что такое антиоксидантный стресс
Роль окислительного стресса и антиоксидантной защиты в репродукции человека
Опубликовано в журнале:
« Акушерство и гинекология » № 3, 2016
И.В. Кузнецова
НИО женского здоровья НИЦ ГБОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова
Цель исследования. Провести систематический анализ литературных данных относительно влияния окислительного стресса на фертильность у обоих полов.
Материал и методы. С целью проведения анализа был осуществлен поиск зарубежных и отечественных публикаций в международной системе цитирования Pubmed, опубликованных за последние 15лет.
Результаты. Описаны современные теории механизма развития окислительного стресса, обсуждены факторы, оказывающие ключевое влияние на его генез. Подчеркнута важность регулирования окислительно-восстановительных биохимических процессов организма в подготовительный период перед беременностью.
Заключение. Проанализированы результаты клинических исследований, показавшие эффективность предотвращения окислительного стресса с помощью восполнения антиоксидантных факторов.
Ключевые слова: окислительный стресс, антиоксиданты, витамины, подготовка к беременности.
Автор заявляет об отсутствии возможных конфликтов интересов.
Для цитирования: Кузнецова И.В. Роль окислительного стресса и антиоксидантной защиты в репродукции человека. Акушерство и гинекология. 2016; 3:
http://dx.doi.Org/10.18565/aig.2016.3.
Role of oxidative stress and antioxidant defense in human reproduction
I.V. Kuznetsova
Research Department of Women’s Health, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of Russia, Moscow 119991, Trubetskaya str. 8-2, Russia
Objective. To carry out a systematic analysis of the data available in the literature on the impact of oxidative stress on fertility of both sexes.
Subject and methods. For analysis, foreign and Russian articles published in the past 15 years were sought in the international citation system Pubmed.
Results. The current theories of the mechanism of oxidative stress are described; factors that have a key influence on its genesis are discussed. Emphasis is placed on the regulation of the body’s redox biochemical processes in the preparation period before pregnancy. The results of clinical trials showing the efficiency of preventive oxidative stress via recovery of antioxidant factors are analyzed.
Key words: oxidative stress, antioxidants, vitamins, preparation for pregnancy
Author declares lack of the possible conflicts of interests.
For citations: Kuznetsova I.V. Role of oxidative stress and antioxidant defense in human reproduction. Akusherstvo iginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2016; (3): (in Russian)
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.3.
Дефицит антиоксидантов появляется при активном их расходовании на нужды организма в условиях стресса и недостаточном поступлении извне. При использовании стероидных гормонов дефицит антиоксидантной системы может стать следствием прямого воздействия их на гены, управляющие синтезом ферментов-антиоксидантов.
Окислительный стресс возникает при нарушении баланса между прооксидантами и антиоксидантной системой [5], в результате чего образование свободных радикалов выходит из-под контроля, нарушая клеточное дыхание и приводя к множественным неблагоприятным последствиям, включая бесплодие, невынашивание беременности, неудачи ЭКО/ИКСИ. Причиной тому является избыток прооксидантных стрессоров, создаваемый в том числе избыточной массой тела и такими факторами образа жизни, как курение, употребление алкоголя [14, 15], и/или дефицит антиоксидантов, активно расходуемых на нужды организма при действии различных стрессовых факторов и не поступающих в достаточном количестве в организм.
Восстановление антиоксидантного статуса возможно при введении в организм микронутриентов, составляющих неотъемлемую часть антиоксидантной системы [14, 16]. Адекватное поступление в организм витаминов и минералов необходимо не только в период беременности, но и на этапе подготовки к зачатию [17], так как именно тогда задается программа будущей гестации. При недостатке антиоксидантной защиты беременность может быть отложена «до лучших времен», и охранительная роль нарушения лютеинизации гранулезы, созревания ооцитов и ухудшения условий для имплантации при окислительном стрессе здесь очевидна. Если витаминов и антиоксидантов не хватает для противодействия прооксидантным факторам, то велика вероятность, что в случае наступления беременности дефицит витаминов станет причиной ее осложненного течения или формирования пороков развития плода 19. Прием витаминно-минеральных комплексов улучшает исходы беременности даже у здоровых женщин с низким риском гестационных осложнений [21].
Витамин Е (токоферола ацетат) объединяет несколько ненасыщенных спиртов, из которых наиболее активным является α-токоферол. Антиоксидантые свойства токоферола позволяют ему проявлять синергизм в отношении других витаминов, а регенерация самого α-токоферола происходит при участии аскорбиновой кислоты, и в присутствии последней наблюдается усиление антиканцерогенного действия витамина Е. В составе всех биологических мембран α-токоферол обеспечивает химическую стойкость фосфолипидов перед свободнорадикальным окислением, он вовлечен в процессы тканевого дыхания, метаболизм белков, жиров и углеводов, и поэтому даже незначительная его недостаточность негативно влияет на функции организма [22], в том числе на репродукцию, и связана с повышением уровня эстрогенов и нарушением детоксикации их активных метаболитов [22]. Применение токоферола с целью коррекции нарушений менструального цикла, подготовки к беременности и ее ведения имеет теоретическое и доказательное клиническое обоснование. В экспериментальных исследованиях дотации витамина Е уменьшали частоту хромосомных аномалий, вызываемых радиационным облучением у эмбрионов [23], а также частоту пороков развития эмбриона у мышей с моделью сахарного диабета, что сопровождалось нормализацией апоптического белка Вах [20]. В клинических исследованиях были установлены прямая связь гиповитаминоза Е с риском преэклампсии и гестационного диабета и снижение риска при использовании витаминов-антиоксидантов [13]. Применение токоферола ацетата целесообразно в период высокой умственной и физической нагрузки, при хронических заболеваниях, способствующих развитию окислительного стресса (особенно сахарный диабет и дислипидемии), а также в период подготовки к беременности.
Широкое применение витамина С в медицинской практике обусловлено не только его полезными свойствами, но и особенностями метаболизма: человеческий организм лишен ферментной системы, позволяющей другим животным синтезировать аскорбиновую кислоту, и практически не способен ее депонировать, так что стабильное поступление витамина С в организм является условием выживания. Совместно с кальцием аскорбиновая кислота регулирует в гипофизе специальный трансмембранный канал, определяя секрецию гонадотропинов, совместно с токоферолом защищает яичники от токсического воздействия и окислительного стресса [24], поддерживая нормальный овариальный цикл в периовуляторный период и в лютеиновой фазе.
Применение витаминов Е и С признается целесообразным у женщин со сниженной фертильностью при подготовке к беременности или при наличии ситуаций, провоцирующих окислительный стресс, дополнительным аргументом к назначению антиоксидантов служит тот факт, что их использование во время беременности снижает риск преэклампсии [34].
Менее заметные, но не менее важные последствия гиповитаминоза А для женского здоровья включают риск формирования патологии шейки матки и эндометрия, эндометриоза, доброкачественных заболеваний и рака молочных желез. Гинекологическая практика применяет витамин А у женщин, страдающих от проблем с кожей, предъявляющих жалобы на болезненные менструации, имеющих патологию эндометрия. Дотация витамина А полезна курильщицам, пациенткам групп риска рака репродуктивных органов, женщинам, проживающим в жарком климате и/или получающим чрезмерную инсоляцию [30].
Как оксидативный стресс влияет на здоровье мужчины?
Что же чувствует человек с синдромом?
Синдром хронической усталости тесно связан с оксидативным стрессом.
Оксидативный, или окислительный, стресс – это патологическое состояние, происходящее в нашем организме на клеточном уровне, при котором клетка подвергается разрушительному воздействию активных форм кислорода (свободных радикалов) [2]. Окислительный стресс опасен последствиями для здоровья и уже всерьез беспокоит врачей всего мира.
Из-за чего возникает оксидативный стресс?
Как распознать оксидативный стресс?
Если вы обнаружили у себя/вашего мужчины большинство признаков, вам пора обратить внимание на ваш образ жизни и здоровье.
Как оксидативный стресс влияет на здоровье мужчины?
Сегодня как никогда актуальна проблема негативного влияния свободных радикалов на репродуктивную функцию [3] у мужчин. При возникшем дисбалансе антиоксидантов и активных форм кислорода повреждается генетический материал, находящийся в сперматозоидах. Повышенная чувствительность сперматозоидов к активным формам кислорода обусловлена высоким содержанием в их мембранах жирных кислот, окисление которых вызывает повреждение половых клеток. При таких повреждениях шанс стать отцом сильно снижается.
Как противостоять свободным радикалам?
Чтобы избежать проблем рекомендуется изменить образ жизни:
Рекомендуем вам расстаться с вредными привычками, включить в свой ритм жизни спорт и фитнес, прогулки на свежем воздухе.
Придерживайтесь принципов здорового питания (больше овощей, фруктов, ягод), соблюдайте режим дня: ложитесь спать вовремя.
И, конечно, учитесь держать свои эмоции в пределах нормы: не нервничайте по пустякам. Если вы чувствуете, что у вас проблемы – обратитесь к грамотному психологу или психотерапевту. Он выслушает и поможет разобраться с основными проблемами, и, при необходимости, назначит курс седативных препаратов.
Продукты питания, рекомендуемые при противооксидантной терапии:
Но для большинства людей этих рекомендации недостаточно, потому что многие из нас живут в больших городах и подвержены внешним негативным факторам, усиливающим оксидативный стресс.
Уровень загрязнения окружающей среды неудовлетворительный из-за загазованности воздуха выхлопными газами и обилия промышленных предприятий. Кроме того, качество продуктов питания, которые мы покупаем, не гарантирует суточный рацион витаминов и минералов.
Для решения этой проблемы люди привыкли использовать БАД к пище, содержащие те или иные полезные вещества, которые тяжело получить с пищей.
БАД. Не является лекарственным средством.
Имеются противопоказания. Перед применением необходимо ознакомиться с инструкцией или проконсультироваться со специалистом.
1. Fulle, S., Pietrangelo, T., Mancinelli, R. et al. Specific correlations between muscle oxidative stress and chronic fatigue syndrome: a working hypothesis. J Muscle Res Cell Motil 28, 2007, pp. 355–362
2. D. John Betteridge. What is oxidative stress? Metabolism. Volume 49, Issue 2, Supplement 1, February 2000, pp 3-8
3. Brody Steven A. Мужское бесплодие и окислительный стресс: роль диеты, образа жизни и пищевых добавок. Андрология и генитальная хирургия, № 3, 2014, с. 33-41.
4. Зверев Я.Ф. Флавоноиды глазами фармаколога. Антиоксидантная и противовоспалительная активность // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2017. Т. 15. № 4. с. 5-13
Окислительный стресс – глобальная проблема медицины критических состояний. Часть 1
Часть первая: Патофизиология окислительного стресса. Антиоксиданты-антигипоксаты
Профессор, академик РАЕН и МАНЭБ Назаров. И.П.
Окислительный стресс определяется как неустойчивое состояние в организме между прооксидантами и антиоксидантами. Прооксидантные факторы включают все элементы, которые играют активную роль в повышенном образовании свободных радикалов или других реактивных видов кислорода. В этих процессах участвуют как клеточные механизмы (специфические ферменты, дефекты в митохондриальном дыхании), так и экзогенные факторы (радиация, курение, загрязнение воздуха, заболевания, травмы, операции, лекарства и другое). Поскольку образование производных кислорода и уровень антиоксидантной защитной системы организма приблизительно сбалансированы, то легко сдвинуть баланс в пользу производных кислорода и нарушить биохимию клетки. Эта диспропорция называется окислительным стрессом.
Окислительный стресс является патогенетической основой критических состояний, изменения проницаемости клеточных мембран, функционирования мембраносвязанных ферментов и, в конечном итоге, приводит к тяжелым нарушениям клеточного метаболизма (С.С.Белоусов с соавт., 1998).
Фотоизображение клеток при помощи конфокального микроскопа
Здоровая клетка Белковые агрегаты, образующиеся в клетках
при окислительном процессе
Рис. 1. Патологическая роль окислительного стресса
Стабильность центрированного радикала зависит от положения окружающих его химических групп в молекуле. Так, например, некоторые нитроксильные радикалы, хотя и имеют не делокализованный электрон у атома кислорода, но стабильны благодаря наличию СН3-групп, которые «экранируют» радикальный центр от контакта с другими молекулами.
Сталкиваясь с молекулой, свободный радикал отрывает от нее атом водорода (рис.2). Образуется валентно насыщенная молекула, которая превращается в свободный радикал. Он может оторвать атом водорода от другой молекулы или прореагировать с другим радикалом или молекулой кислорода. Пероксидный радикал ROO отрывает атом водорода от другой молекулы и образуется органический пероксид ROOH. Эта вырожденная цепная реакция называется ПРОЦЕССОМ АВТООКИСЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ ИЛИ СВОБОДНО-РАДИКАЛЬНЫМ ОКИСЛЕНИЕМ (СРО).
Рис. 2. Свободно-радикальное окисление
Базисными механизмами патологии при любых критических состояниях являются свободно-радикальные процессы и изменения свойств биомембран клеток. При ишемии тканей, особенно мозга и миокарда, главная патологическая роль свободных радикалов заключается в том, что они активно взаимодействуют с молекулами, формирующими нейрональные и внутриклеточные мембраны. Повышается вязкость мембран, утрачивается их пластичность и функциональное состояние.
Восстановление кровотока в ранее ишемизированных тканях также представляет определенную опасность. Реперфузия обуславливает многократное повышение парциального давления кислорода с дальнейшим повышением свободно-радикальных процессов. При этом повреждается эндотелий капилляров, антикоагулянтная активность которых трансформируется в прокоагулянтную.
Лейкоциты и тромбоциты вследствие увеличивающейся адгезии закупоривают церебральные капилляры. Усугубляется этот процесс и увеличением ригидности эритроцитов, что резко усиливает нарушение оксигенации тканей, особенно мозга. Угнетаются процессы фибринолиза крови, расширяется зона повреждения тканей, инфаркта мозга, усиливается отек мозга. Имеется прямая зависимость между накоплением продуктов ПОЛ и тяжестью поражения мозга и других тканей. Наряду с этим активируются гены, ответственные за программированную гибель клетки – апоптоз.
Универсальные патогенетические механизмы патологических состояний:
1. Чрезмерное, неконтролируемое эндогенной антиоксидантной системой (АОС) усиление процессов ПОЛ.
2. ГИПОКСИЯ – недостаточное снабжение или потребление кислорода клетками и тканями организма. При этом гипоксия и ПОЛ усиливают взаимно друг друга, что ведет к нарушениям энергетических и метаболических процессов в клетках и тканях (рис.3).
Причины инициации (усиления) ПОЛ:
Основные патологические процессы, инициируемые чрезмерной активацией ПОЛ:
I. КЛЕТОЧНО-ТКАНЕВОЙ УРОВЕНЬ:
4. Апаптоз и некроз клеток;
5. Нарушение клеточной рецепции;
6. Энергетические и метаболические нарушения.
II. ОРГАНЫ И СИСТЕМЫ:
1. Функциональные нарушения;
2. Органическая патология.
Рис. 3. Окислительный стресс при гипоксии
Конечно, в организме существует эндогенная антиоксидантная система, но при критических уровнях гипоксии и ПОЛ она несостоятельна. Антиоксидантнаясистема (АОС) организма состоит из ферментов и водорастворимых, и жирорастворимых субстратов. Главным механизмом антиоксидантной защиты в естественных условиях является фермент супероксиддисмутаза (СОД), оксидность которой позволяет инактивировать свободные радикалы в месте образования, не допуская их диффузии.
Большинство клеток может переносить умеренную степень окислительного стресса благодаря тому, что они обладают репаративной системой, выявляющей и удаляющей поврежденные окислением молекулы, которые затем заменяются. Кроме того, клетки могут повысить свою антиоксидантную защиту в ответ наокислительный стресс. Однако при выраженном окислительном стрессе все молекулы живых организмов (липиды, белки, нуклеиновые кислоты и углеводы) могут быть потенциальными мишенями окислительного повреждения.
Поскольку формирование тканевой гипоксии, ПОЛ, митохондриальная дисфункция признаны пусковым звеном развития типового патологического процесса, использование антигипоксантов и антиоксидантов патогенетически обосновано при любой острой патологии.
Термин «антиоксиданты» появился ещё в 60-х годах XX века благодаря исследованиям Б. Н. Тарусова (1954), Н. М. Эмануэля (1963). Б. Н.Тарусов установил роль липидов, особенно ненасыщенных жирных кислот, как одного из основных субстратов биохимических процессов, провел скрининг радиозащитного влияния цистеина, глутатиона, тиомочевины. Н. М. Эмануэль и его ученики не только определили механизм действия антиоксидантов, но также дали определение антиоксидантов как соединений, угнетающих развитие свободнорадикального окисления.
Препараты антиоксиданты – это лекарственные средства различного химического строения, тормозящие или блокирующие процессы свободнорадикального окисления и/или способствующие увеличению в организме уровня веществ с антиокислительным действием (рис. 4).
По своим химическим свойствам антиоксиданты (АО) подразделяются на 2 группы: “ловушки радикалов”, непосредственно взаимодействующие сосвободными радикалами и “скавенжеры” (уборщики), разлагающие продуктысвободно – радикального окисления (СРО) с их последующей инактивацией и утилизацией.
Рис. 4. Механизм действия антиоксидантов
Разработано и изучается в настоящее время большое количество препаратов с антигипоксантными-антиоксидантными свойствами (мексидол, цитофлавин, танакан, актовегин, кортексин, цитофлавин, ПК-мерц, аминалон, цераксон, эспалипон, церебро и др.). Многие из них уже показали свою высокую эффективность у реанимационных больных, особенно в нейрореаниматологии (это отдельная тема). Однако в научном плане ОС, его значимость в критических состояниях и коррекция антиоксидантами (ОИМ, ЧМТ, кровопотеря, операции, анестезии и т.д.) изучены крайне, мало. А в практическом приложении мониторинг степени ОС и эффективность его коррекции антиоксидантами в больницах вообще не проводится.
Причинами такого положения, прежде всего, являются низкие знания врачей по ОС. Читая лекции на курсах повышения квалификации, мы убедились в том, что анестезиологи-реаниматологи слабо ориентируются в это проблеме. Уместно вспомнить слова В.И.Вернадского: «Нет неизлечимых заболеваний, есть недостаток знаний». Сдерживается применение антиоксидантов в практическом здравоохранении полным отсутствием в лабораториях и отделениях больниц аппаратуры, измеряющей и мониторирующей изменения АОС и ОС больных, не включение в «стандарты» лечения (за исключением терапии инсультов) данных препаратов. Между тем эмпирическая медицина уже опережает научные разработки и «стандарты» в лечении критических состояний. Так в Красноярской краевой больнице уже накоплен многолетний положительный опыт использования антиоксидантов-антигипоксантов в лечении тяжелой ожоговой и черепно-мозговой травмы, гнойно-септических состояний, операциях на головном мозге и сердце, комах различной этиологии.
На примере только одного препарата мексидола, из обширной группы антиоксидантов, можно понять насколько полезны и необходимы в интенсивной терапии критических состояний эти средства.
Мексидол – международное название оксиметилэтилперидина сукцинат. Обладает высокой биодоступностью и липофильностью. Быстро переходит из кровеносного русла в органы и ткани и быстро элиминируется из организма. Благодаря наличию в его составе производного 3-оксипиридина, являющегося активным носителем, проникает внутрь клетки и митохондрий (Дюмаев К.Н., 1995). Препарат практически не токсичен.
Рис. 5. Особенности реакции цикла Кребса, связанной с сукцинатом
1. Окисление сукцината – обязательное условие каталитического действия интермедиата на усвоение клеткой кислорода.
2. Для пополнения пула органических кислот достаточно введения одного сукцината.
3. Активность сукцинатдегидрогеназы не зависит от концентрации НАД и НАДхН.
4. Мощность системы энергопродукции, использующей ЯК, в сотни раз превосходит все другие системы.
5. Феномен быстрого окисления сукцината в цитоплазме клеток с восстановлением динуклеотидов.
Производные 3-оксипиридинов (как составная часть мексидола):
Проведенные экспериментальные и клинические исследования показали эффективность применения антиоксидантов в лечении ОИМ И ОНМК. При ишемии миокарда возникает ограничение зоны некроза в миокарде (рис.6); усиление биоэлектрической активности сердца; улучшение гемодинамики и толерантности сердца к нагрузкам.
Рис. 6. Ограничение зоны некроза миокарда мексидолом
Рис. 7. Влияние антиоксидантов на продолжительность жизни
Оксидантный стресс и применение антиоксидантов в неврологии
Анатолий Иванович Федин
Профессор, зав. кафедрой неврологии и нейрохирургии ФУВ РГМУ
Одним из универсальных механизмов жизнедеятельности клеток и процессов, происходящих в межклеточном пространстве, является образование свободных радикалов (СР). СР составляют особый класс химических веществ, различных по своему атомарному составу, но характеризующихся наличием в молекуле непарного электрона. СР являются непременными спутниками кислорода и обладают высокой химической активностью.
Процессы свободнорадикального окисления нужно рассматривать как необходимое метаболическое звено в окислительном фосфорилировании, биосинтезе простагландинов и нуклеиновых кислот, иммунных реакциях. Оксид азота выполняет роль нейромедиатора и принимает участие в регуляции кровотока. СР образуются при перекисном окислении ненасыщенных жирных кислот с регуляцией физических свойств биологических мембран.
С другой стороны, свободнорадикальное окисление является универсальным патофизиологическим феноменом при многих патологических состояниях. Кислород для любой клетки, особенно для нейрона, является ведущим энергоакцептором в дыхательной митохондриальной цепи. Связываясь с атомом железа цитохромоксидазы, молекула кислорода подвергается четырехэлектронному восстановлению и превращается в воду. Но в условиях нарушения энергообразующих процессов при неполном восстановлении кислорода происходит образование высокореактивных, а потому токсичных СР или продуктов, их генерирующих.
Относительная доступность и легкость образования СР в условиях неполного восстановления кислорода связана с уникальными свойствами его молекул. В химических соединениях атомы кислорода двухвалентны. Простейшей иллюстрацией этого является всем известная формула молекулы воды. Однако в молекуле кислорода оба атома соединены только одинарной связью, а остающийся на каждом атоме кислорода один электрон свободен. Основной устойчивой формой кислорода является так называемый триплетный кислород, в молекуле которого оба непарных электрона параллельны, но их спины (валентности) направлены в одну сторону. При разнонаправленном расположении спинов в молекуле образуется синглетный кислород, который по своим химическим свойствам является нестабильным и токсичным для биологических субстанций.
Образованию СР способствуют многие процессы, сопровождающие жизнедеятельность организма: стрессы, экзогенные и эндогенные интоксикации, влияние техногенных загрязнений окружающей среды и ионизирующего излучения. По данным некоторых авторов, СР участвуют в патогенезе более 100 различных заболеваний. Патологическое действие СР связано прежде всего с их влиянием на структурное состояние и функции биологических мембран. Установлено, что гипоксия и ишемия тканей сопровождаются активацией перекисного окисления липидов. Как известно, в состав клеточных мембран входит большое количество фосфолипидов. При появлении в мембране СР вероятность его взаимодействия с жирной кислотой нарастает по мере увеличения числа кратных связей. Поскольку ненасыщенные жирные кислоты обеспечивают мембранам б-ольшую подвижность, то их изменения в результате процессов перекисного окисления липидов приводят как к увеличению вязкости мембран, так и к частичной утрате барьерных функций.
В настоящее время не вызывает сомнения факт изменения под действием СР функциональных свойств ряда ферментов, углеводов и белков, в том числе белков ДНК и РНК. Головной мозг особо чувствителен к гиперпродукции СР и к так называемому окислительному стрессу. Окислительный стресс, ведущий к гиперпродукции СР и деструкции мембран, связанной с активацией фосфолипазного гидролиза, играет в патогенетических механизмах ишемии мозга особо значимую роль. В этих случаях основным фактором, повреждающим митохондриальные, плазматические и микросомальные мембраны, является высокоактивный гидроксильный радикал ОН. Повышенная продукция СР, инициируемая при ишемии мозга арахидоновой кислотой, является одной из причин длительного спазма сосудов и срыва церебральной ауторегуляции, а также прогрессирования постишемического отека и набухания за счет дезинтеграции нейронов и повреждения мембранных насосов. В процессе ишемии вследствие энергодефицита снижается активность ферментов антиоксидантной защиты: супероксидисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы. Одновременно уменьшается количество практически всех водо- и жирорастворимых антиоксидантов.
В последние годы окислительный стресс рассматривается также как один из наиболее значимых факторов патогенеза нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и другие типы деменций, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, эпилепсия и рассеянный склероз.
Наряду со свободнорадикальным окислением в процессе функционирования биологических объектов из групп радикалов вырабатываются вещества, обладающие антиоксидантным действием, которые называют стабильными радикалами. Такие радикалы не способны отрывать атомы водорода от большинства молекул, входящих в состав клетки, но могут совершать эту операцию с особыми молекулами, имеющими слабо связанные атомы водорода. Рассматриваемый класс химических соединений получил название антиоксидантов (АО), поскольку механизм их действия основан на торможении свободнорадикальных процессов в тканях. В отличие от нестабильных СР, оказывающих повреждающее действие на клетки, стабильные СР тормозят развитие деструктивных процессов.
Существующая в организме физиологическая антиоксидантная система представляет собой совокупную иерархию защитных механизмов клеток, тканей, органов и систем, направленных на сохранение и поддержание в пределах нормы реакций организма, в том числе в условиях ишемии и стресса. Сохранение окислительно-антиоксидантного равновесия, являющегося важнейшим механизмом гомеостаза живых систем, реализуется как в жидкостных средах организма (кровь, лимфа, межклеточная и внутриклеточная жидкость), так и в структурных элементах клетки, прежде всего в мембранных структурах (плазматических, эндоплазматических и митохондриальных, клеточных мембранах). К антиокислительным внутриклеточным ферментам относятся супероксиддисмутаза, осуществляющая инактивацию супероксидного радикала, и каталаза, разлагающая пероксид водорода.
Известные к настоящему времени биологические и химически синтезированные АО подразделяются на жирорастворимые и водорастворимые. Жирорастворимые АО локализуются там, где расположены субстраты-мишени атаки СР и пероксидов – наиболее уязвимые для процессов перекисного окисления биологические структуры. К числу таких структур относятся прежде всего биологические мембраны и липопротеины крови, а основными мишенями в них являются ненасыщенные жирные кислоты.
Наиболее адекватным синергистом и практически повсеместным спутником аскорбиновой кислоты является система физиологически активных фенольных соединений. Число известных фенольных соединений превышает 20000. В значительных количествах они встречаются во всех живых растительных организмах, составляя 1–2% биомассы и более и выполняя разнообразные биологические функции. Наибольшим разнообразием химических свойств и биологической активности отличаются фенольные соединения с двумя и более гидроксильными группами в бензольном ядре. Эти классы фенольных соединений в физиологических условиях образуют буферную окислительно-восстановительную систему. Антиоксидантные свойства фенолов связаны с наличием в их структуре слабых фенольных гидроксильных групп, которые легко отдают свой атом водорода при взаимодействии с СР. В этом случае фенолы выступают в роли ловушек СР, превращаясь сами в малоактивные феноксильные радикалы. В борьбе с СР принимают участие не только антиоксидантные вещества, вырабатываемые организмом, но и АО, поступающие в составе пищи. К АО относятся также минеральные вещества (соединения селена, магния, меди), некоторые аминокислоты, растительные полифенолы (флаваноиды).
Следует отметить, что для того чтобы набрать физиологически необходимый минимум АО из продуктов растительного происхождения, удельный их вес при ежедневном питании должен существенно превосходить все остальные компоненты пищи.
В рационе современного питания преобладают рафинированные и технологически обработанные продукты, лишенные ценных природных качеств. Принимая во внимание постоянно увеличивающуюся потребность в АО вследствие воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, становится понятной причина хронического дефицита АО у значительной части населения.
В клинике одними из наиболее часто применяемых естественных АО являются токоферол, аскорбиновая кислота и метионин. Концепция антиоксидантного действия токоферола была сформулирована Taрpel A.L. в 1953 г. Активно защищая гидроксильной группой своего бензольного ядра клеточные мембраны, токоферол способствует сохранению активности мембрансвязанных ферментов, одновременно повышая уровень природных липидных АО. Взаимодействуя с гидроксильным радикалом и оказывая “погашающее” действие на синглетный кислород, токоферол выполняет несколько функций, дающих в совокупности антиоксидантный эффект. В организме токоферол не синтезируется и относится к группе витаминов (витамин Е). Витамин Е принадлежит к числу важнейших универсальных жирорастворимых АО и играет роль природного иммуномодулятора, стимулируя бласттрансформацию Т-лимфоцитов, нормализуя показатели клеточного и гуморального иммунитета.
Альфа-токоферол, аскорбиновую кислоту и метионин целесообразно включать в комплекс восстановительного лечения многих неврологических заболеваний и их последствий. Их недостатками являются слабо выраженная антиоксидантная фармакокинетика и необходимость длительного (в течение нескольких недель) применения этих препаратов для развития антиоксидантного эффекта.
В настоящее время синтетические препараты со свойствами АО широко применяются в клинической, в том числе в неврологической практике. Из синтетических антиоксидантных веществ хорошо изучен дибунол – жирорастворимый препарат, относящийся к классу экранированных фенолов. При дозировках 20–50 мг/кг показано его достаточно выраженное противоишемическое, противогипоксическое и ангиопротекторное действие. Механизм действия другого жирорастворимого представителя экранированных фенолов – пробукола – обусловлен торможением перекисного окисления липопротеидов низкой плотности, что значительно снижает их атерогенность. Показано антиатерогенное действие пробукола у больных сахарным диабетом. Фенольным АО последнего поколения является препарат олифен, в молекуле которого представлены более 10 фенольных гидроксильных групп, способных обеспечить связывание большого числа СР. Препарат обладает выраженным пролонгированным антиоксидантным действием, способствуя активации микроциркуляции и обменных процессов в организме, в том числе в тканях мозга, в том числе за счет своего выраженного мембранопротекторного действия.
В последние годы изучается действие янтарной кислоты, ее солей и эфиров, представляющих собой универсальные внутриклеточные метаболиты. Янтарная кислота, содержащаяся в органах и тканях, является продуктом 5-й реакции и субстратом 6-й реакции цикла трикарбоновых кислот. Окисление янтарной кислоты в 6-й реакции цикла Кребса осуществляется с помощью сукцинатдегидрогеназы. Выполняя каталитическую функцию по отношению к циклу Кребса, янтарная кислота снижает в крови концентрацию других интермедиатов данного цикла – лактата, пирувата и цитрата, продуцируемых на ранних стадиях гипоксии.
Феномен быстрого окисления янтарной кислоты сукцинатдегидрогеназой, сопровождающийся АТФ-зависимым восстановлением пула пиримидиновых динуклеотидов, получил название “монополизация дыхательной цепи”, биологическое значение которого заключается в быстром ресинтезе АТФ. В нервной ткани функционирует так называемый аминобутиратный шунт (цикл Робертса), в ходе которого янтарная кислота образуется из аминомасляной кислоты (ГАМК) через промежуточную стадию янтарного альдегида. В условиях стресса и гипоксии образование янтарной кислоты возможно также в реакции окислительного дезаминирования кетаглутаровой кислоты в печени.
Антигипоксическое действие янтарной кислоты обусловлено ее влиянием на транспорт медиаторных аминокислот, а также увеличением содержания в мозге ГАМК при функционировании шунта Робертса. Янтарная кислота в организме в целом нормализует содержание гистамина и серотонина и повышает микроциркуляцию в органах и тканях, прежде всего в тканях мозга, не оказывая влияния на артериальное давление и показатели работы сердца. Противоишемический эффект янтарной кислоты связан не только с активацией сукцинатдегидрогеназного окисления, но и с восстановлением активности ключевого Окислительно-восстановительного фермента дыхательной митохондриальной цепи – цитохромоксидазы.
В настоящее время продолжается изучение использования производных янтарной кислоты с целью уменьшения выраженности ишемических повреждений головного мозга. Одним из таких препаратов является отечественный препарат мексидол. Мексидол является АО – ингибитором СР, мембранопротектором, уменьшает активацию перекисного окисления липидов, повышает активность физиологической антиоксидантной системы в целом. Мексидол является также антигипоксантом прямого энергизирующего действия, активируя энергосинтезирующие функции митохондрий и улучшая энергетический обмен в клетке.
Препарат обладает гиполипидемическим действием, уменьшая уровень общего холестерина и липопротеидов низкой плотности. Мексидол оказывает модулирующее влияние на мембраносвязанные ферменты, ионные каналы – транспортеры нейромедиаторов, рецепторные комплексы, в том числе бензодиазепиновые, ГАМК и ацетилхолиновые, улучшает синаптическую передачу и, следовательно, взаимосвязь структур мозга. Кроме того, мексидол улучшает и стабилизирует метаболизм и кровоснабжение головного мозга, корригирует расстройства в регуляторной и микроциркуляторной системах, улучшает реологические свойства крови, подавляет агрегацию тромбоцитов, улучшает деятельность иммунной системы.
Высокая активность янтарной кислоты нашла применение в дезинтоксикационном растворе реамберин 1,5% для инфузий, в состав которого входят соль янтарной кислоты и микроэлементы в оптимальных концентрациях (магния хлорид, калия хлорид и натрия хлорид). Препарат обладает выраженным антигипоксическим и антиоксидантным действием, оказывая положительный эффект на аэробные биохимические процессы в клетке в период ишемии и гипоксии, уменьшая продукцию СР и восстанавливая энергетический потенциал клетки. Препарат инактивирует ферментативные процессы цикла Кребса и способствует утилизации жирных кислот и глюкозы клетками, нормализует кислотнощелочной баланс и газовый состав крови. Препарат может быть использован в качестве энергокорректора у больных с первичными и вторичными ишемическими поражениями мозга, в том числе на фоне развития синдрома полиорганной недостаточности, при этом отмечено уменьшение выраженности эндотоксикоза и постишемических поражений как по клинико-лабораторным, так и по энцефалографическим показателям.
В последние годы активно изучается природный АО – тиоктовая (липоевая) кислота. Тиоктовая кислота необходима для регенерации и восстановления витамина Е, цикла витамина С и генерации Q_энзима (убихинона), являющихся самыми важными звеньями антиоксидантной защиты организма. Кроме того, тиоктовая кислота может взаимодействовать с другими соединениями, восстанавливая пул АО в организме. Тиоктовая кислота облегчает ревращение молочной кислоты в пировиноградную с последующим ее декарбоксилированием, что способствует ликвидации метаболического ацидоза. Отмечено положительное липотропное действие тиоктовой кислоты. никальность химической структуры иоктовой кислоты позволяет осуществлять ее регенерацию самостоятельно, без участия других соединений. иоктовая кислота играет значительную роль в процессе образования нергии в организме. Этим объясняется широкое распространение липоевой кислоты в природе и присутствие в клетках животного (за исключением щитовидной железы) и растительного происхождения. Ежедневная отребность взрослого человека в липоевой кислоте составляет 1–2 мг.
Тиоктовая кислота в настоящее ремя применяется в виде ее трометамоловой соли (препарат тиоктацид). ряде работ показана эффективность иоктацида при лечении диабетической и алкогольной полинейропатии, нцефалопатии типа Вернике, острых ишемических и травматических повреждений мозга.
Основная роль перечисленных лиментарных АО обусловлена их ункционированием в составе антиоксидантной системы, что определяет х использование при многих неврологических заболеваниях, сопровождающихся чрезмерным свободнорадикальным окислением. Учитывая универсальность представленного выше патогенетического феномена вободнорадикального окисления и процессов перекисного окисления липидов, целесообразно назначение лиментарных АО после перенесенных травм головного мозга, нейроинфекций, при астенических состояниях осле острых респираторных и вирусных заболеваний. Алиментарные АО екомендуется включать в комплексное лечение последствий инсульта, хронической ишемии мозга, нейродегенеративных заболеваний, обострений рассеянного склероза, эпилепсии. В настоящее время на фармацевтическом рынке широко представлены различные лекарственные композиции, содержащие АО прямого и непрямого действия. Кроме того, многие АО ходят в состав различных пищевых обавок. Лекарственные композиции и пищевые добавки позволяют практикующему врачу выбрать схему лечения с учетом выявленных у больного ндивидуальных патогенетических факторов заболевания.
В таблице приведена суточная потребность в АО (витаминах и микроэлементах) взрослого населения (цит. о Goodman, Gilman. “The Pharmacological Basis of Therapeutics”).
Рекомендуемая суточная потребность в естественных антиоксидантах (витаминах и минеральных веществах)