Список сокращений
(ROS) РФК –реактивные формы кислорода
(RNS) РФА –реактивные формы азота
(8-ОНdG) 8-OH-ДГ –8-гидрокси-2-дезоксигуанозин
(ALS) АЛС –(Amyotrophiclateralsclerosis) амиотрофический латеральный склероз (Боковой амиотрофический склероз (БАС))
(PAD) ЗПА заболевание периферических артерий
(TBARS) РВТБК –(ThioBarbituricAcidReactiveSubstances) реактивные вещества тиобарбитуровой кислоты
(HPLA) ГФЛ –п-гидроксифениллактат
(MeHPLA) МГФЛ –метил-п-гидроксифениллактат
(IFN-γ) ИФН -γ –интерферон-γ
(NMDAR) НМДА –НМДА-рецептор. (Ионотропный рецептор глутамата, селективно связывающий N-метил-D-аспартат (NMDA). Прим. переводчика)
(hsCRP) вчСРБ –высокочувствительный С-реактивный белок
(EFA) НЖК –незаменимые жирные кислоты
(LA) ЛК –линолеовая кислота
(ALA) АЛК –альфа-линоленовая кислота
(AA) АК –(arachidonicacid) арахидоновая кислота
(EPA) ЭПК – (eicosapentaenoicacid) эйкозапентаноевая кислота
Нормальный процесс жизнедеятельности клетки, ультрафиолетовое излучение от солнца, загрязняющие вещества и токсины из окружающей среды , чрезмерное потребление белка, калорийной пищи или алкоголя и постоянно повышающаяся физическая нагрузка могут увеличить содержание реактивных форм кислорода (РФК) и реактивных форм азота (РФА). Реактивные формы способны реагировать с другими продуктами, что приводит к образованию новых реактивных форм. Одним из таких примеров является реакция NO с O2- (супероксидом) с получением пероксинитрита (ONOO-), который повреждает белки, липиды и ДНК. Предположено, что повреждающее воздействие РФК и РФА способствует развитию хронических заболеваний, таких как рак, атеросклероз, воспалительные заболевания, заболеваниям хрусталика глаза, болезни Альцгеймера и процеccу старения [1-4].
Эти реактивные формы могут оказывать неблагоприятное воздействие, приводящее к повреждению белков, липидов и ДНК, а также они могут оказывать благоприятное воздействие в низких или умеренных концентрациях. К позитивным эффектам реактивных форм относятся реакции передачи сигнала клетками, реакции при митогенном ответе, включая старение и апоптоз нежелательных клеток, и повреждающих чужеродных агентов [5]. Примером как положительного, так и пагубного воздействия является NO. NOпродуцируется макрофагами для защиты против вирусов, бактерий и простейших [6]. Как отмечено выше, в случае, если иммунная система хронически активирована, это приводит к большей вероятности выработки пероксинитрита и повышает степень повреждения клеток. Таким образом, четкая регуляция синтеза NO и других реактивных форм является очень важным биологическим процессом.
В клетках есть тонкий механизм контроля содержания реактивных форм и подформ. Этот механизм индуцируется при повреждении клеток, например, при воспалении или повышении оксидативного стресса. Оксидативный стресс связан с нарушением равновесия между образованием реактивных форм и антиоксидантов и антиоксидантной защитой [7]. Таким образом, необходимо снижать уровень содержания реактивных форм, а также и усиливать антиоксидантную защиту. Положительные эффекты от малых или умеренных количеств РФК и РФА находятся в равновесии с антиоксидантной защитой, необходимой для погашения данных форм, если их повреждающее действие на клетки становится значительным.
Было показано, что поступающие с пищей антиоксиданты снижают вероятность развития атеросклероза у животных и при эпидемиологических исследованях, хотя наблюдались некоторые расхождения в контролируемых исследованиях [8, 9]. К сожалению, многие исследовательские проекты часто используют общие антиоксидантные добавки для всех участников без учета их индивидуальных потребностей. При выборе исследований важно провести оценку питательных веществ и типа клеточного повреждения, нанесенного реактивными формами. Например, в недавно проведенном исследовании с участием 300 человек, нитротирозин был ассоциирован с глюкозным голоданием у пациентов со сниженным потреблением витаминов С и А, но не витамина Е [9]. Эсли бы в этом исследовании была проведена оценка корреляции с витамином Е, можно было бы неверно предположить отсутствие корреляции с антиоксидантами. Именно поэтому нужно тестировать пациентов, во-первых, на индивидуальное состояние оксидативного стресса и воспаление, а также на статус антиоксидантов.
Антиоксиданты – это молекулы, которые способны взаимодействовать со свободными радикалами и помогают подавлять их негативное воздействие на организм. Существует два типа антиоксидантов: экзогенные (не ферментативные) и эндогенные (ферментативные). Экзогенные антиоксиданты поступают с пищей или пищевыми добавками, они удаляют свободные радикалы и работают преимущественно вне клетки. Эндогенные антиоксиданты находятся в клетках и индуцируют там антиокислительные ферменты. Valko с соавт. (2006) установили, что хороший антиоксидант должен отвечать следующим критериям:
1. специфически нейтрализовать свободные радикалы
2. хелатировать окислительно-восстановительные металлы
3. регенерировать другие антиоксиданты
4. оказывать позитивное влияние на экспрессию генов
5. легко абсорбироваться
6. иметь концентрацию в тканях и биологических жидкостях на физиологически обоснованном уровне
7. работать как в водных, так и мембранных доменах.
3. 1. Экзогенные (неферментативные) антиоксиданты
К неферментативным антиоксидантам относятся витамины С и Е, каротиноиды, липоевая кислота и флавоноиды, полифенолы и минералы. Эти соединения защищают от повреждений, наносимых реакивными формами. Место и способ действия этих антиоксидантов в организме зависят от конкретного антиоксиданта и могут играть важную роль в индивидуальной потребности в отганизма. Свободные радикалы кислорода –обычные компоненты митохондриальных мембран и вредны только когда они образуются в неконтролируемых количествах. Аналогично, если атиоксиданты, такие как витамины С и Е, потребляются в количествах, превышающих общий спектр акцепторов электронов, антиоксиданты могут стать частью проблемы и выступать как прооксиданты [39].
3.2. Эндргенные (ферментативные) антиоксиданты
В организме существует несколько эндогенных антиоксидантых систем. эти системы активируют ферменты, такие как супероксиддисмутаза (СОД), глутатионпероксидаза и каталаза [40]. может обеспечить антиоксидантной функции не являются нарушениями. Поступление в организм минералов, необходимых для образования металлоферментов в достаточном количестве может обеспечить выполнение антиоксидантной защиты и не является нарушением. Недостаток меди или цинка может привести к образованию цинк-медь- супероксиддисмутазы [41]. Проводилось много исследований соединений, повышающих уровень содержания эндогенных антиоксидантов [42]. Эти соединения преимущественно раститльного происхождения. К ним относится зеленый чай, желтый имбирь и расторопша [42].
4.1. Глутатион
Дисульфидная химическая группа в глутатионе является особенно подходящей, точкой связывания для электронов, которые вызывают повреждение при высвобождении их от реактивных молекул кислорода. Такая химическая особенность позволяет понять, почему глутатион является универсальной молекулой, отвечающей за окислительно- восстановительный баланс в клетке. Маркеры достаточности глутатиона –альфа-гидроксибутират, пироглутамат и сульфат. Повышение экскреции альфа-гидроксибутирата (α-ГБ) может зависеть от усиления уровня синтеза глутатиона из метионина в печени. Возможно, наиболее широко применимое понятие для интерпретации повышенного содержания α-ГБ в моче –это увеличение цитоплазматического отношения NAL-Н2/НАД . Небольшие количества пироглутамата всегда присутствуют в ночной моче, поскольку он образуется как промежуточный продукт в цикле, где происходит активный транспорт аминокислот в почечных канальцах. В этом процессе используется глутатион в качестве переносчика. Когда цикл истощается, порция глутаминовой кислоты глутатиона превращается в пироглутамат, который подвергается экскреции. Этот шунт позволяет сохранять аминокислоты при затрате глутатиона. До одной трети циркулирующего в крови глутатиона в этом процессе может использоваться в этом процессе восстановления количества аминокислот. Процесс сульфатирования используется в фазе II детоксикации веществ в печени. N-ацетилцистеин (N-АЦ) –эффективный пероральный агент для восстановления общего глутатиона в организме, а пероральные сульфоаминокислоты, сберегающие таурин, доставляют эффективный антиоксидант.
4.2. Витамины А, С и Е и β-каротин
Каждое из этих питательных веществ играет решающую роль в процессе устранения реактивных форм. Витамин А и его предшественник –β-каротин –имеют независимое действие в данном процессе, авитамин Е также принимает участие в создании окислительно- восстановительных потенциалов, характерных для каждого типа ткани. Витамины С и Е являются главными участниками в процессе антиоксидантной защиты.
Тесты на жирорастворимые витамины в сыворотке позволяют напрямую измерять концентрацию витаминов А и Е наряду с β-каротином. Принципиально важно обнаружить дефицит этих молекул для своевременного пополнения их содержания в организме.
4.3. Медь, марганец, селен, цинк и рибофлавин
Медь, марганец, селен, цинк и рибофлавин являются антиоксидантными питательными элементами, поскольку играют специфическую роль как кофакторы ферментов, катализирующих реакции с удалением кислородных радикалов. Эти питательные элементы являются кофакторами (или предшественниками витаминов) для ферментов глутатионредуктазы (ФАД) [43], глутатионпероксидазы (селен) [44] и супероксиддисмутазы (медь, марганец, цинк) [45]. Общее содержание селена в организме в значительной степени специализировано к его роли, поэтому в некоторых исследованиях оценивают уровень общей оксидативной защиты путем измерения содержания селена в сыворотке и моче вместе с ферментами эритроцитов [46].
Важно помнить, что основные факторы здорового образа жизни могут оказать значительное воздействие на здоровье. Гиперлипидемия и гипергликемия, наряду с другими состояниями, могут повысить уровень оксидативного стресса. Показано, что интерлейкин-6 наиболее важен для людей с недостатком ночного сна по сравнению с теми, у кого нет нарушения сна [47]. Многие виды диетологического дефицита могут привести к повреждению клеток [41, 48]. В то же время, здорового образа жизни не всегда может быть достаточно, чтобы преодолеть стресс от внешнего воздействия активных форм, развитие болезни или метаболические недостатки. Оценка содержания антиоксидантов может способствовать выживанию клеток или препятствовать более серьезным повреждениям.
Список литературы:
1. Selvaraj N, Bobby Z, Sathiyapriya V Effect of lipid peroxides and antioxidants on
glycation of hemoglobin: an in vitro study on human erythrocytes. Clin Chim Acta. Apr 2006;366(1-2):190-195.
2. Yagi K. Lipid peroxides and related radicals in clinical medicine. Adv Exp Med Biol.
1994;366:1-15.
3. Kennedy AL, Lyons TJ. Glycation, oxidation, and lipoxidation in the development of
diabetic complications. Metabolism. Dec 1997;46(12 Suppl 1):14-21.
4. Miyata T, Wada Y, Cai Z, et al. Implication of an increased oxidative stress in the
formation of advanced glycation end products in patients with end-stage renal failure. Kidney Int. Apr 1997;51(4):1170-1181.
5. Valko M, Rhodes CJ, Moncol J, Izakovic M, Mazur M. Free radicals, metals and
antioxidants in oxidative stress-induced cancer. Chem Biol Interact. Mar 10 2006;160(1):1-40.
6. Liew FY, Wei XQ, Proudfoot L. Cytokines and nitric oxide as effector molecules against
parasitic infections. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. Sep 29 1997;352(1359):1311-1315.
7. Sies H. Role of reactive oxygen species in biological processes. Klin Wochenschr. Dec 15
1991;69(21-23):965-968.
8. Cherubini A, Vigna GB, Zuliani G, Ruggiero C, Senin U, Fellin R. Role of antioxidants in atherosclerosis: epidemiological and clinical update. Curr Pharm Des. 2005;11(16):2017-2032.
9. Bo S, Gambino R, Guidi S, et al. Plasma nitrotyrosine levels, antioxidant vitamins and
hyperglycaemia. Diabet Med. Sep 2005;22(9):1185-1189.
10. Erhola M, Toyokuni S, Okada K, et al. Biomarker evidence of DNA oxidation in lung
cancer patients: association of urinary 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine excretion with radiotherapy, chemotherapy, and response to treatment. FEBS Lett. Jun 9 1997;409(2):287-291.
11. Peoples MC, Karnes HT. Recent developments in analytical methodology for 8-hydroxy-
2'-deoxyguanosine and related compounds. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. Nov 15 2005;827(1):5-15.
12. Shigenaga MK, Ames BN. Assays for 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine: a biomarker of in
vivo oxidative DNA damage. Free Radic Biol Med. 1991;10(3-4):211-216.
13. Loft S, Vistisen K, Ewertz M, Tjonneland A, Overvad K, Poulsen HE. Oxidative DNA
damage estimated by 8-hydroxydeoxyguanosine excretion in humans: influence of smoking, gender and body mass index. Carcinogenesis. Dec 1992;13(12):2241-2247.
14. Wu LL, Chiou CC, Chang PY, Wu JT. Urinary 8-OHdG: a marker of oxidative stress to
DNA and a risk factor for cancer, atherosclerosis and diabetics. Clin Chim Acta. Jan 2004;339(1-2):1-9.
15. Yamauchi H, Aminaka Y, Yoshida K, Sun G, Pi J, Waalkes MP Evaluation of DNA
damage in patients with arsenic poisoning: urinary 8-hydroxydeoxyguanine. Toxicol Appl Pharmacol. Aug 1 2004;198(3):291-296.
16. Kubota R, Kunito T, Agusa T, et al. Urinary 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine in inhabitants
chronically exposed to arsenic in groundwater in Cambodia. J Environ Monit. Feb 2006;8(2):293-299.
17. Wong RH, Kuo CY, Hsu ML, et al. Increased levels of 8-hydroxy-2 -deoxyguanosine
attributable to carcinogenic metal exposure among schoolchildren. Environ Health Perspect. Oct 2005;113(10):1386-1390.
18. Baik SC, Youn HS, Chung MH, et al. Increased oxidative DNA damage in Helicobacter
pylori-infected human gastric mucosa. Cancer Res. Mar 15 1996;56(6):1279- 1282.
19.Kasai H. Analysis of a form of oxidative DNA damage, 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine, as
a marker of cellular oxidative stress during carcinogenesis. Mutat Res. Dec
1997;387(3):147-163.
20.Bancel B, Esteve J, Souquet JC, Toyokuni S, Ohshima H, Pignatelli B. Differences in
oxidative stress dependence between gastric adenocarcinoma subtypes. World J Gastroenterol. Feb 21 2006;12(7):1005-1012.
21. Chiou CC, Chang PY, Chan EC, Wu TL, Tsao KC, Wu JT. Urinary 8-
hydroxydeoxyguanosine and its analogs as DNA marker of oxidative stress: development of an ELISA and measurement in both bladder and prostate cancers. Clin Chim Acta. Aug 2003;334(1-2):87-94.
22. Bogdanov M, Brown RH, Matson W et al. Increased oxidative damage to DNA in ALS
patients. Free Radic Biol Med. Oct 1 2000;29(7):652-658.
23. Hata I, Kaji M, Hirano S, Shigematsu Y, Tsukahara H, Mayumi M. Urinary oxidative
stress markers in young patients with type 1 diabetes. Pediatr Int. Feb 2006;48(1):58-61.
24. Oshima T, Ozono R, Yano Y, et al. Beneficial effect of T-type calcium channel blockers
on endothelial function in patients with essential hypertension. Hypertens Res. Nov 2005;28(11):889-894.
25. Dhawan V, Jain S. Garlic supplementation prevents oxidative DNA damage in essential
hypertension. Mol Cell Biochem. Jul 2005;275(1-2):85-94.
26. Mei S, Yao Q, Wu C, Xu G. Determination of urinary 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine by
two approaches-capillary electrophoresis and GC/MS: an assay for in vivo oxidative DNA damage in cancer patients. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci. Nov 15 2005;827(1):83-87.
27. Matsui A, Ikeda T, Enomoto K, et al. Increased formation of oxidative DNA damage, 8-
hydroxy-2'-deoxyguanosine, in human breast cancer tissue and its relationship to GSTP1 and COMT genotypes. Cancer Lett. Apr 3 2000;151(1):87-95.
28. Ryan-Borchers TA, Park JS, Chew BP, McGuire MK, Fournier LR, Beerman KA. Soy
isoflavones modulate immune function in healthy postmenopausal women. Am J Clin Nutr May 2006;83(5):1118-1125.
29. Shoji H, Franke C, Campoy C, Rivero M. Effect of docosahexaenoic acid and
eicosapentanoic acid supplementation on oxidative stress levles during pregnancy. Free Radical Researc. April, 2006 2006;40(4):379-384.
30. Thompson HJ, Heimendinger J, Gillette C, et al. In vivo investigation of changes in
biomarkers of oxidative stress induced by plant food rich diets. J Agric Food Chem. Jul 27 2005;53(15):6126-6132.
31. Schulpis KH, Papassotiriou I, Tsakiris S. 8-hydroxy-2-desoxyguanosine serum
concentrations as a marker of DNA damage in patients with classical galactosaemia. Acta Paediatr. Feb 2006;95(2):164-169.
32. Lorenzo Loffredo, Pasquale Pignatelli, Cangemi R. Imbalance between nitric oxide
generation and oxidative stress in patients with peripheral arterial disease: effect of an antioxidant treatment. J Vasc Surg. 2006;44(3):525-530.
33. Ishiwata K, Vaalburg W, Elsinga PH, Paans AM, Woldring MG. Metabolic studies with L-
[1-14C]tyrosine for the investigation of a kinetic model to measure protein synthesis rates with PET. J Nucl Med. Apr 1988;29(4):524-529.
34. Verma S, Li SH, Badiwala MV, et al. Endothelin antagonism and interleukin-6 inhibition
attenuate the proatherogenic effects of C-reactive protein. Circulation. Apr 23 2002;105(16):1890-1896.
35. Dalmon J, Laurent M, Courtois G. The human beta fibrinogen promoter contains a
hepatocyte nuclear factor 1-dependent interleukin-6-responsive element. Mol Cell Biol. Feb 1993;13(2):1183-1193.
36. Ramji DP, Vitelli A, Tronche F, Cortese R, Ciliberto G. The two C/EBP isoforms, IL-
6DBP/NF-IL6 and C/EBP delta/NF-IL6 beta, are induced by IL-6 to promote acute phase gene transcription via different mechanisms. Nucleic Acids Res. Jan 25 1993;21(2):289-294.
37. Rattazzi M, Puato M, Faggin E, Bertipaglia B, Zambon A, Pauletto P. C-reactive protein and interleukin-6 in vascular disease: culprits or passive bystanders? J Hypertens. Oct 2003;21(10):1787-1803.
38. Oka M, Yamamoto K, Takahashi M, et al. Relationship between serum levels of
interleukin 6, various disease parameters and malnutrition in patients with esophageal squamous cell carcinoma. Cancer Res. Jun 15 1996;56(12):2776- 2780.
39. Pearson P, Lewis SA, Britton J, Young IS, Fogarty A. The pro-oxidant activity of high-
dose vitamin e supplements in vivo. BioDrugs. 2006;20(5):271-273.
40. Dong MH, Kaunitz JD. Gastroduodenal mucosal defense. Curr Opin Gastroenterol. Nov
2006;22(6):599-606.
41. Ames BN, Atamna H, Killilea DW Mineral and vitamin deficiencies can accelerate the
mitochondrial decay of aging. Mol Aspects Med. Aug-Oct 2005;26(4-5):363-378.
42. Nelson SK, Bose SK, Grunwald GK, Myhill P, McCord JM. The induction of human
superoxide dismutase and catalase in vivo: a fundamentally new approach to antioxidant therapy. Free Radic Biol Med. Jan 15 2006;40(2):341-347.
43. Nuttall KL. Elemental selenium and glutathione reductase. Med Hypotheses. Feb
1985;16(2):155-158.
44. Hatanaka N, Nakaden H, Yamamoto Y, Matsuo S, Fujikawa T, Matsusue S. Selenium
kinetics and changes in glutathione peroxidase activities in patients receiving long-term parenteral nutrition and effects of supplementation with selenite. Nutrition. Jan 2000;16(1):22-26.
45. Neve J, Sinet PM, Molle L, Nicole A. Selenium, zinc and copper in Down's syndrome
(trisomy 21): blood levels and relations with glutathione peroxidase and superoxide dismutase. Clin Chim Acta. Sep 30 1983;133(2):209-214.
46. Fenech AG, Ellul-Micallef R. Selenium, glutathione peroxidase and superoxide
dismutase in maltese asthmatic patients: effect of glucocorticoid administration. Pulm Pharmacol Ther. 1998;11(4):301-308.
47. Irwin MR, Wang M, Campomayor CO, Collado-Hidalgo A, Cole S. Sleep deprivation
and activation of morning levels of cellular and genomic markers of inflammation. Arch Intern Med. Sep 18 2006;166(16):1756-1762.
48.Ames BN. Low micronutrient intake may accelerate the degenerative diseases of aging
through allocation of scarce micronutrients by triage. Proc Natl Acad Sci U S A. Nov 13 2006.