Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава icon

Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава



НазваниеЕ. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава
Дата конвертации28.09.2012
Размер105.2 Kb.
ТипДокументы




АНТИОКСИДАНТЫ – СРЕДСТВО ОТ СТАРЕНИЯ?


Е.В. Терешина

доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава


Сегодня большую популярность приобрели биологически-активные добавки (БАД) к пище. Создание рынка БАД обусловлено изменением качества пищевых продуктов из-за применения высоких технологий обработки исходного сырья, при котором утрачиваются лабильные низкомолекулярные соединения. Организм человека использует эти соединения в качестве регуляторов разнообразных физиологических процессов и, как правило, потребляет их с пищей. Недостаток такого рода нутриентов в продуктах питания и призваны восполнять БАД. БАД довольно разнообразны, но среди них выделяется группа соединений, которая заслуживают отдельного разговора. Это антиоксиданты. Повышенное внимание к проблеме антиоксидантов объясняется существующими представлениями об их роли в патогенезе атеросклероза и развитии процесса старения.

Существует реестр теорий старения, который на настоящий момент насчитывает более 200 самых различных точек зрения относительно причин и механизмов старения организма. Условно все теории старения разделяют на две большие группы: одни геронтологи полагают, что процесс старения является этапом онтогенеза, программируемым на генетическом уровне, другие считают, что старение – это стохастическое разрушение элементарных биоструктур, которое влечет за собой и деструкцию организма как целого, и утрату функций, например, репродуктивной, и коллапс системы управления (гормональный дисбаланс). Основным фактором окружающей среды, оказывающим разрушительное воздействие на различные структуры, является кислород. В 50-е годы прошлого века в биоматериале были обнаружены высокореактивные формы кислорода, так называемые «свободные радикалы кислорода», что позволило Денаму Харману в 1956 году предположить, что кислород разрушает не только объекты неживой материи, но и биологические структуры, и именно окисление такого рода является основной причиной старения и гибели аэробных организмов. Так была сформулирована свободно-радикальная теория старения. Она вызвала настоящую лавину экспериментальных исследований, целью которых было найти фактическое подтверждение этой теории. Вероятно, впервые в науке теория опережала сбор фактического материала и не основывалась на достоверных данных. Прошло полвека, накоплен огромный экспериментальный материал, в котором еще предстоит разобраться и дать ему однозначную интерпретацию. Однако несмотря на отсутствие подтверждения или опровержения свободно-радикальной теории старения, БАД с антиоксидантными свойствами активно выбрасываются на рынок и пользуются большим спросом у потребителей. Повышению спроса способствуют в том числе и врачи, которые назначают антиоксиданты как геропротекторное средство и для профилактики болезней возраста.


Являются ли антиоксиданты геропротекторами? На этот вопрос нет однозначного ответа. Свободные радикалы кислорода (СРК) генерируются клетками, а их продукция в организме строго регулируется. Согласно современным представлениям, основным местом образования СРК в клетке являются митохондрии. Электрон-транспортная цепь митохондрий состоит из четырех полиферментных комлексов. В комплексе I электроны передаются от субстратов на цитохромы, в комплексе IV они переходят от цитохром оксидазы-с непосредственно на молекулу кислорода. Утечки электронов имеют место в комплексе I. Здесь образуется супероксиданион, который затем становится продуцентом перекиси водорода и высокореактивного СРК – гидроксиланиона. Собственно, гидроксиланион и является тем агентом, который окисляет белки, липиды и нуклеиновые кислоты. В то же время перекись водорода участвует в выполнении самых разных функций, в частности она активизирует пролиферацию клеток, что обеспечивает рост и развитие организма, а в зрелом возрасте способствует обновлению ткани, например, эпителия желудка. Физиологические концентрации СРК поддерживаются благодаря системе антиоксидантной защиты, которая включает как разнообразные низкомолекулярные соединения, так и антиоксидантные ферменты. Содержание СРК в клетках регулируется также гормонами. Так, действие гормона роста направлено на поддержание прооксидантного, а действие мелатонина – на создание антиоксидантного статуса клетки. Прооксидантный статус клетки необходим для ее успешного функционирования в период роста и развития организма.

Реакции с участием кислорода – это окислительно-восстановительные реакции, связанные с переносом электронов, поэтому они проходят в присутствии ионов переходных металлов, таких как железо, медь, марганец, цинк, селен. В клетках и тканях гидроксиланион оказывает повреждающее действие только в тех местах, где находится свободное железо. Содержание железа в организме контролируется белками ферритином и трансферритином. По их концентрации в плазме крови можно судить о наличии окислительного стресса. Производство перекиси водорода в митохондриях регулируется ферментом марганец-зависимой супероксиддисмутазой, а в цитоплазме клетки – медь/цинк-зависимой супероксиддисмутазой. Основное содержание перекиси водорода в цитоплазме формируется не столько митохондриями, сколько пероксисомой. Пероксисомы – недавно обнаруженные клеточные органеллы, в которых происходит окисление полиненасыщенных жирных кислот, например арахидоновой кислоты или кислот, содержащихся в рыбьем жире. В пероксисомах из арахидоновой кислоты синтезируются разнообразные низкомолекулярные медиаторы иммунной системы. Об оксидантном статусе клетки можно судить по содержанию в ней перекиси водорода.

Процесс старения организма сопровождается возрастанием окислительного стресса (ОС). Надежным маркером ОС является накопление продуктов перекисного окисления липидов. Дело в том, что липиды, главным образом ненасыщенные жирные кислоты, являются наиболее доступной мишенью для действия гидроксиланиона, так как они во множестве присутствуют в клеточных мембранах. Окислению подвергаются также белки и нуклеиновые кислоты. Но поврежденные белки очень быстро деградируют в клетке, а нуклеиновые кислоты, в частности ДНК, надежна защищена высокоэффективной системой репарации. Липиды наиболее уязвимы еще и потому, что их окисление имеет характер цепной реакции. Это означает, что продукт окисления инициирует новую реакцию окисления. Пероксидация липидов контролируется ферментами селен-зависимой глутатион пероксидазой, которая предотвращает развитие цепной реакции, и фосфолипид-глутатион пероксидазой, которая способствует удалению поврежденных фосфолипидов из мембраны.

Между тем, по мере старения в организме происходит накопление некоторых специфических продуктов, которые по праву получили название «маркеры старения». Среди них наиболее известны липофусцин и β-амилоид. Липофусцин формирует внутриклеточные скопления, проявляющиеся как старческие пигментные пятна, а β-амилоид входит в состав сенильных бляшек, обнаруживаемых в головном мозге престарелых пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера. Достоверно показано, что липофусцин образуется в результате необратимых взаимодействий клеточных белков с окисленными липидами. В свою очередь, β-амилоид накапливается в ответ на повышение уровня глюкозы в крови. Кстати, возрастные изменения внеклеточных белков, таких как коллаген, кристаллин, эластин, также связаны с нарушением содержания глюкозы в крови. Глюкоза очень медленно и необратимо взаимодействует с аминогруппами этих белков, образуя продукты, которые не только не деградируют, но, напротив, накапливаются, что приводит к потере эластичности кожи и помутнению хрусталика глаза. Продукты гликозилирования белков также относятся к проявлениям окислительного стресса.

Еще и сейчас широко распространено мнение, что нарастание возрастного окислительного стресса обусловлено снижением эффективности антиоксидантной защиты. Причины, приводящие к такому снижению, даже не обсуждались. Подразумевается, что с возрастом происходит утрата механизмов поддержания необходимого уровня низкомолекулярных антиоксидантов, и этот недостаток можно восполнить за счет их потребления в виде нутриентов. Именно эта концепция лежит в основе практики использования антиоксидантов в качестве геропротекторов. Однако в последнее время складывается убеждение, что антиоксидантная защита с возрастом не ослабевает, но и не возрастает. Она не может должным образом ответить на окислительный стресс, так как просто не справляется с увеличением генерации СРК. Оказалось, что производство СРК индуцируется как самими СРК, продуктами окисления липидов и гликозилирования экстрацеллюлярных белков, например тем же β-амилоидом, так и такими, казалось, бы «безобидными» соединениями как насыщенные жирные кислоты и глюкоза.

Аккумуляция в организме «маркеров старения» и индукция генерации СРК насыщенными жирными кислотами и глюкозой позволяет предположить, что развитие возрастного окислительного стресса обусловлено изменением углеводного и липидного обмена. Действительно, одной из наиболее характерных особенностей пожилого возраста является жировое перерождение нежировых тканей, прежде всего тимуса, костного мозга, печени, поджелудочной железы, мышц. К концу среднего возраста размер жирового депо достигает максимального значения, а затем начинает снижаться. Вместе с тем удельное содержание жира в организме, рассчитываемое как отношение жир/вода, неуклонно возрастает. Это означает, что воды в тканях становится меньше, а жира – больше. Жир (триглицериды) не метаболизирует в клетке и скапливается в цитоплазме.

Это явление не слишком привлекало внимание следователей, а потому оставалось не объясненным и не понятым. Перелом произошел неожиданно и оказался никак не связанным с проблемами геронтологии. В конце прошлого века в Соединенных Штатах был отмечен рост числа людей с индексом массы тела, превышающим нормальные показатели. Всего за каких-то десять-пятнадцать лет число таких людей прогрессировало настолько, что стали говорить об «эпидемии» ожирения. К исследованию этого феномена были подключены ведущие научные и клинические лаборатории. Их совместными усилиями удалось в общих чертах прояснить причины и механизмы аккумуляции триглицеридов в нежировых тканях. Наиболее замечательным достижением следует, вероятно, считать открытие новой функциональной роли жировой ткани. Оказалось, что жировая ткань является эндокринным органом, секретирующим гормоны (лептин, адипонектин) и различные факторы регуляции. Лептин – гормон, регулирующий потребление насыщенных жирных кислот тканями. Уровень лептина в крови находится в прямой зависимости от гипертрофии и гиперплазии жировой ткани. Основной поток насыщенных жирных кислот из крови устремляется в клетки мышечной ткани (скелетная и сердечная мышцы) и в печень. При избытке жирных кислот в крови они начинают откладываться в виде триглицеридов в миоцитах и гепатоцитах. Избыток насыщенных жирных кислот образуется вследствие гиподинамии и гиперфагии, т.е. когда нарушается баланс между поступлением энергии в организм и ее расходованием. В общем случае жировое перерождение нежировых тканей является следствием хронического недорасходования энергии. Создается впечатление, что в основе увеличения удельного содержания жира при старении организма лежат те же причины. Исследования, посвященные изучению этого вопроса, – дело будущего. Но уже сейчас имеется наблюдение, что у крыс, достигших половозрелого возраста, развивается устойчивая резистентность к лептину, что приводит к снижению потребления насыщенных жирных кислот клеткой.

Аккумуляция триглицеридов в цитоплазме нежировых клеток имеет ряд последствий. Насыщенные жирные кислоты и глюкоза – два основных субстрата, дающих энергию организму. И тот, и другой окисляются в митохондриях и поэтому конкурируют друг с другом. Избыток насыщенных жирных кислот в цитоплазме приводит к «выключению» инсулинового рецептора. Инсулинрезистентность может развиваться годами, а в конечной стадии проявляется как гипергликемия и диабет II типа, - патология, характерная для людей пожилого возраста. Возрастное ожирение может быть причиной гипертензии, а постепенно возрастающий уровень глюкозы в крови – причиной нейродегенеративных заболеваний.

Накопление жира в нежировой клетке снижает ее функцию. Такая клетка воспринимается как «больная», и запускается механизм запрограммированной гибели клетки – апоптоз. Индукторами апоптоза являются насыщенные жирные кислоты и глюкоза. В большей степени изучены стадии апоптоза, инициируемого пальмитиновой кислотой. Само это явление получило название «липотоксичность». Одним из пусковых механизмов апоптоза при липотоксичности является повышение продукции СРК. Вот почему возрастание числа апоптозов рассматривается как одна из составляющих окислительного стресса. Старение организма характеризуется ростом числа апоптозов и интенсивной потерей клеток в разных тканях. Вследствие потери клеток снижается масса ткани. Снижение массы скелетной мышцы, или саркопения. – типичное проявление старческого возраста. Оно связано также с утратой массы подкожной жировой ткани, которая питает скелетную мышцу. Оттого старики кажутся такими легкими и «сухими». В нервной ткани индуктором апоптоза является β-амилоид, который запускает программу гибели клетки непосредственно, либо вызывая генерацию СРК. Потеря нейронов - это собственно и есть нейродегенеративный процесс. В сердечной мышце основным фактором гибели клеток выступает пальмитиновая кислота. Когда снижается масса кардиомиоцитов, начинаются перебои в работе сердца. Липотоксичность – основная причина аритмий в пожилом возрасте. Сердечная мышца набухает вследствие притока крови, расширяется предсердие и снижается функция левого желудочка. Потеря клеток в тканях не компенсируется делением стволовых клеток. Дело в том, что стволовая клетка, попадающая в ткань, «пораженную» липотоксичностью, не проходит все необходимые стадии дифференциации. Вместо этого она начинает дифференцироваться по типу жировой клетки, принимая адипоцитоподобный фенотип. В результате дисфункция органа становится необратимой.

Организм как целостное образование пытается противостоять такой тотальной утрате функциональной активности. По-видимому, единственный способ, который мог бы позволить справиться с неизбежным жировым перерождением нежировых тканей – это убрать лишний жир из цитоплазмы клеток. Начинается прямое внемитохондриальное окисление аккумулированного жира. В этом окислении принимают участие оксидазы цитоплазмы и, по-видимому, сами митохондрии, которые начинают активно генерировать СРК. Такое тотальное окисление жира выражается как возрастной системный окислительный стресс, который фиксируется практически всеми исследователями-геронтологами. В связи с этим встает вопрос о целесообразности применения антиоксидантов как геропротекторов. С одной стороны, не вызывает сомнений, что антиоксиданты предотвращают окислительное повреждение биоструктур, вызываемое СРК, но, с другой стороны, снижение темпов окисления неметаболизируемого жира, который накапливается в нежировых тканях, может привести к прогрессированию функциональной недостаточности тканей. Найти путь между Сциллой и Харибдой чрезвычайно трудно. Мировой опыт применения антиоксидантов не позволяет сделать однозначный вывод об их эффективности ни как геропротекторов, ни как средства, снижающего вероятности смерти от сердечно-сосудистых заболеваний. Проспективные исследования использования антиоксидантов для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний показали отрицательный результат. Можно предполагать, что потребность в низкомолекулярных антиоксидантнах определяется гормональной регуляцией оксидантного статуса клеток. Антиоксиданты должны стать составной частью сбалансированного питания и поступать в организм с пищей, которая не требует технологической обработки, например со свежими овощами и фруктами. Использование же препаратов БАД с антиоксидантыми свойствами представляется нецелесообразным.

На наш взгляд, более разумным является подход, предлагающий к концу репродуктивного возраста снизить потребление энергетических субстратов и увеличить их расходование. Функционирование скелетной мышцы тесным образом зависит от степени ее загруженности. Когда нагрузка недостаточна и триглицериды откладываются в цитоплазме, митохондрии начинают терять цитохром оксидазу-с. При этом происходят крупномасштабные перестройки митохондриального генома. Изменения митохондрии имеют сходную картину и при гиподинамии, и при гиперфагии, и при старении. Надо заставить митохондрии работать, а для этого достаточно обыкновенной ежедневной утренней зарядки и важно не столько увеличить нагрузку на скелетную мышцу, сколько сделать эту нагрузку постоянной. Людям позднего среднего и старшего возраста настоятельно рекомендуется также снизить количество насыщенных жирных кислот и увеличить содержание рыбьего жира в рационе питания. Немного перекиси водорода, вырабатываемой пероксисомами, не повредит.


Опубликовано: «Медицинская газета», №16, 08.03.2006.




Похожие:

Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconЗначение жирных кислот в развитии возрастзависимых патологий Е. В. Терешина лаборатория липидного обмена Российский нии геронтологии, Москва
Е. В. Терешина лаборатория липидного обмена Российский нии геронтологии, Москва Гормоны, регулирующие баланс жирных кислот
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconФрактальность интеллекта выступление на Всероссийской научно-практической медицинской конференции Москва, Российская Академия Наук 31 мая 2007 года
Гаряев Пётр Петрович, доктор биологических наук, академик Российской академии медико-технических наук, академик раен
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава icon4 – раздел этические вопросы воспитания
Гуревич П. С. доктор философских наук, доктор филологических наук, профессор, зав сектором Института философии ран
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconУчебник для вузов. Элиста: заор "нпп джангар", 2006. 448 с. Комментарий к Федеральному закону "О личном подсобном хозяйстве" (постатейный) / Под ред. А. П. Анисимова. М.: Ось-89, 2007. 144 с
Алексей Павлович ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института современного права Волгоградской академии государственной...
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconНевский врачебный вестник. 1999. Т. 1, N с. 4-5
Владимир Сибирцев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории Биотестирования токсических факторов окружающей...
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconЭволюция концепций в геронтологии российская Академия наук
Санкт-Петербургский Институт биорегуляции и геронтологии Северо-Западного отделения Российской Академии медицинских наук
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconЕ. В. Терешина Российский научно-исследовательский институт геронтологии, Москва
Гипотеза Хармана, оформленная в теорию, вызвала поток исследований, имеющих целью найти ей фактологическое подтверждение. За полвека...
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconАвтореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата философских наук Специальность 09. 00. 04 «Эстетика» Научный руководитель доктор философских наук
Работа выполнена на кафедре общественных наук Литературного института им. М. Горького
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconМеждународная научная конференция «Прагмалингвистика и практика речевого общения»
«Прагмалингвистика и практика речевого общения», которая состоится 24 ноября 2007 года в г. Ростов-на-Дону на базе кафедры немецкой...
Е. В. Терешина доктор биологических наук, заведующая лабораторией липидного обмена Российского научно-исследовательского института геронтологии Росздрава iconГотовность школьного библиотекаря к деятельности по формированию информационной культуры: реализация концепции научно исследовательского института информационных технологий социальной сферы кемеровского государственного университета культуры и искусств (2005) Гендина Н.
Реализация концепции научно исследовательского института информационных технологий социальной сферы кемеровского государственного...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов