N-АЦЕТИЛ ЦИСТЕИН, НАЙ-МОЩНИЯТ АНТИОКСИДАНТ
N-АЦЕТИЛ ЦИСТЕИН, НАЙ-МОЩНИЯТ АНТИОКСИДАНТ
Със сигурност много от вас са чували за молекулата N-ацетилцистеин, тъй като тя се използва широко като муколитично лекарство, тоест лекарство, насочено към изтъняване на слузта на дихателните пътища. Можем да го намерим под формата на ефервесцентни таблетки или като съставка в противогрипни лекарства (говорим за известния Fluimucil).
Това, което със сигурност много от вас не знаят, е действието му като антиоксидант и вероятно говорим за това една от най-мощните антиоксидантни молекули на което, разбира се, можем да дадем полезно терапевтично приложение.
КАК И ЗАЩО РЪЖДАМЕ?
Преди да стигнете до същността на въпроса, е необходимо да знаете малко за това как работи тялото по отношение на явленията на клетъчното окисление.
Клетъчното окисляване е естествен процес, който участва в стареенето. Говорим за естествени процеси, които протичат при физиологични условия и са резултат от различните химични реакции, протичащи в нашето тяло.
Но също така е вярно, че това стареене може да бъде модулирано, тъй като то може да настъпи по-подчертано в резултат на патологии, излагане на околната среда, начин на живот ...
Окислителните процеси се дължат на химична реакция които се случват постоянно в нашето тяло, при което серия от свободни радикали, които се определят като химически видове с несдвоен електрон. Тези видове са много реактивни и не могат да бъдат изолирани, така че те са склонни да реагират бързо с други молекули, причинявайки клетъчно увреждане, което носи със себе си явления като разрушаване на клетъчните мембрани, промени в ДНК с поява на мутации, инактивиране на ензими и протеини промени.
Произвеждат се свободни радикали като последица от присъствието на кислород (O2), която е жизненоважна молекула за живота и отговорна за клетъчното окисление от генерирането на реактивни кислородни видове (ROS).
Тук идва химическата част, която може да е малко объркваща, така че ще премина към въпроса. Кислородът действа като електронен акцептор в края на митохондриалната дихателна верига, тоест последното място, където метаболизмът на макронутриентите се сближава. Освен това може да се намери и в други структури и части на клетката, изпълняващи същата функция.
Фигура 1: Механизъм на образуване на реактивни кислородни видове (ROS) (Avedaño et al., 2015).
Приемайки електрон, кислородът се трансформира в анион супероксиден радикал (O2 с несдвоен електрон). Чрез повторно приемане на друг електрон или чрез действието на ензима супероксиддисмутаза, този супероксиден радикален анион се трансформира в пероксидният анион (O2 с два несдвоени електрона), че във вътрешната клетъчна среда се трансформира в кислородна вода или водороден прекис (H2O2). Това, което се случва, е, че водородният прекис чрез действие на енергия или чрез действие на супероксидния радикален анион генерира хидроксилен радикал (OH-), един от най-токсичните продукти, който се разпространява много добре през всички тъкани и е изключително реактивен.
За щастие тялото има защитни механизми за унищожаване на водороден прекис, като ензимите каталаза и глутатион пероксидаза, и минимизиране на щетите.
По принцип образуването на този хидроксилен радикал се случва бавно, но наличието на метални катиони, като желязо, ускорява образуването на хидроксилни радикали. Този процес се нарича Реакция на Фентън.
Фигура 2: Реакция на Фентон. Образуване на свободни радикали в присъствието на метални катиони. (Avendaño et al., 2015).
Имам две новини:
• Лошата новина е, че тези метални катиони, за които говорихме преди, са относително много в нашето тяло, така че те могат да предизвикат образуването на свободни радикали по по-бързи начини.
• Добрата новина е, че за щастие тялото ни е снабдено с поредица от механизми, участващи в неутрализацията на тези реактивни кислородни видове (ROS), както и със специализирани системи за възстановяване на повредени структури (клетъчни мембрани, ДНК, протеини) както при елиминирането на протеини, които не могат да бъдат възстановени (комплекс убиквитин-протеазома).
Плюс това, тези защитни сили могат да бъдат подсилени чрез осигуряване на хранителни вещества които съдържат определени храни, предимно плодове и зеленчуци, като алфа-токоферол, полифеноли, бета-каротини ... Всъщност някои витамини, като витамин Е и витамин С, са в състояние да спрат процесите на липидна пероксидация, които протичат в мембрани клетки в присъствието на тези радикали.
Тези механизми за ремонт обаче постепенно се износват. Този факт, заедно с натрупването на увредени молекули, носи със себе си явления на стареене и е пряко rсвързани с появата на заболявания, свързани с оксидативен стрес като някои видове рак (Sosa et al., 2013), отклонения в нервната система, увреждане на сърдечната тъкан ... (Thanan et al., 2014 & Wang et al., 2014)
АНТИОКСИДАНТИ ЗА БРОЙ
Разработени са серия от молекули, които имат двойно антиоксидантно действие: предотвратяват окисляването чрез хелатиране на метални катиони и улавяне на свободните радикали. Те включват пенициламин (използван за лечение на ревматоиден артрит), MESNA (използван като уропротективно средство при химиотерапия, свързана с циклофосфамид за предотвратяване на хеморагичен цистит) и нашия скъпоценен N-ацетилцистеин.
N-ацетилцистеин или NAC е лекарство, което има следната структура (фиг. вдясно), с наличието на свободна меркапто група (SH), която ще отговаря за нейните терапевтични действия.
Неговата муколитично действие Това се дължи на способността му да разрушава дисулфидните мостове (S-S сярна връзка), които съществуват в бронхиалния секрет (намаляващо действие при окислително-редукционни реакции). По този начин бронхиалният секрет става по-малко вискозен и им се позволява да се отделят. Това се дължи на цитопротективния ефект, който той проявява при ОСП при пациенти с хроничен бронхит (Cazzola et al., 2015 & Stey et al., 2000). Важно е обаче да се отбележи, че той е противопоказан при пациенти с хронична дихателна недостатъчност, тъй като употребата му може да увеличи бронхиалния секрет.
Освен това NAC има a двойно антиоксидантно действие. От една страна, действа като радикална верига, прекратяваща антиоксидант (чистач на радикали), тоест той е способен да реагира със свободните радикали, преди да реагират с каквато и да е структура в тялото (Avendaño et al., 2015). По този начин предотвратяваме настъпването на увреждане на клетъчните структури, както и разпространението на генезиса на радикали, което е доста често, след като се генерира.
Когато свободните радикали реагират с това, вярно е, че NAC се образува и от своя страна се трансформира в а радикален (-S) Това е напълно различно от предишното, тъй като радикалният NAC ще бъде много по-стабилен (малко реактивен) по две причини: първата, защото големият размер на серния атом, който му позволява да задържа електронния заряд, а втората е поради лекота, с която самият радикал се инактивира чрез образуване на димери чрез дисулфидни мостове.
Фигура 3: Радикално образуване в меркапто групата и неутрализация на радикала, образуван чрез димеризация (Avendaño et al., 2015).
От друга страна, действа като превантивен антиоксидант тъй като меркапто и карбоксилните групи са в състояние да се координират с действащите метални катиони, както и хелатиращ агент и избягване на бързото образуване на радикали чрез реакцията на Фентън.
От друга страна, трябва да се отбележи, че NAC прилича на глутатион, това е основният детоксикиращ антиоксидант на клетката. Това ще се намеси, наред с други неща, във фази II реакции на метаболизма, улеснявайки отделянето на токсини и вещества от различно естество благодарение на неговата нуклеофилна природа поради наличието на меркапто група (-SH) (Rushworth et al., 2014) . Поради тази причина NAC се използва като противоотрова при някои отравяния, като парацетамол.
Парацетамолът генерира при своето разграждане поредица от токсични метаболити, които на първо място се неутрализират от глутатион. Когато обаче това се изчерпи, NAC може да упражнява същото действие като самия глутатион. Има специфичен протокол за отравяне с парацетамол, който можете да намерите на уебсайта, който предоставям в края на статията (Vademecum онлайн).
ПОЛЗИ ОТ НАЦ
NAC ни предлага по-голяма защита срещу оксидативен стрес генерирани като продукт на химични реакции, които протичат естествено и постоянно в тялото ни.
По този начин той представлява защитен фактор срещу развитието на заболявания, свързани с този оксидативен стрес като рак, катаракта (Park et al., 2015), захарен диабет (Zorrilla et al., 1999), атеросклероза (Carbonell et al., 2010), увреждане на черния дроб (Lasram et al., 2014) ... тъй като в допълнение ще намалим значително щетите, причинени от свободните радикали, генерирани върху макромолекули като мембранни фосфолипиди, ДНК и протеини (Zorrilla et al., 2002) в допълнение за намаляване на секрецията на молекули, участващи в възпалителни процеси, които също допринасят за увреждане на клетките/тъканите. Това двойно антиоксидантно-противовъзпалително действие играе важна роля в лечението на невродегенеративни заболявания като Паркинсон и Алцхаймер (Senol et al., 2014).
Какво още, не са докладвани сериозни неблагоприятни ефекти, само някои изолирани реакции, с лек и преходен характер, като най-честите са стомашно-чревни реакции като гадене, повръщане и диария. Понякога може да се появи реакция на свръхчувствителност под формата на уртикария и бронхоспазъм при лица, алергични към лекарството. В този случай би имало явно противопоказание за употребата му.
Тератогенни, мутагенни или канцерогенни реакции не са описани, поради което се счита за доста безопасно лекарство с ниска токсичност. Очевидно в рамките на установения дозов диапазон, нека не бъдем животни и да приемаме безкрайно шипящи таблетки на ден, тъй като ефектът, който искаме да постигнем, е достатъчен с предписаната доза:
Библиография и справки
• Academia Alpe (2016). Раздел 11: Дизайн на лекарства, базирани на радикална химия. Антиоксидантна терапия, 15-22.
• Кабискол, Е. (2014). Наука за разпространение на SEBBM на една ръка разстояние.
• Carbonell, N., Sanjuán, R., Blasco, M., Jordá, Á., & Miguel, A. (2010). N-ацетилцистеин: краткосрочна клинична полза след коронарография при високорискови бъбречни пациенти. Испанско списание по кардиология, 63 (1), 12-19.
• Cazzola, M., Calzetta, L., Page, C., Jardim, J., Chuchalin, A. G., Rogliani, P., & Matera, M. G. (2015). Влияние на N-ацетилцистеин върху хроничен бронхит или обостряне на ХОББ: мета-анализ. Европейски респираторен преглед, 24 (137), 451-461.
• Kern Pharma (2017). Листовка с ацетилцистеин 600 mg, ефервесцентни EFG таблетки през устата.
• Lasram, M. M., Lamine, A. J., Dhouib, I. B., Bouzid, K., Annabi, A., Belhadjhmida, N., ... & Gharbi, N. (2014). Антиоксидантни и противовъзпалителни ефекти на N-ацетилцистеин срещу индуцирани от малатион увреждания на черния дроб и имунотоксичност при плъхове. Науки за живота, 107 (1), 50-58.
• Molina-Heredia, F. P. (2012). Тъмната страна на кислорода.
• Oxilia, R. M. (2014). Оксидативен стрес и антиоксидантна защитна система. Вестник на Института по тропическа медицина, 5 (2), 23-27.
• Парк, J. H., Kang, S. S., Kim, J. Y., & Tchah, H. (2015). Антиоксидантът N-ацетилцистеин инхибира възпалителни и апоптотични процеси в човешките конюнктивални епителни клетки в силно глюкозно въздействие на околната среда върху конюнктивата в среда с високо съдържание на глюкоза. Изследователска офталмология и визуални науки, 56 (9), 5614-5621.
• Кралска испанска фармакопея, 5-то издание (2015).
• Rushworth, G. F., & Megson, I. L. (2014). Съществуващи и потенциални терапевтични приложения на N-ацетилцистеин: необходимостта от превръщане във вътрешноклетъчен глутатион за антиоксидантни ползи. Фармакология и терапия, 141 (2), 150-159.
• Самуни, Ю., Голдщайн, С., Дийн, О. М., & Берк, М. (2013). Химията и биологичните дейности на N-ацетилцистеин. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Общи субекти, 1830 (8), 4117-4129.
• Şenol, N., Nazıroğlu, M., & Yürüker, V. (2014). N-ацетилцистеинът и селенът модулират оксидативния стрес, стойностите на антиоксидантните витамини и цитокини при плъхове, причинени от травматично мозъчно увреждане. Неврохимични изследвания, 39 (4), 685-692.
• Sosa, V., Moliné, T., Somoza, R., Paciucci, R., Kondoh, H., & LLeonart, M. E. (2013). Оксидативен стрес и рак: преглед. Отзиви за изследвания за стареене, 12 (1), 376-390.
• Stey, C., Steurer, J., Bachmann, S., Medici, T. C., & Tramer, M. R. (2000). Ефектът на пероралния N-ацетилцистеин при хроничен бронхит: количествен систематичен преглед. Европейски респираторен вестник, 16 (2), 253-262.
• Thanan, R., Oikawa, S., Hiraku, Y., Ohnishi, S., Ma, N., Pinlaor, S., ... & Murata, M. (2014). Оксидативният стрес и неговите значими роли при невродегенеративни заболявания и рак. Международно списание за молекулярни науки, 16 (1), 193-217.
• Wang, X., Wang, W., Li, L., Perry, G., Lee, H. G., & Zhu, X. (2014). Оксидативен стрес и митохондриална дисфункция при болестта на Алцхаймер. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) -Молекулярна основа на болестта, 1842 (8), 1240-1247.
• Zorrilla, A. и Fernández, A. (1999). Захарен диабет и оксидативен стрес. Биохимия, 24 (3), 75-9.
• Зорила Гарсия, А. Е. (2002). Стареене и оксидативен стрес. Кубински вестник за биомедицински изследвания, 21 (3), 178-185.