связи с механизмами клеточной антиоксидантной защиты. Горм Метаб Рез. 1997; 29: 363–72. [PubMed] [Google Scholar]68. Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, Qi WB, Karbownik M, Calvo JR. Значение мелатонина в системе антиоксидантной защиты: реакции и продукты. Биол Сигналы Рецепт. 2000; 9: 137–59.[PubMed] [Google Scholar]69. Herrera E, Barbas C. Витамин E: действие, метаболизм и перспективы. J Physiol Biochem. 2001; 57: 43–56. [PubMed] [Google Scholar]70. Brigelius-Flohe R, Traber M. Витамин E: функция и метаболизм. FASEB J. 1999; 13:1145–55. [PubMed] [Google Scholar]72. Wang X, Quinn P. Витамин Е и его функция в мембранах. Прог Липид Рез. 1999; 38: 309–36. [PubMed] [Google Scholar]73. Яшке Х., Горс Г.Дж., Седербаум А.И., Хинсон Д.А., Пессайр Д., Лемастерс Д.Дж. Механизмы гепатотоксичности.Токсикол науч. 2002; 65: 166–76. [PubMed] [Google Scholar]74. Папас АМ. Диета и антиоксидантный статус. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 999–1007. [PubMed] [Google Scholar]75. Браун Дж. Э., Райс-Эван, Калифорния. Экстракт артишока, богатый лютеолином, защищает липопротеины низкой плотности от окисления in vitro. Свободный Радик Рез. 1998; 29: 247–255. [PubMed] [Google Scholar]76. Фурута С., Нишиба Ю., Суда И. Флуорометрический анализ для скрининга антиоксидантной активности овощей. Дж. Пищевая наука. 1997; 62: 526–8. [Google Академия] 77. Ван Х, Цао Г, Прайор Р.Л.Общая антиоксидантная способность фруктов. J Agric Food Chem. 1996; 44: 701–5. [Google Академия] 78. Лин Дж.К., Лин Ч., Линг Ю.С., Лин-Шиан С.Ю., Хуан И.М. Обзор содержания катехинов, галловой кислоты и метилксантинов в зеленом чае, улуне, пуэре и черном чае. J Agric Food Chem. 1998;46:3635–42. [Google Академия] 79. Девасагаям Т.П., Тилак Дж.К., Болур К.К., Сане К.С., Гаскадби С.С., Леле Р.Д. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье человека: текущее состояние и перспективы на будущее. J Assoc врачей Индии. 2004; 52: 794–803. [PubMed] [Google Scholar]80.Лопес-Варела С., Гонсалес-Гросс М., Маркос А. Функциональные продукты и иммунная система: обзор. Eur J Clin Nutr. 2002; 56: С29–33. [PubMed] [Google Scholar]81. Роберфройд МБ. Что полезно для здоровья? Концепция функционального питания. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 1034–41. [PubMed] [Google Scholar]82. Кришнасвами К. Индийская функциональная пища: роль в профилактике рака. Nutr Rev. 1996; 54: 127–31. [PubMed] [Google Scholar]83. ДеФеличе С.Л. Нутрицевтики: возможности на развивающемся рынке. Скрипт Маг.1992; 9:14–5. [Google Академия]84. Диллард CJ, немецкий JB. Фитохимические вещества: нутрицевтики и здоровье человека. J Sci Food Agric. 2000; 80: 1744–56. [Google Академия]85. Тапас А.Р., Сакаркар Д.М., Какдэ Р.Б. Обзорная статья о флавоноидах как нутрицевтиках: обзор. Троп Джей Фарм Рез. 2008;7:1089–99. [Google Scholar]

Свободные радикалы, антиоксиданты и функциональные продукты: влияние на здоровье человека

Pharmacogn Rev. 2010 июль-декабрь; 4(8): 118–126.

В. Лобо

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

А. Патил

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

A. Phatak

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Н. Чандра

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махараштра, Индия .

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Адрес для корреспонденции: Mrs. Виджая Чаван Лобо, факультет ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 301, Индия. E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 4 марта 2010 г.; Пересмотрено 8 марта 2010 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported, которые разрешают неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. .

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В последние годы большое внимание уделяется области химии свободных радикалов.Свободные радикалы, активные формы кислорода и активные формы азота, генерируются нашим организмом различными эндогенными системами, воздействием различных физико-химических состояний или патологических состояний. Баланс между свободными радикалами и антиоксидантами необходим для правильного физиологического функционирования. Если свободные радикалы подавляют способность организма их регулировать, возникает состояние, известное как окислительный стресс. Таким образом, свободные радикалы неблагоприятно изменяют липиды, белки и ДНК и вызывают ряд заболеваний человека.Следовательно, применение внешнего источника антиоксидантов может помочь справиться с этим окислительным стрессом. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты, такие как бутилированный гидрокситолуол и бутилированный гидроксианизол, опасны для здоровья человека. Таким образом, в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В настоящем обзоре представлен краткий обзор клеточных повреждений, опосредованных окислительным стрессом, и роли пищевых антиоксидантов как функциональных пищевых продуктов в лечении заболеваний человека.

Ключевые слова: Старение, антиоксиданты, свободные радикалы, окислительный стресс

ВВЕДЕНИЕ

Недавний рост знаний о свободных радикалах и активных формах кислорода (АФК) в биологии приводит к медицинской революции, которая обещает новую эру здоровья и лечение заболеваний. [1] По иронии судьбы кислород, элемент, необходимый для жизни[2], в определенных ситуациях оказывает пагубное воздействие на организм человека[3]. Большинство потенциально вредных эффектов кислорода связано с образованием и активностью ряда химических соединений, известных как АФК, которые имеют тенденцию отдавать кислород другим веществам.Термины «свободные радикалы» и «антиоксиданты» стали широко использоваться в современных дискуссиях о механизмах заболеваний.[4]

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ

Свободный радикал можно определить как любую молекулярную разновидность, способную к независимому существованию, содержащую неспаренный электрон на атомной орбитали. Наличие неспаренного электрона приводит к некоторым общим свойствам, которые присущи большинству радикалов. Многие радикалы нестабильны и очень реакционноспособны. Они могут либо отдавать электрон, либо принимать электрон от других молекул, поэтому ведут себя как окислители или восстановители.[5] Наиболее важными кислородсодержащими свободными радикалами при многих болезненных состояниях являются гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, перекись водорода, кислородный синглет, гипохлорит, радикал оксида азота и пероксинитритный радикал. Это высокореактивные виды, способные в ядре и мембранах клеток повреждать биологически значимые молекулы, такие как ДНК, белки, углеводы и липиды.[6] Свободные радикалы атакуют важные макромолекулы, что приводит к повреждению клеток и нарушению гомеостаза.Мишенью свободных радикалов являются все виды молекул в организме. Среди них основными мишенями являются липиды, нуклеиновые кислоты и белки.

Производство свободных радикалов в организме человека

Свободные радикалы и другие АФК образуются либо в результате нормальных основных метаболических процессов в организме человека, либо из внешних источников, таких как воздействие рентгеновских лучей, озона, курения сигарет, загрязнителей воздуха и промышленные химикаты.[3] В клетках постоянно происходит образование свободных радикалов в результате как ферментативных, так и неферментативных реакций.Ферментативные реакции, которые служат источником свободных радикалов, включают реакции, участвующие в дыхательной цепи, в фагоцитозе, в синтезе простагландинов и в системе цитохрома Р-450. [7] Свободные радикалы могут образовываться и в неферментативных реакциях кислорода с органическими соединениями, а также в реакциях, инициируемых ионизирующими реакциями.

Некоторых внутренне генерируемые источниками свободных радикалов являются [8]

  • Митохондрией

  • ксантиноксидаз

  • пероксис

  • Воспаления

  • фагоцитоз

  • арахидоновых путями

  • Упражнения

  • Ischemia / Reperfusion Травма

  • Некоторые источники свободных радикалов:

  • сигаретный дым

  • экологические загрязнители

  • излучение

  • определенные препараты, пестициды

  • Промышленные растворители

  • Озон

Свободные радикалы в биологии

Ожидается, что свободнорадикальные реакции вызывают прогрессирующие неблагоприятные изменения, которые с возрастом накапливаются во всем организме []. Такие «нормальные» изменения с возрастом относительно свойственны всем. Однако на этот общий паттерн накладываются паттерны, на которые влияют генетика и различия в окружающей среде, которые модулируют повреждение свободными радикалами. Они проявляются в виде заболеваний в определенном возрасте, определяемом генетическими факторами и факторами внешней среды. Рак и атеросклероз, две основные причины смерти, являются основными «свободнорадикальными» заболеваниями. Инициация и развитие рака связаны с хромосомными дефектами и активацией онкогенов. Вполне возможно, что эндогенные свободнорадикальные реакции, подобные реакциям, инициируемым ионизирующим излучением, могут приводить к образованию опухолей.Высокодостоверная корреляция между потреблением жиров и масел и смертностью от лейкемии и злокачественных новообразований молочной железы, яичников и прямой кишки среди лиц старше 55 лет может быть отражением большей степени перекисного окисления липидов.[9] Исследования атеросклероза выявили вероятность того, что заболевание может быть связано со свободнорадикальными реакциями с участием пищевых липидов в артериальной стенке и сыворотке с образованием перекисей и других веществ. Эти соединения вызывают повреждение эндотелиальных клеток и вызывают изменения в стенках артерий.[10]

Таблица 1

КОНЦЕПЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА

Этот термин используется для описания состояния окислительного повреждения, возникающего в результате неблагоприятного критического баланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой.[14] Окислительный стресс, возникающий в результате дисбаланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой, связан с повреждением широкого спектра молекулярных видов, включая липиды, белки и нуклеиновые кислоты.[15] Кратковременный окислительный стресс может возникнуть в тканях, поврежденных в результате травмы, инфекции, теплового поражения, гипертоксичности, токсинов и чрезмерных физических нагрузок.Эти поврежденные ткани продуцируют повышенное количество ферментов, генерирующих радикалы (например, ксантиноксидаза, липогеназа, циклооксигеназа), активацию фагоцитов, высвобождение свободного железа, ионов меди или нарушение электрон-транспортных цепей окислительного фосфорилирования с образованием избытка АФК. Возникновение, продвижение и прогрессирование рака, а также побочные эффекты лучевой и химиотерапии связаны с дисбалансом между АФК и системой антиоксидантной защиты. ROS были вовлечены в индукцию и осложнения сахарного диабета, возрастных заболеваний глаз и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.[16]

Окислительный стресс и заболевания человека

Роль окислительного стресса постулируется во многих состояниях, включая антерсклероз, воспалительные состояния, некоторые виды рака и процесс старения. В настоящее время считается, что окислительный стресс вносит значительный вклад во все воспалительные заболевания (артрит, васкулит, гломерулонефрит, красная волчанка, синдром респираторных заболеваний взрослых), ишемические заболевания (болезни сердца, инсульт, ишемия кишечника), гемохроматоз, синдром приобретенного иммунодефицита, эмфизему, трансплантация органов, язва желудка, гипертония и преэклампсия, неврологические расстройства (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, мышечная дистрофия), алкоголизм, заболевания, связанные с курением, и многие другие.[17] Избыток окислительного стресса может привести к окислению липидов и белков, что связано с изменением их структуры и функций.

Сердечно-сосудистые заболевания

Болезни сердца по-прежнему являются самой большой причиной смерти, на которую приходится около половины всех смертей. Следовательно, окислительные события могут влиять на сердечно-сосудистые заболевания; у него есть потенциал, чтобы обеспечить огромную пользу для здоровья и продолжительности жизни. Полиненасыщенные жирные кислоты составляют основную часть липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в крови, и окисление этих липидных компонентов в ЛПНП играет жизненно важную роль при атеросклерозе.[18] Три наиболее важных типа клеток в стенке сосуда — это эндотелиальные клетки; Гладкомышечные клетки и макрофаги могут высвобождать свободные радикалы, влияющие на перекисное окисление липидов.[19] При сохранении высокого уровня окисленных липидов процесс повреждения кровеносных сосудов продолжается и может привести к образованию пенистых клеток и бляшек с симптомами атеросклероза. Окисленный ЛПНП является антерогенным и, как полагают, играет важную роль в формировании бляшек атеросклероза. Кроме того, окисленные ЛПНП являются цитотоксическими и могут непосредственно повреждать эндотелиальные клетки.Антиоксиданты, такие как B-каротин или витамин E, играют жизненно важную роль в профилактике различных сердечно-сосудистых заболеваний.

Канцерогенез

Активные формы кислорода и азота, такие как анион супероксида, перекись водорода, гидроксильный радикал и оксид азота, а также их биологические метаболиты также играют важную роль в канцерогенезе. АФК индуцируют повреждение ДНК, поскольку реакция свободных радикалов с ДНК включает модификацию оснований разрыва цепи и перекрестные связи белков ДНК. Многие исследователи предполагают участие свободных радикалов в канцерогенезе, мутации и трансформации; ясно, что их присутствие в биосистеме может привести к мутации, трансформации и, в конечном счете, раку.Индукция мутагенеза, наиболее известного из биологических эффектов радиации, происходит в основном за счет повреждения ДНК HO. Радикалы и другие виды образуются при радиолизе, а также при прямом радиационном воздействии на ДНК, при реакционном воздействии на ДНК. Реакция НО. Радикалы – это в основном присоединение к двойной связи пиримидиновых оснований и отщепление водорода от сахарного фрагмента, что приводит к цепной реакции ДНК. Эти эффекты вызывают клеточный мутагенез и канцерогенез. Перекиси липидов также ответственны за активацию канцерогенов.

Антиоксиданты могут снижать канцерогенез, вызванный окислительным стрессом, путем прямого удаления АФК и/или ингибирования клеточной пролиферации, вторичной по отношению к фосфорилированию белка. B-каротин может защищать от рака благодаря своей антиоксидантной функции, потому что продукты окисления могут вызывать генетические повреждения. Таким образом, фотозащитные свойства B-каротина могут защищать от канцерогенеза, вызванного ультрафиолетовым светом. Повышение иммунитета B-каротина может способствовать защите от рака.B-каротин также может оказывать антиканцерогенное действие, изменяя метаболизм канцерогенов в печени.[20] Витамин С может помочь предотвратить рак.[21] Возможные механизмы, с помощью которых витамин С может влиять на канцерогенез, включают антиоксидантные эффекты, блокирование образования нитрозаминов, усиление иммунного ответа и ускорение детоксикации ферментов печени. Витамин Е, важный антиоксидант, играет роль в иммунокомпетентности, повышая защиту гуморальных антител, устойчивость к бактериальным инфекциям, клеточно-опосредованный иммунитет, выработку фактора некроза опухоли Т-лимфоцитами, ингибирование образования мутагена, восстановление мембран в ДНК и блокирование формирование линии микроклеток.[22] Следовательно, витамин Е может быть полезен для профилактики рака и ингибировать канцерогенез за счет стимуляции иммунной системы. Введение смеси из трех вышеупомянутых антиоксидантов показало самое высокое снижение риска развития рака сердца.

Свободные радикалы и старение

Человеческий организм постоянно борется со старением. Исследования показывают, что повреждение клеток свободными радикалами приводит к патологическим изменениям, связанным со старением.[23] Все большее число заболеваний или расстройств, а также сам процесс старения прямо или косвенно связаны с этими реактивными и потенциально разрушительными молекулами.[24] Основной механизм старения связан с ДНК или накоплением клеточных и функциональных повреждений.[25] Уменьшение количества свободных радикалов или снижение скорости их образования может замедлить старение. Некоторые пищевые антиоксиданты замедляют процесс старения и предотвращают болезни. Основываясь на этих исследованиях, кажется, что повышенный окислительный стресс обычно возникает в процессе старения, а антиоксидантный статус может значительно влиять на последствия окислительного повреждения, связанного с возрастом.Исследования показывают, что свободные радикалы оказывают значительное влияние на старение, что ущерб от свободных радикалов можно контролировать с помощью адекватной антиоксидантной защиты и что оптимальное потребление питательных веществ-антиоксидантов может способствовать повышению качества жизни. Недавние исследования показывают, что антиоксидант может даже положительно влиять на продолжительность жизни.

Окислительное повреждение белка и ДНК

Окислительное повреждение белка

Белки могут подвергаться окислительной модификации тремя способами: окислительной модификацией определенной аминокислоты, свободнорадикальным расщеплением пептида и образованием поперечной связи белка в результате реакции с липидом продукты перекисного окисления.Белок, содержащий аминокислоты, такие как метионин, цистеин, аргинин и гистидин, по-видимому, наиболее подвержен окислению.[26] Опосредованная свободными радикалами модификация белков повышает восприимчивость к ферментативному протеолизу. Окислительное повреждение белковых продуктов может повлиять на активность ферментов, рецепторов и мембранный транспорт. Окислительно поврежденные белковые продукты могут содержать очень реактивные группы, которые могут способствовать повреждению мембран и многих клеточных функций. Пероксильный радикал обычно считается свободным радикалом для окисления белков.АФК могут повреждать белки и вызывать модификацию карбонилов и других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и карбонилов белков, а также модификацию других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и пероксида белка. Окисление белков влияет на изменение механизма передачи сигнала, активности ферментов, термостабильности и восприимчивости к протеолизу, что приводит к старению.

Перекисное окисление липидов

Окислительный стресс и окислительная модификация биомолекул вовлечены в ряд физиологических и патофизиологических процессов, таких как старение, артеросклеоз, воспаление и канцерогенез, а также токсичность лекарств.Перекисное окисление липидов представляет собой свободнорадикальный процесс с участием источника вторичных свободных радикалов, которые в дальнейшем могут действовать как вторичные мессенджеры или могут напрямую реагировать с другими биомолекулами, усиливая биохимические повреждения. Перекисное окисление липидов происходит на полинасыщенных жирных кислотах, находящихся на клеточных мембранах, и далее протекает по радикально-цепной реакции. Считается, что гидроксильный радикал инициирует АФК и удаляет атом водорода, таким образом образуя липидный радикал и далее превращаясь в диеновый конъюгат. Далее при присоединении кислорода образует пероксильный радикал; этот высокореакционноспособный радикал атакует другую жирную кислоту, образуя гидропероксид липида (LOOH) и новый радикал.Таким образом, перекисное окисление липидов распространяется. В результате перекисного окисления липидов образуется ряд соединений, например алканы, маланоальдегиды, изопротаны. Эти соединения используются в качестве маркеров в анализе перекисного окисления липидов и были проверены при многих заболеваниях, таких как нейрогенеративные заболевания, ишемическое реперфузионное повреждение и диабет.

Окислительное повреждение ДНК

Многие эксперименты ясно свидетельствуют о том, что ДНК и РНК восприимчивы к окислительному повреждению. Сообщалось, что особенно при старении и раке ДНК считается основной мишенью.[28] Было обнаружено, что окислительные нуклеотиды, такие как гликоль, dTG и 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин, увеличиваются при окислительном повреждении ДНК под воздействием УФ-излучения или повреждения свободными радикалами. Сообщалось, что митохондриальная ДНК более восприимчива к окислительному повреждению, которое играет роль во многих заболеваниях, включая рак. Было высказано предположение, что 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин можно использовать в качестве биологического маркера окислительного стресса.[29]

АНТИОКСИДАНТЫ

Антиоксидант представляет собой молекулу, достаточно стабильную, чтобы отдать электрон бушующему свободному радикалу и нейтрализовать его, тем самым снижая его способность наносить ущерб.Эти антиоксиданты задерживают или ингибируют клеточное повреждение, главным образом, благодаря своей способности поглощать свободные радикалы.[30] Эти низкомолекулярные антиоксиданты могут безопасно взаимодействовать со свободными радикалами и останавливать цепную реакцию до того, как будут повреждены жизненно важные молекулы. Некоторые из таких антиоксидантов, включая глутатион, убихинол и мочевую кислоту, вырабатываются в ходе нормального обмена веществ в организме.[31] Другие более легкие антиоксиданты содержатся в рационе. Хотя в организме есть несколько систем ферментов, которые удаляют свободные радикалы, основными микроэлементами (витаминами) антиоксидантами являются витамин Е (альфа-токоферол), витамин С (аскорбиновая кислота) и В-каротин.[32] Организм не может производить эти микроэлементы, поэтому они должны поступать с пищей.

История

Первоначально термин «антиоксидант» использовался для обозначения химического вещества, предотвращающего потребление кислорода. В конце 19-го и начале 20-го века обширные исследования были посвящены использованию антиоксидантов в важных промышленных процессах, таких как предотвращение коррозии металлов, вулканизация резины и полимеризация топлива при загрязнении двигателей внутреннего сгорания.[33]

Ранние исследования роли антиоксидантов в биологии были сосредоточены на их использовании для предотвращения окисления ненасыщенных жиров, которое является причиной прогорклости.[34] Антиоксидантную активность можно измерить, просто поместив жир в закрытый контейнер с кислородом и измерив скорость потребления кислорода. Однако именно идентификация витаминов А, С и Е как антиоксидантов произвела революцию в этой области и привела к осознанию важности антиоксидантов в биохимии живых организмов.[35,36] Возможные механизмы действия антиоксидантов были впервые исследованы, когда было установлено, что вещество с антиоксидантной активностью, вероятно, само легко окисляется.[37] Исследования того, как витамин Е предотвращает процесс перекисного окисления липидов, привели к идентификации антиоксидантов как восстанавливающих агентов, которые предотвращают окислительные реакции, часто удаляя АФК до того, как они смогут повредить клетки.

Антиоксидантная защитная система

Антиоксиданты действуют как поглотители радикалов, донор водорода, донор электронов, разлагатель перекиси, гаситель синглетного кислорода, ингибитор ферментов, синергист и металлохелатирующие агенты.Как ферментативные, так и неферментативные антиоксиданты существуют во внутриклеточной и внеклеточной среде для детоксикации АФК [39].

Механизм действия антиоксидантов

Для антиоксидантов были предложены два основных механизма действия.[40] Первый представляет собой механизм разрыва цепи, посредством которого первичный антиоксидант отдает электрон свободному радикалу, присутствующему в системе. Второй механизм включает удаление инициаторов АФК/активных форм азота (вторичных антиоксидантов) путем гашения катализатора, инициирующего цепь.Антиоксиданты могут оказывать свое влияние на биологические системы с помощью различных механизмов, включая донорство электронов, хелатирование ионов металлов, ко-антиоксиданты или регуляцию экспрессии генов.

Уровни антиоксидантного действия

Антиоксиданты, действующие в защитных системах, действуют на разных уровнях, таких как превентивный, радикальный, восстановительный и de novo, а также на четвертой линии защиты, т. е. адаптации.

Первая линия защиты – профилактические антиоксиданты, подавляющие образование свободных радикалов.Хотя точный механизм и место образования радикалов in vivo еще недостаточно выяснены, металл-индуцированное разложение гидропероксидов и пероксида водорода должно быть одним из важных источников. Для подавления таких реакций некоторые антиоксиданты предварительно восстанавливают гидропероксиды и пероксид водорода до спиртов и воды соответственно без образования свободных радикалов, а некоторые белки секвестрируют ионы металлов.

Известно, что глутатионпероксидаза, глутатион-s-трансфераза, гидропероксидаза фосфолипидов, глутатионпероксидаза (PHGPX) и пероксидаза разлагают гидропероксиды липидов до соответствующих спиртов.PHGPX уникален тем, что может восстанавливать гидропероксиды фосфолипидов, интегрированных в биомембраны. Глутатионпероксидаза и каталаза восстанавливают перекись водорода до воды.

Второй линией защиты являются антиоксиданты, которые удаляют активные радикалы, чтобы подавить инициирование цепи и/или прервать реакции продолжения цепи. Известны различные эндогенные антиоксиданты, поглощающие радикалы: некоторые из них гидрофильны, а другие липофильны. Витамин С, мочевая кислота, билирубин, альбумин и тиолы являются гидрофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы, тогда как витамин Е и убихинол являются липофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы.Витамин Е считается наиболее мощным липофильным антиоксидантом, удаляющим радикалы.

Третья линия защиты – это восстановление и de novo антиоксиданты. Протеолитические ферменты, протеиназы, протеазы и пептидазы, присутствующие в цитозоле и митохондриях клеток млекопитающих, распознают, расщепляют и удаляют окислительно модифицированные белки и предотвращают накопление окисленных белков.

Системы репарации ДНК также играют важную роль в общей системе защиты от окислительного повреждения.Известны различные виды ферментов, такие как гликозилазы и нуклеазы, которые восстанавливают поврежденную ДНК.

Существует еще одна важная функция, называемая адаптацией, когда сигнал для производства и реакций свободных радикалов вызывает образование и транспортировку соответствующего антиоксиданта в нужное место.[42]

ENZYMATIC

Типы антиоксидантов

Клетки защищены от окислительного стресса с помощью взаимодействующей сети антиоксидантных ферментов.[43] Здесь супероксид, высвобождаемый такими процессами, как окислительное фосфорилирование, сначала превращается в пероксид водорода, а затем дополнительно восстанавливается с образованием воды.Этот путь детоксикации является результатом действия множества ферментов: супероксиддисмутазы катализируют первую стадию, а затем каталазы и различные пероксидазы удаляют перекись водорода.[44]

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутазы (СОД) представляют собой класс близкородственных ферментов, которые катализируют расщепление супероксидного аниона на кислород и перекись водорода.[45,46] Ферменты СОД присутствуют почти во всех аэробных клетках и во внеклеточной жидкости. .[47] Существует три основных семейства супероксиддисмутазы, в зависимости от металлического кофактора: Cu/Zn (связывает как медь, так и цинк), типы Fe и Mn (связывают либо железо, либо марганец) и, наконец, тип Ni, который связывает никель.[48] ​​У высших растений изоферменты СОД были локализованы в разных клеточных компартментах. Mn-SOD присутствует в митохондриях и пероксисомах. Fe-SOD была обнаружена в основном в хлоропластах, но также обнаружена в пероксисомах, а CuZn-SOD локализована в цитозоле, хлоропластах, пероксисомах и апопласте [48–50].

У человека (как и у всех других млекопитающих и у большинства хордовых) присутствуют три формы супероксиддисмутазы. СОД1 находится в цитоплазме, СОД2 — в митохондриях, СОД3 — внеклеточно.Первый представляет собой димер (состоит из двух звеньев), а остальные — тетрамеры (четыре субъединицы). SOD1 и SOD3 содержат медь и цинк, а SOD2 имеет марганец в своем реакционном центре.

Каталаза

Каталаза — это распространенный фермент, обнаруженный почти во всех живых организмах, подвергающихся воздействию кислорода, где он катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород.[52] Перекись водорода является вредным побочным продуктом многих нормальных метаболических процессов: чтобы предотвратить повреждение, она должна быстро превращаться в другие, менее опасные вещества.С этой целью клетки часто используют каталазу для быстрого катализа разложения перекиси водорода на менее реакционноспособные газообразный кислород и молекулы воды. Все известные животные используют каталазу в каждом органе, особенно высокие концентрации наблюдаются в печени.[54]

Системы глутатиона

Система глутатиона включает глутатион, глутатионредуктазу, глутатионпероксидазы и глутатион S-трансферазы. Эта система встречается у животных, растений и микроорганизмов.[55] Глутатионпероксидаза представляет собой фермент, содержащий четыре кофактора селена, которые катализируют расщепление перекиси водорода и органических гидроперекисей. У животных существует по крайней мере четыре различных изофермента глутатионпероксидазы.[56] Глутатионпероксидаза 1 является наиболее распространенной и очень эффективной поглотителем перекиси водорода, в то время как глутатионпероксидаза 4 наиболее активна с гидропероксидами липидов. Глутатион-S-трансферазы проявляют высокую активность с пероксидами липидов. Эти ферменты особенно высоки в печени, а также участвуют в дезинтоксикационном метаболизме.[57]

НЕФЕНЗИМАТИЧЕСКИЙ

Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота или «витамин С» представляет собой моносахаридный антиоксидант, обнаруженный как у животных, так и у растений. Поскольку он не может быть синтезирован в организме человека и должен поступать с пищей, это витамин.[58] Большинство других животных способны вырабатывать это соединение в своем организме и не нуждаются в нем в своем рационе. В клетках он сохраняется в восстановленной форме за счет реакции с глутатионом, которая может катализироваться протеиндисульфидизомеразой и глутаредоксинами.[59] Аскорбиновая кислота является восстановителем и может восстанавливать и тем самым нейтрализовывать АФК, такие как перекись водорода.[60] В дополнение к своему прямому антиоксидантному действию аскорбиновая кислота также является субстратом для антиоксидантного фермента аскорбатпероксидазы, функции, которая особенно важна для устойчивости растений к стрессу.[61]

Глутатион

Глутатион – это цистеинсодержащий пептид, присутствующий в большинстве форм аэробной жизни.[62] Он не требуется в рационе и вместо этого синтезируется в клетках из входящих в его состав аминокислот.Глутатион обладает антиоксидантными свойствами, поскольку тиоловая группа в его цистеиновой части является восстановителем и может обратимо окисляться и восстанавливаться. В клетках глутатион поддерживается в восстановленной форме ферментом глутатионредуктазой и, в свою очередь, восстанавливает другие метаболиты и ферментные системы, а также непосредственно реагирует с окислителями. Благодаря высокой концентрации и центральной роли в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки глутатион является одним из наиболее важных клеточных антиоксидантов.[33] В некоторых организмах глутатион заменяется другими тиолами, такими как микотиол в актиномицетах или трипанотион в кинетопластидах.[64]

Мелатонин

Мелатонин, также известный в химическом отношении как N-ацетил-5-метокситриптамин,[65] представляет собой естественный гормон, обнаруженный у животных и некоторых других живых организмов, включая водоросли.[66] Мелатонин — мощный антиоксидант, который легко проникает через клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер.[67] В отличие от других антиоксидантов, мелатонин не подвергается окислительно-восстановительному циклу, то есть способности молекулы подвергаться многократному восстановлению и окислению. Мелатонин после окисления не может быть восстановлен до прежнего состояния, потому что он образует несколько стабильных конечных продуктов при реакции со свободными радикалами.Поэтому его называют терминальным (или суицидальным) антиоксидантом.[68]

Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)

Витамин Е — это собирательное название набора из восьми родственных токоферолов и токотриенолов, которые представляют собой жирорастворимые витамины с антиоксидантными свойствами.[69] Из них α-токоферол наиболее изучен, поскольку он имеет самую высокую биодоступность, при этом организм преимущественно поглощает и метаболизирует эту форму. Утверждается, что форма α-токоферола является наиболее важным липидорастворимым антиоксидантом и защищает мембраны от окисления, реагируя с липидными радикалами, образующимися в цепной реакции перекисного окисления липидов.[71] Это удаляет промежуточные свободные радикалы и предотвращает продолжение реакции распространения. В результате этой реакции образуются окисленные α-токофероксильные радикалы, которые могут быть возвращены обратно в активную восстановленную форму посредством восстановления другими антиоксидантами, такими как аскорбат, ретинол или убихинол.[72]

Мочевая кислота

Мочевая кислота обеспечивает примерно половину антиоксидантной способности плазмы. Фактически, мочевая кислота могла заменить аскорбиновую кислоту в ходе эволюции человека.[73] Однако, как и аскорбат, мочевая кислота также может способствовать выработке активных форм кислорода.

РАСТЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК АНТИОКСИДАНТОВ

Синтетические и натуральные пищевые антиоксиданты обычно используются в пищевых продуктах и ​​медицине, особенно те, которые содержат масла и жиры, для защиты пищевых продуктов от окисления. Существует ряд синтетических фенольных антиоксидантов, яркими примерами которых являются бутилированный гидрокситолуол (БГТ) и бутилированный гидроксианизол (БГА). Эти соединения широко используются в качестве антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности. Однако некоторые физические свойства БГТ и БГА, такие как их высокая летучесть и нестабильность при повышенной температуре, строгое законодательство в отношении использования синтетических пищевых добавок, канцерогенность некоторых синтетических антиоксидантов, а также потребительские предпочтения сместили внимание производителей с синтетических на натуральные. антиоксиданты.[74] Ввиду возрастания факторов риска различных смертельных заболеваний у человека наблюдается глобальная тенденция к использованию природных веществ, присутствующих в лекарственных растениях и пищевых продуктах, в качестве терапевтических антиоксидантов. Сообщалось, что существует обратная зависимость между потреблением продуктов, богатых антиоксидантами, и лекарственных растений и заболеваемостью человека. Использование природных антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности могло бы стать многообещающей альтернативой синтетическим антиоксидантам с точки зрения низкой стоимости, высокой совместимости с пищевым рационом и отсутствия вредных воздействий на организм человека.Многие антиоксидантные соединения, встречающиеся в природе в растительных источниках, были идентифицированы как поглотители свободных радикалов или активного кислорода.[75] Были предприняты попытки изучить антиоксидантный потенциал самых разных овощей, таких как картофель, шпинат, помидоры и бобовые.[76] Есть несколько отчетов, показывающих антиоксидантный потенциал фруктов.[77] Сильные антиоксидантные свойства обнаружены в ягодах, вишне, цитрусовых, черносливе и оливках. В недавнем прошлом зеленый и черный чай широко изучались на предмет антиоксидантных свойств, поскольку они содержат до 30% сухого веса в виде фенольных соединений.[78]

Помимо диетических источников, индийские лекарственные растения также содержат антиоксиданты, и к ним относятся (с общими/аюрведическими названиями в скобках) Acacia catechu (каир), Aegle marmelos (бенгальская айва, Бел), Allium cepa (лук), A. sativum (чеснок, лахасуна), Aleo vera (алоэ индейское, гриткумари), Amomum subulatum (кардамон большой, бари элахи), Andrographis paniculata (0s0suat), recemosus (Шатавари), Azadirachta indica (ним, нимба), Bacopa monniera (брахми), Butea monosperma (палас, дак), Camellia sinensis (зеленый чай), Cinnamomve 8 , Cinnamomum tamala (Теджпат), Curcma longa (куркума, харидра), Emblica officinalis (индийский крыжовник, амлаки), Glycyrrhiza glapra (яштимудху), Hemidesmus (Indidesmus ) an Sarasparilla, Anantamul), Indigofera tinctoria, Mangifera indica (манго, амра), Momordica charantia (горькая тыква), Murraya koenigii (листья карри), Nigella sativa (черный тмин), Ocisum святилище (базилик святой, Тусил), Onosma echioides (Ratanjyot), Picrorrhiza kurroa (Katuka), жук-дудник, Plumbago zeylancia (Читрак), Sesamum indicum, Sida cordifolia, Spirulina decurifolia (Spirulina fusiformis) , Syzigium cumini (Jamun), Terminalia ariuna (Arjun), Terminalia bellarica (Beheda), Tinospora cordifolia (сердцелистное лунное семя, Guduchi), Trigonella foenum-graecium (Fenugreek),

7 Зимняя вишня, Ашванганда) и

Zingiber officinalis (Имбирь).[79]

АНТИОКСИДАНТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНДИЙСКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

Концепции функциональных пищевых продуктов и нутрицевтиков

За последнее десятилетие превентивная медицина претерпела значительные изменения, особенно в развитых странах. Исследования показали, что питание играет решающую роль в профилактике хронических заболеваний, поскольку большинство из них может быть связано с диетой. Функциональное питание входит в концепцию рассмотрения продуктов питания не только как необходимых для жизни, но и как источник психического и физического благополучия, способствующих предотвращению и снижению факторов риска ряда заболеваний или усилению определенных физиологических функций.[80] Пищевые продукты могут считаться функциональными, если удовлетворительно продемонстрировано, что они благотворно влияют на одну или несколько целевых функций в организме, помимо адекватных питательных эффектов, таким образом, который имеет отношение либо к состоянию благополучия и здоровья, либо к снижению риск заболевания. Благоприятные эффекты могут заключаться либо в поддержании, либо в улучшении состояния благополучия или здоровья и/или снижении риска патологического процесса или заболевания.[81] Цельные продукты представляют собой простейший пример функциональной пищи.Брокколи, морковь и помидоры считаются функциональными продуктами из-за высокого содержания в них физиологически активных компонентов (сульфорафена, В-каротина и ликопина соответственно). Зеленые овощи и специи, такие как горчица и куркума, широко используемые в индийской кухне, также могут подпадать под эту категорию.[82] Термин «нутрицевтика» был придуман в 1979 году Стивеном Дефелисом.[83] Он определяется как «пищевой продукт или его части, которые обеспечивают пользу для здоровья или здоровья, включая профилактику и лечение заболеваний.Нутрицевтики могут варьироваться от изолированных питательных веществ, пищевых добавок и диет до генетически модифицированных «дизайнерских» продуктов, растительных продуктов и продуктов переработки, таких как хлопья, супы и напитки. Нутрицевтики — это любые нетоксичные добавки к пищевым экстрактам, которые имеют научно доказанную пользу для здоровья как при лечении, так и при профилактике заболеваний.[84] Растущий интерес к нутрицевтикам отражает тот факт, что потребители слышат об эпидемиологических исследованиях, свидетельствующих о том, что конкретная диета или компонент диеты связаны с более низким риском определенного заболевания.Основными активными нутрицевтиками в растениях являются флавоноиды. Как это типично для фенольных соединений, они могут действовать как мощные антиоксиданты и хелаторы металлов. Также давно известно, что они обладают противовоспалительной, противоаллергической, гепатопротекторной, антитромботической, противовирусной и антиканцерогенной активностью.[85]

Индийские диетические и лекарственные растения как функциональные продукты

Ингредиенты, делающие пищу функциональной, включают пищевые волокна, витамины, минералы, антиоксиданты, олигосахариды, незаменимые жирные кислоты (омега-3), культуры молочнокислых бактерий и лигнины.Многие из них присутствуют в лекарственных растениях. Индийские системы медицины считают, что сложные заболевания можно лечить с помощью сложной комбинации растительных средств, в отличие от западных, с помощью отдельных лекарств. Следовательно, цельные продукты используются в Индии в качестве функциональных продуктов, а не пищевых добавок. Некоторыми лекарственными растениями и диетическими компонентами, обладающими функциональными свойствами, являются специи, такие как лук, чеснок, горчица, красный перец чили, куркума, гвоздика, корица, шафран, листья карри, пажитник и имбирь. Некоторые травы, такие как Bixa orellana, и овощи, такие как амла, ростки пшеницы, соевые бобы и Gracinia cambogia, обладают противоопухолевым действием.Другие лекарственные растения с функциональными свойствами включают A. marmelos, A. cepa, Aloe vera, A. paniculata, Azadirachta india и Brassica juncea.[86]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повреждение свободными радикалами способствует этиологии многих хронических проблем со здоровьем, таких как сердечно-сосудистые и воспалительные заболевания, катаракта и рак. Антиоксиданты предотвращают повреждение тканей, вызванное свободными радикалами, предотвращая образование радикалов, удаляя их или способствуя их разложению. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты опасны для здоровья человека.В связи с этим в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В дополнение к эндогенным антиоксидантным защитным системам прием пищевых и растительных антиоксидантов представляется подходящей альтернативой. Диетические и другие компоненты растений являются основным источником антиоксидантов. Традиционная индийская диета, специи и лекарственные растения являются богатыми источниками природных антиоксидантов; более высокое потребление продуктов с функциональными свойствами, включая высокий уровень антиоксидантов в антиоксидантах в функциональных продуктах, является одной из стратегий, которая приобретает все большее значение.

Новые подходы, использующие совместные исследования и современные технологии в сочетании с установленными традиционными принципами здоровья, в ближайшем будущем принесут дивиденды в улучшении здоровья, особенно среди людей, которые не имеют доступа к использованию более дорогостоящих западных систем медицины.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено

ССЫЛКИ

1. Аруома О.И. Методологические соображения по характеристике потенциального антиоксидантного действия биоактивных компонентов растительной пищи.Мутат рез. 2003; 532:9–20. [PubMed] [Google Scholar]2. Мохаммед АА, Ибрагим АА. Патологическая роль активных форм кислорода и их защитный механизм. Саудовская Фарм Дж. 2004; 12: 1–18. [Google Академия]3. Bagchi K, Puri S. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье и болезни. East Mediterranean Health Jr. 1998; 4:350–60. [Google Академия]4. Аруома ОИ. Аспекты питания и здоровья, связанные со свободными радикалами и антиоксидантами. Пищевая химическая токсикол. 1994; 32: 671–83. [PubMed] [Google Scholar]5. Чизман К.Х., Слейтер Т.Ф.Введение в химию свободных радикалов. Бр Мед Булл. 1993; 49: 481–93. [PubMed] [Google Scholar]7. Лю Т., Стерн А., Робертс Л.Дж. Изопростаны: новые простагландиноподобные продукты свободнорадикального катализируемого перекисного окисления арахидоновой кислоты. J биомедицинских наук. 1999; 6: 226–35. [PubMed] [Google Scholar]8. Эбади М. Антиоксиданты и свободные радикалы в здоровье и болезнях: введение в активные формы кислорода, окислительное повреждение, гибель нейронов и терапия нейродегенеративных заболеваний. Аризона: видная пресса; 2001.[Google Академия]9. Леа Эй Джей. Диетические факторы, связанные со смертностью от некоторых новообразований у человека. Ланцет. 1966; 2: 332–3. [PubMed] [Google Scholar] 10. Харман Д. Роль свободных радикалов в старении и болезнях. Энн Н.Ю. Академия наук. 1992; 673: 126–41. [PubMed] [Google Scholar] 11. Sies H. Окислительный стресс: вводные замечания. В: Sies H, редактор. Окислительный стресс. Сан-Диего: Академическая пресса; 1985. С. 1–7. [Google Академия] 12. Докампо Р. Антиоксидантные механизмы. В: Марр Дж., Мюллер М., редакторы. Биохимия и молекулярная биология паразитов.Лондон: Академическая пресса; 1995. С. 147–60. [Google Академия] 13. Райс-Эванс К.А., Гопинатан В. Кислородная токсичность, свободные радикалы и антиоксиданты при заболеваниях человека: биохимические последствия атеросклероза и проблемы недоношенных новорожденных. Очерки биохим. 1995; 29:39–63. [PubMed] [Google Scholar] 14. Рок С.Л., Джейкоб Р.А., Боуэн П.Е. Обновление биологических характеристик антиоксидантных микронутриентов – витамина С, витамина Е и каротиноидов. J Am Diet Assoc. 1996; 96: 693–702. [PubMed] [Google Scholar] 15.Мак Корд Дж. М. Эволюция свободных радикалов и окислительный стресс. Am J Med. 2000; 108: 652–9. [PubMed] [Google Scholar] 16. Рао А.Л., Бхарани М., Паллави В. Роль антиоксидантов и свободных радикалов в здоровье и болезни. Adv Pharmacol Toxicol. 2006; 7: 29–38. [Google Академия] 17. Стефанис Л., Берк Р.Э., Грин Л.А. Апоптоз при нейродегенеративных заболеваниях. Карр Опин Нейрол. 1997; 10: 299–305. [PubMed] [Google Scholar] 18. Эстербауэр Х., Пуби Х., Дибер-Ротендер М. Влияние антиоксидантов на окислительную модификацию ЛПНП.Энн Мед. 1991; 23: 573–81. [PubMed] [Google Scholar] 19. Нейзил Дж., Томас С.Р., Стокер Р. Необходимость стимулирования или ингибирования α-токоферола радикального инициирования перекисного окисления липидов липопротеинов плазмы. Свободный Радик Биол Мед. 1997; 22:57–71. [PubMed] [Google Scholar] 20. Поппель Г.В., Гольддбом Р.А. Эпидемиологические данные о бета-каротине и профилактике рака. Am J Clin Nutr. 1995;62:1393–5. [PubMed] [Google Scholar] 21. Glatthaar BE, Horing DH, Moser U. Роль аскорбиновой кислоты в канцерогенезе.Adv Exp Med Biol. 1986; 206: 357–77. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сокол РЖ. Дефицит витамина Е и неврологические заболевания. Анну Рев Нутр. 1988; 8: 351–73. [PubMed] [Google Scholar] 23. Ашок Б.Т., Али Р. Парадокс старения: свободнорадикальная теория старения. Опыт Геронтол. 1999; 34: 293–303. [PubMed] [Google Scholar] 24. Састре Дж., Пеллардо Ф.В., Вина Дж. Глутатион, окислительный стресс и старение. Возраст. 1996; 19: 129–39. [Google Академия] 25. Кантути-Кастельветри I, Шукитт-Хейл Б., Джозеф Дж.А. Нейроповеденческие аспекты антиоксидантов при старении.Int J Dev Neurosci. 2000;18:367–81. [PubMed] [Google Scholar] 26. Фримен Б.А., Крапо Д.Д. Биология болезни: свободные радикалы и повреждение тканей. Лаборатория Инвест. 1982; 47: 412–26. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ловелл М.А., Эманн В.Д., Баффер Б.М., Маркесберри В.Р. Повышение реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты и активности антиоксидантных ферментов в головном мозге при болезни Альцемера. Неврология. 1995; 45: 1594–601. [PubMed] [Google Scholar] 28. Ву Р.А., Мелур К.Г., Ли П.В. ДНК-зависимая протеинкиназа действует выше p53 в ответ на повреждение ДНК.Природа. 1998; 394: 700–4. [PubMed] [Google Scholar] 29. Hattori Y, Nishigori C, Tanaka T, Ushida K, Nikaido O, Osawa T. 8 Гидрокси-2-дезоксигуанозин увеличивается в клетках эпидермиса безволосых мышей после хронического воздействия ультрафиолета B. Джей Инвест Дерматол. 1997; 89: 10405–9. [PubMed] [Google Scholar] 30. Холливелл Б. Как охарактеризовать антиоксидант – обновление. Biochem Soc Symp. 1995; 61: 73–101. [PubMed] [Google Scholar] 31. Ши Х.Л., Ногучи Н., Ники Н. Сравнительное исследование динамики антиоксидантного действия α-токоферилгидрохинона, убихинола и α-токоферола против перекисного окисления липидов.Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 334–46. [PubMed] [Google Scholar] 32. Левин М., Рэмси С.К., Дарувара Р. Критерии и рекомендации по приему витамина С. ДЖАМА. 1991; 281:1415–23. [PubMed] [Google Scholar] 34. Герман Дж. Пищевая промышленность и окисление липидов. Adv Exp Med Biol. 1999; 459: 23–50. [PubMed] [Google Scholar] 35. Джейкоб Р. Три эпохи открытия витамина С. Субклеточная биохимия. 1996; 25:1–16. [PubMed] [Google Scholar] 36. Найт Дж. Свободные радикалы: их история и текущее состояние при старении и болезнях. Энн Клин Lab Sci.1998; 28: 331–46. [PubMed] [Google Scholar] 37. Моро, Dufraisse Comptes Rendus des Séances et Mémoires de la Société de Biologie. 1922;86:321. [Google Академия] 38. Вольф Г. Открытие антиоксидантной функции витамина Е: вклад Генри А. Маттилла. Дж Нутр. 2005; 135:363–6. [PubMed] [Google Scholar] 39. Фрай Б., Стокер Р., Эймс Б.Н. Антиоксидантная защита и перекисное окисление липидов в плазме крови человека. Proc Natl Acad Sci. 1988; 37: 569–71. [Google Академия]40. Райс-Эванс CA, Диплок AT. Современное состояние антиоксидантной терапии.Свободный Радик Биол Мед. 1993; 15:77–96. [PubMed] [Google Scholar]41. Кринский Н.И. Механизм действия биологических антиоксидантов. Proc Soc Exp Biol Med. 1992; 200: 248–54. [PubMed] [Google Scholar]42. Ники Э. Антиоксидантная защита в эукариотических клетках. В: Poli G, Albano E, Dianzani MU, редакторы. Свободные радикалы: от фундаментальной науки к медицине. Базель, Швейцария: Birkhauser Verlag; 1993. С. 365–73. [Google Академия]43. Сиес Х. Окислительный стресс: окислители и антиоксиданты. Опыт физиол. 1997; 82: 291–5. [PubMed] [Google Scholar]44.Magnenat JL, Garganoam M, Cao J. Природа механизмов антиоксидантной защиты: урок трансгенных исследований. Перспектива охраны окружающей среды. 1998; 106:1219–28. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]45. Зелко И., Мариани Т., Фольц Р. Семейство мультигенов супероксиддисмутазы: сравнение структур, эволюции и экспрессии генов CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2) и EC-SOD (SOD3). Свободный Радик Биол Мед. 2002; 33: 337–49. [PubMed] [Google Scholar]46. Баннисте Дж., Баннистер В., Ротилио Г. Аспекты структуры, функции и применения супероксиддисмутазы.CRC Crit Rev Biochem. 1987; 22: 111–80. [PubMed] [Google Scholar]47. Джонсон Ф., Джуливи С. Супероксиддисмутазы и их влияние на здоровье человека. Мол Аспекты Мед. 2005; 26: 340–52. [PubMed] [Google Scholar]48. Вюргес Дж., Ли Дж.В., Йим Й.И., Йим Х.С., Кан С.О., Джинович Каруго К. Кристаллическая структура никельсодержащей супероксиддисмутазы обнаруживает другой тип активного центра. Proc Natl Acad Sci. 2004; 101:8569–74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]49. Corpas FJ, Barroso JB, дель Рио LA. Пероксисомы как источник активных форм кислорода и сигнальных молекул оксида азота в клетках растений.Тенденции Растениевод. 2001; 6: 145–50. [PubMed] [Google Scholar]50. Корпуса Ф.Дж., Фернандес-Оканья А., Каррерас А., Вальдеррама Р., Луке Ф., Эстебан Ф.Дж. и др. Экспрессия различных форм супероксиддисмутазы зависит от типа клеток в листьях оливы (Olea europaea L.). Физиология клеток растений. 2006; 47: 984–94. [PubMed] [Google Scholar]51. Цао X, Антонюк С.В., Ситхараман С.В., Уитсон Л.Дж., Тейлор А.Б., Холлоуэй С.П. и др. Структуры варианта G85R SOD1 при семейном боковом амиотрофическом склерозе. Дж. Биол. Хим.2008; 283:16169–77. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]52. Челикани П., Фита И., Лёвен П.С. Разнообразие структур и свойств среди каталаз. Cell Mol Life Sci. 2004; 61: 192–208. [PubMed] [Google Scholar]53. Гаэтани Г., Феррарис А., Рольфо М., Мангерини Р., Арена С., Киркман Х. Преобладающая роль каталазы в утилизации перекиси водорода в эритроцитах человека. Кровь. 1996; 87: 1595–9. [PubMed] [Google Scholar]55. Мейстер А., Андерсон М. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]56.Бригелиус-Флоэ Р. Тканеспецифические функции отдельных глутатионпероксидаз. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 951–65. [PubMed] [Google Scholar]57. Хейс Дж., Фланаган Дж., Джоуси И. Глутатионтрансферазы. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005; 45:51–88. [PubMed] [Google Scholar]58. Смирнов Н. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты. Витам Горм. 2001; 61: 241–66. [PubMed] [Google Scholar]59. Мейстер А. Антиоксидантная система глутатион-аскорбиновой кислоты у животных. Дж. Биол. Хим. 1994; 269:9397–400. [PubMed] [Google Scholar] 60.Падаятти С., Кац А., Ван Ю., Эк П., Квон О., Ли Дж. и др. Витамин С как антиоксидант: оценка его роли в профилактике заболеваний. J Am Coll Nutr. 2003; 22:18–35. [PubMed] [Google Scholar]61. Шигеока С., Исикава Т., Тамой М., Миягава Й., Такэда Т., Ябута Й. и др. Регуляция и функция изоферментов аскорбатпероксидазы. J Опытный бот. 2002; 53: 1305–19. [PubMed] [Google Scholar]62. Мейстер А., Андерсон А. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]63. Мейстер А. Метаболизм глутатиона и его селективная модификация.Дж. Биол. Хим. 1988; 263:17205–8. [PubMed] [Google Scholar]64. Fairlamb AH, Cerami A. Метаболизм и функции трипанотиона в Kinetoplastida. Анну Рев Микробиол. 1992; 46: 695–729. [PubMed] [Google Scholar]65. Нассар Э., Маллиган С., Тейлор Л., Керксик С., Гэлбрет М., Гринвуд М. и др. Влияние однократной дозы N-ацетил-5-метокситриптамина (мелатонина) и упражнений с отягощениями на ось гормон роста/ИФР-1 у молодых мужчин и женщин. J Int Soc Sports Nutr. 2007; 4:14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66.Каниато Р., Филиппини Р., Пиован А., Пуричелли Л., Борсарини А., Каппеллетти Э. Мелатонин в растениях. Adv Exp Med Biol. 2003; 527: 593–7. [PubMed] [Google Scholar]67. Райтер Р.Дж., Карнейро Р.С., О. CS. Мелатонин в связи с механизмами клеточной антиоксидантной защиты. Горм Метаб Рез. 1997; 29: 363–72. [PubMed] [Google Scholar]68. Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, Qi WB, Karbownik M, Calvo JR. Значение мелатонина в системе антиоксидантной защиты: реакции и продукты. Биол Сигналы Рецепт. 2000; 9: 137–59.[PubMed] [Google Scholar]69. Herrera E, Barbas C. Витамин E: действие, метаболизм и перспективы. J Physiol Biochem. 2001; 57: 43–56. [PubMed] [Google Scholar]70. Brigelius-Flohe R, Traber M. Витамин E: функция и метаболизм. FASEB J. 1999; 13:1145–55. [PubMed] [Google Scholar]72. Wang X, Quinn P. Витамин Е и его функция в мембранах. Прог Липид Рез. 1999; 38: 309–36. [PubMed] [Google Scholar]73. Яшке Х., Горс Г.Дж., Седербаум А.И., Хинсон Д.А., Пессайр Д., Лемастерс Д.Дж. Механизмы гепатотоксичности.Токсикол науч. 2002; 65: 166–76. [PubMed] [Google Scholar]74. Папас АМ. Диета и антиоксидантный статус. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 999–1007. [PubMed] [Google Scholar]75. Браун Дж. Э., Райс-Эван, Калифорния. Экстракт артишока, богатый лютеолином, защищает липопротеины низкой плотности от окисления in vitro. Свободный Радик Рез. 1998; 29: 247–255. [PubMed] [Google Scholar]76. Фурута С., Нишиба Ю., Суда И. Флуорометрический анализ для скрининга антиоксидантной активности овощей. Дж. Пищевая наука. 1997; 62: 526–8. [Google Академия] 77. Ван Х, Цао Г, Прайор Р.Л.Общая антиоксидантная способность фруктов. J Agric Food Chem. 1996; 44: 701–5. [Google Академия] 78. Лин Дж.К., Лин Ч., Линг Ю.С., Лин-Шиан С.Ю., Хуан И.М. Обзор содержания катехинов, галловой кислоты и метилксантинов в зеленом чае, улуне, пуэре и черном чае. J Agric Food Chem. 1998;46:3635–42. [Google Академия] 79. Девасагаям Т.П., Тилак Дж.К., Болур К.К., Сане К.С., Гаскадби С.С., Леле Р.Д. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье человека: текущее состояние и перспективы на будущее. J Assoc врачей Индии. 2004; 52: 794–803. [PubMed] [Google Scholar]80.Лопес-Варела С., Гонсалес-Гросс М., Маркос А. Функциональные продукты и иммунная система: обзор. Eur J Clin Nutr. 2002; 56: С29–33. [PubMed] [Google Scholar]81. Роберфройд МБ. Что полезно для здоровья? Концепция функционального питания. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 1034–41. [PubMed] [Google Scholar]82. Кришнасвами К. Индийская функциональная пища: роль в профилактике рака. Nutr Rev. 1996; 54: 127–31. [PubMed] [Google Scholar]83. ДеФеличе С.Л. Нутрицевтики: возможности на развивающемся рынке. Скрипт Маг.1992; 9:14–5. [Google Академия]84. Диллард CJ, немецкий JB. Фитохимические вещества: нутрицевтики и здоровье человека. J Sci Food Agric. 2000; 80: 1744–56. [Google Академия]85. Тапас А.Р., Сакаркар Д.М., Какдэ Р.Б. Обзорная статья о флавоноидах как нутрицевтиках: обзор. Троп Джей Фарм Рез. 2008;7:1089–99. [Google Scholar]

Свободные радикалы, антиоксиданты и функциональные продукты: влияние на здоровье человека

Pharmacogn Rev. 2010 июль-декабрь; 4(8): 118–126.

В. Лобо

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

А. Патил

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

A. Phatak

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Н. Чандра

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махараштра, Индия .

Кафедра ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 304, Махарастра, Индия .

Адрес для корреспонденции: Mrs.Виджая Чаван Лобо, факультет ботаники, Колледж Бирла, Кальян – 421 301, Индия. E-mail: [email protected]

Поступила в редакцию 4 марта 2010 г.; Пересмотрено 8 марта 2010 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями Creative Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Unported, которые разрешают неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы. .

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В последние годы большое внимание уделяется области химии свободных радикалов.Свободные радикалы, активные формы кислорода и активные формы азота, генерируются нашим организмом различными эндогенными системами, воздействием различных физико-химических состояний или патологических состояний. Баланс между свободными радикалами и антиоксидантами необходим для правильного физиологического функционирования. Если свободные радикалы подавляют способность организма их регулировать, возникает состояние, известное как окислительный стресс. Таким образом, свободные радикалы неблагоприятно изменяют липиды, белки и ДНК и вызывают ряд заболеваний человека.Следовательно, применение внешнего источника антиоксидантов может помочь справиться с этим окислительным стрессом. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты, такие как бутилированный гидрокситолуол и бутилированный гидроксианизол, опасны для здоровья человека. Таким образом, в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В настоящем обзоре представлен краткий обзор клеточных повреждений, опосредованных окислительным стрессом, и роли пищевых антиоксидантов как функциональных пищевых продуктов в лечении заболеваний человека.

Ключевые слова: Старение, антиоксиданты, свободные радикалы, окислительный стресс

ВВЕДЕНИЕ

Недавний рост знаний о свободных радикалах и активных формах кислорода (АФК) в биологии приводит к медицинской революции, которая обещает новую эру здоровья и лечение заболеваний.[1] По иронии судьбы кислород, элемент, необходимый для жизни[2], в определенных ситуациях оказывает пагубное воздействие на организм человека[3]. Большинство потенциально вредных эффектов кислорода связано с образованием и активностью ряда химических соединений, известных как АФК, которые имеют тенденцию отдавать кислород другим веществам.Термины «свободные радикалы» и «антиоксиданты» стали широко использоваться в современных дискуссиях о механизмах заболеваний.[4]

СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ

Свободный радикал можно определить как любую молекулярную разновидность, способную к независимому существованию, содержащую неспаренный электрон на атомной орбитали. Наличие неспаренного электрона приводит к некоторым общим свойствам, которые присущи большинству радикалов. Многие радикалы нестабильны и очень реакционноспособны. Они могут либо отдавать электрон, либо принимать электрон от других молекул, поэтому ведут себя как окислители или восстановители.[5] Наиболее важными кислородсодержащими свободными радикалами при многих болезненных состояниях являются гидроксильный радикал, супероксидный анион-радикал, перекись водорода, кислородный синглет, гипохлорит, радикал оксида азота и пероксинитритный радикал. Это высокореактивные виды, способные в ядре и мембранах клеток повреждать биологически значимые молекулы, такие как ДНК, белки, углеводы и липиды.[6] Свободные радикалы атакуют важные макромолекулы, что приводит к повреждению клеток и нарушению гомеостаза.Мишенью свободных радикалов являются все виды молекул в организме. Среди них основными мишенями являются липиды, нуклеиновые кислоты и белки.

Производство свободных радикалов в организме человека

Свободные радикалы и другие АФК образуются либо в результате нормальных основных метаболических процессов в организме человека, либо из внешних источников, таких как воздействие рентгеновских лучей, озона, курения сигарет, загрязнителей воздуха и промышленные химикаты.[3] В клетках постоянно происходит образование свободных радикалов в результате как ферментативных, так и неферментативных реакций.Ферментативные реакции, которые служат источником свободных радикалов, включают реакции, участвующие в дыхательной цепи, в фагоцитозе, в синтезе простагландинов и в системе цитохрома Р-450.[7] Свободные радикалы могут образовываться и в неферментативных реакциях кислорода с органическими соединениями, а также в реакциях, инициируемых ионизирующими реакциями.

Некоторых внутренне генерируемые источниками свободных радикалов являются [8]

  • Митохондрией

  • ксантиноксидаз

  • пероксис

  • Воспаления

  • фагоцитоз

  • арахидоновых путями

  • Упражнения

  • Ischemia / Reperfusion Травма

  • Некоторые источники свободных радикалов:

  • сигаретный дым

  • экологические загрязнители

  • излучение

  • определенные препараты, пестициды

  • Промышленные растворители

  • Озон

Свободные радикалы в биологии

Ожидается, что свободнорадикальные реакции вызывают прогрессирующие неблагоприятные изменения, которые с возрастом накапливаются во всем организме [].Такие «нормальные» изменения с возрастом относительно свойственны всем. Однако на этот общий паттерн накладываются паттерны, на которые влияют генетика и различия в окружающей среде, которые модулируют повреждение свободными радикалами. Они проявляются в виде заболеваний в определенном возрасте, определяемом генетическими факторами и факторами внешней среды. Рак и атеросклероз, две основные причины смерти, являются основными «свободнорадикальными» заболеваниями. Инициация и развитие рака связаны с хромосомными дефектами и активацией онкогенов. Вполне возможно, что эндогенные свободнорадикальные реакции, подобные реакциям, инициируемым ионизирующим излучением, могут приводить к образованию опухолей.Высокодостоверная корреляция между потреблением жиров и масел и смертностью от лейкемии и злокачественных новообразований молочной железы, яичников и прямой кишки среди лиц старше 55 лет может быть отражением большей степени перекисного окисления липидов.[9] Исследования атеросклероза выявили вероятность того, что заболевание может быть связано со свободнорадикальными реакциями с участием пищевых липидов в артериальной стенке и сыворотке с образованием перекисей и других веществ. Эти соединения вызывают повреждение эндотелиальных клеток и вызывают изменения в стенках артерий.[10]

Таблица 1

КОНЦЕПЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА

Этот термин используется для описания состояния окислительного повреждения, возникающего в результате неблагоприятного критического баланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой.[14] Окислительный стресс, возникающий в результате дисбаланса между образованием свободных радикалов и антиоксидантной защитой, связан с повреждением широкого спектра молекулярных видов, включая липиды, белки и нуклеиновые кислоты.[15] Кратковременный окислительный стресс может возникнуть в тканях, поврежденных в результате травмы, инфекции, теплового поражения, гипертоксичности, токсинов и чрезмерных физических нагрузок.Эти поврежденные ткани продуцируют повышенное количество ферментов, генерирующих радикалы (например, ксантиноксидаза, липогеназа, циклооксигеназа), активацию фагоцитов, высвобождение свободного железа, ионов меди или нарушение электрон-транспортных цепей окислительного фосфорилирования с образованием избытка АФК. Возникновение, продвижение и прогрессирование рака, а также побочные эффекты лучевой и химиотерапии связаны с дисбалансом между АФК и системой антиоксидантной защиты. ROS были вовлечены в индукцию и осложнения сахарного диабета, возрастных заболеваний глаз и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона.[16]

Окислительный стресс и заболевания человека

Роль окислительного стресса постулируется во многих состояниях, включая антерсклероз, воспалительные состояния, некоторые виды рака и процесс старения. В настоящее время считается, что окислительный стресс вносит значительный вклад во все воспалительные заболевания (артрит, васкулит, гломерулонефрит, красная волчанка, синдром респираторных заболеваний взрослых), ишемические заболевания (болезни сердца, инсульт, ишемия кишечника), гемохроматоз, синдром приобретенного иммунодефицита, эмфизему, трансплантация органов, язва желудка, гипертония и преэклампсия, неврологические расстройства (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, мышечная дистрофия), алкоголизм, заболевания, связанные с курением, и многие другие.[17] Избыток окислительного стресса может привести к окислению липидов и белков, что связано с изменением их структуры и функций.

Сердечно-сосудистые заболевания

Болезни сердца по-прежнему являются самой большой причиной смерти, на которую приходится около половины всех смертей. Следовательно, окислительные события могут влиять на сердечно-сосудистые заболевания; у него есть потенциал, чтобы обеспечить огромную пользу для здоровья и продолжительности жизни. Полиненасыщенные жирные кислоты составляют основную часть липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) в крови, и окисление этих липидных компонентов в ЛПНП играет жизненно важную роль при атеросклерозе.[18] Три наиболее важных типа клеток в стенке сосуда — это эндотелиальные клетки; Гладкомышечные клетки и макрофаги могут высвобождать свободные радикалы, влияющие на перекисное окисление липидов.[19] При сохранении высокого уровня окисленных липидов процесс повреждения кровеносных сосудов продолжается и может привести к образованию пенистых клеток и бляшек с симптомами атеросклероза. Окисленный ЛПНП является антерогенным и, как полагают, играет важную роль в формировании бляшек атеросклероза. Кроме того, окисленные ЛПНП являются цитотоксическими и могут непосредственно повреждать эндотелиальные клетки.Антиоксиданты, такие как B-каротин или витамин E, играют жизненно важную роль в профилактике различных сердечно-сосудистых заболеваний.

Канцерогенез

Активные формы кислорода и азота, такие как анион супероксида, перекись водорода, гидроксильный радикал и оксид азота, а также их биологические метаболиты также играют важную роль в канцерогенезе. АФК индуцируют повреждение ДНК, поскольку реакция свободных радикалов с ДНК включает модификацию оснований разрыва цепи и перекрестные связи белков ДНК. Многие исследователи предполагают участие свободных радикалов в канцерогенезе, мутации и трансформации; ясно, что их присутствие в биосистеме может привести к мутации, трансформации и, в конечном счете, раку.Индукция мутагенеза, наиболее известного из биологических эффектов радиации, происходит в основном за счет повреждения ДНК HO. Радикалы и другие виды образуются при радиолизе, а также при прямом радиационном воздействии на ДНК, при реакционном воздействии на ДНК. Реакция НО. Радикалы – это в основном присоединение к двойной связи пиримидиновых оснований и отщепление водорода от сахарного фрагмента, что приводит к цепной реакции ДНК. Эти эффекты вызывают клеточный мутагенез и канцерогенез. Перекиси липидов также ответственны за активацию канцерогенов.

Антиоксиданты могут снижать канцерогенез, вызванный окислительным стрессом, путем прямого удаления АФК и/или ингибирования клеточной пролиферации, вторичной по отношению к фосфорилированию белка. B-каротин может защищать от рака благодаря своей антиоксидантной функции, потому что продукты окисления могут вызывать генетические повреждения. Таким образом, фотозащитные свойства B-каротина могут защищать от канцерогенеза, вызванного ультрафиолетовым светом. Повышение иммунитета B-каротина может способствовать защите от рака.B-каротин также может оказывать антиканцерогенное действие, изменяя метаболизм канцерогенов в печени.[20] Витамин С может помочь предотвратить рак.[21] Возможные механизмы, с помощью которых витамин С может влиять на канцерогенез, включают антиоксидантные эффекты, блокирование образования нитрозаминов, усиление иммунного ответа и ускорение детоксикации ферментов печени. Витамин Е, важный антиоксидант, играет роль в иммунокомпетентности, повышая защиту гуморальных антител, устойчивость к бактериальным инфекциям, клеточно-опосредованный иммунитет, выработку фактора некроза опухоли Т-лимфоцитами, ингибирование образования мутагена, восстановление мембран в ДНК и блокирование формирование линии микроклеток.[22] Следовательно, витамин Е может быть полезен для профилактики рака и ингибировать канцерогенез за счет стимуляции иммунной системы. Введение смеси из трех вышеупомянутых антиоксидантов показало самое высокое снижение риска развития рака сердца.

Свободные радикалы и старение

Человеческий организм постоянно борется со старением. Исследования показывают, что повреждение клеток свободными радикалами приводит к патологическим изменениям, связанным со старением.[23] Все большее число заболеваний или расстройств, а также сам процесс старения прямо или косвенно связаны с этими реактивными и потенциально разрушительными молекулами.[24] Основной механизм старения связан с ДНК или накоплением клеточных и функциональных повреждений.[25] Уменьшение количества свободных радикалов или снижение скорости их образования может замедлить старение. Некоторые пищевые антиоксиданты замедляют процесс старения и предотвращают болезни. Основываясь на этих исследованиях, кажется, что повышенный окислительный стресс обычно возникает в процессе старения, а антиоксидантный статус может значительно влиять на последствия окислительного повреждения, связанного с возрастом.Исследования показывают, что свободные радикалы оказывают значительное влияние на старение, что ущерб от свободных радикалов можно контролировать с помощью адекватной антиоксидантной защиты и что оптимальное потребление питательных веществ-антиоксидантов может способствовать повышению качества жизни. Недавние исследования показывают, что антиоксидант может даже положительно влиять на продолжительность жизни.

Окислительное повреждение белка и ДНК

Окислительное повреждение белка

Белки могут подвергаться окислительной модификации тремя способами: окислительной модификацией определенной аминокислоты, свободнорадикальным расщеплением пептида и образованием поперечной связи белка в результате реакции с липидом продукты перекисного окисления.Белок, содержащий аминокислоты, такие как метионин, цистеин, аргинин и гистидин, по-видимому, наиболее подвержен окислению.[26] Опосредованная свободными радикалами модификация белков повышает восприимчивость к ферментативному протеолизу. Окислительное повреждение белковых продуктов может повлиять на активность ферментов, рецепторов и мембранный транспорт. Окислительно поврежденные белковые продукты могут содержать очень реактивные группы, которые могут способствовать повреждению мембран и многих клеточных функций. Пероксильный радикал обычно считается свободным радикалом для окисления белков.АФК могут повреждать белки и вызывать модификацию карбонилов и других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и карбонилов белков, а также модификацию других аминокислот, включая образование сульфоксида метионина и пероксида белка. Окисление белков влияет на изменение механизма передачи сигнала, активности ферментов, термостабильности и восприимчивости к протеолизу, что приводит к старению.

Перекисное окисление липидов

Окислительный стресс и окислительная модификация биомолекул вовлечены в ряд физиологических и патофизиологических процессов, таких как старение, артеросклеоз, воспаление и канцерогенез, а также токсичность лекарств.Перекисное окисление липидов представляет собой свободнорадикальный процесс с участием источника вторичных свободных радикалов, которые в дальнейшем могут действовать как вторичные мессенджеры или могут напрямую реагировать с другими биомолекулами, усиливая биохимические повреждения. Перекисное окисление липидов происходит на полинасыщенных жирных кислотах, находящихся на клеточных мембранах, и далее протекает по радикально-цепной реакции. Считается, что гидроксильный радикал инициирует АФК и удаляет атом водорода, таким образом образуя липидный радикал и далее превращаясь в диеновый конъюгат. Далее при присоединении кислорода образует пероксильный радикал; этот высокореакционноспособный радикал атакует другую жирную кислоту, образуя гидропероксид липида (LOOH) и новый радикал.Таким образом, перекисное окисление липидов распространяется. В результате перекисного окисления липидов образуется ряд соединений, например алканы, маланоальдегиды, изопротаны. Эти соединения используются в качестве маркеров в анализе перекисного окисления липидов и были проверены при многих заболеваниях, таких как нейрогенеративные заболевания, ишемическое реперфузионное повреждение и диабет.

Окислительное повреждение ДНК

Многие эксперименты ясно свидетельствуют о том, что ДНК и РНК восприимчивы к окислительному повреждению. Сообщалось, что особенно при старении и раке ДНК считается основной мишенью.[28] Было обнаружено, что окислительные нуклеотиды, такие как гликоль, dTG и 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин, увеличиваются при окислительном повреждении ДНК под воздействием УФ-излучения или повреждения свободными радикалами. Сообщалось, что митохондриальная ДНК более восприимчива к окислительному повреждению, которое играет роль во многих заболеваниях, включая рак. Было высказано предположение, что 8-гидрокси-2-дезоксигуанозин можно использовать в качестве биологического маркера окислительного стресса.[29]

АНТИОКСИДАНТЫ

Антиоксидант представляет собой молекулу, достаточно стабильную, чтобы отдать электрон бушующему свободному радикалу и нейтрализовать его, тем самым снижая его способность наносить ущерб.Эти антиоксиданты задерживают или ингибируют клеточное повреждение, главным образом, благодаря своей способности поглощать свободные радикалы.[30] Эти низкомолекулярные антиоксиданты могут безопасно взаимодействовать со свободными радикалами и останавливать цепную реакцию до того, как будут повреждены жизненно важные молекулы. Некоторые из таких антиоксидантов, включая глутатион, убихинол и мочевую кислоту, вырабатываются в ходе нормального обмена веществ в организме.[31] Другие более легкие антиоксиданты содержатся в рационе. Хотя в организме есть несколько систем ферментов, которые удаляют свободные радикалы, основными микроэлементами (витаминами) антиоксидантами являются витамин Е (альфа-токоферол), витамин С (аскорбиновая кислота) и В-каротин.[32] Организм не может производить эти микроэлементы, поэтому они должны поступать с пищей.

История

Первоначально термин «антиоксидант» использовался для обозначения химического вещества, предотвращающего потребление кислорода. В конце 19-го и начале 20-го века обширные исследования были посвящены использованию антиоксидантов в важных промышленных процессах, таких как предотвращение коррозии металлов, вулканизация резины и полимеризация топлива при загрязнении двигателей внутреннего сгорания.[33]

Ранние исследования роли антиоксидантов в биологии были сосредоточены на их использовании для предотвращения окисления ненасыщенных жиров, которое является причиной прогорклости.[34] Антиоксидантную активность можно измерить, просто поместив жир в закрытый контейнер с кислородом и измерив скорость потребления кислорода. Однако именно идентификация витаминов А, С и Е как антиоксидантов произвела революцию в этой области и привела к осознанию важности антиоксидантов в биохимии живых организмов.[35,36] Возможные механизмы действия антиоксидантов были впервые исследованы, когда было установлено, что вещество с антиоксидантной активностью, вероятно, само легко окисляется.[37] Исследования того, как витамин Е предотвращает процесс перекисного окисления липидов, привели к идентификации антиоксидантов как восстанавливающих агентов, которые предотвращают окислительные реакции, часто удаляя АФК до того, как они смогут повредить клетки.

Антиоксидантная защитная система

Антиоксиданты действуют как поглотители радикалов, донор водорода, донор электронов, разлагатель перекиси, гаситель синглетного кислорода, ингибитор ферментов, синергист и металлохелатирующие агенты.Как ферментативные, так и неферментативные антиоксиданты существуют во внутриклеточной и внеклеточной среде для детоксикации АФК [39].

Механизм действия антиоксидантов

Для антиоксидантов были предложены два основных механизма действия.[40] Первый представляет собой механизм разрыва цепи, посредством которого первичный антиоксидант отдает электрон свободному радикалу, присутствующему в системе. Второй механизм включает удаление инициаторов АФК/активных форм азота (вторичных антиоксидантов) путем гашения катализатора, инициирующего цепь.Антиоксиданты могут оказывать свое влияние на биологические системы с помощью различных механизмов, включая донорство электронов, хелатирование ионов металлов, ко-антиоксиданты или регуляцию экспрессии генов.

Уровни антиоксидантного действия

Антиоксиданты, действующие в защитных системах, действуют на разных уровнях, таких как превентивный, радикальный, восстановительный и de novo, а также на четвертой линии защиты, т. е. адаптации.

Первая линия защиты – профилактические антиоксиданты, подавляющие образование свободных радикалов.Хотя точный механизм и место образования радикалов in vivo еще недостаточно выяснены, металл-индуцированное разложение гидропероксидов и пероксида водорода должно быть одним из важных источников. Для подавления таких реакций некоторые антиоксиданты предварительно восстанавливают гидропероксиды и пероксид водорода до спиртов и воды соответственно без образования свободных радикалов, а некоторые белки секвестрируют ионы металлов.

Известно, что глутатионпероксидаза, глутатион-s-трансфераза, гидропероксидаза фосфолипидов, глутатионпероксидаза (PHGPX) и пероксидаза разлагают гидропероксиды липидов до соответствующих спиртов.PHGPX уникален тем, что может восстанавливать гидропероксиды фосфолипидов, интегрированных в биомембраны. Глутатионпероксидаза и каталаза восстанавливают перекись водорода до воды.

Второй линией защиты являются антиоксиданты, которые удаляют активные радикалы, чтобы подавить инициирование цепи и/или прервать реакции продолжения цепи. Известны различные эндогенные антиоксиданты, поглощающие радикалы: некоторые из них гидрофильны, а другие липофильны. Витамин С, мочевая кислота, билирубин, альбумин и тиолы являются гидрофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы, тогда как витамин Е и убихинол являются липофильными антиоксидантами, удаляющими радикалы.Витамин Е считается наиболее мощным липофильным антиоксидантом, удаляющим радикалы.

Третья линия защиты – это восстановление и de novo антиоксиданты. Протеолитические ферменты, протеиназы, протеазы и пептидазы, присутствующие в цитозоле и митохондриях клеток млекопитающих, распознают, расщепляют и удаляют окислительно модифицированные белки и предотвращают накопление окисленных белков.

Системы репарации ДНК также играют важную роль в общей системе защиты от окислительного повреждения.Известны различные виды ферментов, такие как гликозилазы и нуклеазы, которые восстанавливают поврежденную ДНК.

Существует еще одна важная функция, называемая адаптацией, когда сигнал для производства и реакций свободных радикалов вызывает образование и транспортировку соответствующего антиоксиданта в нужное место.[42]

ENZYMATIC

Типы антиоксидантов

Клетки защищены от окислительного стресса с помощью взаимодействующей сети антиоксидантных ферментов.[43] Здесь супероксид, высвобождаемый такими процессами, как окислительное фосфорилирование, сначала превращается в пероксид водорода, а затем дополнительно восстанавливается с образованием воды.Этот путь детоксикации является результатом действия множества ферментов: супероксиддисмутазы катализируют первую стадию, а затем каталазы и различные пероксидазы удаляют перекись водорода.[44]

Супероксиддисмутаза

Супероксиддисмутазы (СОД) представляют собой класс близкородственных ферментов, которые катализируют расщепление супероксидного аниона на кислород и перекись водорода.[45,46] Ферменты СОД присутствуют почти во всех аэробных клетках и во внеклеточной жидкости. .[47] Существует три основных семейства супероксиддисмутазы, в зависимости от металлического кофактора: Cu/Zn (связывает как медь, так и цинк), типы Fe и Mn (связывают либо железо, либо марганец) и, наконец, тип Ni, который связывает никель.[48] ​​У высших растений изоферменты СОД были локализованы в разных клеточных компартментах. Mn-SOD присутствует в митохондриях и пероксисомах. Fe-SOD была обнаружена в основном в хлоропластах, но также обнаружена в пероксисомах, а CuZn-SOD локализована в цитозоле, хлоропластах, пероксисомах и апопласте [48–50].

У человека (как и у всех других млекопитающих и у большинства хордовых) присутствуют три формы супероксиддисмутазы. СОД1 находится в цитоплазме, СОД2 — в митохондриях, СОД3 — внеклеточно.Первый представляет собой димер (состоит из двух звеньев), а остальные — тетрамеры (четыре субъединицы). SOD1 и SOD3 содержат медь и цинк, а SOD2 имеет марганец в своем реакционном центре.

Каталаза

Каталаза — это распространенный фермент, обнаруженный почти во всех живых организмах, подвергающихся воздействию кислорода, где он катализирует разложение перекиси водорода на воду и кислород.[52] Перекись водорода является вредным побочным продуктом многих нормальных метаболических процессов: чтобы предотвратить повреждение, она должна быстро превращаться в другие, менее опасные вещества.С этой целью клетки часто используют каталазу для быстрого катализа разложения перекиси водорода на менее реакционноспособные газообразный кислород и молекулы воды. Все известные животные используют каталазу в каждом органе, особенно высокие концентрации наблюдаются в печени.[54]

Системы глутатиона

Система глутатиона включает глутатион, глутатионредуктазу, глутатионпероксидазы и глутатион S-трансферазы. Эта система встречается у животных, растений и микроорганизмов.[55] Глутатионпероксидаза представляет собой фермент, содержащий четыре кофактора селена, которые катализируют расщепление перекиси водорода и органических гидроперекисей. У животных существует по крайней мере четыре различных изофермента глутатионпероксидазы.[56] Глутатионпероксидаза 1 является наиболее распространенной и очень эффективной поглотителем перекиси водорода, в то время как глутатионпероксидаза 4 наиболее активна с гидропероксидами липидов. Глутатион-S-трансферазы проявляют высокую активность с пероксидами липидов. Эти ферменты особенно высоки в печени, а также участвуют в дезинтоксикационном метаболизме.[57]

НЕФЕНЗИМАТИЧЕСКИЙ

Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота или «витамин С» представляет собой моносахаридный антиоксидант, обнаруженный как у животных, так и у растений. Поскольку он не может быть синтезирован в организме человека и должен поступать с пищей, это витамин.[58] Большинство других животных способны вырабатывать это соединение в своем организме и не нуждаются в нем в своем рационе. В клетках он сохраняется в восстановленной форме за счет реакции с глутатионом, которая может катализироваться протеиндисульфидизомеразой и глутаредоксинами.[59] Аскорбиновая кислота является восстановителем и может восстанавливать и тем самым нейтрализовывать АФК, такие как перекись водорода.[60] В дополнение к своему прямому антиоксидантному действию аскорбиновая кислота также является субстратом для антиоксидантного фермента аскорбатпероксидазы, функции, которая особенно важна для устойчивости растений к стрессу.[61]

Глутатион

Глутатион – это цистеинсодержащий пептид, присутствующий в большинстве форм аэробной жизни.[62] Он не требуется в рационе и вместо этого синтезируется в клетках из входящих в его состав аминокислот.Глутатион обладает антиоксидантными свойствами, поскольку тиоловая группа в его цистеиновой части является восстановителем и может обратимо окисляться и восстанавливаться. В клетках глутатион поддерживается в восстановленной форме ферментом глутатионредуктазой и, в свою очередь, восстанавливает другие метаболиты и ферментные системы, а также непосредственно реагирует с окислителями. Благодаря высокой концентрации и центральной роли в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки глутатион является одним из наиболее важных клеточных антиоксидантов.[33] В некоторых организмах глутатион заменяется другими тиолами, такими как микотиол в актиномицетах или трипанотион в кинетопластидах.[64]

Мелатонин

Мелатонин, также известный в химическом отношении как N-ацетил-5-метокситриптамин,[65] представляет собой естественный гормон, обнаруженный у животных и некоторых других живых организмов, включая водоросли.[66] Мелатонин — мощный антиоксидант, который легко проникает через клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер.[67] В отличие от других антиоксидантов, мелатонин не подвергается окислительно-восстановительному циклу, то есть способности молекулы подвергаться многократному восстановлению и окислению. Мелатонин после окисления не может быть восстановлен до прежнего состояния, потому что он образует несколько стабильных конечных продуктов при реакции со свободными радикалами.Поэтому его называют терминальным (или суицидальным) антиоксидантом.[68]

Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)

Витамин Е — это собирательное название набора из восьми родственных токоферолов и токотриенолов, которые представляют собой жирорастворимые витамины с антиоксидантными свойствами.[69] Из них α-токоферол наиболее изучен, поскольку он имеет самую высокую биодоступность, при этом организм преимущественно поглощает и метаболизирует эту форму. Утверждается, что форма α-токоферола является наиболее важным липидорастворимым антиоксидантом и защищает мембраны от окисления, реагируя с липидными радикалами, образующимися в цепной реакции перекисного окисления липидов.[71] Это удаляет промежуточные свободные радикалы и предотвращает продолжение реакции распространения. В результате этой реакции образуются окисленные α-токофероксильные радикалы, которые могут быть возвращены обратно в активную восстановленную форму посредством восстановления другими антиоксидантами, такими как аскорбат, ретинол или убихинол.[72]

Мочевая кислота

Мочевая кислота обеспечивает примерно половину антиоксидантной способности плазмы. Фактически, мочевая кислота могла заменить аскорбиновую кислоту в ходе эволюции человека.[73] Однако, как и аскорбат, мочевая кислота также может способствовать выработке активных форм кислорода.

РАСТЕНИЯ КАК ИСТОЧНИК АНТИОКСИДАНТОВ

Синтетические и натуральные пищевые антиоксиданты обычно используются в пищевых продуктах и ​​медицине, особенно те, которые содержат масла и жиры, для защиты пищевых продуктов от окисления. Существует ряд синтетических фенольных антиоксидантов, яркими примерами которых являются бутилированный гидрокситолуол (БГТ) и бутилированный гидроксианизол (БГА). Эти соединения широко используются в качестве антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности. Однако некоторые физические свойства БГТ и БГА, такие как их высокая летучесть и нестабильность при повышенной температуре, строгое законодательство в отношении использования синтетических пищевых добавок, канцерогенность некоторых синтетических антиоксидантов, а также потребительские предпочтения сместили внимание производителей с синтетических на натуральные. антиоксиданты.[74] Ввиду возрастания факторов риска различных смертельных заболеваний у человека наблюдается глобальная тенденция к использованию природных веществ, присутствующих в лекарственных растениях и пищевых продуктах, в качестве терапевтических антиоксидантов. Сообщалось, что существует обратная зависимость между потреблением продуктов, богатых антиоксидантами, и лекарственных растений и заболеваемостью человека. Использование природных антиоксидантов в пищевой, косметической и терапевтической промышленности могло бы стать многообещающей альтернативой синтетическим антиоксидантам с точки зрения низкой стоимости, высокой совместимости с пищевым рационом и отсутствия вредных воздействий на организм человека.Многие антиоксидантные соединения, встречающиеся в природе в растительных источниках, были идентифицированы как поглотители свободных радикалов или активного кислорода.[75] Были предприняты попытки изучить антиоксидантный потенциал самых разных овощей, таких как картофель, шпинат, помидоры и бобовые.[76] Есть несколько отчетов, показывающих антиоксидантный потенциал фруктов.[77] Сильные антиоксидантные свойства обнаружены в ягодах, вишне, цитрусовых, черносливе и оливках. В недавнем прошлом зеленый и черный чай широко изучались на предмет антиоксидантных свойств, поскольку они содержат до 30% сухого веса в виде фенольных соединений.[78]

Помимо диетических источников, индийские лекарственные растения также содержат антиоксиданты, и к ним относятся (с общими/аюрведическими названиями в скобках) Acacia catechu (каир), Aegle marmelos (бенгальская айва, Бел), Allium cepa (лук), A. sativum (чеснок, лахасуна), Aleo vera (алоэ индейское, гриткумари), Amomum subulatum (кардамон большой, бари элахи), Andrographis paniculata (0s0suat), recemosus (Шатавари), Azadirachta indica (ним, нимба), Bacopa monniera (брахми), Butea monosperma (палас, дак), Camellia sinensis (зеленый чай), Cinnamomve 8 , Cinnamomum tamala (Теджпат), Curcma longa (куркума, харидра), Emblica officinalis (индийский крыжовник, амлаки), Glycyrrhiza glapra (яштимудху), Hemidesmus (Indidesmus ) an Sarasparilla, Anantamul), Indigofera tinctoria, Mangifera indica (манго, амра), Momordica charantia (горькая тыква), Murraya koenigii (листья карри), Nigella sativa (черный тмин), Ocisum святилище (базилик святой, Тусил), Onosma echioides (Ratanjyot), Picrorrhiza kurroa (Katuka), жук-дудник, Plumbago zeylancia (Читрак), Sesamum indicum, Sida cordifolia, Spirulina decurifolia (Spirulina fusiformis) , Syzigium cumini (Jamun), Terminalia ariuna (Arjun), Terminalia bellarica (Beheda), Tinospora cordifolia (сердцелистное лунное семя, Guduchi), Trigonella foenum-graecium (Fenugreek),

7 Зимняя вишня, Ашванганда) и

Zingiber officinalis (Имбирь).[79]

АНТИОКСИДАНТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ИНДИЙСКИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

Концепции функциональных пищевых продуктов и нутрицевтиков

За последнее десятилетие превентивная медицина претерпела значительные изменения, особенно в развитых странах. Исследования показали, что питание играет решающую роль в профилактике хронических заболеваний, поскольку большинство из них может быть связано с диетой. Функциональное питание входит в концепцию рассмотрения продуктов питания не только как необходимых для жизни, но и как источник психического и физического благополучия, способствующих предотвращению и снижению факторов риска ряда заболеваний или усилению определенных физиологических функций.[80] Пищевые продукты могут считаться функциональными, если удовлетворительно продемонстрировано, что они благотворно влияют на одну или несколько целевых функций в организме, помимо адекватных питательных эффектов, таким образом, который имеет отношение либо к состоянию благополучия и здоровья, либо к снижению риск заболевания. Благоприятные эффекты могут заключаться либо в поддержании, либо в улучшении состояния благополучия или здоровья и/или снижении риска патологического процесса или заболевания.[81] Цельные продукты представляют собой простейший пример функциональной пищи.Брокколи, морковь и помидоры считаются функциональными продуктами из-за высокого содержания в них физиологически активных компонентов (сульфорафена, В-каротина и ликопина соответственно). Зеленые овощи и специи, такие как горчица и куркума, широко используемые в индийской кухне, также могут подпадать под эту категорию.[82] Термин «нутрицевтика» был придуман в 1979 году Стивеном Дефелисом.[83] Он определяется как «пищевой продукт или его части, которые обеспечивают пользу для здоровья или здоровья, включая профилактику и лечение заболеваний.Нутрицевтики могут варьироваться от изолированных питательных веществ, пищевых добавок и диет до генетически модифицированных «дизайнерских» продуктов, растительных продуктов и продуктов переработки, таких как хлопья, супы и напитки. Нутрицевтики — это любые нетоксичные добавки к пищевым экстрактам, которые имеют научно доказанную пользу для здоровья как при лечении, так и при профилактике заболеваний.[84] Растущий интерес к нутрицевтикам отражает тот факт, что потребители слышат об эпидемиологических исследованиях, свидетельствующих о том, что конкретная диета или компонент диеты связаны с более низким риском определенного заболевания.Основными активными нутрицевтиками в растениях являются флавоноиды. Как это типично для фенольных соединений, они могут действовать как мощные антиоксиданты и хелаторы металлов. Также давно известно, что они обладают противовоспалительной, противоаллергической, гепатопротекторной, антитромботической, противовирусной и антиканцерогенной активностью.[85]

Индийские диетические и лекарственные растения как функциональные продукты

Ингредиенты, делающие пищу функциональной, включают пищевые волокна, витамины, минералы, антиоксиданты, олигосахариды, незаменимые жирные кислоты (омега-3), культуры молочнокислых бактерий и лигнины.Многие из них присутствуют в лекарственных растениях. Индийские системы медицины считают, что сложные заболевания можно лечить с помощью сложной комбинации растительных средств, в отличие от западных, с помощью отдельных лекарств. Следовательно, цельные продукты используются в Индии в качестве функциональных продуктов, а не пищевых добавок. Некоторыми лекарственными растениями и диетическими компонентами, обладающими функциональными свойствами, являются специи, такие как лук, чеснок, горчица, красный перец чили, куркума, гвоздика, корица, шафран, листья карри, пажитник и имбирь. Некоторые травы, такие как Bixa orellana, и овощи, такие как амла, ростки пшеницы, соевые бобы и Gracinia cambogia, обладают противоопухолевым действием.Другие лекарственные растения с функциональными свойствами включают A. marmelos, A. cepa, Aloe vera, A. paniculata, Azadirachta india и Brassica juncea.[86]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повреждение свободными радикалами способствует этиологии многих хронических проблем со здоровьем, таких как сердечно-сосудистые и воспалительные заболевания, катаракта и рак. Антиоксиданты предотвращают повреждение тканей, вызванное свободными радикалами, предотвращая образование радикалов, удаляя их или способствуя их разложению. Недавно сообщалось, что синтетические антиоксиданты опасны для здоровья человека.В связи с этим в последние годы активизировался поиск эффективных, нетоксичных природных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. В дополнение к эндогенным антиоксидантным защитным системам прием пищевых и растительных антиоксидантов представляется подходящей альтернативой. Диетические и другие компоненты растений являются основным источником антиоксидантов. Традиционная индийская диета, специи и лекарственные растения являются богатыми источниками природных антиоксидантов; более высокое потребление продуктов с функциональными свойствами, включая высокий уровень антиоксидантов в антиоксидантах в функциональных продуктах, является одной из стратегий, которая приобретает все большее значение.

Новые подходы, использующие совместные исследования и современные технологии в сочетании с установленными традиционными принципами здоровья, в ближайшем будущем принесут дивиденды в улучшении здоровья, особенно среди людей, которые не имеют доступа к использованию более дорогостоящих западных систем медицины.

Сноски

Источник поддержки: Нет

Конфликт интересов: Не объявлено

ССЫЛКИ

1. Аруома О.И. Методологические соображения по характеристике потенциального антиоксидантного действия биоактивных компонентов растительной пищи.Мутат рез. 2003; 532:9–20. [PubMed] [Google Scholar]2. Мохаммед АА, Ибрагим АА. Патологическая роль активных форм кислорода и их защитный механизм. Саудовская Фарм Дж. 2004; 12: 1–18. [Google Академия]3. Bagchi K, Puri S. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье и болезни. East Mediterranean Health Jr. 1998; 4:350–60. [Google Академия]4. Аруома ОИ. Аспекты питания и здоровья, связанные со свободными радикалами и антиоксидантами. Пищевая химическая токсикол. 1994; 32: 671–83. [PubMed] [Google Scholar]5. Чизман К.Х., Слейтер Т.Ф.Введение в химию свободных радикалов. Бр Мед Булл. 1993; 49: 481–93. [PubMed] [Google Scholar]7. Лю Т., Стерн А., Робертс Л.Дж. Изопростаны: новые простагландиноподобные продукты свободнорадикального катализируемого перекисного окисления арахидоновой кислоты. J биомедицинских наук. 1999; 6: 226–35. [PubMed] [Google Scholar]8. Эбади М. Антиоксиданты и свободные радикалы в здоровье и болезнях: введение в активные формы кислорода, окислительное повреждение, гибель нейронов и терапия нейродегенеративных заболеваний. Аризона: видная пресса; 2001.[Google Академия]9. Леа Эй Джей. Диетические факторы, связанные со смертностью от некоторых новообразований у человека. Ланцет. 1966; 2: 332–3. [PubMed] [Google Scholar] 10. Харман Д. Роль свободных радикалов в старении и болезнях. Энн Н.Ю. Академия наук. 1992; 673: 126–41. [PubMed] [Google Scholar] 11. Sies H. Окислительный стресс: вводные замечания. В: Sies H, редактор. Окислительный стресс. Сан-Диего: Академическая пресса; 1985. С. 1–7. [Google Академия] 12. Докампо Р. Антиоксидантные механизмы. В: Марр Дж., Мюллер М., редакторы. Биохимия и молекулярная биология паразитов.Лондон: Академическая пресса; 1995. С. 147–60. [Google Академия] 13. Райс-Эванс К.А., Гопинатан В. Кислородная токсичность, свободные радикалы и антиоксиданты при заболеваниях человека: биохимические последствия атеросклероза и проблемы недоношенных новорожденных. Очерки биохим. 1995; 29:39–63. [PubMed] [Google Scholar] 14. Рок С.Л., Джейкоб Р.А., Боуэн П.Е. Обновление биологических характеристик антиоксидантных микронутриентов – витамина С, витамина Е и каротиноидов. J Am Diet Assoc. 1996; 96: 693–702. [PubMed] [Google Scholar] 15.Мак Корд Дж. М. Эволюция свободных радикалов и окислительный стресс. Am J Med. 2000; 108: 652–9. [PubMed] [Google Scholar] 16. Рао А.Л., Бхарани М., Паллави В. Роль антиоксидантов и свободных радикалов в здоровье и болезни. Adv Pharmacol Toxicol. 2006; 7: 29–38. [Google Академия] 17. Стефанис Л., Берк Р.Э., Грин Л.А. Апоптоз при нейродегенеративных заболеваниях. Карр Опин Нейрол. 1997; 10: 299–305. [PubMed] [Google Scholar] 18. Эстербауэр Х., Пуби Х., Дибер-Ротендер М. Влияние антиоксидантов на окислительную модификацию ЛПНП.Энн Мед. 1991; 23: 573–81. [PubMed] [Google Scholar] 19. Нейзил Дж., Томас С.Р., Стокер Р. Необходимость стимулирования или ингибирования α-токоферола радикального инициирования перекисного окисления липидов липопротеинов плазмы. Свободный Радик Биол Мед. 1997; 22:57–71. [PubMed] [Google Scholar] 20. Поппель Г.В., Гольддбом Р.А. Эпидемиологические данные о бета-каротине и профилактике рака. Am J Clin Nutr. 1995;62:1393–5. [PubMed] [Google Scholar] 21. Glatthaar BE, Horing DH, Moser U. Роль аскорбиновой кислоты в канцерогенезе.Adv Exp Med Biol. 1986; 206: 357–77. [PubMed] [Google Scholar] 22. Сокол РЖ. Дефицит витамина Е и неврологические заболевания. Анну Рев Нутр. 1988; 8: 351–73. [PubMed] [Google Scholar] 23. Ашок Б.Т., Али Р. Парадокс старения: свободнорадикальная теория старения. Опыт Геронтол. 1999; 34: 293–303. [PubMed] [Google Scholar] 24. Састре Дж., Пеллардо Ф.В., Вина Дж. Глутатион, окислительный стресс и старение. Возраст. 1996; 19: 129–39. [Google Академия] 25. Кантути-Кастельветри I, Шукитт-Хейл Б., Джозеф Дж.А. Нейроповеденческие аспекты антиоксидантов при старении.Int J Dev Neurosci. 2000;18:367–81. [PubMed] [Google Scholar] 26. Фримен Б.А., Крапо Д.Д. Биология болезни: свободные радикалы и повреждение тканей. Лаборатория Инвест. 1982; 47: 412–26. [PubMed] [Google Scholar] 27. Ловелл М.А., Эманн В.Д., Баффер Б.М., Маркесберри В.Р. Повышение реактивных веществ тиобарбитуровой кислоты и активности антиоксидантных ферментов в головном мозге при болезни Альцемера. Неврология. 1995; 45: 1594–601. [PubMed] [Google Scholar] 28. Ву Р.А., Мелур К.Г., Ли П.В. ДНК-зависимая протеинкиназа действует выше p53 в ответ на повреждение ДНК.Природа. 1998; 394: 700–4. [PubMed] [Google Scholar] 29. Hattori Y, Nishigori C, Tanaka T, Ushida K, Nikaido O, Osawa T. 8 Гидрокси-2-дезоксигуанозин увеличивается в клетках эпидермиса безволосых мышей после хронического воздействия ультрафиолета B. Джей Инвест Дерматол. 1997; 89: 10405–9. [PubMed] [Google Scholar] 30. Холливелл Б. Как охарактеризовать антиоксидант – обновление. Biochem Soc Symp. 1995; 61: 73–101. [PubMed] [Google Scholar] 31. Ши Х.Л., Ногучи Н., Ники Н. Сравнительное исследование динамики антиоксидантного действия α-токоферилгидрохинона, убихинола и α-токоферола против перекисного окисления липидов.Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 334–46. [PubMed] [Google Scholar] 32. Левин М., Рэмси С.К., Дарувара Р. Критерии и рекомендации по приему витамина С. ДЖАМА. 1991; 281:1415–23. [PubMed] [Google Scholar] 34. Герман Дж. Пищевая промышленность и окисление липидов. Adv Exp Med Biol. 1999; 459: 23–50. [PubMed] [Google Scholar] 35. Джейкоб Р. Три эпохи открытия витамина С. Субклеточная биохимия. 1996; 25:1–16. [PubMed] [Google Scholar] 36. Найт Дж. Свободные радикалы: их история и текущее состояние при старении и болезнях. Энн Клин Lab Sci.1998; 28: 331–46. [PubMed] [Google Scholar] 37. Моро, Dufraisse Comptes Rendus des Séances et Mémoires de la Société de Biologie. 1922;86:321. [Google Академия] 38. Вольф Г. Открытие антиоксидантной функции витамина Е: вклад Генри А. Маттилла. Дж Нутр. 2005; 135:363–6. [PubMed] [Google Scholar] 39. Фрай Б., Стокер Р., Эймс Б.Н. Антиоксидантная защита и перекисное окисление липидов в плазме крови человека. Proc Natl Acad Sci. 1988; 37: 569–71. [Google Академия]40. Райс-Эванс CA, Диплок AT. Современное состояние антиоксидантной терапии.Свободный Радик Биол Мед. 1993; 15:77–96. [PubMed] [Google Scholar]41. Кринский Н.И. Механизм действия биологических антиоксидантов. Proc Soc Exp Biol Med. 1992; 200: 248–54. [PubMed] [Google Scholar]42. Ники Э. Антиоксидантная защита в эукариотических клетках. В: Poli G, Albano E, Dianzani MU, редакторы. Свободные радикалы: от фундаментальной науки к медицине. Базель, Швейцария: Birkhauser Verlag; 1993. С. 365–73. [Google Академия]43. Сиес Х. Окислительный стресс: окислители и антиоксиданты. Опыт физиол. 1997; 82: 291–5. [PubMed] [Google Scholar]44.Magnenat JL, Garganoam M, Cao J. Природа механизмов антиоксидантной защиты: урок трансгенных исследований. Перспектива охраны окружающей среды. 1998; 106:1219–28. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]45. Зелко И., Мариани Т., Фольц Р. Семейство мультигенов супероксиддисмутазы: сравнение структур, эволюции и экспрессии генов CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2) и EC-SOD (SOD3). Свободный Радик Биол Мед. 2002; 33: 337–49. [PubMed] [Google Scholar]46. Баннисте Дж., Баннистер В., Ротилио Г. Аспекты структуры, функции и применения супероксиддисмутазы.CRC Crit Rev Biochem. 1987; 22: 111–80. [PubMed] [Google Scholar]47. Джонсон Ф., Джуливи С. Супероксиддисмутазы и их влияние на здоровье человека. Мол Аспекты Мед. 2005; 26: 340–52. [PubMed] [Google Scholar]48. Вюргес Дж., Ли Дж.В., Йим Й.И., Йим Х.С., Кан С.О., Джинович Каруго К. Кристаллическая структура никельсодержащей супероксиддисмутазы обнаруживает другой тип активного центра. Proc Natl Acad Sci. 2004; 101:8569–74. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]49. Corpas FJ, Barroso JB, дель Рио LA. Пероксисомы как источник активных форм кислорода и сигнальных молекул оксида азота в клетках растений.Тенденции Растениевод. 2001; 6: 145–50. [PubMed] [Google Scholar]50. Корпуса Ф.Дж., Фернандес-Оканья А., Каррерас А., Вальдеррама Р., Луке Ф., Эстебан Ф.Дж. и др. Экспрессия различных форм супероксиддисмутазы зависит от типа клеток в листьях оливы (Olea europaea L.). Физиология клеток растений. 2006; 47: 984–94. [PubMed] [Google Scholar]51. Цао X, Антонюк С.В., Ситхараман С.В., Уитсон Л.Дж., Тейлор А.Б., Холлоуэй С.П. и др. Структуры варианта G85R SOD1 при семейном боковом амиотрофическом склерозе. Дж. Биол. Хим.2008; 283:16169–77. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]52. Челикани П., Фита И., Лёвен П.С. Разнообразие структур и свойств среди каталаз. Cell Mol Life Sci. 2004; 61: 192–208. [PubMed] [Google Scholar]53. Гаэтани Г., Феррарис А., Рольфо М., Мангерини Р., Арена С., Киркман Х. Преобладающая роль каталазы в утилизации перекиси водорода в эритроцитах человека. Кровь. 1996; 87: 1595–9. [PubMed] [Google Scholar]55. Мейстер А., Андерсон М. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]56.Бригелиус-Флоэ Р. Тканеспецифические функции отдельных глутатионпероксидаз. Свободный Радик Биол Мед. 1999; 27: 951–65. [PubMed] [Google Scholar]57. Хейс Дж., Фланаган Дж., Джоуси И. Глутатионтрансферазы. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 2005; 45:51–88. [PubMed] [Google Scholar]58. Смирнов Н. Биосинтез L-аскорбиновой кислоты. Витам Горм. 2001; 61: 241–66. [PubMed] [Google Scholar]59. Мейстер А. Антиоксидантная система глутатион-аскорбиновой кислоты у животных. Дж. Биол. Хим. 1994; 269:9397–400. [PubMed] [Google Scholar] 60.Падаятти С., Кац А., Ван Ю., Эк П., Квон О., Ли Дж. и др. Витамин С как антиоксидант: оценка его роли в профилактике заболеваний. J Am Coll Nutr. 2003; 22:18–35. [PubMed] [Google Scholar]61. Шигеока С., Исикава Т., Тамой М., Миягава Й., Такэда Т., Ябута Й. и др. Регуляция и функция изоферментов аскорбатпероксидазы. J Опытный бот. 2002; 53: 1305–19. [PubMed] [Google Scholar]62. Мейстер А., Андерсон А. Глутатион. Анну Рев Биохим. 1983; 52: 711–60. [PubMed] [Google Scholar]63. Мейстер А. Метаболизм глутатиона и его селективная модификация.Дж. Биол. Хим. 1988; 263:17205–8. [PubMed] [Google Scholar]64. Fairlamb AH, Cerami A. Метаболизм и функции трипанотиона в Kinetoplastida. Анну Рев Микробиол. 1992; 46: 695–729. [PubMed] [Google Scholar]65. Нассар Э., Маллиган С., Тейлор Л., Керксик С., Гэлбрет М., Гринвуд М. и др. Влияние однократной дозы N-ацетил-5-метокситриптамина (мелатонина) и упражнений с отягощениями на ось гормон роста/ИФР-1 у молодых мужчин и женщин. J Int Soc Sports Nutr. 2007; 4:14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]66.Каниато Р., Филиппини Р., Пиован А., Пуричелли Л., Борсарини А., Каппеллетти Э. Мелатонин в растениях. Adv Exp Med Biol. 2003; 527: 593–7. [PubMed] [Google Scholar]67. Райтер Р.Дж., Карнейро Р.С., О. CS. Мелатонин в связи с механизмами клеточной антиоксидантной защиты. Горм Метаб Рез. 1997; 29: 363–72. [PubMed] [Google Scholar]68. Tan DX, Manchester LC, Reiter RJ, Qi WB, Karbownik M, Calvo JR. Значение мелатонина в системе антиоксидантной защиты: реакции и продукты. Биол Сигналы Рецепт. 2000; 9: 137–59.[PubMed] [Google Scholar]69. Herrera E, Barbas C. Витамин E: действие, метаболизм и перспективы. J Physiol Biochem. 2001; 57: 43–56. [PubMed] [Google Scholar]70. Brigelius-Flohe R, Traber M. Витамин E: функция и метаболизм. FASEB J. 1999; 13:1145–55. [PubMed] [Google Scholar]72. Wang X, Quinn P. Витамин Е и его функция в мембранах. Прог Липид Рез. 1999; 38: 309–36. [PubMed] [Google Scholar]73. Яшке Х., Горс Г.Дж., Седербаум А.И., Хинсон Д.А., Пессайр Д., Лемастерс Д.Дж. Механизмы гепатотоксичности.Токсикол науч. 2002; 65: 166–76. [PubMed] [Google Scholar]74. Папас АМ. Диета и антиоксидантный статус. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 999–1007. [PubMed] [Google Scholar]75. Браун Дж. Э., Райс-Эван, Калифорния. Экстракт артишока, богатый лютеолином, защищает липопротеины низкой плотности от окисления in vitro. Свободный Радик Рез. 1998; 29: 247–255. [PubMed] [Google Scholar]76. Фурута С., Нишиба Ю., Суда И. Флуорометрический анализ для скрининга антиоксидантной активности овощей. Дж. Пищевая наука. 1997; 62: 526–8. [Google Академия] 77. Ван Х, Цао Г, Прайор Р.Л.Общая антиоксидантная способность фруктов. J Agric Food Chem. 1996; 44: 701–5. [Google Академия] 78. Лин Дж.К., Лин Ч., Линг Ю.С., Лин-Шиан С.Ю., Хуан И.М. Обзор содержания катехинов, галловой кислоты и метилксантинов в зеленом чае, улуне, пуэре и черном чае. J Agric Food Chem. 1998;46:3635–42. [Google Академия] 79. Девасагаям Т.П., Тилак Дж.К., Болур К.К., Сане К.С., Гаскадби С.С., Леле Р.Д. Свободные радикалы и антиоксиданты в здоровье человека: текущее состояние и перспективы на будущее. J Assoc врачей Индии. 2004; 52: 794–803. [PubMed] [Google Scholar]80.Лопес-Варела С., Гонсалес-Гросс М., Маркос А. Функциональные продукты и иммунная система: обзор. Eur J Clin Nutr. 2002; 56: С29–33. [PubMed] [Google Scholar]81. Роберфройд МБ. Что полезно для здоровья? Концепция функционального питания. Пищевая химическая токсикол. 1999; 37: 1034–41. [PubMed] [Google Scholar]82. Кришнасвами К. Индийская функциональная пища: роль в профилактике рака. Nutr Rev. 1996; 54: 127–31. [PubMed] [Google Scholar]83. ДеФеличе С.Л. Нутрицевтики: возможности на развивающемся рынке. Скрипт Маг.1992; 9:14–5. [Google Академия]84. Диллард CJ, немецкий JB. Фитохимические вещества: нутрицевтики и здоровье человека. J Sci Food Agric. 2000; 80: 1744–56. [Google Академия]85. Тапас А.Р., Сакаркар Д.М., Какдэ Р.Б. Обзорная статья о флавоноидах как нутрицевтиках: обзор. Троп Джей Фарм Рез. 2008;7:1089–99. [Google Scholar]

Свободные радикалы, антиоксиданты при заболеваниях и здоровье

В организме есть несколько механизмов противодействия окислительному стрессу путем выработки антиоксидантов, которые либо вырабатываются естественным образом in situ (эндогенные антиоксиданты), либо поступают извне с пищей (экзогенные антиоксиданты).Роль антиоксидантов заключается в том, чтобы нейтрализовать избыток свободных радикалов, защитить клетки от их токсического воздействия и способствовать профилактике заболеваний.

Классификация антиоксидантов

Эндогенные соединения в клетках можно разделить на ферментативные антиоксиданты и неферментативные антиоксиданты.

Основными антиоксидантными ферментами, непосредственно участвующими в нейтрализации АФК и РНС, являются: супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (КАТ), глутатионпероксидаза (ГПх) и глутатионредуктаза (ГРх) (6–12).СОД, первая линия защиты от свободных радикалов, катализирует дисмутацию супероксидного анион-радикала (O 2 •– ) в перекись водорода (H 2 O 2 ) путем восстановления. Образовавшийся окислитель (H 2 O 2 ) превращается в воду и кислород (O 2 ) под действием каталазы (CAT) или глутатионпероксидазы (GPx). Фермент селенопротеина GPx удаляет H 2 O 2 , используя его для окисления восстановленного глутатиона (GSH) в окисленный глутатион (GSSG).Глутатионредуктаза, фермент флавопротеина, регенерирует GSH из GSSG, используя НАДФН в качестве источника восстановительной способности. Помимо перекиси водорода, GPx также восстанавливает гидроперекиси липидов или нелипидов при окислении глутатиона (GSH) (2, 5-10).

Неферментативные антиоксиданты также делятся на метаболические антиоксиданты и питательные антиоксиданты. Метаболические антиоксиданты, относящиеся к эндогенным антиоксидантам, вырабатываются путем метаболизма в организме, такие как липоидная кислота, глутатион, L-аригинин, коэнзим Q10, мелатонин, мочевая кислота, билирубин, металлохелатирующие белки, трансферрин и др. (5, 6).В то время как питательные антиоксиданты, принадлежащие к экзогенным антиоксидантам, представляют собой соединения, которые не могут вырабатываться в организме и должны поступать с пищей или добавками, такими как витамин Е, витамин С, каротиноиды, микроэлементы (селен, марганец, цинк), флавоноиды, омега- жирные кислоты 3 и омега-6 и т. д.

Процесс антиоксидантов

Когда антиоксидант разрушает свободный радикал, этот антиоксидант сам окисляется. Поэтому антиоксидантные ресурсы в организме должны постоянно восстанавливаться.Таким образом, в то время как в одной конкретной системе антиоксидант эффективен против свободных радикалов, в других системах тот же самый антиоксидант может стать неэффективным. Кроме того, в определенных обстоятельствах антиоксидант может даже действовать как прооксидант, например. он может генерировать токсичные ROS/RNS (10). Антиоксидантный процесс может функционировать одним из двух способов: разрывом цепи или предотвращением. Для разрыва цепи, когда радикал освобождает или крадет электрон, образуется второй радикал. Последний оказывает такое же действие на другую молекулу и продолжается до тех пор, пока образовавшийся свободный радикал либо не будет стабилизирован разрушающим цепь антиоксидантом (витамином С, Е, каротиноидами и т. д.), либо он просто не распадется на безвредный продукт.Классический пример такой цепной реакции — перекисное окисление липидов. В профилактических целях антиоксидантный фермент, такой как супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза, может предотвратить окисление за счет снижения скорости инициации цепи, например, либо путем удаления инициирующих свободных радикалов, либо путем стабилизации радикалов переходных металлов, таких как медь и железо (10).

Питательные антиоксиданты

Антиоксиданты из нашего рациона играют важную роль, помогая эндогенным антиоксидантам нейтрализовать окислительный стресс.Дефицит нутриентов-антиоксидантов является одной из причин многочисленных хронических и дегенеративных патологий. Каждое питательное вещество уникально с точки зрения его структуры и антиоксидантной функции (6, 38).

Витамин Е. Витамин Е — жирорастворимый витамин с высокой антиоксидантной активностью. Витамин Е представляет собой хиральное соединение с восемью стереоизомерами: α, β, γ, δ токоферол и α, β, γ, δ токотриенол. Только α-токоферол является наиболее биологически активной формой у человека. Исследования как на животных, так и на людях показывают, что природный правовращающий d-α-токоферол почти в два раза эффективнее синтетического рацемического dl-α-токоферола (39).Поскольку альфа-токоферол растворим в жирах, он защищает клеточные мембраны от повреждения свободными радикалами. Его антиоксидантная функция в основном заключается в защите от перекисного окисления липидов. Витамин Е был предложен для профилактики рака толстой кишки, предстательной железы и молочной железы, некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, ишемии, катаракты, артрита и некоторых неврологических расстройств. (40). Однако недавнее исследование показало, что ежедневные дозы α-токоферола 400 МЕ и более могут увеличить риск смерти, и их следует избегать.Напротив, нет повышенного риска смерти при дозе 200 МЕ в день или меньше, и даже может быть некоторая польза (41). Несмотря на споры, к длительному приему высоких доз витамина Е следует подходить с осторожностью, пока не будут получены дополнительные доказательства его безопасности. Пищевыми источниками витамина Е являются растительные масла, масло зародышей пшеницы, цельные зерна, орехи, крупы, фрукты, яйца, птица, мясо (6, 40). Приготовление и хранение могут разрушить натуральный d-α-токоферол в пищевых продуктах (40).

Витамин С. Витамин С, также известный как аскорбиновая кислота, является водорастворимым витамином. Он необходим для биосинтеза коллагена, карнитина и нейротрансмиттеров (42). Польза для здоровья от витамина С: антиоксидант, антиатерогенный, антиканцерогенный, иммуномодулятор. Положительный эффект витамина С заключается в снижении заболеваемости раком желудка, а также в предотвращении рака легких и колоректального рака. Витамин С действует синергетически с витамином Е, подавляя свободные радикалы, а также восстанавливает восстановленную форму витамина Е.Тем не менее, прием высоких доз витамина С (2000 мг и более в день) был предметом споров из-за его возможных прооксидантных или канцерогенных свойств (42-43). Природными источниками витамина С являются кислые фрукты, зеленые овощи, помидоры. Аскорбиновая кислота является лабильной молекулой, поэтому она может быть потеряна во время приготовления пищи (43).

Бета-каротин, Бета-каротин является жирорастворимым представителем каротиноидов, которые считаются провитаминами, поскольку они могут быть преобразованы в активный витамин А.Бета-каротин превращается в ретинол, необходимый для зрения. Это сильный антиоксидант и лучший гаситель синглетного кислорода. Однако добавка бета-каротина в дозах 20 мг в день в течение 5-8 лет была связана с повышенным риском рака легких и рака предстательной железы и увеличением общей смертности у курильщиков сигарет (44). Бета-каротин в дозе 20–30 мг в день у курильщиков также может увеличить смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 12–26 % (44). Эти побочные эффекты, по-видимому, не возникают у людей, которые едят продукты с высоким содержанием бета-каротина.Бета-каротин присутствует во многих фруктах, злаках, масле и овощах (морковь, зелень, кабачки, шпинат) (6).

Ликопин. Ликопин, каротиноид, обладает антиоксидантными и антипролиферативными свойствами на животных и in vitro исследований на линиях клеток молочной железы, предстательной железы и легких, хотя противораковая активность у людей остается спорной (6, 45, 46). Было обнаружено, что ликопин очень защитный, особенно при раке предстательной железы (46). В нескольких проспективных когортных исследованиях была обнаружена связь между высоким потреблением ликопина и снижением заболеваемости раком предстательной железы, хотя не все исследования дали устойчивые результаты (45).Основным диетическим источником ликопина являются помидоры, при этом ликопин в вареных помидорах, включая томатный сок и томатный соус, более биодоступен, чем в сырых помидорах (38).

Селен (Se). Se — микроэлемент, содержащийся в почве, воде, овощах (чеснок, лук, зерновые, орехи, соя), морепродуктах, мясе, печени, дрожжах (6). Он образует активный центр нескольких антиоксидантных ферментов, включая глутатионпероксидазу. В низких дозах селен обладает антиоксидантными, антиканцерогенными и иммуномодулирующими свойствами (47).Селен также необходим для функции щитовидной железы (48). Превышение допустимого верхнего уровня потребления 400 мкг селена в день может привести к селенозу, который представляет собой отравление селеном, характеризующееся желудочно-кишечными расстройствами, выпадением волос и ногтей, циррозом печени, отеком легких и смертью (48). Дефицит селена может возникать у больных, находящихся на полном парентеральном питании (ППП), и у больных с желудочно-кишечными расстройствами. В некоторых районах Китая с почвой, бедной селеном, у людей развилась смертельная кардиомиопатия, называемая болезнью Кешана, которую вылечили добавкой селена (48).Роль Se в профилактике рака была предметом недавних исследований и дискуссий. Результаты клинических и когортных исследований по профилактике рака, особенно рака легких, колоректального рака и рака предстательной железы, неоднозначны (10, 48).

Флавоноиды. Флавоноиды представляют собой полифенольные соединения, присутствующие в большинстве растений. По химической структуре идентифицировано более 4000 флавоноидов, которые подразделяются на флаванолы, флаваноны, флавоны, изофлавоны, катехины, антоцианы, проантоцианидины.Благотворное влияние флавоноидов на здоровье человека в основном заключается в их мощной антиоксидантной активности (49). Сообщается, что они предотвращают или отсрочивают ряд хронических и дегенеративных заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания, артрит, старение, катаракта, потеря памяти, инсульт, болезнь Альцгеймера, воспаление, инфекция. Каждое растение содержит уникальную комбинацию флавоноидов, поэтому разные травы, богатые этими веществами, по-разному воздействуют на организм (50). К основным природным источникам флавоноидов относятся зеленый чай, виноград (красное вино), яблоко, какао (шоколад), гинкго билоба, соя, куркума, ягоды, лук, брокколи и др.

Например, зеленый чай является богатым источником флавоноидов, особенно флавонолов (катехинов) и кверцетина. Уровень катехина в зеленом чае в 4-6 раз выше, чем в черном. Многие полезные свойства зеленого чая заключаются в его антиоксидантной, антиканцерогенной, антигиперхолестеринемической, антибактериальной (кариес зубов) и противовоспалительной активности (51).

Омега-3 и омега-6 жирные кислоты. Это незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью, поскольку человеческий организм не может их синтезировать.Поэтому они получаются только из пищи. Жирные кислоты омега-3 можно найти в жирной рыбе (лосось, тунец, палтус, сардины, минтай), криле, водорослях, грецком орехе, ореховом масле и льняном семени. Однако следует избегать некоторых крупных рыб, таких как черепица, акула, рыба-меч, из-за высокого уровня ртути в них (52). Существует три основных пищевых типа омега-3 жирных кислот: эйкозапентаеновая кислота (ЭПК), докозагексаеновая кислота (ДГК) и альфа-линоленовая кислота (АЛК). ЭПК и ДГК в изобилии содержатся в рыбе и непосредственно используются организмом; в то время как ALA содержится в орехах и должна быть преобразована организмом в DHA и EPA.Пищевые источники омега-6 жирных кислот (линолевой кислоты) включают растительные масла, орехи, крупы, яйца, птицу. Важно поддерживать соответствующий баланс омега-3 и омега-6 в рационе, поскольку эти два вещества работают вместе для укрепления здоровья (52, 53). Жирные кислоты омега-3 помогают уменьшить воспаление, а большинство жирных кислот омега-6 способствуют воспалению. Несоответствующий баланс этих незаменимых жирных кислот способствует развитию заболеваний, в то время как правильный баланс помогает поддерживать и даже улучшать здоровье.Здоровая диета должна содержать примерно в 2-4 раза больше омега-6, чем омега-3. В американской диете омега-6 в 14-25 раз больше, чем омега-3, что объясняет рост воспалительных заболеваний в США (52). Омега-3 уменьшают воспаление и предотвращают хронические заболевания, такие как болезни сердца, инсульт, потеря памяти, депрессия, артрит, катаракта, рак. Омега-6 улучшают диабетическую невропатию, экзему, псориаз, остеопороз и помогают в лечении рака (38, 52, 53).

Наконец, некоторые эндогенные антиоксиданты, такие как L-аргинин, коэнзим Q-10, мелатонин, в последнее время используются в качестве добавок для профилактики или лечения некоторых хронических и дегенеративных заболеваний (54-56).Сообщается, что приведенный здесь список антиоксидантов не является исчерпывающим.

Свободные радикалы, антиоксиданты при заболеваниях и здоровье

Организм имеет несколько механизмов противодействия окислительному стрессу путем выработки антиоксидантов, которые либо вырабатываются естественным образом in situ (эндогенные антиоксиданты), либо поступают извне с пищей (экзогенные антиоксиданты). Роль антиоксидантов заключается в том, чтобы нейтрализовать избыток свободных радикалов, защитить клетки от их токсического воздействия и способствовать профилактике заболеваний.

Классификация антиоксидантов

Эндогенные соединения в клетках можно разделить на ферментативные антиоксиданты и неферментативные антиоксиданты.

Основными антиоксидантными ферментами, непосредственно участвующими в нейтрализации АФК и РНС, являются: супероксиддисмутаза (СОД), каталаза (КАТ), глутатионпероксидаза (ГПх) и глутатионредуктаза (ГРх) (6–12). СОД, первая линия защиты от свободных радикалов, катализирует дисмутацию супероксидного анион-радикала (O 2 •– ) в перекись водорода (H 2 O 2 ) путем восстановления.Образовавшийся окислитель (H 2 O 2 ) превращается в воду и кислород (O 2 ) под действием каталазы (CAT) или глутатионпероксидазы (GPx). Фермент селенопротеина GPx удаляет H 2 O 2 , используя его для окисления восстановленного глутатиона (GSH) в окисленный глутатион (GSSG). Глутатионредуктаза, фермент флавопротеина, регенерирует GSH из GSSG, используя НАДФН в качестве источника восстановительной способности. Помимо перекиси водорода, GPx также восстанавливает гидроперекиси липидов или нелипидов при окислении глутатиона (GSH) (2, 5-10).

Неферментативные антиоксиданты также делятся на метаболические антиоксиданты и питательные антиоксиданты. Метаболические антиоксиданты, относящиеся к эндогенным антиоксидантам, вырабатываются путем метаболизма в организме, такие как липоидная кислота, глутатион, L-аригинин, коэнзим Q10, мелатонин, мочевая кислота, билирубин, металлохелатирующие белки, трансферрин и др. (5, 6). В то время как питательные антиоксиданты, принадлежащие к экзогенным антиоксидантам, представляют собой соединения, которые не могут вырабатываться в организме и должны поступать с пищей или добавками, такими как витамин Е, витамин С, каротиноиды, микроэлементы (селен, марганец, цинк), флавоноиды, омега- жирные кислоты 3 и омега-6 и др.

Антиоксидантный процесс

Когда антиоксидант разрушает свободный радикал, этот антиоксидант сам окисляется. Поэтому антиоксидантные ресурсы в организме должны постоянно восстанавливаться. Таким образом, в то время как в одной конкретной системе антиоксидант эффективен против свободных радикалов, в других системах тот же самый антиоксидант может стать неэффективным. Кроме того, в определенных обстоятельствах антиоксидант может даже действовать как прооксидант, например. он может генерировать токсичные ROS/RNS (10). Антиоксидантный процесс может функционировать одним из двух способов: разрывом цепи или предотвращением.Для разрыва цепи, когда радикал освобождает или крадет электрон, образуется второй радикал. Последний оказывает такое же действие на другую молекулу и продолжается до тех пор, пока образовавшийся свободный радикал либо не будет стабилизирован разрушающим цепь антиоксидантом (витамином С, Е, каротиноидами и т. д.), либо он просто не распадется на безвредный продукт. Классический пример такой цепной реакции — перекисное окисление липидов. В профилактических целях антиоксидантный фермент, такой как супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза, может предотвратить окисление за счет снижения скорости инициации цепи, например.g., либо путем поглощения инициирующих свободных радикалов, либо путем стабилизации радикалов переходных металлов, таких как медь и железо (10).

Питательные антиоксиданты

Антиоксиданты из нашего рациона играют важную роль, помогая эндогенным антиоксидантам нейтрализовать окислительный стресс. Дефицит нутриентов-антиоксидантов является одной из причин многочисленных хронических и дегенеративных патологий. Каждое питательное вещество уникально с точки зрения его структуры и антиоксидантной функции (6, 38).

Витамин Е. Витамин Е — это жирорастворимый витамин с высокой антиоксидантной активностью. Витамин Е представляет собой хиральное соединение с восемью стереоизомерами: α, β, γ, δ токоферол и α, β, γ, δ токотриенол. Только α-токоферол является наиболее биологически активной формой у человека. Исследования как на животных, так и на людях показывают, что природный правовращающий d-α-токоферол почти в два раза эффективнее синтетического рацемического dl-α-токоферола (39). Поскольку альфа-токоферол растворим в жирах, он защищает клеточные мембраны от повреждения свободными радикалами. Его антиоксидантная функция в основном заключается в защите от перекисного окисления липидов.Витамин Е был предложен для профилактики рака толстой кишки, предстательной железы и молочной железы, некоторых сердечно-сосудистых заболеваний, ишемии, катаракты, артрита и некоторых неврологических расстройств. (40). Однако недавнее исследование показало, что ежедневные дозы α-токоферола 400 МЕ и более могут увеличить риск смерти, и их следует избегать. Напротив, нет повышенного риска смерти при дозе 200 МЕ в день или меньше, и даже может быть некоторая польза (41). Несмотря на споры, к длительному приему высоких доз витамина Е следует подходить с осторожностью, пока не будут получены дополнительные доказательства его безопасности.Пищевыми источниками витамина Е являются растительные масла, масло зародышей пшеницы, цельные зерна, орехи, крупы, фрукты, яйца, птица, мясо (6, 40). Приготовление и хранение могут разрушить натуральный d-α-токоферол в пищевых продуктах (40).

Витамин С. Витамин С, также известный как аскорбиновая кислота, является водорастворимым витамином. Он необходим для биосинтеза коллагена, карнитина и нейротрансмиттеров (42). Польза для здоровья от витамина С: антиоксидант, антиатерогенный, антиканцерогенный, иммуномодулятор. Положительный эффект витамина С заключается в снижении заболеваемости раком желудка, а также в предотвращении рака легких и колоректального рака.Витамин С работает синергетически с витамином Е, подавляя свободные радикалы, а также восстанавливает восстановленную форму витамина Е. Однако потребление высоких доз витамина С (2000 мг или более в день) было предметом споров из-за его возможного прооксидантного действия. или канцерогенное свойство (42-43). Природными источниками витамина С являются кислые фрукты, зеленые овощи, помидоры. Аскорбиновая кислота является лабильной молекулой, поэтому она может быть потеряна во время приготовления пищи (43).

Бета-каротин, Бета-каротин является жирорастворимым представителем каротиноидов, которые считаются провитаминами, поскольку они могут быть преобразованы в активный витамин А.Бета-каротин превращается в ретинол, необходимый для зрения. Это сильный антиоксидант и лучший гаситель синглетного кислорода. Однако добавка бета-каротина в дозах 20 мг в день в течение 5-8 лет была связана с повышенным риском рака легких и рака предстательной железы и увеличением общей смертности у курильщиков сигарет (44). Бета-каротин в дозе 20–30 мг в день у курильщиков также может увеличить смертность от сердечно-сосудистых заболеваний на 12–26 % (44). Эти побочные эффекты, по-видимому, не возникают у людей, которые едят продукты с высоким содержанием бета-каротина.Бета-каротин присутствует во многих фруктах, злаках, масле и овощах (морковь, зелень, кабачки, шпинат) (6).

Ликопин. Ликопин, каротиноид, обладает антиоксидантными и антипролиферативными свойствами на животных и in vitro исследований на линиях клеток молочной железы, предстательной железы и легких, хотя противораковая активность у людей остается спорной (6, 45, 46). Было обнаружено, что ликопин очень защитный, особенно при раке предстательной железы (46). В нескольких проспективных когортных исследованиях была обнаружена связь между высоким потреблением ликопина и снижением заболеваемости раком предстательной железы, хотя не все исследования дали устойчивые результаты (45).Основным диетическим источником ликопина являются помидоры, при этом ликопин в вареных помидорах, включая томатный сок и томатный соус, более биодоступен, чем в сырых помидорах (38).

Селен (Se). Se — микроэлемент, содержащийся в почве, воде, овощах (чеснок, лук, зерновые, орехи, соя), морепродуктах, мясе, печени, дрожжах (6). Он образует активный центр нескольких антиоксидантных ферментов, включая глутатионпероксидазу. В низких дозах селен обладает антиоксидантными, антиканцерогенными и иммуномодулирующими свойствами (47).Селен также необходим для функции щитовидной железы (48). Превышение допустимого верхнего уровня потребления 400 мкг селена в день может привести к селенозу, который представляет собой отравление селеном, характеризующееся желудочно-кишечными расстройствами, выпадением волос и ногтей, циррозом печени, отеком легких и смертью (48). Дефицит селена может возникать у больных, находящихся на полном парентеральном питании (ППП), и у больных с желудочно-кишечными расстройствами. В некоторых районах Китая с почвой, бедной селеном, у людей развилась смертельная кардиомиопатия, называемая болезнью Кешана, которую вылечили добавкой селена (48).Роль Se в профилактике рака была предметом недавних исследований и дискуссий. Результаты клинических и когортных исследований по профилактике рака, особенно рака легких, колоректального рака и рака предстательной железы, неоднозначны (10, 48).

Флавоноиды. Флавоноиды представляют собой полифенольные соединения, присутствующие в большинстве растений. По химической структуре идентифицировано более 4000 флавоноидов, которые подразделяются на флаванолы, флаваноны, флавоны, изофлавоны, катехины, антоцианы, проантоцианидины.Благотворное влияние флавоноидов на здоровье человека в основном заключается в их мощной антиоксидантной активности (49). Сообщается, что они предотвращают или отсрочивают ряд хронических и дегенеративных заболеваний, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания, артрит, старение, катаракта, потеря памяти, инсульт, болезнь Альцгеймера, воспаление, инфекция. Каждое растение содержит уникальную комбинацию флавоноидов, поэтому разные травы, богатые этими веществами, по-разному воздействуют на организм (50). К основным природным источникам флавоноидов относятся зеленый чай, виноград (красное вино), яблоко, какао (шоколад), гинкго билоба, соя, куркума, ягоды, лук, брокколи и др.

Например, зеленый чай является богатым источником флавоноидов, особенно флавонолов (катехинов) и кверцетина. Уровень катехина в зеленом чае в 4-6 раз выше, чем в черном. Многие полезные свойства зеленого чая заключаются в его антиоксидантной, антиканцерогенной, антигиперхолестеринемической, антибактериальной (кариес зубов) и противовоспалительной активности (51).

Омега-3 и омега-6 жирные кислоты. Это незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты с длинной цепью, поскольку человеческий организм не может их синтезировать.Поэтому они получаются только из пищи. Жирные кислоты омега-3 можно найти в жирной рыбе (лосось, тунец, палтус, сардины, минтай), криле, водорослях, грецком орехе, ореховом масле и льняном семени. Однако следует избегать некоторых крупных рыб, таких как черепица, акула, рыба-меч, из-за высокого уровня ртути в них (52). Существует три основных пищевых типа омега-3 жирных кислот: эйкозапентаеновая кислота (ЭПК), докозагексаеновая кислота (ДГК) и альфа-линоленовая кислота (АЛК). ЭПК и ДГК в изобилии содержатся в рыбе и непосредственно используются организмом; в то время как ALA содержится в орехах и должна быть преобразована организмом в DHA и EPA.Пищевые источники омега-6 жирных кислот (линолевой кислоты) включают растительные масла, орехи, крупы, яйца, птицу. Важно поддерживать соответствующий баланс омега-3 и омега-6 в рационе, поскольку эти два вещества работают вместе для укрепления здоровья (52, 53). Жирные кислоты омега-3 помогают уменьшить воспаление, а большинство жирных кислот омега-6 способствуют воспалению. Несоответствующий баланс этих незаменимых жирных кислот способствует развитию заболеваний, в то время как правильный баланс помогает поддерживать и даже улучшать здоровье.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.