Оксидативного стресса что это
Оксидативный стресс
Окислительный стресс (оксидативный стресс, от англ. oxidative stress) — это процесс повреждения клетки в результате окисления. Мы не будем углубляться в дебри химической терминологии. Скажем лишь, что такое окисление (из-за некоторых токсичных форм кислорода) очень плохо влияет на важные клетки в организме, в частности липиды и ДНК. При оксидативном стрессе лечение необходимо, так как поврежденные клетки могут разрушаться и вызывать патологии (заболевания) в организме.
Причины возникновения оксидативного стресса
Многие ученые и медики склоняются к мнению, что основные причины такого явления — это:
Последствия оксидативного стресса
Это неприятное явление имеет ряд последствий:
Понятно, что поврежденные клетки не могут выполнять свои функции, а значит, это станет причиной болей, неправильного функционирования соответствующего органа. Причем никогда нельзя точно предугадать, в каком месте вашего организма появятся эти свободные радикалы, приносящие такие неприятные последствия.
Профилактика и лечение оксидативного стресса
Издавна люди, которые не могли себе позволить разнообразное здоровое питание, чистый воздух и комфортные условия жизни, испытывали недомогания, болезни, в т. ч. душевные расстройства. Доказано, что увеличение свободных радикалов в наших организмах спровоцировано ухудшением экологии, обилием химических добавок в пище и других продуктах, постоянными стрессами и переутомлением.
Со свободными радикалами успешно справляются антиоксиданты. Где их взять? Около сотни лет назад ученые обратили внимание на природные флавоноиды — вещества, которые уменьшают воздействие солнечного ультрафиолета на растения, в которых содержатся. Нобелевский лауреат А. Сент-Георги открыл биофлавоноиды – смесь веществ, активно противодействующих свободным радикалам в организме человека. Больше всего их в зелени и свежих овощах.
Подобные полезные антиоксиданты содержатся в ягодах и фруктах (облепиха, смородина, яблоки, клюква, рябина, гранаты, лук, чеснок, лимон и др.), а также в продуктах, приготовленных из них. Кроме того, рекомендуется проводить больше времени на свежем воздухе, разнообразить свое питание и постараться меньше нервничать.
В качестве лечения оксидативного стресса (если вы понимаете, что одними продуктами питания не обойтись) специалисты-медики могут предложить медикаментозное лечение препаратами, содержащими необходимые дозы антиоксидантов в концентрированном виде. Это могут быть таблетки или инъекции лекарств, обладающих свойствами антиоксидантов и стабилизаторов метаболизма в вашем организме. В любом случае, если у вас возникли неприятные ощущения, мышечные боли, усталость, непонятная сыпь, расстройства желудка, обратитесь к терапевту, чтобы поставить правильный диагноз и начать своевременное лечение!
Текст проверен врачами-экспертами:
Заведующей социально-психологической службы МЦ «Алкоклиник», психологом Барановой Ю.П., врачом психиатром-наркологом Серовой Л.А.
Проконсультируйтесь
со специалистом 
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
Оксидативный стресс (окислительный стресс )
Введение
Оксидативный (окислительный) стресс – состояние, при котором в организме присутствует чрезмерное, опасное количество свободных радикалов. В норме такие молекулы нейтрализуются особым классом соединений, известных как антиоксиданты, но если концентрация последних оказывается недостаточной или происходит избыточная стимуляция свободнорадикальных процессов, наступает дисбаланс с перекосом в сторону окислительных реакций, что является повреждающим клетки фактором и называется оксидативным стрессом.
Очевидно, что в данных определениях чуть ли не каждое слово нуждается в подробном разъяснении. Поэтому начнем, как может показаться, издалека, – во всяком случае, по порядку.
Древние врачеватели и алхимики мечтали о Панацее, – мифическом лекарстве от всех болезней, – но задумывались также и о том, что является первопричиной недугов, плохого самочувствия, слабости и, в частности, старения, одряхления организма. В историческом аспекте четко прослеживается смещение научного интереса с первой проблемы на вторую: если панацею сегодня никто всерьез не ищет, то интерес к фундаментальным этиопатогенетическим (говоря современным языком) механизмам и закономерностям, провоцирующим и предрасполагающим факторам отнюдь не угасает. Сложность в том, что исследователи обнаруживают эти факторы в самых разных сферах и уровнях научного познания, – микробиология, генетика, биохимия и т.д., – и интегрировать такие находки в единую мета-концепцию (если это вообще возможно) пока не удается. Тем не менее, медицина не только не стоит на месте, но в последние два столетия развивается с ускорением.
Еще в ХIХ веке высказывались предположения (Э.Пфлюгер, 1870) о том, что процесс дыхания в организме протекает, по сути, в клетках – конечных потребителях кислорода. В 1912 году Б.Ф.Кингсбери связал этот процесс с митохондриями, особыми клеточными органеллами. К середине ХХ века было показано, каким образом клеточное дыхание осуществляется на молекулярном, биохимическом уровне (Ю.Кеннеди, А.Ленниджер, 1949), и к настоящему моменту этот механизм изучен достаточно хорошо.
Параллельно с этим развивались представления о механизмах клеточной смерти, – явления, которое несистематически изучалось, опять же, еще в ХIХ веке. В частности, появилось такое понятие, как апоптоз, – так называют «клеточный суицид», генетически запрограммированное самоуничтожение клеток после определенного числа делений (предел Хейфлика), чем обеспечивается постоянное обновление тканей организма (попутно заметим, что атипичная, мутировавшая клетка с отключенным апоптозом способна делиться до бесконечности и становится основой раковой опухоли, – см., напр., «Рак молочной железы», «Меланома» и другие наши материалы об онкологических заболеваниях). Фундаментальные исследования в этой области выполнены во второй половине ХХ века, в основном, британскими учеными (Дж.Керр с соавт., С.Бреннер, Дж.Салстон, Р.Хорвиц и др.) и были удостоены высших научных премий, включая Нобелевскую. Примерно с последней декады ХХ века исследования механизмов апоптоза становятся одним из приоритетных направлений для целого ряда биомедицинских наук.
Результаты этих исследований указывали, кроме прочего, на то, что в индукции клеточной смерти каким-то образом задействованы высокоактивные, в химическом смысле, молекулы со свободной валентностью, т.е. нечетным числом электронов на орбиталях. Изучение таких «свободных радикалов», или активных форм кислорода, с учетом биохимических и физиологических основ уже существовавшей тогда теории стресса Ганса Селье, позволило в значительной степени «увязать концы с концами». В 1985 году Гельмут Зис, – университетский профессор из Дюссельдорфа (Германия), ныне здравствующий и работающий в Лос-Анджелесе (США), – разработал концепцию оксидативного стресса, которая на фундаментальном уровне объясняет очень многие (хотя и не все, конечно) неблагоприятные процессы в организме. В дальнейшем этой проблемой занимались и занимаются многие выдающиеся ученые, но именно Гельмута Зиса называют пионером редокса (модное ныне словечко «редокс» образовано от английского «REDuction-OXigenation reaction», т.е. окислительно-восстановительная реакция).
Окислительно-восстановительной реакцией называют любую химическую реакцию обмена электронами. Окислителем, т.е. акцептором, принимающим электроны от вещества-восстановителя, могут выступать различные химические элементы, однако в нашем контексте под окислительно-восстановительными реакциями будем подразумевать биохимические каскады, протекающие с участием активных форм кислорода.
Такие реакции при нормальном, сбалансированном метаболизме (обмене веществ) являются источником энергии для организма.
Свободные радикалы – чрезвычайно активные короткоживущие молекулы кислорода с неспаренным электроном. Различают несколько основных форм свободных радикалов: гидроксильный радикал, пероксид водорода, супероксидный радикал и т.д. Цепные реакции с участием избыточных свободных радикалов протекают, в основном, в клеточных мембранах (вызывая переокисление их липидной основы), внутри клетки и даже в клеточном ядре с вовлечением молекул ДНК.
Таким образом (повторим еще раз), оксидативный или окислительный стресс – «перегрузка» организма свободными радикалами, молекулами активных форм кислорода. В несколько иной терминологии оксидативный стресс представляет собой вредоносное, на клеточном уровне, и потенциально опасное нарушение гомеостаза, т.е. нормального постоянства внутренних условий организма.
Более подробно о механизмах клеточного дыхания см. статью «Анемия. Кровь и бескровие»; о веществах, нейтрализующих свободные радикалы – «Антиоксиданты. Что действительно следует знать».
Накопление свободных радикалов в опасных концентрациях, согласно специальной литературе, может происходить в условиях гипоксии, гипероксии, нормоксии, реоксигенации, при активации генетических программ клеточной гибели – апоптоза, под действием любых факторов, угрожающих гомеостазу… Если же назвать эти «угрожающие гомеостазу факторы» самыми простыми словами, то получится стандартный перечень – тот самый перечень, который можно найти на любом медицинском сайте. Да, он уже давно надоел хуже горькой редьки, этот перечень, причем надоел не только просвещаемому и наставляемому «населению», но и авторам, медицинским редакторам, да и практикующим врачам. И никуда нам от этого черного-пречерного списка не деться. Современная медицина сплошь состоит из поистине детективных загадок, сложнейших проблем, потрясающих открытий; это наука одновременно консервативна и очень динамична в своем развитии, упорна и изобретательна. Но все это, безусловно, гораздо скучнее того, что можно найти в любой эзотерической газетенке или на мистико-медицинском форуме диванных экспертов в интернете. Вечерком после трудного дня, под настроение да чашечку чая, – отчего бы и не почитать, например, о том, что наш оксидативный стресс вызван проклятием Клеопатры, которую облучили тибетские монахи из параллельного биоинформационного слоя Атлантиды, – в те давние времена, когда Земля, ныне плоская, была еще одной большой пирамидой с третьим глазом во лбу. Да, спрос на подобный информационный поп-корн, пожалуй, можно понять, и эта незатейливая торговлишка, наверное, долго еще будет рентабельной. Но мы, к сожалению или к счастью, не держим ларьков на этом пестром базаре, у нас на сайте ничего подобного нет и никогда не было. Поэтому не станем закрывать глаза на очевидное, нарушать принцип Оккама и искать сенсационные откровения там, где и без того все достаточно сложно.
Если же все-таки позволить себе гиперболу и для краткости назвать оксидативный стресс первоосновой всех болезней, то первопричиной оксидативного стресса следует лаконично признать «комплекс факторов, связанных с образом жизни». Все эти факторы вы знаете не хуже врачей.
Наилучшей терминологией к клинике оксидативного стресса можно считать такие понятия, как износ, одряхление, преждевременное старение организма. Все, что ассоциируется с этими понятиями, – относится к симптомам оксидативного стресса: не соответствующая паспортному возрасту немощность, «плохие» кожа и волосы, утомляемость и хроническая усталость, неважное самочувствие, множество постепенно нарастающих дисфункций со стороны внутренних органов (до какого-то момента лишь дисфункций, затем развернутых болезней), снижение умственной и физической работоспособности, либидо и фертильности, активности и иммунитета.
Всё, что по выраженности выходит за рамки описанного симптомокомплекса, составляет уже клиническую картину конкретных заболеваний и относится к сфере деятельности соответствующих профильных специалистов. В контексте проблемы оксидативного стресса в литературе чаще всего упоминаются гипертония и гипертензия, атеросклероз, сахарный диабет, ишемическая болезнь сердца и инфаркт миокарда, бронхиальная астма, бесплодие, опухолевые процессы.
Трудно представить себе такой диалог: «Что вас беспокоит? – Оксидативный стресс замучил, доктор». Впрочем, на приеме у врача можно услышать и более удивительные вещи, – особенно в наше информированное время.
С отдельными симптомами окислительного стресса люди, как правило, обращаются к дерматологу, косметологу, неврологу, эндокринологу и т.д., однако в данном случае совершенно незаменим ВОП – врач общей практики. Помимо обязательного индивидуального подхода, необходим системный, многоплановый взгляд на ситуацию, тщательный сбор анамнестических данных о наследственности, образе жизни, рационе, режиме нагрузок и отдыха, семейно-бытовой и социально-психологической ситуации пациента, анализ комбинации и характера имеющихся нарушений (причем всех, а не только тех, которые пациент считает заслуживающими внимания и описывает без дополнительного расспроса). Именно такой клинический анализ является основой диагностики оксидативного стресса; лабораторные анализы и, по мере необходимости, инструментальные исследования носят скорее характер подтверждающих, уточняющих и дифференциально-диагностических методов.
Совершенно очевидно, что те этиопатогенетические факторы, которые рассматриваются в параграфе «Причины», назвать и перечислить легко, но устранить в реальной жизни, – очень и очень проблематично. Однако это больше касается средовых воздействий, тогда как в отношении факторов контролируемых, т.е. зависящих от воли пациента, можно говорить лишь о сложностях психологического свойства. И тем не менее, речь должна идти о сознательном и последовательно реализуемом выборе между жизнью привычной и жизнью здоровой. Каким конкретно образом будут устраняться, минимизироваться, нормализоваться, компенсироваться все эти пресловутые «факторы» – необходимо обсуждать и решать с врачом, который руководствуется и учитывает весь массив диагностически значимых данных.
Здесь лишь добавим, что настоятельно не рекомендуется уповать на всемогущество антиоксидантов. Мало того, что это отнюдь не панацея, так некоторые антиоксидантные добавки и комплексы, в зависимости от состава, могут быть вам еще и противопоказаны, а самодеятельный бесконтрольный прием в избыточных (или просто случайных) дозировках гарантированно приведет к ухудшению ситуации. «Антиоксиданты» сегодня, как говорится, на слуху, это слово популярное и широко известное, но далеко не так хорошо понимаемое, как следовало бы. Поэтому начинать следует не с «анти-», а просто с «оксидантов», если можно так назвать причины оксидативного стресса; единственным безопасным и эффективным первым шагом является все же визит к врачу. Дополнительные пилюли могут и не понадобиться.