Атина N ° 494 ? II Сем. 2006: 161-172

Свободни радикали, естествени антиоксиданти и защитни механизми *

Марсия Авело ** и Марио Сувалски ***

** Магистър по фармацевтични науки, Universidad de Concepción. Професор в катедрата по фармация, Фармацевтичен факултет, Университет на Консепсион. Имейл: [email protected]

*** Доктор на науките, Институт Вайцман, Израел. Професор в Катедрата за полимери, Факултет по химически науки, Университет на Консепсион, Консепсион, Чили. Имейл: [email protected]

През последното десетилетие се натрупаха доказателства, които ни позволяват да потвърдим, че свободните радикали и съвкупността от реактивни видове, свързани с тях, играят централна роля в нашия хомеостатичен баланс. Химичните реакции на свободните радикали протичат постоянно в клетките на нашето тяло и са необходими за здравето, но процесът трябва да се контролира с адекватна антиоксидантна защита. Сред антиоксидантите, които се поглъщат чрез диетата, се открояват витамини и фенолни съединения, които по различни механизми неутрализират радикалните видове. Тези видове могат да бъдат намерени в кръвната плазма, която може да стабилизира реактивните кислородни видове, предотвратявайки реакции, които могат да генерират още по-вредни видове. От особено значение е умерената му консумация чрез диетата и избягването на рисковите фактори, които предизвикват окислителни реакции в нашия организъм.

Ключови думи: Свободни радикали, антиоксиданти, полифеноли.

Действителните доказателства потвърждават, че свободните радикали и участващите кислород реагиращи видове играят централна роля в нашия хомеостатичен баланс. Химичните реакции на свободните радикали протичат постоянно в клетките и са необходими за човешкото здраве, но процесът трябва да се контролира с подходяща антиоксидантна защита. Сред антиоксидантите, които се поглъщат с храната, витамини и фенолни съединения се открояват, защото те неутрализират радикалните видове чрез няколко механизма. Тези видове, които могат да бъдат намерени в плазмата, могат да стабилизират реактивните кислородни видове, предотвратявайки реакции, които могат да генерират по-вредни молекули. Поглъщането на антиоксиданти чрез диетата е от особено значение, както и за избягване на рискови фактори, които предизвикват окислителни реакции в нашите тела.

Ключови думи: Свободни радикали, антиоксиданти, полифеноли.

ВЪВЕДЕНИЕ

Свободните радикали са атоми или групи атоми, които имат несдвоен или свободен електрон, така че те са много реактивни, тъй като са склонни да улавят електрон от стабилни молекули, за да постигнат своята електрохимична стабилност. След като свободният радикал е успял да извади електрона, от който се нуждае, стабилната молекула, която му го дава, от своя страна се превръща в свободен радикал, тъй като остава с несдвоен електрон, като по този начин инициира истинска верижна реакция, която унищожава нашите клетки. Биологичният полуживот на свободните радикали е микросекунди, но той има способността да реагира с всичко, което е около него, причинявайки големи щети на молекули, клетъчни мембрани и тъкани. Свободните радикали по своята същност не са вредни; всъщност собственото ни тяло ги произвежда в умерени количества за борба с бактериите и вирусите.

Тези действия се извършват постоянно в клетките на нашето тяло, процес, който трябва да се контролира с адекватна антиоксидантна защита. Антиоксидантът е вещество, способно да неутрализира окислителното действие на свободните радикали чрез освобождаване на електрони в кръвта ни, които се улавят от свободните радикали. Здравният проблем възниква, когато тялото ни трябва да понася излишък от свободни радикали в продължение на години, произведени главно от външни замърсители, които идват главно от замърсяването на въздуха и цигарения дим, които произвеждат различни видове свободни радикали в нашия организъм. Консумацията на хидрогенирани растителни масла като маргарин и консумацията на транс-мастни киселини като тези от месо и млечни мазнини също допринасят за увеличаването на свободните радикали (Finkel and Holbrook, 2000).

ОКСИДАТИВЕН СТРЕС

Кислородът в основата си е окислителна молекула до такава степен, че в клетките, които го използват за метаболизма си, той е основният, отговорен за производството на реактивни кислородни видове (ROS). Не всички окисляващи видове обаче са ендогенни по произход; съществуването на екзогенни фактори, като слънчева радиация, гъбични токсини, пестициди или ксенобиотици, може да увеличи нивото му. При нормални условия клетките метаболизират по-голямата част от кислорода (O2) с образуването на вода без образуването на токсични междинни продукти, докато малък процент (около 5%) образуват три силно токсични междинни продукти, две от които са буквално свободни радикали (супероксидът) анион и хидроксил). В ситуации, в които има по-голяма метаболитна активност (етапи на растеж, активно развитие или възпалителни процеси), има по-голямо търсене на O2 и част от него се метаболизира, генерирайки голям брой окислителни вещества.

Вторият основен източник на ROS също е ендогенен и се състои от метаболизма на защитни клетки като полиморфонуклеарни клетки, сенсибилизирани моноцити, макрофаги и еозинофили. За да изпълнят мисията си, те са надарени с различни протеини, както и с метаболитни пътища, които генерират различни химически агресивни видове като водороден прекис, супероксид и хидроксилни радикали, чиято крайна цел е да наранят и унищожат чужди елементи. При нормални условия тези реактивни видове се произвеждат и използват в клетъчни отделения като лизозоми, които, макар и във фагоцитите, не трябва да увреждат клетките, докато техните антиоксидантни механизми работят правилно.

Оксидантите могат да идват и отвън, или директно, или като последица от метаболизма на определени вещества. Някои примери са замърсяване на околната среда, слънчева светлина, йонизиращо лъчение, прекомерно висока концентрация на кислород, пестициди, тежки метали, действието на някои ксенобиотици (хлороформ, парацетамол, етанол, тетрахлорметан, тинтява дим). Ролята на свободните радикали обаче не трябва да се подхожда само от негативна или патологична гледна точка. Тези съединения изпълняват и физиологична функция, като участват при нормални условия в защита срещу инфекция, в нормален метаболизъм, във фагоцитоза и възпаление.

ЛИПИДНА ПЕРОКСИДАЦИЯ

Всички клетки са заобиколени от мембрана, която ги отделя от извънклетъчната среда. Клетъчната мембрана съдържа протеини, които играят жизненоважна роля във взаимодействието на клетката с други клетки, хормони и регулатори на извънклетъчната течност. Основната структура на всички биологични мембрани е липидният двуслой, който функционира като селективна бариера на пропускливост (Goodam, 1998). Те са богати на полиненаситени мастни киселини (PUFAs) и следователно са уязвими за атака от свободни радикали, които водят до липидна пероксидация. Това обикновено се предизвиква от хидроксилен радикал, който изважда водорода от страничната верига на мастна киселина, образувайки въглероден радикал, който генерира верига от окислителни реакции. Антиоксидантите могат да образуват стабилни комплекси, предотвратяващи катаболното действие на свободните радикали в клетъчната мембрана (Halliwell, 1990).

Хомеостатичните механизми, с които организмът се сблъсква с окислителните щети, които тези видове обикновено причиняват, са многобройни и разнообразни, отразяващи множеството форми на свободните радикали и реактивните видове, както и многобройните отделения, където те действат в организма и техните физични свойства. (Кинсела и др., 1993).

Клетъчни антиоксидантни защитни системи

Напоследък в някои храни са открити и други хранителни антиоксиданти, фенолни съединения. Някои източници са боб (изофлавони), цитруси (флавоноиди), лук (кверцетин) и полифеноли (маслини). Някои фенолни антиоксиданти са открити и в кафето, червеното вино и чая. Поради тази причина начинът за доставяне на антиоксиданти за защита на организма от окислителния ефект, произведен от свободните радикали, е консумацията на храни, богати на витамин Е, витамин С, каротеноиди и други вещества, които имат антиоксидантна функция, като фенолни съединения (Таблица I).

естествени

ФЕНОЛНИ СЪЕДИНЕНИЯ

Това е голяма група съединения, присъстващи в зеленчуците и плодовете, в които те оказват мощно антиоксидантно действие, необходимо за функционирането на растителните клетки (Таблица II).

Продукт с важно съдържание на полифеноли е виното, съществен компонент на средиземноморската диета и който може да бъде един от факторите, отговорни за ниската честота на коронарна болест на сърцето в средиземноморските популации (Renaud & De Lorgeril, 1992; Renaud & Ruf, 1994). Няколко проучвания анализират възможните обяснения за така наречения „френски парадокс“ и ефекта от средиземноморската диета (De Lorgeril & Salen, 1999; Renaud & Ruf, 1994), които показват, че корелацията между коронарната смъртност и консумацията на различни храни, в набор от 21 страни, е много по-високо във виното, отколкото за други източници, като зеленчуци и растителни мазнини. От друга страна, положителната корелация на мазнините, получени от млечни продукти, е висока, така че тези автори дават приоритет на ролята на виното пред тази на плодовете и зеленчуците (Renaud & Ruf, 1994). Антиоксидантната способност на виното е пряко свързана със съдържанието му на полифенол. Видът на полифенолите в крайна сметка определя неговия антиоксидантен капацитет и концентрацията му се променя в зависимост от неговия сорт, производствена площ, земеделски техники, процес на винопроизводство, реколта, година и възраст.

ПЛАЗМНИ АНТИОКСИДАНТИ

Фигура 1. Плодове от Ugni molinae (Муртила).

Фигура 2. Ugni molinae (Муртила). Снимката е предоставена с любезното съдействие на д-р Роберто Родригес Риос.

ПРЕПРАТКИ

De Lorgeril, M. & Salen, P. 1999. "Винен етанол, пластици и средиземноморска диета", в Лансет. 353, стр. 1,067. [Връзки]

Finkel., T. & Holbrook, N.J. 2000. "Оксиданти, оксидативен стрес и биология на стареенето", в Природата. 408, стр. 239-247. [Връзки]

Гудман, С.Т. 1998 г. Медицинска клетъчна биология, об. II, стр. 27-65, САЩ: Goodman, S.T., ed. Издателите на Lippincott-Raven. [Връзки]

Greenwald, R. 1990. "Съвременни подходи към развитието на кислородни радикали", в Наркотиците на днес. 26, стр. 299-307. [Връзки]

Gutteridge, J. & Halliwell, B. 1999. Реактивни кислородни видове в биологични системи, стр. 189-218, Ню Йорк, САЩ: D.L. Гилбърт и К.А. Колтън, изд. [Връзки]

Halliwell, B. & Gutteridge, J.M.C. 1989 г. Свободните радикали в биологията и медицината, 2-ро издание, Оксфорд, Лондон: Clarendon Press. [Връзки]

Halliwell, B. 1990. "Как да се характеризира биологичен антиоксидант", в Безплатна радикална изследователска комуникация 9, стр. 1-32. [Връзки]

Kinsella, J.E .; Франкел, Е .; German, B. & Kanner, J. 1993. "Възможен механизъм за защитната роля на антиоксидантите във виното и растителните храни", в Хранителна технология, стр. 85-89. [Връзки]

Laurin, D.; Masaki, K.-H.; Foley, D.J .; Уайт, Л.Р. и Launer, L.J. 2004. "Диетичен прием на антиоксиданти в средата на живота и риск от деменция при инциденти в края на живота: проучване на Хонолулу-Азия за стареене", в Американски вестник по епидемиология 159, стр. 959-967. [Връзки]

Максуел, С.Р. 1995. "Перспективи за използването на антиоксидантни терапии", в Наркотици 49, стр. 345-361. [Връзки]

Meydani, M. 2001. "Хранителни интервенции при стареене и свързани с възрастта заболявания", в Анали на Нюйоркската академия на науките 928, стр. 226-235. [Връзки]

Palamada, J. & Kehrer, J. 1992. "Инхибиране на образуването на протеинови карбонили и липидна пероксидация от глутатион в микрозоми на черния дроб на плъх", в Архиви на биохимията и биофизиката 293, стр. 103-109. [Връзки]

Renaud, S. & De Lorgeril, M. 1992. "Вино, алкохол, тромбоцити и френският парадокс за ишемична болест на сърцето", в Лансет 339, стр. 1523-1526. [Връзки]

Renaud, S. & Ruf, J.C. 1994. "Френският парадокс: зеленчуци или вино", в Тираж 90, стр. 3119-3119. [Връзки]

Рубилар, М.; Пинело, М.; Ihl, М.; Scheuermann, E.; Sineiro, J. & Nuñez, M.J. 2006. "Мурта напуска (Ugni Molinae Като източник на антиоксидантни феноли ", в Списание за земеделие и хранителна химия 54, стр. 59-64. [Връзки]

Сохал, Р.С. & Weindruch, R. 1996. "Оксидативен стрес, ограничаване на калориите и стареене", в Наука 273, стр. 59-63. [Връзки]

Сувалски, М.; Orellana P.; Авело М.; Villena F. & Sotomayor, C.P. 2006a. "Човешките еритроцити са засегнати in vitro от екстракти от Ugni molinae листа ", в J. Chem Food Toxicol (в пресата). [Връзки]

Сувалски, М.; Орелана, П.; Avello, M. & Villena, F. 2006b. "Антиоксидантният капацитет на Ugni molinae Turcz срещу in vitro цитотоксичността на HClO в човешки еритроцити "(ръкопис в подготовка). [Връзки]

Thornalley, P.J., Vasak, M. 1985. "Възможна роля на металотиоина в защита срещу индуциран от радиация оксидативен стрес. Кинетика и механизъм на неговата реакция със супероксид и хидроксилни радикали", в Biochimia et Biophysica Acta 827, стр. 36-44. [Връзки]

* Тази работа е подкрепена от изследователските проекти FONDECYT 1060990 и DIUC 204.074.037-1.0.

Получава: 02.04.2006. Приет: 30.06.2006.

Цялото съдържание на това списание, с изключение на случаите, когато е идентифицирано, е под лиценз Creative Commons

Кутия 160-C, поща 3

Телефон (56-41) 2204590 - Факс (56-41) 2228262


[email protected]