Клетка свободный радикал антиоксиданты онкология

Для цитирования: Свободные радикалы и повреждение клетки // РМЖ. 1999. №1. С. 13

Свободные радикалы и повреждение клетки

С егодня стало очевидным, что образование свободных радикалов является одним из универсальных патогенетических механизмов при различных типах повреждения клетки, включая следующие:
— реперфузия клеток после периода ишемии
— некоторые медикаментозно-индуцированные формы гемолитической анемии
— отравление некоторыми гербицидами
— отравление четыреххлористым углеродом
— ионизирующее излучение
— некоторые механизмы старения клетки (напр., накопление липидных продуктов в клетке — цероидов и липофусцинов)
— кислородотоксичность
-атерогенез — вследствие окисления липопротеидов низкой плотности в клетках артериальной стенки.

Cвободные радикалы участвуют в процессах:
* старения
* канцерогенеза
* химического и лекарственного поражения клеток
* воспаления
* радиоактивного повреждения
* атерогенеза
* кислородной и озоновой токсичности

Что такое свободный радикал ?
Свободный радикал — это молекула или атом, имеющий неспаренный электрон на внешней орбите, что обуславливает его агрессивность и способность не только вступать в реакцию с молекулами клеточной мембраны, но также и превращать их в свободные радикалы (самоподдерживающаяся лавинообразная реакция).

Схема процесса повреждения клетки свободными радикалами в результате перекисного окисления липидов ее мембраны

1. Запускающий фактор ® формирование гидроксильного радикала ОН ·
2. Радикал ОН · извлекает атом водорода из боковых цепей ненасыщенных жирных кислот, при этом образуется углерод-содержащий радикал и молекула воды.

3. Углерод-содержащий радикал вступает в реакцию с молекулярным кислородом, образуя пероксидный радикал СОО ·
С · + О 2 ® СОО ·
4. Пероксидный радикал извлекает водород из боковой цепи ненасыщенных жирных кислот, образуя липидный гидропероксид и еще один углерод-содержащий радикал

5. Липидные гидропероксиды увеличивают концентрацию цитотоксичных альдегидов, а углерод-содержащий радикал поддерживает реакцию формирования пероксидных радикалов и т.д. (по цепочке).
Известны различные механизмы образования свободных радикалов. Один из них — воздействие ионизирующей радиации. В некоторых ситуациях в процессе восстановления молекулярного кислорода присоединяется один электрон вместо двух и образуется высокореактивный супероксидный анион ( О2 — ). Образование супероксида- это один из защитных механизмов от бактериальной инфекции: без свободных кислородных радикалов нейтрофилы и макрофаги не могут уничтожать бактерии.
Наличие антиоксидантов как в клетке, так и во внеклеточном пространстве указывает на то, что образование свободных радикалов — это не эпизодическое явление, обусловленное воздействием ионизирующего излучения или токсинов, а постоянное, сопровождающее реакции окисления в обычных условиях. К основным антиоксидантам относятся ферменты группы супероксидных дисмутаз (SODs), функция которых заключается в каталитическом превращении перекисного аниона в перекись водорода и молекулярный кислород. Поскольку супероксидные дисмутазы встречаются повсеместно, правомерно предположить, что супероксидный анион является одним из основных побочных продуктов всех процессов окисления. Каталазы и пероксидазы превращают образующуюся в процессе дисмутации перекись водорода в воду.

ЭФФЕКТЫ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ

Окисление ненасыщенных жирных кислот в составе клеточных мембран является одним из основных эффектов свободных радикалов. Свободные радикалы также повреждают белки (особенно тиол-содержащие) и ДНК. Морфологическим исходом окисления липидов клеточной стенки является формирование полярных каналов проницаемости, что увеличивает пассивную проницаемость мембраны для ионов Са 2+ , избыток которого депонируется в митохондриях. Реакции окисления обычно подавляются гидрофобными антиоксидантами, такими как витамин Е и глютатион-пероксидаза. Подобные витамину Е антиоксиданты, разрывающие цепи окисления, содержатся в свежих овощах и фруктах.
Свободные радикалы также реагируют с молекулами в ионной и водной среде клеточных компартментов. В ионной среде антиоксидантный потенциал сохраняют молекулы таких веществ, как восстановленный глютатион, аскорбиновая кислота и цистеин. Защитные свойства антиоксидантов становятся очевидны, когда при истощении их запасов в изолированной клетке наблюдают характерные морфологические и функциональные изменения, обусловленные окислением липидов клеточной мембраны.
Типы вызываемых свободными радикалами повреждений определяются не только агрессивностью продуцируемых радикалов, но и структурными и биохимическими характеристиками объекта воздействия. Например, во внеклеточном пространстве свободные радикалы разрушают гликозаминогликаны основного вещества соединительной ткани, что может быть одним из механизмов деструкции суставов (например, при ревматоидном артрите). Свободные радикалы изменяют проницаемость (следовательно, и барьерную функцию) цитоплазматических мембран в связи с формированием каналов повышенной проницаемости, что приводит к нарушению водно-ионного гомеостаза клетки.

По материалам «Basic and Systematic Pathology», Neville Woolf, PhD, Med (Path), FRCPath (University College Medical School, London, UK)

Офтальмопатия при заболеваниях щитовидной железы (ЩЖ) рассматривается в настоящее время ка.

Врачи вновь не нашли никаких подтверждений гипотезе, согласно которой прием витаминных препаратов служит профилактике онкологических заболеваний.

Злокачественное перерождение нормальных тканей начинается с мутаций определенных генов, которые кодируют белки, контролирующие процессы размножения и гибели клеток. Такие мутации могут вызываться многими причинами, в том числе и действием свободных радикалов. Под этим названием объединено семейство небольших молекул, которые обладают повышенной способностью к запуску окислительных реакций. Выражаясь точнее, свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке имеется электрон, не имеющий собрата в лице другого электрона.

В силу законов квантовой механики они стремятся вернуть себе недостающий электрон, отбирая его у других молекул, с которыми им доводится сталкиваться. Лишившись принадлежащих им по праву электронов, эти молекулы претерпевают изменения, которые могут значительно нарушать их структуру. Это относится и к молекулам нуклеиновых кислот, которые кодируют наследственную информацию. Свободные радикалы разрывают цепи ДНК и РНК и тем самым вызывают различные мутации, некоторые из которых могут оказаться фатальными.

Клеткам жилось бы гораздо спокойней, если бы там вообще не было свободных радикалов. Однако эти молекулы-разрушители естественным образом рождаются во многих реакциях, от которых зависит клеточное здоровье. Так что полностью избавиться от них невозможно, биохимия не позволяет. Тем не менее, клетки обладают и немалыми оборонительными возможностями. Они синтезируют различные вещества, которые помогают им защищаться или даже избавляться от свободных радикалов. Поэтому в норме их внутриклеточная концентрация очень мала, однако она возрастает при различных патологических процессах.

Существует множество веществ, молекулы которых нейтрализуют свободные радикалы – их называют антиоксидантами. К их числу относятся и некоторые витамины, в особенности С и Е. Поэтому естественно предположить, что усиленный прием этих витаминов снижает частоту мутаций, вызванных свободными радикалами, и тем самым позволяет хоть немного уменьшить риск заболевания раком.

Эта гипотеза внешне выглядит очень убедительно. Более того, в прошлом не раз публиковались результаты обследований и клинических экспериментов, которые ее вроде бы даже подтверждали. Однако в последние годы в различных странах были осуществлены серьезные исследовательские проекты, которые не выявили противораковых возможностей витаминных препаратов. Поэтому прежняя вера в профилактический потенциал витаминов-антиоксидантов сейчас заметно пошатнулась – по крайней мере, если говорить о специалистах.

Только что по ней был нанесен еще один удар, причем отнюдь не слабый. Он выразился в появлении двух статей, которые 9 декабря опубликовал в электронном экспресс-выпуске Journal of the Amercican Medical Association. В одной из них представлены результаты, собранные в ходе выполнения проекта SELECT, Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (Проверка возможности предотвращения рака с помощью селена и витамина Е). В нем участвовали свыше 35 тысяч здоровых добровольцев из США, Пуэрто-Рико и Канады. Этих людей разделили на 4 группы. Члены одной подборки в течение пяти с половиной лет регулярно принимали селен, который тоже считается антиоксидантом. Люди, которых включили во вторую группу, принимали витамин Е, в третью – и селен, и витамин, а в четвертую – таблетки-пустышки (как и положено в таких случаях, участники не знали, что именно им дают). Организаторы эксперимента хотели выяснить, снижает ли витаминная терапия вероятность заболевания раком предстательной железы, поэтому для него были отобраны только мужчины.

Результаты оказались нулевыми. Пятилетняя заболеваемость раком простаты во всех четырех группах оказалась практически одинаковой, от четырех с половиной до пяти процентов. Кое-какие различия между группами, конечно, имелись, но они не выходили за рамки статистических погрешностей. Как ни забавно, меньше всего новых раковых больных оказалось в группе, которая получала плацебо. Однако организаторы эксперимента не сомневаются в том, что все отмеченные колебания вызваны чисто случайными факторами.

Второй эксперимент провели медики из Бостона. В нем участвовали около 15 тысяч врачей-мужчин, на которых по такой же схеме свыше восьми лет проверялось действие витаминов С и Е. Он тоже показал, что эти витамины никак не влияют на заболеваемость как раком простаты, так и другими формами рака.

Конечно, новые результаты не означают, что все витаминные таблетки нужно сразу выбросить в помойку. Хорошие витаминные комплексы скорее всего как минимум не бесполезны – хотя бы как средство компенсации дефицита витаминов в продуктах питания. Однако для профилактики рака, судя по всему, требуются иные приемы. Если этот вывод верен (а он, конечно, будет еще не раз проверяться), лучше его знать и не строить несбыточных надежд. Именно это утверждает профессор медицинской школы университета Иллинойса Питер Ганн [Peter Gann], который от имени редакции журнала подвел итоги обоих экспериментов.

Ахиллесова пята ракового белка

Фермент, который защищает опухолевые клетки от химиопрепаратов, делает их более уязвимыми к другим лекарственным средствам.

Фрагменты наследственной информации, которые способствуют злокачественному перерождению нормальных клеток, называют онкогенами. Они кодируют синтез молекул, которые по аналогии называют онкобелками. К их числу принадлежит и фермент Akt, который разными способами способствует выживанию раковых клеток. В частности, он помогает таким клеткам выдерживать атаки противораковых химиопрепаратов. Стоит заметить, что активность этого фермента возрастает под действием никотина. Вероятно, в этом состоит одна из причин, по которым курильщики чаще страдают онкологическими заболеваниями, прежде всего раком легких.

Однако теперь и у Akt нашлось уязвимое место. Его обнаружила группа исследователей из университета штата Иллинойс, которую возглавляет профессор Ниссим Хэй [Nissim Hay]. Оказалась, что чрезмерная активность этого фермента заставляет клетку увеличить выработку активных форм кислорода, которые представляет опасность для ее собственных структур. Они усиленно отрывают и похищают электроны, входящие в состав различных биомолекул, и тем самым снижают их химическую стабильность. Более того, избыток фермента Akt одновременно мешает клетке своими силами нейтрализовать свободные радикалы. Получается, что Akt не только охраняет опухолевые клетки, но и создает для них скрытые угрозы. Стоит отметить, что такие ситуации отнюдь не являются редкостью.

Чикагские ученые полагают, что это открытие указывает на новые возможности борьбы со злокачественными новообразованиями. По их мнению, на опухоли с гипертрофированной активностью фермента Akt можно воздействовать химическими веществами, которые, подобно ему, стимулируют возникновение свободных радикалов. Опыты показали, что этим способом удается настолько увеличить концентрацию свободных радикалов, что в клетке запускаются генетические программы, приводящие к ее гибели. Об этом говорится в статье, опубликованной 9 декабря в журнале Cancer Cell.

Избавляемся от свободных радикалов

Сегодня о свободных радикалах и оксидативном стрессе знают все. В большей степени эти знания связаны с предотвращением старости и морщин, чем с раком. В развитии онкологического заболевания оксидативный стресс, или избыток свободных радикалов, играет большую роль. Разберем, что такое свободные радикалы.

ВАЖНО! Оксидативный стресс, и, как его результат, избыток свободных радикалов, разрушает клетки и может вызвать рак.

Одна из основных составных частей клетки – митохондрия. Чтобы клетки питались и функционировали правильно, митохондрии преобразуют питательные вещества в энергию. Для осуществления этого процесса митохондрия нуждается в кислороде. После продуцирования энергии митохондрия выделяет продукты распада, называемые свободными радикалами кислорода. Свободные радикалы сами по себе не мешают работе организма; они являются продуктами распада, вызванного нормальными процессами в клетках. Проблема возникает при избытке свободных радикалов. Равновесие – главное в жизни организма. Когда нарушается равновесие, начинаются болезни. Если есть лишние свободные радикалы или дефицит нейтрализующих субстанций (антиоксидантов), свободные радикалы накапливаются и атакуют клетки. Это и называется оксидативным стрессом, который:

1) разрушает соединительную ткань. Соединительная ткань действует как сеть, которая отлавливает рак и мешает ему развиваться. Если соединительная ткань разрушена, рак может распространяться без каких-либо затруднений;

2) поражает ДНК клеток, вызывая их мутацию. Мутация является первопричиной возникновения рака;

3) активизирует гены, предрасполагающие к раку. Останавливает запрограммированную гибель клеток;

4) разрушает мембраны клеток.

Как защититься от свободных радикалов?

Свободные радикалы могут быть нейтрализованы антиоксидантами. Есть два типа молекул антиоксидантов:

1) эндогенная антиоксидантная система, состоящая из энзимов, производимых нашим организмом: супероксид-дисмутазы, каталазы и пероксидазы;

2) экзогенные субстанции, потребляемые с продуктами питания, которые отлавливают свободные радикалы: витамины С и Е, продукты фитохимии: каротиноиды, хлорофилл, полифенолы и т.д.

Для того чтобы система антиоксидантных энзимов функционировала правильно, нужны определенные олигоэлементы: селен, медь, цинк и марганец. Наша антиоксидантная система более эффективна, когда олигоэлементы поступают в организм естественным путем, то есть с пищей.

Откуда берутся свободные радикалы?

Свободные радикалы образуются в организме, сопутствуя таким процессам и событиям, как усвоение пищи, обмен веществ, дыхание, физическая активность, эмоциональные конфликты, прием лекарств, прививки, повышенная температура, воспаления и т.д. К образованию наибольшего количества свободных радикалов приводит химиотерапия. Поэтому очень важно, чтобы во время химиотерапии мы употребляли больше антиоксидантов и олигоэлементов, которые усиливают нашу антиоксидантную систему и противостоят канцерогенному воздействию химии.

Больше всего свободных радикалов производит печень, она же больше всего их и уничтожает.

Какая пища является наибольшим антиоксидантом?

Сильными антиоксидантами являются: шоколад, зеленый чай и грибы.

Из средиземноморских фруктов: лимон, слива, абрикос, виноград, дыня, мандарин, арбуз, мушмула, персик, яблоко, апельсин, черешня и клубника.

Из тропических фруктов: маракуйя, лайм, авокадо, ананас, папайя, манго, банан.

Из средиземноморских специй: тмин, орегано (душица), перец и тимьян.

Из специй для кондитерских изделий: корица, мята, ваниль, имбирь и мускатный орех.

Источники: http://www.rmj.ru/articles/klinicheskie_issledovaniya/Svobodnye_radikaly_i_povreghdenie_kletki/, http://www.vechnayamolodost.ru/articles/biomedicin/raaisr/, http://biography.wikireading.ru/209519

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *