Полозов Андрей Анатольевич

СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОЕ ОКИСЛЕНИЕ

В митохондриях метаболизируется более 90% потребляемого аэробными клетками кислорода (Cheeseman K. H., Slater T. F., 1993) и образуется около 75% общего потока супероксидных радикалов в клетке.

Активные формы кислорода вызывают повреждения мембран, коллагена, ДНК, хpоматина, стpуктуpных белков, а также участвуют в эпигенетической регуляции экспрессии ядерных и митохондриальных генов, приводя к метилированию ДНК, влияют на внутpиклеточный уровень кальция, запускают каскад, ведущий к апоптозу и т.д.

За 70 лет жизни человека организм производит около одной тонны радикалов кислорода, хотя только 2-5% вдыхаемого с воздухом кислорода превращается в его токсические радикалы.

В клетке крысы может возникать до 104 вызванных активными формами кислорода повреждений ДНК в день.

У женщин, которые живут в среднем на 10 лет дольше, чем мужчины, уровень основного обмена на 6% ниже, чем у мужчин.

Едва ли не решающее значение в разрушении организма придаётся повреждающему действию свободных радикалов. Основы учения о свободно-радикальном окислении были разработаны академиком Эммануэлем Н.М. Хотя на Западе считают, что идея свободнорадикального окисления принадлежит Д. Харману (1956) и долгое время находилась в дремотном состоянии. Большую часть энергии организм получает за счет кислородного окисления пищевых продуктов. Окисление происходит в митохондриях клеток. Суть процесса сводится к переносу электронов от окисляемых молекул на кислород, который таким образом восстанавливается до воды. В процессе такого окисления образуются и полувосстановленные формы кислорода – О2 + , которые обладают огромной реакционной способностью. Кроме него в процессе окисления также образуются атомарный кислород, окислы, гидроокислы и перекиси. Все это называется свободные радикалы, которые обладают очень высокой реакционной способностью. Они повреждают все, с чем соприкасаются – ДНК, митохондрии, наружную клеточную мембрану и т.д. Это окисление используется в частности и для защиты организма. В организме существуют крупные мигрирующие клетки – макрофаги, которые поглощают чужеродные элементы (вирусы, бактерии, грибы, раковые клетки, жировые капельки и т.п.) и окисляют их этим способом. Но на нужды организма расходуется всего 2% свободных радикалов. Остальные 98% повреждают его. Предполагается, что разрушающее действие свободных радикалов отнимает не один десяток лет жизни у человека. Эти же агрессоры часто являются виновниками таких заболеваний, как рак, болезни сердца и сосудов и т. п. (Гусев В.А., 1994).

В 1969 году Мк. Кордом и И. Фридовичем была открыта супероксиддисмутаза, которая защищает организм от свободных радикалов. В митохондриях метаболизируется более 90% потребляемого аэробными клетками кислорода (Cheeseman K. H., Slater T. F., 1993) и образуется 75% общего потока супероксидных радикалов в клетке. Митохондрии у видов с низкой продолжительностью жизни, например у комнатных мух, генерируют в 6 - 300 раз больше оксидантов, чем митохондрии млекопитающих. При старении из-за окислительных повреждений мембран самих митохондрий, скорость генерации супероксидных радикалов и перекиси водорода митохондриями увеличивается как у насекомых, так и в мозге, сердце и печени млекопитающих.

Благодаря введению поправки на обеспеченность организма ключевым ферментом антиокислительной защиты супероксиддисмутазой американский геронтолог Р. Катлер (1980) и его сотрудники получили полную корреляцию между уровнем потребления кислорода на единицу массы и продолжительностью жизни тринадцати видов млекопитающих включая человека. Отношение удельной активности супероксиддисмутазы в печени, мозге и сердце к интенсивности основного обмена непрерывно возрастает с увеличением максимальной продолжительности жизни и имеет строго линейный характер. Коэффициент корреляции близок к единице. Положительная корреляция между уровнем активности супероксиддисмутазы в мозге и продолжительностью жизни 11 видов млекопитающих была выявлена Оно и Окада (1984).

Свободнорадикальное окисление усугубляет течение многих заболеваний, например, развитие атеросклероза. Холестерин не может проникнуть в атеросклеротическую бляшку без предварительного свободнорадикального окисления. Жировая ткань распадается на жирные кислоты и глицерин, которые выходят в кровь. Свободные радикалы также взаимодействуют с ненасыщенными жирными кислотами с образованием продуктов перекисного окисления липидов, которые обладают еще большей реакционной способностью, токсичностью, повреждающей способностью. Поэтому чем больше организм содержит жира, тем быстрее он стареет. Организм защищается от свободнорадикального окисления ферментами дисмутазой и пероксидазой, стероидными гормонами (половые гормоны и коры надпочечников), адреналином.

Наиболее хорошо изучено повреждающее действие их в отношении липидов. Окислительное повреждение нуклеиновых кислот приводит к одно и двух нитевым разрывам молекул, перекрёстным связям с другими молекулами. Воздействие оксидантов на белки ведёт к образованию окисленных производных аминокислот, перекрёстных связей между белками, фрагментации их на пептиды, реакции с альдегидами. В длительно сохраняющихся белках (коллагене, кристалине) оксиданты в присутствии сахаров формируют производное пентазидин, продукт перекрёстных связей между аргинином, лизином и сахарами. Этот биомаркёр старения, называемый также AGE, обнаружен у самых разных млекопитающих, включая человека. Свободнорадикальные реакции прямо или косвенно могут лежать в основе и других нейродегенеративных заболеваний, непосредственно ассоциирующихся со старением: болезни Паркинсона (Zhang J., 1999), бокового амиотрофического склероза.

Полозов А.А. Слагаемые максимальной продолжительности жизни: что нового? [Текст]/  А.А. Полозов. – М.: Советский спорт, 2011. – 380с.: ил
www.polozov.nemi-ekb.ru