Существует токсичное вещество, известное как активные формы кислорода (ROS, Reactive oxygen species). Как автомобиль использует бензин и кислород для получения энергии в двигателе, так и наш организм использует глюкозу и кислород для производства энергии в митохондриях.
В процессе этого образуются побочные продукты: в автомобиле это выхлопные газы, а в организме — активные формы кислорода. Поэтому, пока человек жив, избежать образования активных форм кислорода невозможно.
С молекулярно-биологической точки зрения активные формы кислорода называются 'свободными радикалами'. В молекулах нормальных клеток электроны находятся в паре, но если по какой-то причине электрон остается без пары, он становится нестабильным свободным радикалом. Свободные радикалы стремятся стабилизироваться, отнимая электроны у других молекул, что приводит к повреждению атакуемых клеток [1].
Активные формы кислорода не всегда вредны. Они играют очень важную роль в иммунной системе нашего организма. Белые кровяные клетки используют активные формы кислорода для уничтожения бактерий и вирусов [2].
Активные формы кислорода также участвуют в индукции 'апоптоза' — процесса, при котором поврежденные или мутировавшие клетки самоуничтожаются, выполняя роль сигнальной передачи [3]. Таким образом, умеренное количество активных форм кислорода необходимо нашему организму.
Проблема возникает при 'избытке'. Когда активных форм кислорода становится слишком много, происходит 'окисление' различных клеток нашего организма, как железо ржавеет на воздухе, что приводит к повреждению митохондрий и структурным изменениям в клеточных мембранах, белках, липидах, ДНК и других тканях (см. рисунок ниже) [4].
Это может привести к развитию различных заболеваний, таких как сердечно-сосудистые заболевания, диабет, респираторные заболевания, деменция и нервные расстройства, заболевания печени и почек, старение кожи, рак и другие [5, 6, 7].
Однако не стоит слишком бояться активных форм кислорода. Наш организм уже имеет защитные механизмы для их обработки. Например, потемнение нарезанного яблока происходит из-за окисления, но если нанести на его поверхность лимонный сок, потемнение исчезает. Такие вещества называются 'антиоксидантами', и витамин C в лимонном соке выполняет эту функцию.
'Антиоксиданты' бывают как эндогенными (ферменты), так и экзогенными (витамины). К эндогенным относятся супероксиддисмутаза (SOD), каталаза, глутатион, коэнзим Q10 и другие.
К экзогенным относятся витамин C (аскорбиновая кислота) и витамин E (токоферол), каротиноиды (бета-каротин, лютеин, ликопин), полифенолы (катехин, ресвератрол, изофлавон, антоцианин, кверцетин) и микроэлементы, такие как селен и цинк [8]. Эти антиоксиданты нейтрализуют активные формы кислорода, превращая их в безвредные формы, такие как вода и кислород, и помогают восстановлению поврежденных тканей [9].
В 1969 году команда профессоров Маккорда (McCord) и Фридовича (Fridovich) из Университета Дьюка в США обнаружила фермент 'супероксиддисмутазу (SOD, Super Oxide Dismutase)', который удаляет активные формы кислорода, что стало началом активных исследований по разработке антиоксидантов для лечения заболеваний и замедления старения [10].
SOD — мощный антиоксидантный фермент. Когда 'активные формы кислорода' встречаются с SOD, они получают недостающий электрон и превращаются в 'перекись водорода (H2O2)'. Затем перекись водорода встречается с каталазой и глутатионом и превращается в воду (H2O), которая выводится из организма. Особенно исследовательская группа Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса в США заявила, что “более 90% всех хронических заболеваний вызваны активными формами кислорода” [11].
Теперь человечество, используя SOD и другие 'антиоксиданты', может избавиться от активных форм кислорода и освободиться от различных дегенеративных заболеваний, связанных со старением, открывая путь к здоровому долголетию. В связи с этим клинические исследования с использованием антиоксидантов активно проводились на государственном уровне.
Однако в 1990-х годах были опубликованы исследования, которые охладили этот энтузиазм. Исследование ATBC (Alpha-Tocopherol, Beta-Carotene), опубликованное в 1994 году, стало одним из самых важных и шокирующих исследований в истории медицины.
В то время ученые верили, что антиоксиданты, содержащиеся в овощах и фруктах, такие как бета-каротин (предшественник витамина A) и альфа-токоферол (витамин E), предотвратят рак. Особенно у курильщиков, у которых в организме много вредных активных форм кислорода, ожидалось, что эти 'антиоксидантные добавки' предотвратят рак легких, и для проверки этой гипотезы было начато 'самое крупное исследование по профилактике рака легких в истории', проведенное совместно Национальным институтом здравоохранения Финляндии и Национальным институтом рака США [12].
С 1985 по 1993 год было проведено крупномасштабное исследование методом 'двойного слепого' на 29 тысячах мужчин-курильщиков (в возрасте 50-69 лет), которые курили более 5 сигарет в день (в среднем 1 пачка). Участники ежедневно принимали таблетки, и ни они, ни врачи, дававшие таблетки, не знали, кто принимает настоящие добавки, что повышало объективность эксперимента.
Результаты исследования, продолжавшегося в среднем 6,1 года, были удручающими. Ожидалось, что 'антиоксидантные добавки' снизят риск рака легких, но альфа-токоферол не оказал никакого эффекта, а в группе, принимавшей бета-каротин, частота рака легких увеличилась на 18%, что шокировало весь мир (*см. график ниже —〉 у людей, принимавших бета-каротин (сплошная линия), со временем рак легких развивался чаще, чем у тех, кто его не принимал (пунктирная линия)) [13].
Выводы этой статьи, в которой говорилось, что “витамины должны были предотвратить рак, но у курильщиков, принимавших таблетки бета-каротина, риск рака легких увеличился”, стали памятным исследованием в современной медицине, напомнившим о важности 'доказательной медицины' (Evidence-Based Medicine). Витамины в добавках не оказывали такого же эффекта, как витамины, содержащиеся в реальных фруктах и овощах.
Доктор Сон Му Хо, специалист по ортопедии и медицине образа жизни
Список литературы
1. Sciencedirect https://www.sciencedirect.com/topics/neuroscience/free-radical
2. JA Knight. Free radicals, antioxidants, and the immune system. Annals of clinical & laboratory science 2000;30(2):145-158.
3. M Redza-Dutordoir, DA Averill-Bates. Activation of apoptosis signalling pathways by reactive oxygen species. Biochim Biophys Acta 2016;1863(12):2977-2992.
4. Z Zou, H Chang, H Li, et al. Induction of reactive oxygen species: an emerging approach for cancer therapy. Apoptosis 2017;22:1321–1335.
5. YA Hajam, R Rani, SY Ganie, et al. Oxidative Stress in Human Pathology and Aging: Molecular Mechanisms and Perspectives. Cells 2022;11(3):552.
6. YA Hajam, R Rani, SY Ganie, et al. Oxidative Stress in Human Pathology and Aging: Molecular Mechanisms and Perspectives. Cells 2022;11(3):552.
7. MI Anik, N Mahmud, AA Masud, et al. Role of reactive oxygen species in aging and age-related diseases: a review. ACS applied bio materials 2022;5(9):4028-4054.
8. S Sen, R Chakraborty. The role of antioxidants in human health. In Oxidative stress: diagnostics, prevention, and therapy (pp. 1-37). American Chemical Society 2011.
9. V Lobo, A Patil, A Phatak, N Chandra. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacogn Rev 2010;4(8):118-26.
10. JM McCord, I Fridovich. Superoxide Dismutase, An Enzymic Function for Erythrocuprein (Hemocuprein). Journal of Biological Chemistry 1969;244(22):6049–6055.
11. 헬스조선 https://m.health.chosun.com/svc/news_view.html?contid=2017052801010
12. ATBC Cancer Prevention Study Group. The alpha-tocopherol, beta-carotene lung cancer prevention study: design, methods, participant characteristics, and compliance. Annals of epidemiology 1994;4(1):1-10.
13. Alpha-Tocopherol Beta Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. NEJM 1994;330(15);1029-1035.
