Что такое «свободные радикалы»?

• Свободный радикал — это атом или молекула, имеющая один или несколько неспаренных электронов.
• Свободные радикалы очень нестабильны и стремятся к стабильности, получая необходимый электрон; следовательно, свободные радикалы очень реактивны.
• Они вступают в реакцию с другими химическими соединениями, захватывая необходимый электрон, тем самым запуская цепные реакции с образованием новых радикалов.
• Эти реакции не регулируются и непредсказуемы – они, как правило, могут затрагивать все биологические структуры. & Молекулы вызывают повреждения
• Особое внимание уделяется следующим категориям лиц:
  Компоненты клетки (z.B. Повреждение генетического материала в ядре клетки или ДНК.
  • Жиры (окисление липопротеинов) и углеводы
  • Белки/Ферменты
  • Аминокислоты, такие как z.B. L-цистеин (строительный блок глутатиона)

Что означают термины «окисление» и «восстановление»?

• Антиоксидант отдает электрон свободному радикалу, тем самым нейтрализуя его; свободный радикал снова становится «здоровой» молекулой.
• Высвобождение электронов приводит к окислению (радикализации) антиоксиданта, его последующему восстановлению и т.д.

Что такое «окислительный стресс»?

• Если наблюдается дисбаланс между окислением и восстановлением, или если свободных радикалов (окислителей) больше, чем антиоксидантов, это называется окислительным стрессом в организме.

Как образуются свободные радикалы?

Свободные радикалы образуются как экзогенно (под воздействием факторов окружающей среды), так и эндогенно (в результате собственных процессов в организме):

• Эндогенный:
  • Производство клеточной энергии в митохондриях: В митохондриях кислород восстанавливается до воды. Однако этот процесс не является полным: часть восстановленного кислорода превращается в свободные радикалы (соединения кислорода с водородом или азотом). Чтобы предотвратить взрывоопасную реакцию кислорода и водорода в организме, электроны переносятся в несколько этапов – это происходит в так называемой «дыхательной цепи» (цепи переноса электронов). Эта цепь состоит из нескольких взаимосвязанных окислительно-восстановительных систем, в которых свободные радикалы отнимают электрон у молекул, тем самым радикализуя их, и так далее. Например, НАДН окисляется до НАД+ свободными радикалами, высвобождая ионы H+.
  • Клеточная иммунная защита и воспаление («Окислительный взрыв»): в митохондриях активированных фагоцитов (фагоцитарных клеток, таких как гранулоциты и макрофаги, поглощающих вирусы и бактерии) образуются свободные радикалы (например, H2O2 и гидроксильные радикалы), которые поддерживают уничтожение фагоцитированных микробов (вирусов, бактерий) → Когда иммунная система чрезмерно активна (например, из-за аутоиммунных заболеваний) и одновременно наблюдается дефицит антиоксидантов, возникает окислительный стресс!
  • детоксикация (Фаза детоксикации I): Для выведения токсичных веществ необходимо сначала осуществить их радикализацию. d.h. Они становятся «реактивными». Поэтому продукты первой фазы обычно более агрессивны, чем сам токсин, что делает важной быструю детоксикацию или выведение на второй фазе. На второй фазе к метаболитам первой фазы присоединяются полярные гидрофильные молекулы, такие как глутатион или цистеин, что делает их доступными в водорастворимой форме для выведения почками.
  • Метаболизм гомоцистеина: Например, образование радикалов H2O2.посредством взаимодействия с переходными металлами или ферментами.
  • Глюкоокисление (в случаях высокого уровня глюкозы или диабета) с образованием H2O2
  • Хронические заболевания в целом: это приводит к воспалению и усиленному высвобождению свободных радикалов
  • Физический стресс (z.B. физический труд, соревновательные виды спорта)
• Экзогенный:
  • Солнечный свет и ультрафиолетовое излучение
  • Озон O3
  • Радиоактивное излучение окружающей среды (z.B. (во время полета)
  • Радиоактивное медицинское излучение (z.B. Терапия, маммография и другие диагностические процедуры)
  • медикамент (z.B. (Контрацептивы, парацетамол, антибиотики, цитостатики)
  • Сигареты и алкоголь
  • Другие загрязнители окружающей среды, z.B. Металлы, смог, оксиды азота, выхлопные газы автомобилей, растворители, пестициды & другие химические вещества

Какой вред могут причинить свободные радикалы?

• повреждение ДНК
• Нарушение регуляции метаболизма углеводов, аминокислот и жиров.
• Ускорение старения
• Снижение производительности
• Повышенный риск так называемых «заболеваний, вызванных свободными радикалами» (поражающих следующие области): v.a. Ткани с высокой скоростью обмена кислорода, такие как сердечная мышца, скелетные мышцы, хрусталик глаза и т. д.):
  • Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера.
  • атеросклероз
  • Аллергии
  • процессы старения
  • Боковой амиотрофический склероз (БАС): нарушение расщепления СОД и разрушение двигательных нервных клеток свободными радикалами.
  • катарактогенез макулярной дегенерации
  • диабет
  • Рак
• Ускорение прогрессирования и увеличение тяжести многих заболеваний.
• Повышенный риск рецидива при многих заболеваниях.

Какие положительные функции выполняют свободные радикалы в организме?

• Функция тренировки: Небольшие количества радикалов тренируют окислительно-восстановительную систему.
  (способствует повышению работоспособности, выработке антиоксидантов и устойчивости), сравнимо с вакцинацией.
• Функция иммунной системы:
  • Макрофаги и гранулоциты образуют окислительно-восстановительные системы в митохондриях; таким образом, они уничтожают свободные радикалы. z.B. Взаимодействие бактерий и простейших с литическими ферментами.
  • Высокие дозы витамина С, обладающего свободными радикалами, оказывают цитотоксическое действие на раковые клетки.
  • Химиотерапевтические препараты, продуцирующие свободные радикалы, и радиация убивают раковые клетки; ВНИМАНИЕ: Поэтому антиоксиданты не следует принимать во время химиотерапии и/или лучевой терапии!
• Сигнальная функция: Радикалы могут выступать в качестве сигнальных веществ. z.B. при воспалении (стимуляция транспорта иммунных клеток к месту воспаления), при росте нервных клеток (z.B. после травм спинного мозга, в контексте нейрогенеза у взрослых) и во время заживления ран.

Что такое антиоксиданты?

• Антиоксиданты — это «поглотители свободных радикалов». d.h. Они отдают электрон радикалу и, таким образом, восстанавливают его (и, следовательно, разрушаются). i.d.R. (самоокисление)
• Они имеют восстановленную группу OH, SH или NH и реагируют с радикалами быстрее, чем другие биологические структуры (например,(1 молекула антиоксидантного витамина Е защищает до 1000 цепей жирных кислот!)
• Антиоксиданты действуют синергически и регенерируют друг друга: они образуют сеть. Ферментативные и неферментативные антиоксиданты: Витамины C, E, коэнзим Q10 (убихинон в окисленной форме, убихинол в восстановленной форме), глутатион и альфа-липоевая кислота восстанавливают друг друга после окисления.

Ферментативный (более высокая молекулярная масса)	Неферментативный (низкая молекулярная масса)
• Образуется в организме («эндогенный») • Эффекты зависят от генетики (Ферментопатия) и скорость синтеза • Высокая скорость реакции • В процессе детоксикации они сами не радикализируются. (Никаких цепных реакций!) • Для достижения эффекта необходимы кофакторы • Не доступны неограниченно долго	• В основном поступают в организм с пищей. • Эффект зависит от предложения • Медленная реакция • В процессе детоксикации они радикализируются. (Необходимо разрядить обстановку!) • Возможна быстрая замена • Теоретически доступны неограниченно долго

Какие антиоксидантные ферменты являются наиболее важными?

• Супероксиддисмутазы (СОД)
  • Они катализируют превращение супероксидного радикала (O2-) в H2O2 + O2.
  • с медью (Cu)/цинком (Zn) в качестве кофактора в цитоплазме и внеклеточном пространстве.
  • с марганцем (Mn) в качестве кофактора в митохондриях
• Каталазы
  • Они катализируют восстановление H2O2 до H2O (предотвращая образование гидроксильных радикалов).
  • с железом (Fe) в качестве кофактора
  • а. в клетках печени, кожи, почек и эритроцитах
• Пероксидазы
  • Катализация восстановления H2O2 до H2O в водной клеточной среде
  • Селен-независимые пероксидазы (железо (Fe)-зависимые)
  • Селензависимая фосфолипидная гидропероксидная глутатионпероксидаза
  • а. в эритроцитах, печени, легких и почках

Какие неферментативные антиоксиданты являются наиболее важными?

• Каротиноиды
  • Бета-каротин: Антиоксидантный эффект достигается за счет инактивации (так называемого «гашения») реактивных соединений.
  • Зеаксантин
  • Лютеин
  • Ликопен
• Полифенолы --> работы v.a. Антиоксидантное действие обусловлено наличием фенольных ОН-групп; количество ОН-групп влияет на антиоксидантный эффект.
  • Ресвератрол --> 3 ОН-группы
  • Кверцетин --> 5 ОН-групп, а следовательно, особенно сильный антиоксидантный эффект.
  • Матча: С показателем ORAC 1711 единиц/г, он имеет самый высокий известный показатель ORAC среди натуральных продуктов.ОРАК аббревиатура расшифровывается как «способность поглощать кислородные радикалы». d.h. способность восстанавливать кислородные радикалы)
  • Брахми: Научные исследования v.a. В настоящее время исследуется антиоксидантное действие брахми в отношении нейродегенеративных заболеваний (см. ниже). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4564646/ )
• Витамины
  • Витамин С (водорастворимый)
  • Витамин Е (жирорастворимые)
  • Токоферол E-OH окисляется до токофероксильного радикала, а затем восстанавливается обратно до токоферола E-OH с помощью витамина С или глутатиона в качестве донора водорода.
  • «Витамин Е способствует…» «Защищает ДНК, белки и липиды от окислительного повреждения». (Официальное заявление о пользе для здоровья)
  • Витамин В2 (водорастворимый): "Витамин B2 (рибофлавин) способствует защите клеток от окислительного стресса. (Официальное заявление о пользе для здоровья)
  • Витамин А (жирорастворимый)
  • Витамин К (жирорастворимый)
• Тиол (с SH-группой)
  • Глутатион
  • L-цистеин
  • Альфа-липоевая кислота
  • Он способен преодолевать гематоэнцефалический барьер и восстанавливать использованные антиоксиданты, такие как витамины С и Е, коэнзим Q10 или глутатион; поэтому он является ключевым компонентом синергических антиоксидантных комплексов.
  • Немецкий фармацевтический журнал: «Клиническое исследование у пациентов с легкой и умеренной деменцией Альцгеймера показало, что дополнительное применение альфа-липоевой кислоты к ингибиторам ацетилхолинэстеразы значительно замедляет прогрессирование заболевания». (см. https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2009/daz-3-2009/liponsaeure-bei-alzheimer-demenz )
• Другие серосодержащие аминокислоты
  • Таурин
  • L-метионин
• Лекарственные грибы, особенно Кордицепс: Антиоксидантная активность экстракта кордицепса была продемонстрирована в лабораторных исследованиях (см. [ссылка]). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11114006/ )
• Коэнзим Q10
• L-карнитин
• НАДФ (активный витамин В3)
• Кофакторы ферментативных антиоксидантов
  • Селен (Se)
  • Цинк (Zn)
  • Железо (Fe)
  • Марганец (Mn)
  • Медь (Cu)

Какие продукты особенно богаты антиоксидантами?

антиоксидант	Продукты питания
Витамин С Витамин Е селен Глутатион β-каротин Ликопен Сульфорафан Ресвератрол Спермидин	Лимоны, апельсины, грейпфрут, киви Оливковое масло, масло зародышей пшеницы, масло зародышей пшеницы Зародыши пшеницы, семена кунжута, цельнозерновые продукты, морская рыба, окунь. Авокадо, арбуз, спаржа, брокколи, шпинат Морковь, помидоры, абрикосы Томатный сок брокколи Красное вино (в умеренных количествах!), ягоды, арахис. Зародыши пшеницы, соя

Показатели и факторы риска окислительного стресса (Чем больше вопросов решены утвердительно, тем выше риск окислительного стресса.; не заменяет u.g. Диагностика!

• жалобы
  • Я часто устаю.
  • Я страдаю от недостатка мотивации.
  • У меня более 3 простудных заболеваний. p.a.
  • Мои физические и умственные способности неудовлетворительны.
• Образ жизни
  • Я курю.
  • Я выпиваю более 20 граммов алкоголя несколько раз в неделю.
  • Я часто провожу время на солнце и/или посещаю солярии.
  • Я занимаюсь интенсивными физическими упражнениями несколько раз в неделю.
• бремени
  • Я регулярно испытываю стресс.
  • Я подвергаюсь воздействию загрязняющих веществ окружающей среды (например, амальгамы или радиации).
  • Я часто сажусь на диеты.
  • Я много работаю за компьютером.
• Болезни и риски для здоровья
  • Избыточный вес
  • Нарушения липидного обмена
  • Сахарный диабет
  • Сердечное заболевание
  • Ревматические заболевания
  • Заболевания кишечника
  • Заболевания дыхательной системы
  • Аллергии
  • Рак
• Приём лекарств
  • Обезболивающие
  • Гормональные препараты
  • Контрацептивы
  • химиотерапевтические препараты
• Питание
  • Я съедаю менее 3 порций свежих фруктов и овощей, приготовленных с соблюдением всех необходимых условий, ежедневно.
  • Я выпиваю меньше двух стаканов фруктового или овощного сока в день.
  • В мой рацион питания обычно не входят молоко и молочные продукты.
  • Я выпиваю менее 1,5 литров жидкости в день.
  • Я не ем рыбу регулярно.

Диагностика окислительного стресса

• Страница об антиоксидантах
  • Определение наиболее важных уровней антиоксидантов в крови.
    • Неферментативные вещества, такие как глутатион, витамины С и Е, коэнзим Q10, а также кофакторы селен и цинк.
    • Ферментативные ферменты, такие как супероксиддисмутаза (СОД) и глутатионпероксидаза (ГПх).
  • Методика скрининга для оценки антиоксидантной защиты: общая антиоксидантная способность (ОАС)/антиоксидантный потенциал (ОАП) (способность реагировать со свободными радикалами).
    • В лаборатории: z.B. Сыворотка пациента (с антиоксидантами) + определенное количество свободных радикалов; измерение остаточного количества радикалов после детоксикации (реакция с красителем):
      Начальное количество – остаточное количество = Антиоксидантный потенциал (нормальное значение: 1,3-1,77 ммоль/л крови)
    • На практике: z.B. FORD (защита от свободных кислородных радикалов) в капиллярной крови
• Радикальная сторона
  • Измерение перекисного окисления липидов: малоновый диальдегид (МДА-ЛПНП как долговременное значение в течение 7-10 дней), поскольку альдегид является измеримым продуктом распада свободных радикалов.
    • 4-Гидроксноненаль (HNE, алкеналь/альдегид): окислительное повреждение полиненасыщенных жирных кислот
    • 8-Изопростан F2 α (8-изо-простагландин F2 α): окислительное повреждение синтеза простагландинов (из арахидоновой кислоты)
    • 2-Пропеналь (акролеин/альдегид): окислительное повреждение полиненасыщенных жирных кислот
  • Выявление окислительного повреждения генетического материала: тест на дезоксигуанозин (окисление ДНК/8-OHdG) (выведение 8-гидроксидезоксигуанозина в результате окислительного повреждения нуклеиновых кислот/ДНК с мочой; биомаркер для оценки индивидуальных мутагенных/канцерогенных эффектов окислительного стресса).
  • Выявление окисления белка: нитротирозин (окисление тирозина пероксинитритом)
  • Электронный спиновый резонанс (ЭСР): прямое обнаружение радикалов (принцип: поглощение микроволнового излучения неспаренными электронами; однако этот метод не разработан из-за недоступности и короткого времени жизни радикалов).

Примеры применения антиоксидантов

• процессы старения
• Спорт (ориентированный на результат)
• Сердечно-сосудистые заболевания (z.B. Атеросклероз)
• невролог & психика (z.B. (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, боковой амиотрофический склероз, шизофрения) (3)
• Иммунная система и воспалительные процессы в целом (ревматизм, пародонтит, острый панкреатит)
• Нарушения, вызванные лекарственными препаратами
• Другие виды загрязнения окружающей среды (z.B. (Алкоголь, курение, загрязняющие вещества)
• диабет
• Заболевания дыхательной системы
• Заболевания глаз (z.B. Катаракта)
• Репродуктивная медицина и бесплодие (2)
• Профилактика рака (Примечание: Во время химио- и лучевой терапии следует избегать применения антиоксидантов, поскольку они могут препятствовать (в данном случае) желаемой гибели клеток!) (1)

(1) Антиоксиданты и риск развития рака

Продолжение обсуждения SU.VI.MAXИсследование, проведенное во Франции с участием 12 741 взрослого человека (первичная профилактика, плацебо-контролируемое, двойное слепое исследование, мониторинг уровня антиоксидантов в крови) в течение пяти лет, подтвердило, что длительное применение антиоксидантного комплекса в пищевых дозах (витамин С 120 мг/день, витамин Е 30 мг/день, бета-каротин 6 мг/день, селен 100 мкг/день, цинк 20 мг/день) привело к снижению риска развития рака на 31% и снижению смертности на 37% у лиц с недостаточным поступлением антиоксидантов в виде фруктов и овощей (см. [ссылка]). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20104528/ ).

(2) Антиоксиданты и бесплодие

Окислительный стресс повреждает сперматозоиды. Этому повреждению могут противодействовать собственные антиоксидантные защитные механизмы организма.
Риск врожденных дефектов можно снизить. У женщин, являющихся партнершами бесплодных мужчин и принимавших антиоксиданты в рамках репродуктивной программы, частота родов увеличилась. См.: Обзор 34 рандомизированных контролируемых исследований с участием 2876 пар; Шоуэлл и др., Антиоксиданты при мужском бесплодии; Кокрейн 2012; DOI: 10.1002/14651858.CD007411.pub2 («Окислительный стресс может вызывать повреждение сперматозоидов. Это повреждение можно уменьшить с помощью естественных антиоксидантных защитных механизмов организма. Антиоксиданты могут быть частью нашего рациона питания и приниматься в качестве добавок. Считается, что во многих случаях необъяснимого бесплодия, а также в случаях, когда могут быть проблемы, связанные со спермой, прием пероральных антиоксидантных добавок может увеличить шансы пары на зачатие во время лечения бесплодия.»)

(3) Антиоксиданты и деменция
Митохондриальные радикалы частично ответственны за образование агрегатов амилоида-β. Амилоид
β, в свою очередь, приводит к митохондриальной дисфункции и увеличению АФК (см. Leuner K et al.; митохондриальные АФК приводят к усиленному образованию бета-амилоида; Antioxid Redox Signal 2012; 16; 1421-1433; «Вывод: Несколько линий доказательств показывают, что митохондриальные АФК приводят к усиленной обработке амилоидогенного белка-предшественника амилоида, и что Aβ Это само по себе приводит к митохондриальной дисфункции и повышению уровня активных форм кислорода. Мы предполагаем, что, начиная с митохондриальной дисфункции, запускается порочный круг, который способствует патогенезу спорадической болезни Альцгеймера.