В статье мы расскажем:
• Зачем нужны антиоксиданты
• Какое действие оказывают антиоксиданты
• Нехватка антиоксидантов
• Когда антиоксиданты бессильны
• Негативный эффект антиоксидантов
Каков механизм действия этих биологически активных молекул? Неужели эта та самая волшебная таблетка, которую с легкостью можно получить вместе с компонентами пищи? Давайте разбираться.
Зачем нужны антиоксиданты
Завершающий этап получения энергии протекает в митохондриях: здесь, в наших маленьких клеточных электростанциях, расположена дыхательная цепь — система ферментативных комплексов, обеспечивающая перекачивание протонов и электронов и ставящая финальный штрих в метаболических превращениях любых органических веществ. Однако это и место, где в норме образуются свободные радикалы — неизбежный побочный продукт на фабрике по производству АТФ. Несовершенность их структуры (отсутствие одного или нескольких электронов — фактически “руки”, “ноги” или даже “головы”) обуславливает их повреждающее действие: они, стремясь вновь обрести целостность, “отбирают” недостающие электроны у нормальных клеточных структур.
Пожалуй, наиболее яркая демонстрация такого вандализма, так или иначе протекающего на молекулярном уровне, — перекисное окисление липидов — основных (наравне с белками) компонентов клеточных мембран — результатом которого будет гибель клетки.
Впрочем, в процессе эволюции наш организм научился применять свободные радикалы: он превратил их в мощный фактор защиты, направленный против вторгшихся на его границы патогенов. Так, скажем, иммунокомпетентные клетки — макрофаги — после захватывания и пожирания бактерии начинают ее переваривание: это неотъемлемый процесс их работы, необходимый для дальнейшего представления на поверхности этих клеток специфических для микроба белковых и полисахаридных частиц, активирующих лимфоциты. И именно в первоначальном “убивании” чужеродных микроорганизмов принимают участие свободные радикалы — активные формы кислорода и перекись.
Стоит также понимать, что несмотря на то, что человеческое тело все-таки смогло найти применение свободным радикалам, процесс их образования фактически так и остался бесконтрольным. В частности, речь идет не столько о ферментативных системах иммунокомпетентных клеток (тех же чистильщиков-макрофагов), сколько о самих митохондриях. А учитывая, что большинство протекающих в организме процессов требуют для своего осуществления энергии (даже всасывание глюкозы в кишечнике), процесс ее образования постоянен.
Раз уж контроль за продукцией свободных радикалов слишком эфемерен, регуляция осуществляется именно системой обезвреживания — антиоксидантами
Какое действие оказывают антиоксиданты
Свою основную задачу — обезвреживание свободных радикалов — антиоксиданты осуществляют различными путями: некоторые из представлены ферментами, напрямую нейтрализующими активные формы кислорода и перекись. К ним, в частности, относятся: каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза.
Вторую группу составляют неферментные антиоксиданты: глутатион, витамины (аскорбиновая кислота, токоферолы) и их предшественники (например, бета-каротин), а также флавоноиды, антоцианы и другие биологически активные вещества.
В целом, основные задачи всех этих представителей основной линии обороны можно свести к одной: предотвращение оксидативного стресса. К ней подключаются и другие, не менее значимые эффекты: антибактериальные, противовоспалительные, противовирусные, противоопухолевые.
Кроме того, предполагается, что они препятствуют и преждевременному старению: свободнорадикальная теория его развития до сих пор остается одной из ведущих. Она базируется на гипотезе, считающей, что происходящие со временем в организме структурные изменения клеток и тканей обусловлены накоплением поврежденных под действием свободных радикалов макромолекул: белков, липидов, ДНК. Это, по мнению ученых, в свою очередь, является механизмом, останавливающим клеточное деление: ведь если в той или иной структуры дефект не только не будет исправлен, но и будет унаследован дочерними клетками, это чревато атипизмом, что фактически приравнивается началу опухолевого развития.
Кроме того, активируются и различные сигнальные пути, результатом которых становится высвобождение провоспалительных молекул. В патологический процесс вовлекаются все новые и новые клетки.
Зеленый чай
Содержащиеся в нем катехины проявляют широкий спектр антиоксидантной активности. Галлат эпигаллокатехина, один из их главных представителей, непосредственно снижал поражения печени в клинических исследованиях, а также способствовал повышению уровня глутатиона — основного защитника нашего организма и главного участника процессов детоксикации.
Впрочем, наравне и с многочисленными благоприятными эффектами, при частом употреблении возникает и риск интоксикации из-за сконцентрированных в нем токсических металлов: кадмия, никеля и свинца.
Исследование
Перец
Фрукты и овощи | Общая антиоксидантная активность (в эквиваленте галловой кислоты (мг) на 100 г веса продукта)‾¹ | |
Яблоки | 6-60 | |
Бананы | 10-11 | |
Виноград | 2-3 | |
Киви | не определено | |
Лимон | не определено | |
Апельсин | 46-54 | |
Персик | ||
Сливы | 4-5 | |
Малина | ||
Клубника | 61-77 | |
Брокколи | 45-87 | |
Цветная капуста | 15-43 | |
Зеленый перец | ||
Красный перец |
Исследование
Малина, клубника, смородина, ежевика и другие ягоды
Ягоды богаты флавоноидами, фенольными соединениями, витаминами, каротиноидами и дубильными веществами — именно высокая концентрация природных антиоксидантов во многом предопределяет широкий спектр осуществляемых ими эффектов на человеческий организм.
В ягодах содержатся и антиоксидантные ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, аскорбатпероксидаза, глутатионпероксидаза и -редуктаза. Это (наряду вышеперечисленным воздействием) в значительной мере способствует поддержанию окислительно-восстановительного баланса — по меньшей мере, в самих ягодах.
К сожалению, ученые так и не пришли к консенсусу, проявляется ли их антиоксидантная активность у млекопитающих или же она ингибируется в желудочно-кишечном тракте. На данный момент этот вопрос остается открытым, и пока механизмы противораковой защиты изучаются изолированно — то есть на культурах клеток человека в лабораторных условиях. И есть, дано сказать, уже не мало интересных результатов: так, например, предварительная обработка свежевыделенных лимфоцитов кверцетином в течение 1 часа защищает ДНК от окислительного стресса, вызванного перекисью.
Исследование
Цветная капуста и брокколи
Овощи семейства крестоцветные также эффективны в борьбе с некоторыми разновидностями рака. Они содержат большое количество фитохимических веществ, а также витамин А, рибофлавин (В2), ниацин (В3), аскорбиновую кислоту и некоторые минералы и элементы: железо, фосфор и кальций.
Гранат
Гранат издавна применялся в медицине разных народов мира. Его свойства подкреплены уже значительной базой научных исследований, демонстрирующих на разных моделях антиоксидантный, противовоспалительный и даже противоопухолевый эффекты.
Именно комбинация из разных типов полифенольных соединений (среди которых и катехины с танинами, и антоцианы) придает ему уникальности: он активен в отношении сразу нескольких типов свободных радикалов.
Антиоксидантные эффекты его сока в разы превышают те, которыми обладают красное вино и зеленый чай, а экстракты из плодов и кожуры способны избирательно подавлять рост атипичных клеток рака простаты и легких, не оказывая при этом токсических воздействий по отношению к нормальным тканям и их структурам.
Экстракт цветков этого растения, особенно богатый эллаговой кислотой, при ежедневном введении в течение семи дней в значительной мере подавлял воспалительные процессы в толстом кишечнике, сопровождающиеся окислительным стрессом. При этом оказываемые противоязвенные воздействия были сопоставимы с теми, что осуществляли типичные препараты, применяемые для лечения колита — например, сульфасалазин.
Не менее интересным нам кажется и другое опубликованное исследование: так, 4-недельное применение экстракта кожуры граната в концентрации 6 мг/сут у мышей ассоциировалось с торможением экспрессии маркеров воспаления в жировой ткани и в толстом кишечнике, что еще раз подчеркивает о выраженной антиоксидантной функции.
Эллаговая, галловая кислоты и уролитины, содержащиеся в гранате, способны ингибировать ароматазу — фермент, превращающий андрогены в эстрогены. Избыток последних связан с пролиферацией клеток рака молочных желез, чувствительных к этому гормону.
Исследование
Грейпфруты, лимоны и апельсины
Флавоноиды цитрусов давно привлекли внимание ученых как потенциальные компоненты различных видов терапии. Так, скажем, нарингин, концентрация которого достаточно высокая в некоторых из их разновидностей, способен корректировать липидный спектр крови, снижая уровень “плохого” холестерина в составе липопротеинов низкой плотности, а также оказывает противовоспалительное, антиканцерогенное и антиоксидантное действие. Он не только обезвреживает свободные формы кислорода, но и непосредственно снижает их продукцию, а также восстанавливает активность митохондриальных ферментов.
Считается, что флавоноиды цитрусовых осуществляют и нейропротекторную функцию, модулируя активность нервных клеток, их пластичность, а также влияя на когнитивные функции и настроение.
Например, нарингин, обладая противовоспалительной активностью, способствует выживанию дофаминергических нейронов (в процессе синтеза нейромедиатора дофамина образуется большое количество свободных радикалов, атакующих клетки-продуценты), что потенциально можно использовать при лечении такого нейродегенеративного заболевания, как болезнь Паркинсона.
Исследование
Вино, арахис и соя
ресвератрола. Это органическое соединение не только поглощает активные формы кислорода, предотвращая, тем самым, развитие окислительного стресса, но и оказывает противораковое действие, а также активно обсуждается в контексте антивозрастного препарата.
Ресвератрол подавляет перекисное окисление липидов и увеличивает активность таких ферментов-защитников как супероксиддисмутаза и глутатионпероксидаза в кардиомиоцитах крыс.
Его применение у лабораторных животных коррелирует со снижением проявлений гипергликемии и улучшением чувствительности периферических тканей к инсулину. Более того, в сердечной мышце он, как показали эксперименты, стимулирует перемещение из внутренней среды клеток к мембране специфического переносчика глюкозы — GLUT4, что можно рассматривать в контексте предупреждения жировой инфильтрации миокарда.
У мышей введние ресвератрола повышало двигательную активность — это осуществлялось, по мнению исследователей, за счет увеличения количества функционирующих митохондрий.
Исследование
Нехватка антиоксидантов
Недостаточность антиоксидантных систем обуславливает развитие окислительного стресса
Так, при сахарном диабете (как первого, так и второго типов) окислительный стресс приводит к сосудистым осложнениям, что вносит немалую роль в развитие в дальнейшем инфаркта миокарда и атеросклероза. Впрочем, ученые до сих пор не могут определиться: избыток свободных радикалов выступает при данной патологии как сопутствующее явление или же следствие хронической гипергликемии (повышенного содержания в сыворотке крови глюкозы) — известно, что это во многом извращает не только активацию определенных факторов транскрипции, но и способствует образованию конечных продуктов гликозилирования — AGEs.
Исследование
Когда антиоксиданты бессильны
К сожалению, не всегда прием антиоксидантов (как в форме добавок, так и в виде продуктов питания) приносит желаемые результаты: необходимо, в первую очередь, учитывать генетические факторы и особенности метаболизма каждого отдельного организма.
Например, жирорастворимые витамины (которые, напомним, способны к накоплению, что необходимо помнить при выборе дозировки и назначении курса их приема) в условиях нарушенного желчеоттока и -образования, связанных либо со снижением синтетической функции печени, либо с закупоркой соответствующих протоков (при глистной инвазии, желчекаменной болезни), не способны подвергаться ферментативной обработке и дальнейшему всасыванию на эпителиальных ворсинках кишечника.
Немаловажную роль играет и генетика — особенно в контексте метаболических превращений витаминов. Например, при мутации в гене ВСМО1, продукт которого способствует переходу бета-каротина, провитамина А овощей, в активную форму (ретинол), этот процесс попросту делается невозможным.
SLC23A1
Итак, именно знание своих генетических особенностей обеспечивает четкое понимание того, какую форму и какого витамина необходимо принимать для нормального функционирования органов и систем организма. Иначе можно годами употреблять те или иные добавки, но, кроме выработки определенной сенсибилизации, так ничего и не добиться.
Антиоксидантная терапия будет малоэффективной без изменения образа жизни — в частности, устранения стрессовых факторов, индуцирующих, в свою очередь, образование свободных радикалов и опосредующих митохондриальные дисфункции. Необходимо также нормализовать режим сна: отход к нему должен быть не позднее 23.00 — именно на это время приводиться пик секреции мелатонина. Этот гормон с выраженными антиоксидантными способностями является прямым антагонистом кортизола.
Таким образом, весомые результаты можно получить только при комплексном подходе, затрагивающим все сферы жизни.
Негативный эффект антиоксидантов
Антиоксиданты (как и любые биологически активные соединения) должны назначаться только после проведения соответствующих лабораторных и/или инструментальных методов диагностики и выявления определенных показаний к их применению. Разумеется, в большей мере это касается именно добавок и лекарственных препаратов: те соединения, что содержатся в продуктах питания, в процессе ферментативного расщепления и воздействия определенных условий, сложившихся в желудочно-кишечном тракте, не полностью всасываются из-за частичного разрушения.
Необходимо учитывать и их фармакокинетику: так, скажем, мы уже ранее писали, что витамины А и Е, обладающие жирорастворимой природой, должны назначаться только под контролем анализов и не на продолжительный срок. В противном случае, это чревато их накоплением.
Симптомы гипо- и гипервитаминоза часто похожи, что несколько затрудняет их дифференциацию. Ниже мы приведем несколько признаков, сопровождающих избыточное поступление в организм токоферолов и ретинола, и попытаемся продемонстрировать, что иногда и антиоксиданты (при их неправильном и/или не показанном употреблении) оказывают значительные побочные эффекты.
Избыток витамина А приводит к:
• тошноте;
• рвоте;
• мигрени;
• поражение печени;
• алопеция;
• врожденные пороки плода.
Гипервитаминоз токоферолов ассоциируется с:
• тошнота;
• диарея;
• кровотечения.
Кроме того, необходимо учитывать и влияние некоторых антиоксидантов на микросомальные ферменты печени, осуществляющие первую фазу детоксикации. Так, скажем, грейпфрутовый сок способен подавлять работу СУР3А4 — цитохрома, конвертирующего эстрогены в очень пролиферативный 16-ОН-эстрон. С другой стороны, куркумин тормозит активность СУЗ1А2, метаболизирующего кофеи и некоторые лекарственные средства.