Питай гены правильно. Роль антиоксидантов

В последние годы слово андиоксидант получило широкое распространение, став даже в “научной химической провинции” став практически бытовым термином. Большинство людей уже знают и понимают, что антиокислительные вещества полезны здоровья, поскольку снижают риск развития многих болезней путем замедления процессов, ведущих к связанным с возрастными изменениями повреждениям клеток в организме. Андиоксиданты достигают этого эффекта путем предотвращения интенсивного окисления свободными радикалами клеточных структур. Этот процесс можно метафорически сравнить с тем, который превращает железо в ржавчину.

Антиоксиданты помимо этого выполняют ряд других важных функций. Особое значение играет их способность активировать и дезактивировать ряд генов, влияющих на способности организма противостоять воспалительным процессам, распространению раковых клеток и развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, антиоксиданты участвуют в множестве биохимических реакций, а иногда даже выступают в роли важных структурных элементов клеток. Наиболее известными антиоксидантами являются витамины Е и С, но есть и ряд других, не менее важных: каротиноиды (например, лютеин, ликопен и бета-каротин), флавоноиды (например, кверцетин и геспередин), а также селен, N-ацетилцистеин и альфа-липоевая кислота.

Большинство связанных с антиоксидантами исследований сосредоточено на том, каим образом эти вещества ограничивают активность или нейтрализуют действие вредных молекул, называемых свободными радикалами. Как уже отмечалось ранее, свободные радикалы являются несбалансированными молекулами, у которых отсутствует один электрон. Как следствие, свободные радикалы пытаются восстановить равновесие путем, образно говоря отъема электрона у близлежащих молекул, например, у ДНК. Осуществляя это, свободные радикалы наносят ущерб молекулам ДНК, а также другим клеточным структурам организма.

Свободно-радикальные повреждения ДНК иногда могут приводить к катастрофическим результатам, так как могут уничтожать или видоизменять инструкции для управления правильным поведением клеток, что, например, может приводить к возникновению раковых клеток (неконтролируемо размножающихся). Антиоксиданты способны нейтрализовывать свободные радикалы и снижать риск развития не только онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, но и практически всех остальных тоже.

Свободные радикалы, андиоксиданты и функционирование генов

И свободные радикалы, и антиоксиданты способны влиять на поведение генов. Однако, влияние это обычно приводит к противоположным эффектам.

Свободные радикалы и стресс-гены
Хотя свободные радикалы часто повреждают гены, но иногда они способны активировать важные гены, которые защищают организм от повреждений. Многие из этих гнов, также называемые стресс-генами, активируются в организме в ответ на биологические угрозы, такие как физические травмы или инфекции. Например, свободные радикалы, помогают активироваться генам, которые вызывают воспалительные процессы, являющиеся частью иммунной реакции организма. Однако, если количество андиоксидантов в организме недостаточно, эти гены не дезактивируются должным образом, когда они выполнили свою функцию. Это может привести к хроническим воспалительным процессам и заболеваниям, например, артритам, сердечным заболеваниям и раку.

В частности, свободные радикалы, транскрипцирующие белки (в том числе ядерный фактор каппа-бета, активаторы белка-1 и тепловой шок белков). Эти белки активируют определенные гены и начинается процесс переноса информации в ДНК и РНК, которые в свою очередь начинают синтезировать белки и ферменты. Хотя изначально эти процессы защищают организм от биологической угрозы, в дальнейшем они активируют гены, способствующие развитию воспалительных процессов, росту раковых клеток и распространению в организме вирусов (включая ВИЧ).

Возникшие в ходе иммунной реакции воспалительные процессы могут перерасти в хронические, если в организме нет достаточного количества антиоксидантов, которые их останавливают. В таком случае прием больших количеств дополнительных антиоксидантов может облегчить симптомы воспалительных процессов и скорость их подавления, что благотворно сказывается на продолжительности жизни и здоровье в целом. Эти эффекты подтверждены много раз целым рядом клинических исследований.
Например, во многих больницах, добавление в рацион пациентов значительных количеств антиоксидантов помогали справиться с чрезмерно разбушевавшимися вследвтсвие иммунных реакций воспалительными процессами, которые без антиоксидантов часто приводят к летальному исходу больных с инфекциями в крови.

Как антиоксиданты активируют полезные гены в клетках головного мозга

Только в последние годы ученые стали обнаруживать механизмы, при помощи которых антиоксиданты влияют на поведение многих важных генов. Одно из самых любопытных исследований такого рода провел Питер Шульц, кандидат технических наук из Скриппского Института. Он вместе с коллегами сравнивал реакции генов в клтеках мозга у мышей, некоторые из которых получали как добавку к рациону вытяжку Гинкго Билоба (травянистого растения), исключительно богатого антиоксидантными веществами. Это исследование имеет большое значение по двум причинам. Во-первых, гинкго широко используется для улучшения памяти, во-вторых, исследования показали, что оно способно существенно замедлять прогрессирование болезни Альцгеймера. Кроме того, в данном конкретном исследовании было доказано, что богатое антиоксидантами растение способно значительно улучшать функционирование множества генов в клетках головного мозга.

Шульц установил, что активность десяти ключевых генов, влияющих на работу мозга мышей увеличилась от трех до 16 раз у тех особей, которые принимали добавки гинкго. Один из этих генов расположен в гиппокампе, части мозга, ответственном за способность к обучению и памяти. Активность других девяти генов положительно повлияла на работу коры головного мозга, которая также ответственна за процессы высшей нервной деятельности (память, речь). Эти малозаметные внешне изменения в функционировании генов лежат в основе очевидных улучшений в когнитивных способностей, которые возникают после приема гинкго билоба.
Антиоксиданты и дезактивация генов в раковых клетках

Антиоксиданты также помогают регулировать “клеточный цикл”, который можно сравнить с биологическими часами, регулирующими рост клеток, репликацию ДНК и создание новых клеток. Почти все клетки имеют встроенный механизм самоуничтожения, так называемый апоптоз. Когда клетка достигает определенного возраста, запускается этот механизм, а позже иммунная система выводит мертвые клетки из организма, а на их мете начинают функционировать новые.

Однако, в раковых клетках этот механизм апоптоза не работает и они живут до тех пор, пока жив человек, в организме которого они расположены. Эксперименты показали, что эти клетки могут жить десятилетия. То есть генетический сбой механизма аопптоза делает раковые клетки практически бессмертными.

Тем не менее, исследователи обнаружили, что антиоксиданты иногда способны прерывать жизненный цикл раковых клеток и индуцировать их апоптоз. В большинстве продемонстрировавших такую возможность испытаний исползовались природный витамин Е, бета-каротин и силимарин (андиоксидант, содержащийся в экстракте из чертополоха). Так, ученым из онкологического научного центра в Денвере удалось при помощи силимарина остановить развитие рака грудной клетки. Что интересно, ни одно из вышеперечисленных веществ при исследованиях не вызывало апоптоз у здоровых клеток, что наводит на мысль, что андиоксиданты играют важную и естественную роль в регулировании связанных с ДНК процессов.

Защита ДНК от повреждений свободными радикалами

Множество независимых друг от друга испытаний продемонстрировали, что антиоксиданты уменьшают количество связанных со свободными радикалами повреждений ДНК. Рассмотрим кратко три из них.

В ходе первого исследования, ученые из университета Ольстера в Северной Ирландии подвергали клетки воздействию различных доз рентгеновского излучения и пероксида водорода. Оба воздействия приводили к возникновению значительных количеств свободных радикалов. Некоторые из клеток также были подвержены при этом воздействию витаминов С и Е. Оба витамина уменьшали разрушительное воздействие на клетки, но по-разному. Так, витамин С лучше защищал ДНК от воздействия рентгеновских лучей, в то время как витамин Е наиболее эффективно защищал ДНК клетки от воздействия пероксида водорода.

Во втором исследовании, европейские ученые попросили 57 здоровых мужчин принимать андиоксидантные добавки (или плацебо) в течение 12 недель. Дозировки антиоксидантов были достаточно скромными: 149 МЕ витамина Е, 6 миллиграмм бета-каротина и 50 микрограмм селена. При этом ученые брали анализ крови у испытуемых в начале и конце эксперимента и изучали клетки лимфоцитов на предмет количества в них генетических повреждений. В целом, сумма генетических повреждений у принимающих антиоксиданты была более, чем на 50% меньше по сравнению с группой принимающих плацебо. Любопытно, что при этом у принимающих антиоксиданты курильщиков, количество генетических повреждений снизилось по сравнению с контрольной группой почти в 7 раз.
Однако, была и группа мужчин, перенесших недавно тяжелые сердечные заболевания, у которых не наблюдалось уменьшение генетических повреждений по сравнению с контрольной группой. Возможно, это произошло потому, что их уровень здоровья создал для организма потребность в значительно большем количестве антиоксидантов для ощутимых улучшений.

В третьем исследовании, ученые провели эксперимент, в котором участвовали рабочие, работавшие в зоне чернобыльской аварии. Из-за воздействия излучения, уровень генетических повреждений в красных кровяных клетках этих людей превышал норму в 10 раз. Однако, после начала приема гинкго билоба он снизился практически до нормальных показателей. Когда эта добавка была исключена из рациона, у трети испытуемых было снова обнаружено значительное количество генетических повреждений, что свидетельствовало о том, что для закрепления достигнутых результатов им необходимо продолжать прием антиоксидантных добавок.

Синергия антиоксидантов

Защищающие и ограничивающие повреждения клеток от свободных радикалов организм получает из двух источников, связанных между собой. Во-первых, наши органы синтезируют ряд антиоксидантных ферментов, в том числе различные соединения глутатиона (например, глутатионпероксидазы, каталазы и др.) Эти оксиданты производятся в местах возникновения свободнык радикалов в клетках и насколько это возможно, минимизируют ущерб от их активности. Другой источник антиоксидантов – это овощи, фрукты и травянистые растения, содержащие тысячи различных антиоксидантных соединений. Эти антиоксиданты (полифенолы, флавоноиды и каротиноиды) поступают в организм с пищей и позднее будут рассмотрены более подробно.

К несчастью, многие компании в погоне за прибылью рекламируют отдельные антиоксидантные добавки под эпитетом “суперантиоксидант в 50 или в 100 раз мощнее витаинов Е и С”, что вводит в заблуждение, создавая иллюзию, что подобный препарат может решить все проблемы. Ни один из антиоксидантов не может нейтрализовать все виды свободных радикалов. Различные андиоксиданты работают в различных участках организма и наиболее эффективно нейтрализуют те или иные виды свободных радикалов и не могут заменять друг друга. Другими словами, оптимальным для организма является ситуация, когда в организм поступают в достаточных количествах много различных веществ, обладающих антиоксидантными свойствами, а не один, пусть и сильноэффективный.

Кроме того, многие антиоксиданты также взаимодействуют друг с другом, поддерживая и усиливая суммарный эффект. Так, Лестер Пэкер из Калифорнийского Университета Беркли описал этот синергический эффект взаимодействия радикалов как “антиокислительную сеть”. Например, альфа-липоевая кислота помогает быстро восстановиться глутатиону, а также витаминам С и Е после того, как они теряют электроны в борьбе со свободными радикалами. Поэтому, подчеркнем еще раз, что лучше употреблять в пищу группу различных антиоксидантов, а не один из них.