Свободные радикалы – вред или польза?

biosite

Свободные радикалы – вред или польза?

Как известно, традиционно объектами биологической химии являются несколько классов органических соединений, выполняющих в клетке жизненно важные функции – структурную (белки и липиды), энергетическую (липиды и углеводы), регуляторную (ферменты, то есть опять же белки), сигнальную (гормоны) и информационную (нуклеиновые кислоты, то есть ДНК и РНК), а также множество более просто устроенных метаболитов (то есть продуктов распада или, наоборот, “сырья” для синтеза все тех же белков, жиров и углеводов). Из неорганических соединений жизненно важными всегда представлялись в первую очередь вода (как универсальный растворитель) и кислород. Именно с последним оказалось связанным одно из наиболее интересных и “модных” направлений современной биохимии – проблема активных форм кислорода. Что же это такое?

Активные формы кислорода – группа свободнорадикальных молекул, являющихся частично восстановленными производными кислорода (О2) и обладающих очень мощной окислительной способностью. Они, как правило, являются своего рода побочными продуктами работы дыхательной цепи – группы митохондриальных белков, утилизирующих кислород и непрерывно поставляющих клетке энергию в форме соединения, называемого аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Основным таким свободным радикалом является супероксид-радикал (O2·–). Сам по себе он не опасен, но легко превращается в перекись водорода (Н2О2), а перекись, в свою очередь – в гидроксил-радикал (ОН·). В ходе других реакций с участием кислорода образуются пергидроксид-радикал (НОО·), а также пероксид- и алкоксид-радикалы. Будучи сильнейшими окислителями, эти соединения крайне опасны для клетки. Они повреждают белки, нуклеиновые кислоты и липиды клеточных мембран. “Всплеск” генерации свободных радикалов (например, при ишемии мозга) способен привести к тотальной гибели клеток и отмиранию больших участков ткани.

Неудивительно, что эволюция “вооружила” клетку целым рядом механизмов антирадикальной защиты. Среди них есть как ферментативные (специальные белки-ферменты катализируют превращение активных форм кислорода в неактивные), так и неферментативные (существует целый ряд соединений-антиоксидантов, например витамин Е, способных непосредственно реагировать со свободными радикалами, нейтрализуя их). В наши дни производится множество антиоксидантов, входящих в состав самых различных лекарственных препаратов (один из наиболее “многообещающих” компонентов таких лекарств – природный антиоксидант карнозин, большой вклад в изучение которого сделал наш соотечественник профессор МГУ А.А.Болдырев). Антиоксидантные препараты представляются перспективными в профилактики и лечении стрессов, инсультов, ишемических и других заболеваний, так или иначе связанных с повышенной генерацией свободных радикалов. Ряд исследователей-геронтологов еще в пятидесятые годов минувшего века полагали, что непрерывно накапливающиеся в клетках свободнорадикальные соединения напрямую ответственны за процессы старения организма (эта теория весьма популярна и поныне). Многие (особенно под влиянием реклам фармацевтических компаний) склонны считать их безусловным злом, с которым непременно надо бороться. При этом не учитывают, что свободные радикалы - не только вредные, но еще и жизненно важные для клетки соединения. Как оказалось, многие из них несут очень важные физиологические функции. Так, гидроксид-радикал необходим для синтеза ряда биологических регуляторов (например, простагландинов), радикалы оксида азота (NO) участвуют в регуляции сокращения стенок кровеносных сосудов, а пероксинитрит стимулирует запрограммированную клеточную гибель (апоптоз). Так что роль свободных радикалов в организме далеко неоднозначна. Именно из-за этого многие антиоксидантные препараты оказались не только малоэффективными, но и вредными для здоровья. Очевидно, будущее – за препаратами, которые будут не подавлять образование свободных радикалов, а регулировать их превращения в клетке.