Наш организм ежесекундно подвергается губительному действию свободных радикалов — активных частиц с неразделенной химической связью, которые вступают в реакции с различными молекулами организма и повреждают их. Некоторая их часть поступает из вне, другая часть образуется в результате химических процессов, протекающих в клетках. Значительное количество свободных радикалов содержится в табачном дыме. Их действие может в короткое время полностью разрушить организм. Однако этого не происходит, благодаря непрестанной работе антиоксидантов — веществ, действие которых направлено на нейтрализацию свободных радикалов. Антиоксидантная система организма очень сложна и состоит из нескольких систем:
Ферменты.
Ферменты — это специфические белки, которые участвуют в биохимических реакциях и способствуют превращению одних веществ, в другие. Ферменты антиоксидантной системы направлены на превращение свободных радикалов в безопасные для клетки соединения. Основными ферментами-антиоксидантами являются супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза.
Супероксиддисмутаза. Фермент, нейтрализующий активные формы кислорода путем превращения их в перекись водорода. Супероксиддисмутаза содержится во всех клетках организма, потребляющих кислород.
Каталаза. Этот фермент также содержится практически во всех органах и тканях. Особенно им богаты печень, почки и эритроциты. Каталаза препятствует накоплению в клетках большого количества перекиси водорода, образующейся при действии супероксиддисмутазы. Она превращает активный пероксид водорода в нейтральные соединения: воду и кислород.
Пероксидаза. Фермент имеет тот же механизм действия, что и каталаза (превращение перекиси водорода), но обладает несколькими особенностями. Например, пероксидаза может нейтрализовать ионы хлора, брома, йода, превращая их в нейтральные молекулы этих же веществ, что обеспечивает клеткам дополнительную защиту от бактерий. Фермент содержится в клетках печени, почек и в нейтрофильных лейкоцитах.
Жирорастворимые антиоксиданты.
К этой группе относятся вещества, которые встраиваются в клеточные мембраны и прерывают цепи радикальных реакций, принимая «удар» свободных радикалов на себя.
Витамин E (альфа-токоферол) — наиболее важный жирорастворимый антиоксидант мембран. Его действие направлено на прерывание процессов свободнорадикального окисления и связывание только что образовавшихся радикалов. В процессе реакций витамин сам превращается в радикал, который, реагируя с другим радикалом, образует нейтральное соединение.
Витамин A и бета-каротин. Антиоксидантные свойства этого витамина обусловлены его участием в обмене серосодержащих соединений, речь о которых пойдет ниже. Также витамин А способствует поддержанию нормального состояния мембран.
Коэнзим Q (убихинон). Это вещество содержится в мембранах митохондрий — органелл, которые обеспечивают «поставки» энергии в клетках. Убихинон нейтрализует фенольные и перекисные радикалы, а также «страхует» витамин E в защите от перекисного окисления мембран: вначале реакции прерывает витамин E, а когда он заканчивается, его роль берет на себя убихинон.
Водорастворимые антиоксиданты.
Эти вещества проявляют свою активность во внутриклеточной и межклеточной жидкости.
Аскорбиновая кислота (витамин C). Очень мощный антиоксидант. Помимо самостоятельной нейтрализации свободных радикалов, витамин C положительно влияет на работу витамина E, глутатиона и бета-каротина.
Серосодержащие соединения. Сюда относятся некоторые аминокислоты (цистеин, цистин, метионин), но основным представителем этой группы является глутатион. Его действие обеспечивается работой трех ферментов: глутатионпероксидазы, глутатиоредуктазы и глутатионтрансферазы. При помощи фермента глутатионпероксидазы, глутатион превращает перекись в воду. Структура самого глутатиона при этом изменяется: он отдает атом водорода. Восстанавливается его первоначальное строение при помощи фермента глутатионредуктазы.
Церулоплазмин. Это медьсодержащий белок. Механизм его действия аналогичен механизму действия супероксиддисмутазы, однако он проявляет свою активность в межклеточной жидкости, а не в клетках. Церулоплазмин нейтрализует активные формы кислорода, которые вырабатываются иммунными клетками.
Фенольные соединения. К этой группе относятся флавоноиды и полифенолы. Благодаря способности к легкой отдаче электронов, эти соединения не только нейтрализуют свободные радикалы, но также связывают различные металлы. Считается, что некоторые биологические вещества организма в стрессовых условиях могут выступать в роли антиоксидантов. К этим веществам относятся катехоламины (адреналин и норадреналин), серотонин, дофамин, стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы.
Следует отметить, также, и женские половые гормоны (эстрогены). Они легко проникают в клеточные мембраны и защищают их от свободных радикалов. Отмечено, что высокая радикальная активность наблюдается именно в те периоды менструального цикла, когда содержание эстрогенов снижено.
Как видно из вышесказанного, значительную часть антиоксидантной системы организма составляют витамины и ферменты. Известно, что курение, алкоголь, неправильное питание, заболевания пищеварительной системы и т. д., могут препятствовать усвояемости, взаимодействию, а также синтезу этих веществ в организме. Это может привести к ослаблению антиоксидантной системы. Риск заболевания многими тяжелыми болезнями (в т. ч. рак) существенно возрастает.
Существует и еще немало соединений, проявляющих антиоксидантную активность. Сюда относятся железосодержащие белки (трансферрин и лактоферрин), белок крови альбумин, мочевина и мочевая кислота. Также в организме содержатся ферменты, нейтрализующие поврежденные свободными радикалами белки, липиды и молекулы ДНК.