Антиоксиданти і вільні радикал-іони: спільність і боротьба протилежностей

Постійні спроби  людини втрутитися в природне протікання процесів в організмі у поєднанні з нашим поверхневим розумінням суті цих процесів частенько приводить до виникнення несприятливих результатів. Один з таких окремих прикладів - надмірне захоплення синтетичними антиоксидантними препаратами.

Всім відомо, що вітаміни А, Е, С і деякі інші речовини є антиоксидантами. Вони перешкоджають окислювальній дії вільних радикал-іонів  в організмі і тим самим знижують їх несприятливу дію.

Але Ви лише погляньте, як багато натуральних екзогенних антиоксидантів міститься в рослинній їжі – це і овочі, і фрукти, і ягоди. Загалом, всім, чим багата природа, вона завжди рада нас пригостити. Навіщо тоді існує така велика кількість синтетичних антіоксидантних препаратів і чи потрібні вони насправді здоровій людині? Щоб відповісти на це питання, необхідно краще знатися на функціях антиоксидантів і механізмах їх дії.

Радикал-іони та антиоксиданти: хто кого?

Про існування в організмі вільних радикал-іонів стало відомо декілька десятиліть тому. Вивчаючи механізми перебігу променевої хвороби (радіаційного ураження),  вчені звернули увагу на надактивні нестабільні з'єднання, які мали  потужну окислювальну  здатність,  і назвали їх вільними радикал-іонами.

Вільні радикал-іони – це клас з'єднань, в яких на зовнішньому енергетичному рівні існує не спарений електрон, що робить їх украй активними. Вони прагнуть заповнити упущення, забравши електрон в інших хімічних сполук, ініціюючи, таким чином, каскад окислювальних реакцій. В основному вільні радикал-іони в тілі людини представлені активними формами кисню, які в нормальній ситуації є побічними продуктами дихального ланцюга і процесів енергозабезпечення, що протікають в мітохондріях.

У клітині з кисню утворюється багато нестабільних радикал-іонів. Наприклад, супероксид-радикал-іон (О2*), який небезпечний своїм перетворенням на перекис водню і гидроксил-радикал. Також з кисню утворюються пергидроксил-, пероксид-, алкоксид-радикали, які  відповідальні за пошкодження ліпідів мембран, різних білків і нуклеїнових кислот. Посилене утворення вільних радикал-іонів можна спостерігати не лише при радіаційному ураженні. Їх концентрації підвищується при дії ультрафіолету, палінні і багаточисельних захворюваннях. Іншими словами вони забезпечують прояви хвороб і патологічних процесів на молекулярному рівні.

Для регулювання їх дії в організмі є система з протилежними ефектами – ендогенні антиоксиданти. Вони виступають донорами «нещасливого» електрона, чим переводять радикал-іони в стабільний стан і обмежують їх активність. Вони грають роль пастки і зупиняють ланцюгову реакцію. Самі ж вони, звичайно, теж стають окислювачами, але їх дія дуже слабка.

Ах, цей тонкий біохімічний світ!

Після відкриття антиоксидантів, фармацевтичну промисловість захлеснув бум їх виробництва і на даний час всі знають про антиоксиданти і про те, що вони можуть мінімізувати прояви захворювань, перешкоджають старінню і виникненню раку. Все дуже зручно – їж більше пігулок з синтетичними антиоксидантами і ти в безпеці. Тому, їх споживають у вигляді БАДов по приводу і без оного. Проте є ряд особливостей протікання окислювальних процесів в організмі, які в іншому світлі представляють картину взаємодії вільних радикал-іонів і антиоксидантів.

При ретельнішому розгляді вільні радикал-іони виявляються не такими «поганими», а антиоксиданти при певних обставинах можуть виявитися не такими «хорошими». У чому ж справа? А річ у тім, що система дії радикал-іонів і протидії антиоксидантами повинна прибувати в тонкій збалансованості.

Почнемо з того, що вільні радикал-іони є «санітарами» організму. Вони є потужною зброєю і використовуються зокрема для боротьби з чужорідними мікроорганізмами. Також з їх допомогою здійснюється знищення хворих або генетично змінених клітин, наприклад в тих же пухлинах. Окрім цього радикал-іони виконують ряд фізіологічних функцій: гідроксид-радикал-іон бере участь в синтезі ряду регулювальників (простагландінов), радикал-іони оксиду азоту відповідають за скорочення стінок судин тощо. Тому якщо окислювальні процеси контролюються організмом, то рівень радикал-іонів знаходиться в межах безпечних значень і не надає несприятливої дії на клітини. Проте визначити надмірність дії при критичних змінах - справа дуже складна і доки сучасній науці не доступна.

Тепер стосовно «хороших». Ефективність дії антиоксидантів і доза препарату - поняття, що знаходяться в складній і неоднозначній залежності. Наприклад, вчені міркують про високу ефективність сверхмалих доз антиоксидантів в порівнянні з вищими дозами препаратів. Але ще більш сверхмалі дози знов приводять до зменшення ефекту. У великих концентраціях антиоксиданти виступають  у якості прооксидантів і, навпаки, посилюють перебіг окислювальних процесів. До того ж вираженість дії може залежати від етапу перебігу хвороби: гальмувати канцерогенез на початковому етапі і підсилювати зростання пухлинних кліток на пізнішій стадії хвороби.

Організм має складну систему регулювання швидкості та рівня вільно-радикальних реакцій. Тобто обмін ліпідів в мембранах клітинної стінки під дією вільних радикал-іонів і швидкість витрачання антиоксидантів знаходяться в динамічній рівновазі. Якщо в організмі багато антиоксидантів, то окислювальна дія вільних радикал-іонів зменшується і обмін йде повільно. У такому разі організм заміщує в мембранах ліпіди на ненасичені, здатні окислюватися швидше, тим самим, викликаючи прискорення витрачання антиоксидантів. У результаті система повертається до стабільного стану. Вражаюче, чи не так!

Проте несприятливі зовнішні дії, наявність супутньої патології або штучне втручання може викликати збої в системі регуляції. Процеси втрачають взаємозв'язок і знаходять самостійність, що і приводить до тканинного «хаосу».

Здоров'я – це гармонія

При ретельнішому підході стає очевидним, що ми маємо справу з тонкою системою взаємодії. І антиоксиданти, і вільні радикал-іони насправді служать одній меті: нормальному функціонуванню організму, і тому їх рівновагу забезпечує стабільність. А здоров'я, зокрема, представляється їх гармонією, а не перевагою «хороших» над «поганими».

У зв'язку з цим дія антіоксидантних препаратів в деяких випадках опинилася не лише малоефективною, але й завдала шкоди здоров'ю. Тому майбутнє буде за розробкою препаратів, здатних оптимізувати дію вільних радикал-іонів в клітині, а не просто їх пригнічувати.