Другие формы антиоксидантной защиты организма

Витамины-антиоксиданты. В защите от АФК в организме участвуют и многие другие молекулы и ферментные системы.

Классические антиоксиданты – витамин Е, витамин А и каротиноиды, активны почти ко всем АФК.

Витамин С был выделен в 1928 г., но связь между заболеваемостью цингой и недостатком витамина была доказана только в 1932 г. Витамин С является гамма-лактоном, близким по структуре к глюкозе. Водные растворы аскорбиновой кислоты быстро окисляются в присутствии кислорода даже при комнатной температуре. Скорость деградации возрастает с повышением температуры, при увеличении рН раствора, под действием УФ-лучей, в присутствии солей тяжелых металлов. Аскорбиновая кислота разрушается в процессе приготовления пищи и хранения продуктов.

Витамин С занимает доминирующее положение во внеклеточной антиоксидантной защите, значительно превосходящее в этом отношении глутатион-SH. Он является также важнейшим внутриклеточным антиоксидантом. Антиоксидантная функция аскорбиновой кислоты объясняется ее способностью легко отдавать два атома водорода, используемых в реакциях обезвреживания свободных радикалов. В высоких концентрациях этот витамин «гасит» свободные радикалы кислорода. Важной функцией аскорбата является обезвреживание свободного радикала токоферола (витамина Е), благодаря чему предупреждается окислительная деструкция этого главного антиоксиданта клеточных мембран. Как антиоксидант аскорбиновая кислота необходима для образования активных форм фолиевой кислоты, защиты железа гемоглобина и оксигемоглобина от окисления, поддержания железа цитохромов Р450 в восстановленном состоянии. Витамин С участвует во всасывании железа из кишечника и высвобождении железа из связи его с транспортным белком крови — транс-феррином, облегчая поступление этого металла в ткани. Он может включаться в работу дыхательной цепи митохондрий, являясь донором электронов для цитохрома С.

Очень важную роль играет аскорбат в реакциях гидроксилирования, образования оксилизина в коллагене. Остатки оксилизина в коллагене служат для образования участков связывания с полисахаридами.

• Гидроксилирование триптофана в 5-гидрокситриптофан (в реакции синтеза серотонина).

• Реакции гидроксилирования при биосинтезе гормонов корковой и мозговой части надпочечников.

• Гидроксилирование р-гидроксифенилирувата в гомогентизиновую кислоту.

• Гидроксилирование бета-бутиробетаина при биосинтезе карнитина.
Витамин С активно участвует в обезвреживании токсинов, антибиотиков и других чужеродных для организма соединений, осуществляемых оксигеназной системой цитохромов Р450 В составе оксигеназной системы микросом витамин С играет роль прооксиданта, т. е., как и в реакциях гидроксилирования, обеспечивает образование свободных радикалов кислорода (так называемое Fe++-аскорбатстимулируемое ПОЛ, т. е. перекисное окисление липидов). Взаимодействие аскорбата с ионами железа или меди в присутствии пероксида водорода вызывает мощный прооксидантный эффект, поскольку при этом образуется гид-роксильный радикал (ОН), инициирующий реакции ПОЛ.

Усиление прооксидантного действия витамина С приводит к нежелательным последствиям, особенно в условиях «перегрузки» организма железом.

В плазме крови и тканях ионы железа и меди находятся в связи с транспортными и депонирующими белками (церулоплазмином, транс-феррином, ферритином и др.), которые препятствуют бесконтрольному развитию свободнорадикальных цепных реакций, катализируемых этими металлами и аскорбиновой кислотой. Помимо белков (в плазме крови), эту роль может на себя брать мочевая кислота (в цереброспинальной жидкости) или восстановленный глутатион (в синовиальной жидкости).

Однако основным антиоксидантом. препятствующим прооксидантному действию витамина С, является витамин Е. Необходимо подчеркнуть, что выраженный антиоксидантный эффект аскорбата проявляется только при совместном его введении с токоферолом, поскольку именно витамин Е способен эффективно устранять свободные радикалы жирных кислот и их перекиси, образующиеся в реакциях Fe++-аскорбатстимулируемого ПОЛ.

Таким образом, аскорбиновая кислота стабилизирует витамин Е, который легко разрушается, а витамин Е усиливает антиоксидант-ное действие витамина С. Помимо токоферола синергистом действия аскорбата является витамин А.

Витамин С является антиканцерогеном не только в силу его антиок-сидантных свойств, но и в силу способности непосредственно предотвращать нитрозаминовый канцерогенез (эти сильные канцерогены образуются в кислой среде желудка из нитритов и аминосоединений пиши). Однако аскорбат не защищает от влияния уже образовавшихся нитрозаминов, поэтому консервированные мясные продукты необходимо употреблять с овощами и зеленью, богатыми витамином С.

Источником витамина С служит растительная пища. Особенно богаты им перец и черная смородина, далее идут укроп, петрушка, капуста, щавель, цитрусовые, земляника, но чемпионом среди всех растений является шиповник: 1,2 г на 100 г сухих ягод. Для профилактики цинги следует ежесуточно получать 50 мг аскорбиновой кислоты, однако наиболее оптимальной для здорового человека вне стрессовой ситуации является доза 100—200 мг в сутки; при заболеваниях она может быть увеличена до 2-х г в сутки. Рекомендуемые Л. Полингом мегадозы витамина (до 10 г в сутки) не находят признания у клиницистов. Вместе с тем мнение о том, что такие дозы могут привести к образованию оксалатных камней в почках, оказалось, по данным клинических испытаний, беспочвенным.

Выраженный антиоксидантный эффект витамина С проявляется в составе антиоксидантного комплекса витаминов «АК» (однократная дозировка 1 раз в 2—3 дня на протяжении срока, указанного врачом: витамин С — 2 г, витамин Е — 500—600 мг, витамин А — 100000 ME).

Витамин Е (токоферол) - жирорастворимый витамин, то есть он растворяется и остается в жировых тканях тела, тем самым уменьшая потребность в потреблении больших количеств витамина. В природе существует в виде смеси четырёх структурных изомеров токоферолов и четырёх соответствующих им токотриенолов, отличающихся биологической активностью и исполняемыми в теле функциями.

Витамин Е является универсальным протектором клеточных мем­бран от окислительного повреждения. Он занимает такое поло­жение в мембране, которое препятствует контакту кислорода с ненасыщенными липидами мембран (образование гидрофобных комплексов). Это защищает биомембраны от их перекисной дес­трукции. Антиоксидантные свойства токоферола обусловлены так­же способностью подвижного гидроксила хроманового ядра его молекулы непосредственно взаимодействовать со свободными радикалами кислорода (02*, НО*, НО*), свободными радикала­ми ненасыщенных жирных кислот (RO*, R02*) и перекисями жирных кислот. Мембраностабилизирующее действие витамина проявляется и в его свойстве предохранять от окисления SH-группы мембранных белков. Его антиоксидантное действие заключа­ется также в способности защищать от окисления двойные связи в молекулах каротина и витамина А. Витамин Е (совместно с ас-корбатом) способствует включению селена в состав активного центра глутатионпероксидазы, тем самым он активизирует фер­ментативную антиоксидантную защиту (глутатионпероксидаза обезвреживает гидропероксиды липидов).

Токоферол является не только антиоксидантом, но и актиги-поксантом, что объясняется его способностью стабилизировать митохондриальную мембрану и экономить потребление кисло­рода клетками. Следует отметить, что из всех клеточных орга-нелл митохондрии наиболее чувствительны к повреждению, так как в них содержится больше всего легко окисляющихся нена­сыщенных липидов. Вследствие мембраностабилизирующего эф­фекта витамина Е в митохондриях увеличивается сопряженность окислительного фосфорилирования, образование АТФ и кре-атинфосфата. Важно также отметить, что витамин контролирует биосинтез убихинона — компонента дыхательной цепи и главно­го антиоксиданта митохондрий.

Токоферол контролирует синтез нуклеиновых кислот (на уровне транскрипции), а также гема, микросомных цитохромов и дру­гих гемсодержащих белков. Витамин Е обладает способностью угнетать активность фосфолипазы А2 лизосом, разрушающей фосфолипиды мембран. Повреждение мембран лизосом приводит к выходу в цитозоль протеолитических ферментов, которые и повреждают клетку. Витамин Е является эффективным иммуномодулятором, способ­ствующим укреплению иммунозащитных сил организма.

Витамин А (ретинол) может образовываться в слизистой кишечника и печени из провитаминов – α-, β-, γ-каротинов под воздействием каротиноксигеназы. Наибольшей активностью обладает β-каротин, т.к. из него образуются две молекулы ретинола, когда из других – по одной.

Ретинол является структурным компонентом клеточных мемб­ран, регулирует рост и дифференцировку клеток эмбриона и молодого организма, а также деление и дифференцировку быстро пролиферирующих тканей, в первую очередь, эпителиальных, хряща и костной ткани. Он контролирует синтез белков цитоскелета, реакции распада и синтеза гликопротеинов. Недостаток витамина А при­водит к нарушению синтеза гликопротеинов (точнее, реакций гликозилирования, т. е. присоединения углеводного компонента к белку), что проявляется потерей защитных свойств слизистых оболочек. частвует в фотохимическом акте зрения. Является важнейшим компонентом антиоксидантной защиты организма.

Витамин А и ретиноиды стимулируют реакции клеточного имму­нитета, в частности, увеличивают активность Т-киллеров. итамин А является антиканцерогеном, так как при его недо­статке в организме увеличивается заболеваемость раком легкого и раком других локализаций.

Благо­даря наличию сопряженных двойных связей в молекуле ретинол спо­собен взаимодействовать со свободными радикалами различных ти­пов, в том числе и со свободными радикалами кислорода. Эта важнейшая особенность витамина позволяет считать его эффектив­ным антиоксидантом.

Антиоксидантное действие ретинола проявляется также в том, что он значительно усиливает антиоксидантное действие витамина Е. Вме­сте с токоферолом и витамином С он активирует включение Se в со­став глутатионпероксидазы (фермента, обезвреживающего перекиси липидов). Витамин А способствует поддержанию SH-групп в восста­новленном состоянии (SH-группам многообразного класса соедине­ний также присуща антиоксидантная функция). В частности, препят­ствуя окислению SH-содержащих белков и образованию в них поперечных S-S-сшивок в составе кератина, ретинол тем самым умень­шает степень кератинизации эпителия (усиление кератинизации кожи приводит к развитию дерматита и раннему старению кожи).

Однако витамин А может проявлять себя и как прооксидант, так как он легко окисляется кислородом с образованием высокотоксич­ных перекисных продуктов. Полагают, что симптомы гипервитаминоза А как раз и обусловлены его прооксидантным действием на био­мембраны, особенно усиливается процесс ПОЛ в лизосомных мембранах, к которым витамин А проявляет выраженную тропность. Витамин Е, предохраняя ненасыщенные двойные связи ретинола от окисления и образования вследствие этого свободнорадикальных про­дуктов самого ретинола, препятствует проявлению его прооксидантных свойств. Необходимо отметить и синергичную с токоферолом роль аскорбиновой кислоты в этих процессах.

В качестве эффективного антиоксиданта витамин А защищает орга­низм от «пероксидного стресса» — важнейшего патогенетического звена многих тяжелых заболеваний.

Межвитаминные взаимоотношения. Между витаминами существует тесное взаимодействие в процессах метаболизма. Оно может выражаться:

· в непосредственном взаимном влиянии витаминов друг на друга;

· во влиянии одного витамина на образование коферментной формы другого;

· в совместном участии в каком-либо метаболическом пути.

1. Тесным синергичным антиоксидантным действием обладают витамины С, Е и А. Витамин С в клетках может играть роль как про-, так и антиоксиданта. Оказалось, что введение высоких доз аскорбата на фоне гиповитаминоза Е усиливает прооксидантный эффект витамина С на 2 порядка. Выраженный антиоксидантный эффект витамина С проявляется только при его совместном действии с токоферолом, поскольку последний устраняет свободные радикалы жирных кислот и их перекиси, образующиеся в реакциях аскорбатстимулированного ПОЛ (перекисного окисления липидов). С другой стороны, при недостатке аскорбиновой кислоты витамин Е быстро разрушается (рисунок 7)

Рисунок 7. Синергичное действие водорастворимых и жирорастворимых антиоксидантов

 

Антиоксидантный эффект токоферола резко усиливается в присутствии витамина А, который устраняет свободные радикалы кислорода и тем самым предупреждает развитие процесса ПОЛ в биомембранах. При нестимулированном ПОЛ облегчается «задача» токоферола по устранению перекисей липидов. Однако витамин А легко окисляется кислородом воздуха и относительно быстро расходуется. Процесс идет аутокаталитически с образованием свободных радикалов. Витамин Е оказывает стабилизирующее действие на ретинол и β-каротины, препятствуя их окислительной деструкции. Иными словами, достаточно высокие дозы витамина А, которые способны оказывать антиоксидантное действие, следует сочетать с приемом токоферола, а прием токоферола — с витамином А. Как указывалось выше, витамин Е необходимо применять в сочетании с витамином С. Таким образом, эффективность действия витаминов-антиоксидантов зависит от того, применяются они в изолированном виде или в сочетании друг с другом. Отдельно назначенные витамины А и С могут вызвать прооксидантный эффект в тканях организма. Следует учитывать также, что процессы свободнорадикального окисления в клетке протекают как в водной, так и в липидной ее фазах (ПОЛ), поэтому водо- и жирорастворимые витамины для проявления антиоксидантного действия должны назначаться только совместно. Недавно было показано, что антиоксидантные и радиозашитные свойства антиоксидантных витаминов можно усилить дополнительным приемом β -каротинов, обладающих способностью «гасить» все известные свободные радикалы кислорода. Полностью заменить β -каротинами витамин А нельзя, так как с помощью каротинов невозможно создать в тканях организма концентрацию ретинола, достаточную для проявления его антиоксидантных свойств.

Из других жирорастворимых агентов антиоксидантной активностью обладают стероидные гормоны, билирубин; из водорастворимых – церулоплазмин (влияя на свободное железо крови), трансферрин, альбумин, SH-группы белков.

Аскорбиновая кислота инактивирует свободные радикалы, образуя неактивный радикал (семидегидроаскорбат), она же является кофактором пероксидазы, (фермент аскорбат-пероксидаза).

Глутатион, присутствуя в клетках в высоких концентрациях, также является акцептором гидроксильного иона и синглетного кислорода, кроме того, он же является кофактором глутатион-пероксидазы и глутатион-редуктазы. Мочевая кислота присутствует в крови в достаточных количествах, чтобы эффективно акцептировать синглетный кислород и гидроксильный радикал.