02 июля

Свободные радикалы: что это такое и как они влияют на организм

Содержание

Представьте молекулы-вандалы, которые носятся по организму и разрушают все на своем пути. Звучит как сюжет какого-то фантастического фильма, но это — реальность, с которой сталкивается наше тело каждый день.

Свободные радикалы — нестабильные молекулы, образующиеся в процессе обмена веществ и под воздействием внешних факторов. У них двойственная роль: с одной стороны, они участвуют в важных биологических процессах, с другой — могут наносить серьезный ущерб клеткам.

Понимание механизмов действия свободных радикалов поможет разобраться в процессах старения, развития различных заболеваний и найти эффективные способы защиты от их разрушительного воздействия. В этой статье мы подробно рассмотрим, что представляют собой эти молекулярные «агрессоры» и как с ними бороться.

Как образуются свободные радикалы

Свободные радикалы — это молекулы или атомы, которые имеют один или несколько неспаренных электронов на внешней орбитали. Эта особенность делает их крайне нестабильными и химически активными. Стремясь восстановить электронное равновесие, они агрессивно взаимодействуют с другими молекулами, «конфискуя» у них электроны.

Основная часть свободных радикалов образуется в митохондриях — энергетических станциях клеток, в процессе клеточного дыхания. При производстве энергии из кислорода и глюкозы неизбежно образуются активные формы кислорода, включая супероксид-анион, гидроксильный радикал и перекись водорода. Это так называемые побочные продукты клеточного дыхания, которые могут вызвать окислительный стресс при их повышенном количестве.

Внешние факторы значительно усиливают образование свободных радикалов:

Ультрафиолетовое излучение запускает фотохимические реакции в коже;
Загрязнение воздуха содержит токсичные соединения;
Табачный дым насыщен окислительными веществами.

Стресс, интенсивные физические нагрузки, некоторые лекарственные препараты и даже обычная пища после термической обработки могут стать источниками этих «агрессивных» молекул.

Как свободные радикалы влияют на организм

Воздействие свободных радикалов на организм можно сравнить с коррозией металла. Они инициируют цепные реакции окисления, повреждая белки, липиды и ДНК — клетки буквально «ржавеют».

Этот процесс называется окислительным стрессом и является основой многих патологических состояний:

Поражение клеточных мембран нарушает их проницаемость и функциональность;
Окисление белков изменяет их структуру и активность ферментов;
Повреждение ДНК может привести к мутациям и нарушению процессов деления клеток.

Накопление таких повреждений с возрастом способствует развитию хронических заболеваний и ускоряет процессы старения.

Влияние свободных радикалов на кожу

Кожа принимает на себя основной удар свободных радикалов, особенно от ультрафиолетового излучения. UV-лучи проникают в глубокие слои дермы и запускают каскад окислительных реакций, разрушая коллаген и эластин — белки, отвечающие за упругость и эластичность кожи.

Результат этого воздействия хорошо виден невооруженным глазом: появляются морщины, пигментные пятна, кожа теряет тонус и становится дряблой. Свободные радикалы также нарушают процессы регенерации кожи, замедляя обновление клеток.

Свободные радикалы и рак

Связь между свободными радикалами и развитием онкологических заболеваний установлена многочисленными исследованиями. Повреждение ДНК свободными радикалами может вызывать мутации в генах, контролирующих рост и деление клеток. Если системы репарации ДНК не справляются с восстановлением повреждений, клетка может начать бесконтрольно делиться.

Системы репарации ДНК — способность клеток исправлять повреждения и разрывы в молекулах.

Накопление мутаций в этих участках ДНК постепенно превращает нормальную клетку в злокачественную. Хронический окислительный стресс также способствует воспалению, которое создает благоприятную среду для роста опухолей.

Свободные радикалы и старение

Согласно так называемой свободнорадикальной теории, в клетках накапливаются повреждения, наносимые свободными радикалами. Это и является основной причиной старения. С возрастом «атаки» свободных радикалов не прекращаются и даже увеличиваются. И такой длительный окислительный стресс не проходит без последствий для тела.

Повреждение митохондрий особенно критично для процессов старения. Они не только производят энергию, но и являются основным источником свободных радикалов. Поврежденные митохондрии работают менее эффективно и производят еще больше активных форм кислорода, создавая порочный круг окислительного повреждения.

Как бороться со свободными радикалами

Природа предусмотрела мощную защитную систему против свободных радикалов — антиоксиданты. Эти вещества способны нейтрализовать «агрессивные» молекулы, отдавая им свои электроны без потери собственной стабильности. Организм производит собственные антиоксиданты, но их часто недостаточно для полной защиты.

Ключевые внутренние антиоксиданты включают глутатион, каталазу, супероксиддисмутазу и другие ферменты.

Внешние антиоксиданты поступают с пищей и включают витамины C и E, бета-каротин, полифенолы, селен и многие другие соединения.

Современные биологически активные добавки могут значительно усилить антиоксидантную защиту организма. Коэнзим Q10, альфа-липоевая кислота, ресвератрол и другие природные соединения помогают поддерживать оптимальный баланс между образованием и нейтрализацией свободных радикалов.

Профилактика избытка свободных радикалов

Снижение образования свободных радикалов не менее важно, чем усиление антиоксидантной защиты.

Для профилактики избытка свободных радикалов важно:

Отказаться от курения (это кардинально уменьшает поступление окислительных веществ в организм);
Обеспечить защиту от ультрафиолетового излучения (предотвращает фотоокислительные повреждения кожи);
Регулярно заниматься физической активностью (укрепляет собственные антиоксидантные системы организма);
Управлять стрессом через медитации, отдых, йогу и другие релаксационные техники.

Правильное питание играет ключевую роль в профилактике окислительного стресса. Овощи и фрукты ярких цветов богаты натуральными антиоксидантами. Зеленый чай, темный шоколад, орехи и ягоды содержат мощные противоокислительные соединения. Ограничение потребления жареной, копченой и переработанной пищи снижает поступление продуктов окисления.

Полноценный сон также способствует восстановлению антиоксидантных резервов организма.

Список литературы

Польских А.Г. Биохимия старения // Forcipe. – 2020. – vol.3. – С. 128–129

Зенков Н.К., Меньщикова Е.Б., Ткачев В.О. Окислительный стресс: диагностика, терапия, профилактика. Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2017.

Лудан В.В., Польская Л.В. Роль антиоксидантов в жизнедеятельности организма // Таврический медико-биологический вестник. – 2019. – том 22, №3. – С. 86–88

Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания / Е.Б. Меньщикова [и др.]. — Новосибирск : Сибирское университетское издательство, 2017. — 284 c.

Шахмарданова С.А., Гулевская О.Н., Селецкая В.В., Зеленская А.В., Хананашвили Я.А., Нефедов Д.А., Галенко-Ярошевский П.А. Антиоксиданты: классификация, фармакотерапевтические свойства, использование в практической медицине // Журнал фундаментальной медицины и биологии. – 2016. – №3. – С. 4–15

Юртаева Е.Ю., Доровских В.А., Ли О.Н., Симонова Н.В., Штарберг М.А. Окислительный стресс в условиях ультрафиолетового облучения и его коррекция // Бюллетень. – 2016. – №59. – С. 64–68

Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol. 1956 Jul;11(3):298-300. DOI: 10.1093/geronj/11.3.298

Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronin MT, Mazur M, Telser J. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int J Biochem Cell Biol. 2007;39(1):44-84. DOI: 10.1016/j.biocel.2006.07.001

Poljsak B, Šuput D, Milisav I. Achieving the balance between ROS and antioxidants: when to use the synthetic antioxidants. Oxid Med Cell Longev. 2013;2013:956792. DOI: 10.1155/2013/956792