В статье мы расскажем:
- Зачем нужны антиоксиданты
- Какое действие оказывают антиоксиданты
- Топ-15 продуктов с высоким содержанием антиоксидантов
- Нехватка антиоксидантов
- Когда антиоксиданты бессильны
- Негативный эффект антиоксидантов
О функции и эффектах, осуществляемых антиоксидантами, говорят все чаще и больше. Им приписывают противораковую активность, используют для коррекции метаболических нарушений и профилактики преждевременного старения.
Каков механизм действия этих биологически активных молекул? Неужели эта та самая волшебная таблетка, которую с легкостью можно получить вместе с компонентами пищи? Давайте разбираться.
Зачем нужны антиоксиданты
Завершающий этап получения энергии протекает в митохондриях: здесь, в наших маленьких клеточных электростанциях, расположена дыхательная цепь — система ферментативных комплексов, обеспечивающая перекачивание протонов и электронов и ставящая финальный штрих в метаболических превращениях любых органических веществ. Однако это и место, где в норме образуются свободные радикалы — неизбежный побочный продукт на фабрике по производству АТФ. Несовершенность их структуры (отсутствие одного или нескольких электронов — фактически “руки”, “ноги” или даже “головы”) обуславливает их повреждающее действие: они, стремясь вновь обрести целостность, “отбирают” недостающие электроны у нормальных клеточных структур.
Пожалуй, наиболее яркая демонстрация такого вандализма, так или иначе протекающего на молекулярном уровне, — перекисное окисление липидов — основных (наравне с белками) компонентов клеточных мембран — результатом которого будет гибель клетки.
Впрочем, в процессе эволюции наш организм научился применять свободные радикалы: он превратил их в мощный фактор защиты, направленный против вторгшихся на его границы патогенов. Так, скажем, иммунокомпетентные клетки — макрофаги — после захватывания и пожирания бактерии начинают ее переваривание: это неотъемлемый процесс их работы, необходимый для дальнейшего представления на поверхности этих клеток специфических для микроба белковых и полисахаридных частиц, активирующих лимфоциты. И именно в первоначальном “убивании” чужеродных микроорганизмов принимают участие свободные радикалы — активные формы кислорода и перекись.
Итак, организм нашел даже этим высоко повреждающим соединениям применение — он даже подключил их к детоксикационным механизмам, развернувшимся в гепатоцитах. Осталось решить последний вопрос: как обезопасить себя самого: свои макромолекулы, стенки сосудов, а главное генетический материал? Напомним, что последний содержится и в митохондриях — это единственные органеллы, обладающие собственными (пускай и весьма скромными в сравнении с ядерными) молекулами ДНК, повреждение которых чревато развитием широкого спектра заболеваний — от онкологии до нейродегенеративных процессов.
Стоит также понимать, что несмотря на то, что человеческое тело все-таки смогло найти применение свободным радикалам, процесс их образования фактически так и остался бесконтрольным. В частности, речь идет не столько о ферментативных системах иммунокомпетентных клеток (тех же чистильщиков-макрофагов), сколько о самих митохондриях. А учитывая, что большинство протекающих в организме процессов требуют для своего осуществления энергии (даже всасывание глюкозы в кишечнике), процесс ее образования постоянен.
Раз уж контроль за продукцией свободных радикалов слишком эфемерен, регуляция осуществляется именно системой обезвреживания — антиоксидантами.
Какое действие оказывают антиоксиданты
Свою основную задачу — обезвреживание свободных радикалов — антиоксиданты осуществляют различными путями: некоторые из представлены ферментами, напрямую нейтрализующими активные формы кислорода и перекись. К ним, в частности, относятся: каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза.
Вторую группу составляют неферментные антиоксиданты: глутатион, витамины (аскорбиновая кислота, токоферолы) и их предшественники (например, бета-каротин), а также флавоноиды, антоцианы и другие биологически активные вещества.
В целом, основные задачи всех этих представителей основной линии обороны можно свести к одной: предотвращение оксидативного стресса. К ней подключаются и другие, не менее значимые эффекты: антибактериальные, противовоспалительные, противовирусные, противоопухолевые.
Кроме того, предполагается, что они препятствуют и преждевременному старению: свободнорадикальная теория его развития до сих пор остается одной из ведущих. Она базируется на гипотезе, считающей, что происходящие со временем в организме структурные изменения клеток и тканей обусловлены накоплением поврежденных под действием свободных радикалов макромолекул: белков, липидов, ДНК. Это, по мнению ученых, в свою очередь, является механизмом, останавливающим клеточное деление: ведь если в той или иной структуры дефект не только не будет исправлен, но и будет унаследован дочерними клетками, это чревато атипизмом, что фактически приравнивается началу опухолевого развития.
Кроме того, активируются и различные сигнальные пути, результатом которых становится высвобождение провоспалительных молекул. В патологический процесс вовлекаются все новые и новые клетки.
Топ-15 продуктов с высоким содержанием антиоксидантов
Зеленый чай
Содержащиеся в нем катехины проявляют широкий спектр антиоксидантной активности. Галлат эпигаллокатехина, один из их главных представителей, непосредственно снижал поражения печени в клинических исследованиях, а также способствовал повышению уровня глутатиона — основного защитника нашего организма и главного участника процессов детоксикации.
Полифенольные соединения в этом напитке оказывают противоаллергическое, антибактериальное, противовирусное и протекторное по отношению к сердечно-сосудистой системе действия. Высокое потребление зеленого чая (по статистике, около 120 мл в сутки) и широкое мировое производство делают его едва ли не единственным источником биологически активных соединений растительного происхождения, которые человек получает ежедневно.
Впрочем, наравне и с многочисленными благоприятными эффектами, при частом употреблении возникает и риск интоксикации из-за сконцентрированных в нем токсических металлов: кадмия, никеля и свинца.
Исследование:
Перец
Это широко распространенный овощ часто используется в кулинарии большинства народов мира и представляя из себя низкокалорийный продукт с высоким содержанием антиоксидантов — особенно витамина С и бета-каротина, из которого (посредством биохимических трансформаций и при условии нормального функционирования соответствующего гена) образуется ретинол.
Кстати, именно одна из самых высоких (среди других продуктов питания) концентраций аскорбиновой кислоты обуславливает такую популярность перца — ведь всего 50 грамм достаточно, чтобы с лихвой покрыть рекомендуемую суточную норму этого витамина, играющего ключевую роль не только в механизмах защиты клеток от армии свободных радикалов, но и во многом обеспечивающего образование коллагенового волокна и поддержание его нормальной структуры. Последнее опосредует и здоровье всей сердечно-сосудистой системы.
Для более наглядного примера мы привели ниже таблицу с общей антиоксидантной способностью (выражена в эквиваленте галловой кислоты) и содержанием витамина С в некоторых фруктах и овощах.
Фрукты и овощи |
Общая антиоксидантная активность (в эквиваленте галловой кислоты (мг) на 100 г веса продукта)‾¹ |
Содержание витамина С (в мг на 100 г продукта) |
Яблоки |
48 |
6-60 |
Бананы |
38 |
10-11 |
Виноград |
80 |
2-3 |
Киви |
не определено |
59 |
Лимон |
не определено |
58 |
Апельсин |
126 |
46-54 |
Персик |
38 |
6 |
Сливы |
320 |
4-5 |
Малина |
228 |
26 |
Клубника |
330 |
61-77 |
Брокколи |
128 |
45-87 |
Цветная капуста |
30 |
15-43 |
Зеленый перец |
119 |
92 |
Красный перец |
131 |
105 |
Исследование:
Малина, клубника, смородина, ежевика и другие ягоды
Ягоды богаты флавоноидами, фенольными соединениями, витаминами, каротиноидами и дубильными веществами — именно высокая концентрация природных антиоксидантов во многом предопределяет широкий спектр осуществляемых ими эффектов на человеческий организм.
Многочисленные исследования показывают их благоприятное воздействие в контексте терапии онкологических заболеваний. В частности, они защищают генетический материал клеток — ДНК — от свободнорадикального повреждения за счет поглощения активных форм кислорода; подавляют образование метаболитов с канцерогенными свойствами; воздействуют на различные сигнальные пути, связанные с делением клеток, их запрограммированной смертью (апоптозом); образованием новых сосудов — ангиогенезом.
В ягодах содержатся и антиоксидантные ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза, аскорбатпероксидаза, глутатионпероксидаза и -редуктаза. Это (наряду вышеперечисленным воздействием) в значительной мере способствует поддержанию окислительно-восстановительного баланса — по меньшей мере, в самих ягодах.
К сожалению, ученые так и не пришли к консенсусу, проявляется ли их антиоксидантная активность у млекопитающих или же она ингибируется в желудочно-кишечном тракте. На данный момент этот вопрос остается открытым, и пока механизмы противораковой защиты изучаются изолированно — то есть на культурах клеток человека в лабораторных условиях. И есть, дано сказать, уже не мало интересных результатов: так, например, предварительная обработка свежевыделенных лимфоцитов кверцетином в течение 1 часа защищает ДНК от окислительного стресса, вызванного перекисью.
Цветная капуста и брокколи
Овощи семейства крестоцветные также эффективны в борьбе с некоторыми разновидностями рака. Они содержат большое количество фитохимических веществ, а также витамин А, рибофлавин (В2), ниацин (В3), аскорбиновую кислоту и некоторые минералы и элементы: железо, фосфор и кальций.
Гранат
Гранат издавна применялся в медицине разных народов мира. Его свойства подкреплены уже значительной базой научных исследований, демонстрирующих на разных моделях антиоксидантный, противовоспалительный и даже противоопухолевый эффекты.
Именно комбинация из разных типов полифенольных соединений (среди которых и катехины с танинами, и антоцианы) придает ему уникальности: он активен в отношении сразу нескольких типов свободных радикалов.
Антиоксидантные эффекты его сока в разы превышают те, которыми обладают красное вино и зеленый чай, а экстракты из плодов и кожуры способны избирательно подавлять рост атипичных клеток рака простаты и легких, не оказывая при этом токсических воздействий по отношению к нормальным тканям и их структурам.
Экстракт цветков этого растения, особенно богатый эллаговой кислотой, при ежедневном введении в течение семи дней в значительной мере подавлял воспалительные процессы в толстом кишечнике, сопровождающиеся окислительным стрессом. При этом оказываемые противоязвенные воздействия были сопоставимы с теми, что осуществляли типичные препараты, применяемые для лечения колита — например, сульфасалазин.
Не менее интересным нам кажется и другое опубликованное исследование: так, 4-недельное применение экстракта кожуры граната в концентрации 6 мг/сут у мышей ассоциировалось с торможением экспрессии маркеров воспаления в жировой ткани и в толстом кишечнике, что еще раз подчеркивает о выраженной антиоксидантной функции.
Эллаговая, галловая кислоты и уролитины, содержащиеся в гранате, способны ингибировать ароматазу — фермент, превращающий андрогены в эстрогены. Избыток последних связан с пролиферацией клеток рака молочных желез, чувствительных к этому гормону.
Грейпфруты, лимоны и апельсины
Флавоноиды цитрусов давно привлекли внимание ученых как потенциальные компоненты различных видов терапии. Так, скажем, нарингин, концентрация которого достаточно высокая в некоторых из их разновидностей, способен корректировать липидный спектр крови, снижая уровень “плохого” холестерина в составе липопротеинов низкой плотности, а также оказывает противовоспалительное, антиканцерогенное и антиоксидантное действие. Он не только обезвреживает свободные формы кислорода, но и непосредственно снижает их продукцию, а также восстанавливает активность митохондриальных ферментов.
Считается, что флавоноиды цитрусовых осуществляют и нейропротекторную функцию, модулируя активность нервных клеток, их пластичность, а также влияя на когнитивные функции и настроение.
Например, нарингин, обладая противовоспалительной активностью, способствует выживанию дофаминергических нейронов (в процессе синтеза нейромедиатора дофамина образуется большое количество свободных радикалов, атакующих клетки-продуценты), что потенциально можно использовать при лечении такого нейродегенеративного заболевания, как болезнь Паркинсона.
Исследование:
Вино, арахис и соя
Все эти продукты объединяет одно: содержание в них антиоксиданта ресвератрола. Это органическое соединение не только поглощает активные формы кислорода, предотвращая, тем самым, развитие окислительного стресса, но и оказывает противораковое действие, а также активно обсуждается в контексте антивозрастного препарата.
Ресвератрол подавляет перекисное окисление липидов и увеличивает активность таких ферментов-защитников как супероксиддисмутаза и глутатионпероксидаза в кардиомиоцитах крыс.
Его применение у лабораторных животных коррелирует со снижением проявлений гипергликемии и улучшением чувствительности периферических тканей к инсулину. Более того, в сердечной мышце он, как показали эксперименты, стимулирует перемещение из внутренней среды клеток к мембране специфического переносчика глюкозы — GLUT4, что можно рассматривать в контексте предупреждения жировой инфильтрации миокарда.
У мышей введние ресвератрола повышало двигательную активность — это осуществлялось, по мнению исследователей, за счет увеличения количества функционирующих митохондрий.
Исследование:
Нехватка антиоксидантов
Недостаточность антиоксидантных систем обуславливает развитие окислительного стресса: избыток свободных радикалов в условиях отсутствия их нейтрализации приводит к повреждению клеточных структур, а главное — генетического материала, становясь триггером огромного количества патологий.
Так, при сахарном диабете (как первого, так и второго типов) окислительный стресс приводит к сосудистым осложнениям, что вносит немалую роль в развитие в дальнейшем инфаркта миокарда и атеросклероза. Впрочем, ученые до сих пор не могут определиться: избыток свободных радикалов выступает при данной патологии как сопутствующее явление или же следствие хронической гипергликемии (повышенного содержания в сыворотке крови глюкозы) — известно, что это во многом извращает не только активацию определенных факторов транскрипции, но и способствует образованию конечных продуктов гликозилирования — AGEs.
Исследование:
Преждевременное старение, гибель клеток и их макромолекул, нейродегенеративные процессы и нарушения всех видов обмена — это только небольшой перечень патологий, сопровождающих снижение антиоксидантной активности. Последняя может быть следствием недостаточного потребления продуктов, содержащих фенолы и витамины, или же результатом самого нарушения трансформации этих соединений уже внутри организма — о ней мы более подробно расскажем несколько ниже.
Когда антиоксиданты бессильны
К сожалению, не всегда прием антиоксидантов (как в форме добавок, так и в виде продуктов питания) приносит желаемые результаты: необходимо, в первую очередь, учитывать генетические факторы и особенности метаболизма каждого отдельного организма.
Например, жирорастворимые витамины (которые, напомним, способны к накоплению, что необходимо помнить при выборе дозировки и назначении курса их приема) в условиях нарушенного желчеоттока и -образования, связанных либо со снижением синтетической функции печени, либо с закупоркой соответствующих протоков (при глистной инвазии, желчекаменной болезни), не способны подвергаться ферментативной обработке и дальнейшему всасыванию на эпителиальных ворсинках кишечника.
Патология может быть и со стороны экзокринной функции поджелудочной: как известно, липаза — фермент, обеспечивающий расщепление химических связей в молекулах липидов, — наиболее чувствителен, поэтому ее секреция, как правило, нарушается в первую очередь. В таких случаях необходима комплексная работа нутрициолога с гастроэнтерологом для выявления причины заболевания и назначения соответствующего лечения с подбором правильных нутрицевтиков и животных энзимов.
Немаловажную роль играет и генетика — особенно в контексте метаболических превращений витаминов. Например, при мутации в гене ВСМО1, продукт которого способствует переходу бета-каротина, провитамина А овощей, в активную форму (ретинол), этот процесс попросту делается невозможным.
SLC23A1 — уже другой ген, контролирующий процессы всасывание и распределения витамина С. При его полиморфизме необходим дополнительный прием аскорбиновой кислоты с целью профилактики сосудистых нарушений, раннего старения, а также для поддержания иммунной системы.
Итак, именно знание своих генетических особенностей обеспечивает четкое понимание того, какую форму и какого витамина необходимо принимать для нормального функционирования органов и систем организма. Иначе можно годами употреблять те или иные добавки, но, кроме выработки определенной сенсибилизации, так ничего и не добиться.
Антиоксидантная терапия будет малоэффективной без изменения образа жизни — в частности, устранения стрессовых факторов, индуцирующих, в свою очередь, образование свободных радикалов и опосредующих митохондриальные дисфункции. Необходимо также нормализовать режим сна: отход к нему должен быть не позднее 23.00 — именно на это время приводиться пик секреции мелатонина. Этот гормон с выраженными антиоксидантными способностями является прямым антагонистом кортизола.
Пересмотр питания, отказ от перекусов и переход на 3-разовый рацион с низким содержанием простых сахаров — залог хорошего углеводного обмена. Нарушения последнего (в частности гипергликемия) — мощный триггер оксидативного стресса.
Таким образом, весомые результаты можно получить только при комплексном подходе, затрагивающим все сферы жизни.
Негативный эффект антиоксидантов
Антиоксиданты (как и любые биологически активные соединения) должны назначаться только после проведения соответствующих лабораторных и/или инструментальных методов диагностики и выявления определенных показаний к их применению. Разумеется, в большей мере это касается именно добавок и лекарственных препаратов: те соединения, что содержатся в продуктах питания, в процессе ферментативного расщепления и воздействия определенных условий, сложившихся в желудочно-кишечном тракте, не полностью всасываются из-за частичного разрушения.
Необходимо учитывать и их фармакокинетику: так, скажем, мы уже ранее писали, что витамины А и Е, обладающие жирорастворимой природой, должны назначаться только под контролем анализов и не на продолжительный срок. В противном случае, это чревато их накоплением.
Симптомы гипо- и гипервитаминоза часто похожи, что несколько затрудняет их дифференциацию. Ниже мы приведем несколько признаков, сопровождающих избыточное поступление в организм токоферолов и ретинола, и попытаемся продемонстрировать, что иногда и антиоксиданты (при их неправильном и/или не показанном употреблении) оказывают значительные побочные эффекты.
Избыток витамина А приводит к:
-
тошноте;
-
рвоте;
-
мигрени;
-
нарушениям зрения;
-
поражение печени;
-
алопеция;
-
врожденные пороки плода.
Гипервитаминоз токоферолов ассоциируется с:
-
тошнота;
-
диарея;
-
кровотечения.
Кроме того, необходимо учитывать и влияние некоторых антиоксидантов на микросомальные ферменты печени, осуществляющие первую фазу детоксикации. Так, скажем, грейпфрутовый сок способен подавлять работу СУР3А4 — цитохрома, конвертирующего эстрогены в очень пролиферативный 16-ОН-эстрон. С другой стороны, куркумин тормозит активность СУЗ1А2, метаболизирующего кофеи и некоторые лекарственные средства.
Материал основан на исследованиях:
Читайте также