Одна из теорий предполагает, что окислительный стресс может лежать в основе различных заболеваний, включая психические расстройства и расстройства мозга, болезни сердца, диабет и многое другое. Есть ли научное обоснование у этой теории и что именно представляет собой окислительный стресс? Мы углубляемся в науку, стоящую за этим, чтобы объяснить, как организм поддерживает баланс между свободными радикалами и антиоксидантами для поддержания хорошего здоровья.
Что такое окислительный стресс?
Определение
Ученые обычно используют термин “окислительный стресс”. Это относится к относительному преобладанию свободных радикалов над антиоксидантами. Это означает, что вырабатывается больше свободных радикалов, чем может быть нейтрализовано или удалено из клеток, тканей или организма в целом [1, 2].
В определенной степени свободные радикалы обычно вырабатываются в организме. Они поддерживают иммунную защиту и помогают клеткам взаимодействовать. Но избыток свободных радикалов, например, от воздействия токсинов и загрязнения, может привести к повреждению тканей [2].
Активные формы кислорода (АФК) — это обобщающий термин для обозначения множества высокореактивных молекул или окислителей. Наиболее известные члены включают супероксид (O2 · −), гидроксил (OH ·) и перекисный радикал (ROO). Митохондрии являются их основным местом производства [1, 3].
Активные формы кислорода (АФК) вырабатываются всеми типами клеток, которые выстилают кровеносные сосуды, мышцы и соединительную ткань с помощью многочисленных ферментов. Они также вырабатываются нейтрофилами и макрофагами во время воспаления, которое необходимо на короткое время, чтобы помочь организму бороться с инфекциями [4, 3].
Скорость и величина образования окислителя обычно уравновешиваются скоростью выведения окислителя. Окислительный стресс — это когда прооксиданты подавляют антиоксидантную защиту [5].
Что увеличивает количество свободных радикалов?
Некоторые исследования показывают, что окислители также могут вырабатываться:
- Различные виды излучения, при этом рентгеновское облучение генерирует гидроксильный радикал [6, 3].
- Избыток ультрафиолетового излучения [6, 3].
- Ультразвуковое и микроволновое излучение [6].
- Избыток минералов или тяжелых металлов (включая железо, медь, хром, кобальт, ванадий, кадмий, мышьяк, никель) [3].
- Загрязняющие вещества [3].
Роль свободных радикалов в организме
“Защита от свободных радикалов”
Ученым стало очевидно, что растения активно продуцируют АФК как способ контроля таких процессов, как запрограммированная гибель клеток, реакции на стресс, защита от микробов и клеточная коммуникация [7].
Исследования показывают, что мы могли бы использовать свободные радикалы аналогичным образом.
Это означает, что наш организм обладает не только “антиоксидантной защитой”, как это видит большинство людей. Похоже, у нас также есть “защита от свободных радикалов”.
У людей реакции свободных радикалов необходимы для защиты от микробов. Нейтрофилы, макрофаги и другие клетки иммунной системы производят их. Однако их перепроизводство может иметь обратный эффект, приводя к повреждению тканей и гибели клеток [1].
АФК в клетках действуют как молекулы связи. В низких концентрациях они, по-видимому, усиливают рост, размножение и выживание типов клеток. В высоких концентрациях они могут вызывать гибель клеток. Это исследуется как потенциальный подход к борьбе с раком [3].
Исследователи указывают на их другие роли в организме, такие как регуляция клеточного кальция, фосфорилирование белка и факторы транскрипции – все из которых считаются критически важными для здоровья человека [3, 2].
Вредное воздействие свободных радикалов
Ограничения исследований
Большинство исследований, описанных в этом разделе, касаются только ассоциаций, что означает, что причинно-следственная связь не была установлена.
Например, только потому, что болезни сердца связаны с высоким окислительным стрессом, не означает, что болезни сердца вызваны окислительным стрессом. Для таких заявлений не хватает данных.
Кроме того, даже если исследование действительно показало, что свободные радикалы могут способствовать развитию сердечных заболеваний, маловероятно, что они являются единственной причиной. Сложные расстройства, такие как болезни сердца, всегда связаны с множеством возможных факторов, включая биохимию, окружающую среду, состояние здоровья и генетику, которые могут варьироваться у разных людей.
Ассоциации с болезнями
Согласно ограниченным исследованиям, до 200 заболеваний человека были связаны с повышенным уровнем окислительного стресса. К ним относятся следующие [8]:
- Сердечно-сосудистые заболевания [9], инсульт [4], Сердечная недостаточность [4], Гипертония [9, 4]
- Высокий уровень холестерина [9, 4]
- Рак [9]
- Болезнь Паркинсона [9]
- Болезнь Альцгеймера [9]
- Диабет [4]
- Заболевание почек [4]
Некоторые исследования дали противоречивые результаты. Необходимы дополнительные исследования.
Повреждение клеток
Ученые обнаружили, что высокие концентрации АФК могут повреждать структуры внутри клеток, в том числе жиры (в мембранах), белки и нуклеиновые кислоты, из которых строятся РНК и ДНК. Однако то, что представляет собой “высокий уровень” в нашей повседневной жизни, еще предстоит определить [3].
Согласно одной из гипотез, окислительные повреждения накапливаются в течение жизненного цикла, и это может играть определенную роль в развитии возрастных заболеваний, таких как артрит, деменция и другие. Хотя это возможно, крупномасштабных доказательств все еще не хватает, чтобы твердо подтвердить эту гипотезу [3, 2].
Диабет
По некоторым оценкам, люди с диабетом как 1, так и 2 типа имеют высокий уровень свободных радикалов. Возникновение диабета связано с окислительным стрессом, но его точная роль до сих пор неясна [1].
Предполагается также, что слишком сильный окислительный стресс, связанный с уровнем антиоксидантов, нарушает баланс сахара [1].
В одном исследовании было высказано предположение, что окислительный стресс ускоряет осложнения диабета, повреждая белки. Другое исследование предполагает, что побочные продукты окислительного стресса способствуют развитию резистентности к инсулину, что является отличительным признаком диабета 2 типа. Необходимы крупномасштабные данные [1].
ХОБЛ
Окислительный стресс повреждает и нарушает функционирование нескольких видов белков, нанося вред легким таким образом, что может вызвать ХОБЛ, хроническое заболевание легких. Основной причиной ХОБЛ является курение, основной источник токсичных химических веществ и триггер избытка свободных радикалов в организме [10].
Вредные последствия окислительного стресса при ХОБЛ включают избыточное выделение слизи, повреждение мембран и гибель клеток легких [10].
Это может запустить порочный круг у пациентов с ХОБЛ: окислительный стресс вызывает воспаление, а воспаление, в свою очередь, вызывает еще больший окислительный стресс [11].
Ученые считают, что этот цикл трудно разорвать, потому что окисление приводит к потере функций различных белков, что препятствует способности организма восстанавливать здоровый баланс окислителей и антиоксидантов [11].
Споры о раке
Связь между свободными радикалами и раком до сих пор неясна.
Исследователи объясняют, что мутация ДНК является критическим шагом в формировании рака. В опухолях обнаружено чрезмерное повреждение ДНК, вызванное свободными радикалами (по данным 8-OH-G). Одна недоказанная гипотеза гласит, что этот тип повреждения может лежать в основе возникновения рака, но убедительных доказательств не хватает [3].
Высокий уровень окислительного стресса токсичен для клеток и в конечном итоге убивает их. Таким образом, усиление окислительного стресса изучалось как потенциальная стратегия борьбы с раком [2].
Считается, что низкий уровень окислительного стресса стимулирует деление клеток на стадии продвижения. Некоторые ученые считают, что это может, наряду со многими другими сложными факторами, стимулировать рост опухоли. Это также не было доказано на людях, но [3].
Однако, основываясь на этих выводах, избыток антиоксидантов теоретически может увеличить рост существующих опухолей. Это не было подтверждено в достаточно крупных исследованиях, но некоторые результаты, полученные на людях, имеются.
В одном исследовании больных раком молочной железы применение антиоксидантов во время химиотерапии или лучевой терапии было связано с ухудшением прогноза рака молочной железы у женщин в постменопаузе [12].
Исследование на мышах, опубликованное в 2019 году, даже ставит под сомнение регулярное использование известных антиоксидантов для улучшения здоровья. Антиоксидант N-ацетилцистеин защищал от ХОБЛ (эмфиземы легких), но вызывал рак легких у мышей [13].
Похоже, что смещение баланса в любую сторону – в сторону избытка или дефицита свободных радикалов – может быть вредным.
Неудивительно, что антиоксидантные добавки не являются панацеей – исследования показывают, что они, скорее всего, будут вредными. Но будущие исследования должны прояснить, влияют ли – и в какой степени – антиоксидантный статус и добавки на риск развития рака.
Что такое антиоксиданты?
Естественная антиоксидантная защита
Живые организмы развили ряд антиоксидантных защитных механизмов для поддержания своего выживания против чрезмерного окислительного стресса [4].
Чтобы избежать перепроизводства свободных радикалов в результате окислительного стресса, ткани естественным образом имеют в своем распоряжении антиоксиданты. Эти антиоксиданты могут нейтрализовать свободные радикалы [1].
Некоторые распространенные антиоксиданты включают витамины А, С и Е, глутатион и ферменты супероксиддисмутазу, каталазу, глутатионпероксидазу и глутатионредуктазу [14].
Другие антиоксиданты включают липоевую кислоту, смешанные каротиноиды, кофермент Q10, несколько биофлавоноидов, антиоксидантные минералы (медь, цинк, марганец и селен) и различные кофакторы (фолиевая кислота, витамины В1, В2, В6, В12) [14].
Они работают синхронно, когда сбалансированы. Организм может вырабатывать некоторые из них, в то время как другие мы можем получать в достаточных количествах из здоровой диеты [14].
Антиоксидантные добавки
Оптимальный источник антиоксидантов, по-видимому, поступает из нашего рациона, а не из антиоксидантных добавок, особенно в хорошо питающихся группах населения [15].
Овощи и фрукты являются отличными источниками антиоксидантов. Существуют убедительные доказательства того, что употребление пищи, богатой овощами и фруктами, полезно для здоровья [16].
С другой стороны, антиоксидантные добавки не имеют известных преимуществ для здоровья.
Они не были одобрены FDA для медицинского применения. Добавки, как правило, не имеют серьезных клинических исследований. Правила устанавливают для них производственные стандарты, но не гарантируют, что они безопасны или эффективны.
По данным Национального центра дополнительного и альтернативного здравоохранения [16]:
“Тщательные научные исследования с участием более 100 000 человек вместе взятых проверили, могут ли антиоксидантные добавки помочь предотвратить хронические заболевания, такие как сердечно-сосудистые заболевания, рак и катаракта. В большинстве случаев антиоксиданты не снижали риск развития этих заболеваний ”.
Кроме того, антиоксидантные добавки не были связаны с более низким риском смерти в других исследованиях [17, 18].
Были высказаны опасения по поводу связи между высокими дозами некоторых антиоксидантов и рисками для здоровья. Прием добавок бета-каротина был связан с раком легких у курильщиков, витамина Е — с раком предстательной железы, а витамина А — с более высоким риском смерти [17, 18].
Кроме того, антиоксидантные добавки могут взаимодействовать с некоторыми лекарствами. Взаимодействие между добавками и лекарственными средствами может быть опасным, а в редких случаях даже опасным для жизни.
Всегда консультируйтесь со своим врачом, прежде чем добавлять добавки или вносить серьезные изменения в свой рацион, и сообщайте ему обо всех лекарствах и добавках, которые вы используете или рассматриваете.
