Окислительный стресс и свободные радикалы¶

Окислительный стресс — состояние клетки или организма, при котором скорость образования активных форм кислорода и других свободных радикалов превышает возможности антиоксидантной системы их нейтрализации. Это нарушение баланса между прооксидантами и антиоксидантами лежит в основе повреждения биомолекул — липидов, белков и нуклеиновых кислот — и рассматривается как один из универсальных механизмов старения и патогенеза многих заболеваний.

¶Свободные радикалы и активные формы кислорода

Свободный радикал — атом, молекула или ион, содержащий неспаренный электрон на внешней орбитали. Такая конфигурация делает частицу химически высокореактивной: она стремится отнять или отдать электрон, запуская цепные реакции.

Основные представители:

• Супероксидный анион-радикал (O₂⁻) — образуется при одноэлектронном восстановлении кислорода, в частности в дыхательной цепи митохондрий.
• Гидроксильный радикал (•OH) — наиболее реакционноспособная форма, повреждающая практически любые молекулы в месте своего возникновения.
• Пероксид водорода (H₂O₂) — не радикал, но активная форма кислорода, легко проникающая через мембраны.
• Пероксинитрит (ONOO⁻) — продукт реакции супероксида с оксидом азота (NO).

Совокупность этих частиц обозначают термином «активные формы кислорода» (АФК), а также выделяют активные формы азота.

¶Источники образования

Эндогенные источники:

• митохондриальная дыхательная цепь (комплексы I и III) — главный поставщик супероксида;
• ферменты ксантиноксидаза, НАДФН-оксидазы, миелопероксидаза;
• реакции с участием ионов переходных металлов (Fe²⁺, Cu⁺) — реакция Фентона и реакция Хабера — Вайса;
• пероксисомы и микросомальное окисление.

Экзогенные факторы: ионизирующее и ультрафиолетовое излучение, табачный дым, загрязнители воздуха, некоторые ксенобиотики и тяжёлые металлы.

¶Антиоксидантная защита

Организм противопоставляет окислителям многоуровневую систему:

Супероксиддисмутаза переводит супероксид в пероксид водорода, который затем обезвреживается каталазой и глутатионпероксидазой до воды.

¶Повреждения биомолекул

• Перекисное окисление липидов — цепной процесс, нарушающий структуру мембран; конечный продукт малоновый диальдегид служит маркером стресса.
• Окислительная модификация белков — карбонилирование аминокислотных остатков, потеря ферментативной активности.
• Повреждение ДНК — окисление оснований (8-оксогуанин), одно- и двунитевые разрывы, мутации.

¶Роль в патологии

Окислительный стресс связывают с атеросклерозом, нейродегенеративными заболеваниями (болезнь Альцгеймера, Паркинсона), диабетом, хроническими воспалительными процессами, ишемически-реперфузионными повреждениями и канцерогенезом. В то же время АФК выполняют и физиологические функции: участвуют в клеточной сигнализации, иммунном ответе и апоптозе.

¶Оценка и коррекция

Биомаркеры окислительного стресса: малоновый диальдегид, 8-оксогуанин, карбонилированные белки, общая антиоксидантная способность плазмы. Подходы к снижению — сбалансированное питание, физическая активность, отказ от курения; клиническая эффективность высоких доз антиоксидантных добавок остаётся предметом дискуссий, поскольку избыток восстановителей может нарушать нормальную редокс-сигнализацию.