Кислородный парадокс
Все знают, что кислород необходим для жизни, поэтому все боятся кислородной голодания. В самом деле, без кислорода жить нельзя, и даже незначительное снижение содержания кислорода в воздухе мгновенно отражается на нашем самочувствии и вместе с тем он опасен для живых существ (в этом заключается "кислородный парадокс"). Опасным его делают те же свойства, которые сделал и его таким необходимым.
Все аэробные (дышащие кислородом) существа получают энергию, окисляя органические молекулы кислородом, и все они должны защищаться от высокой окислительной способности кислорода. Собственно говоря, окисление - это то же самое горение. Просто в организме вещества "сгорают" постепенно, поэтапно, высвобождая энергию небольшими порциями. Если бы органические молекулы сгорали быстро, как дрова в печи, то клетка погибла бы от теплового шока. После того как молекула окисляется, она изменяется. Это уже не та молекула, что была раньше. Например, целлюлоза дерева в процессе горения дров окисляется до углекислого газа и воды - превращается в дым. Реакцию окисления можно представить себе как отбирание чего-либо. Например, если на улице у вас отобрали кошелек, то вас "окислили". При этом тот, кто завладел кошельком, "восстановился". В случае молекул вещество-окислитель отнимает электрон у другого вещества и восстанавливается. Кислород - очень сильный окислитель. Еще более сильными окислителями являются свободные paдикалы кислорода.
Свободные радикалы
Свободный радикал - это обломок молекулы, который обладает высокой реакцией способностью. У радикала кислорода не хватает электрона, и он стремится отобрать электрон у других молекул. Когда это ему удается, радикал становится молекулой и выходит из игры, зато лишенная электрона молекула становится радикалом и встает на путь разбоя.
Молекулы, которые раньше были инертными и ни с кем реагировали, теперь вступают в самые причудливые химические реакции. Например, две молекулы коллагена, которые стали свободными радикалами, столкнувшись с радикалами кислорода, становятся настолько активными, что связываются друг с другом, образуя димер, в то время как нормальные волокна коллагена не способны связаться друг с другом. Сшитый коллаген менее эластичен, чем обычный коллаген, а кроме того, он недоступен для матриксных металлопротеиназ (ферментов, разрушающих старый коллаген, чтобы его место занял вновь синтезированный), поэтому накопление коллагеновых димеров в коже приводит к появлению морщин и снижению упругости кожи.
В молекуле ДНК радикалами могут стать даже две части одной нити ДНК - в этом случае они могут связаться друг с другом, образуя сшивки внутри одной молекулы ДНК или между двумя молекулами ДНК. Сшивки и другие повреждения в молекулах ДНК становятся причиной гибели клеток или их ракового перерождения. Не менее драматично заканчивается встреча свободного радикала кислорода с молекулами ферментов. Поврежденные ферменты уже не могут управлять химическими превращениями, и в клетке воцаряется полный хаос.
Перекисное окисление - что это такое?
Наиболее серьезным следствием появления свободных радикалов в клетке является перекисное окисление. Перекисным его называют потому, что его продуктами яются перекиси. Чаще всего по перекисному механизму окисляются ненасыщенные жирные кислоты, из которых состоят мембраны живых клеток. Точно так же перекисное окисление может идти в маслах, которые содержат ненасыщенные жирные кислоты, и тогда масло прогоркает (перекиси липидов имеют горький вкус). Опасности перекисного окисления в том, что оно протекает по цепному механизму, т.е. продуктами такого окисления являются не только свободные радикалы, но и липидные перекиси, которые очень легко превращаются в новые радикалы. Таким образом, количество свободных радикалов, а значит и скорость окисления, лавинообразно нарастает. Свободные радикалы реагируют со всеми биологическими молекулами, которые встречаются им на пути, такими, как белки, ДНК, липиды. Если лавину окисления не остановите то может погибнуть весь организм. Именно это и происходило бы со всеми живыми организмами в кислородной среде, если бы природа не позаботилась снабдить их мощной защитой - антиоксидантной системой.
Антиоксиданты
Антиоксиданты - это молекулы, которые способны блокировать реакции свободнорадикального окисления. Встречаясь со свободным радикалом, антиоксидант добровольно отдает ему электрон и дополняет его до полноценной молекулы. При этом антиоксиданты сами превращаются в свободные радикалы. Однако из-за особенностей химической структуры антиоксиданта эти радикалы слишком слабы для того, чтобы отнять электрон у других молекул, поэтому они не опасны.
Когда антиоксидант отдает свой электрон окислителю и прерывает его разрушительное шествие, он сам окисляется и становится неактивным. Для того чтобы его вернуть в рабочее состояние, его надо снова восстановить. Поэтому антиоксиданты, как опытные оперативники, обычно работают парами или группами, в которых они могут поддержать окисленного товарища и быстро восстановить его. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, а глутатион восстанавливает витамин С. Самые лучшие антиоксидантные команды содержатся в растениях. Это легко объяснимо, так как растения не могут убежать и спрятаться от повреждающего воздействия и должна уметь оказывать противодействие. Наиболее мощными антиоксидантными системами обладают растения, которые могут расти в суровых условиях, - облепиха, сосна, пихта и другие.
Важную роль в организме играют антиокислительные ферменты. Это супероксид дисмутаза (СОД), каталаза и глутатионпероксидаза. СОД и каталаза образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления. Глутатионпероксидаза обезвреживает липидные перекиси, обрывая тем самым цепное перекисное окисление липидов. Для работы глутатионпероксидазы необходим селен. Поэтому пищевые добавки с селеном усиливают антиоксидантную защиту организма. Антиоксидантными свойствами в организме обладают многие соединения.
Несмотря на мощную антиоксидантную защиту, свободные радикалы все же оказывают достаточно разрушительное действие на биологические ткани, и в частности на кожу.
