Окислительный стресс

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Окислительный стресс (оксидативный стресс, от англ. oxidative stress) — процесс повреждения клетки в результате окисления[1].

Введение[править | править код]

Все формы жизни сохраняют восстанавливающую среду внутри своих клеток. Клеточный «редокс-статус» поддерживается специализированными ферментами в результате постоянного притока энергии. Нарушение этого статуса вызывает повышенный уровень токсичных реактивных форм кислорода, таких как пероксиды и свободные радикалы. В результате действия реактивных форм кислорода такие важные компоненты клетки, как липиды и ДНК, окисляются.

У человека окислительный стресс является причиной или важной составляющей многих серьёзных заболеваний, таких как атеросклероз [2] [3], гипертензия [4], болезнь Альцгеймера [5] [6], диабет [7] , бесплодие[8][9], а также является одной из составляющих процесса старения [10]. В некоторых случаях, однако, окислительный стресс используется организмом как защитный механизм. Иммунная система человека использует окислительный стресс для борьбы с патогенами, а некоторые реактивные формы кислорода могут служить посредниками в передаче сигнала [11] [12] [13].

Химия и биология окислительного стресса[править | править код]

С химической точки зрения окислительный стресс представляет собой значительное увеличение клеточного редокс-потенциала или существенное снижение восстановительной способности клеточных редокс-пар, таких как окисленный/восстановленный глутатион. Эффект окислительного стресса зависит от силы его выраженности. Клетки могут вернуться в исходное состояние при небольших нарушениях. Однако более выраженный окислительный стресс вызывает клеточную смерть.

В человеческом организме наиболее распространены ре[8]акции Фентона и Габера-Вейса, генерирующие гидроксил-радикалы.

Наиболее опасная часть окислительного стресса — это образование реактивных форм кислорода (РФК), в которые входят свободные радикалы и пероксиды. Один из наименее реактивных РФК, супероксид, спонтанно или в присутствии переходных металлов превращается в более агрессивные (гидроксильный радикал и др.), что может вызвать повреждение многих клеточных компонентов — липидов, ДНК и белков (как результат их окисления). Большинство РФК постоянно образуются в клетке, но их уровень в норме настолько небольшой, что клетка либо инактивирует их с помощью антиоксидантной системы, либо заменяет повреждённые молекулы. Таким образом РФК, образующиеся в качестве побочных продуктов нормального клеточного метаболизма (в основном из-за небольшой утечки электронов в дыхательной цепи митохондрий, а также других реакций в цитоплазме), не вызывают повреждения клетки. Однако уровень РФК, превышающий защитные возможности клетки, вызывает серьёзные клеточные нарушения (например, истощение АТФ) и как результат разрушение клетки. В зависимости от силы стресса клетки могут погибнуть в результате апоптоза, когда внутреннее содержимое клетки успевает деградировать до нетоксичных продуктов распада, или в результате некроза, когда сила окислительного стресса слишком велика. При некрозе клеточная мембрана нарушается и содержимое клетки высвобождается в окружающую среду, что может в результате повредить окружающие клетки и ткани.

Влияние электромагнитных полей и излучений[править | править код]

Различается два типа электромагнитного излучения: ионизирующее и неионизирующее. Неионизирующее излучение включает три частотных диапазона; статический (0 Гц), чрезвычайно низкий частотный диапазон (<300 Гц), промежуточный частотный диапазон (300 Гц - 10 МГц) и диапазон радиочастот, включая радиочастотные и микроволновые (от 10 МГц до 300 ГГц). Низкочастотные электромагнитные поля, могут привести к большему повреждению систем организма, так как эти частоты близки к физиологическому диапазону, и, следовательно, любое их перекрытие может искажать происходящие биологические процессы. [14]

Использование электронных предметов домашнего обихода и сотовых телефонов создает потенциал бесплодия у мужчин, уменьшая количество сперматозоидов, подвижность, жизнеспособность, вызывая патологические изменения морфологии сперматозоидов и семенников. Мужская репродуктивная система является одной из наиболее чувствительных к электромагнитному излучению.[14]

Электромагнитное поле усиливает генерацию активных форм кислорода и, таким образом, оказывает разрушительное воздействие на различные клеточные органеллы, такие как митохондриальная ДНК сперматозоидов. [14]

Воздействие ЭМИ на гемато-тестикулярный барьер может влиять на его проницаемость, что приводит к генерации антиспермальных антител (АСА), являющихся ключевым элементом мужской фертильности,[14] АСА связаны с окислительным стрессом в сперматозоидах, который нарушает капацитацию, акросомную реакцию и вызывают фрагментацию ДНК. [15]

В опытах на животных изучались ЭМП 50 и 60 Гц. Воздействие ЭМП, подобно свету, непосредственно влияет на шишковидную железу, ухудшая биологический эффект мелатонина. Мелатонин регулирует ритмы гонадотропин-высвобождающих гормонов в гипоталамусе, влияя на фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ), [14] а также эффективно снижает окислительный стресс.[16] Это может изменить производство половых гормонов, что приведет к изменениям в сперматогенезе и маскулинизации.[14]

Радиационная травма живых клеток в значительной степени обусловлена ​​образованием свободных радикалов. Наиболее часто поврежденной биомолекулой из-за ионизирующего излучения является ДНК. Воздействие ионизирующего излучения считается канцерогенным. [16]

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Е. Меньщикова. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты, Е. Б. Меньщикова, В. З. Ланкин, Н. К. Зенков, И. А. Бондарь, Н. Ф. Круговых, В. А. Труфакин — М.: Фирма «Слово», 2006. — 556 с.
  2. Kaneto H, Katakami N, Matsuhisa M, Matsuoka TA (2010). «Role of reactive oxygen species in the progression of type 2 diabetes and atherosclerosis». Mediators Inflamm. 2010: 453892. DOI:10.1155/2010/453892. PMID 20182627.
  3. Uno K, Nicholls SJ (June 2010). «Biomarkers of inflammation and oxidative stress in atherosclerosis». Biomark Med 4 (3): 361–73. DOI:10.2217/bmm.10.57. PMID 20550470.
  4. Rodrigo R, González J, Paoletto F (January 2011). «The role of oxidative stress in the pathophysiology of hypertension». Hypertens Res. DOI:10.1038/hr.2010.264. PMID 21228777.
  5. Darvesh AS, Carroll RT, Bishayee A, Geldenhuys WJ, Van der Schyf CJ (May 2010). «Oxidative stress and Alzheimer's disease: dietary polyphenols as potential therapeutic agents». Expert Rev Neurother 10 (5): 729–45. DOI:10.1586/ern.10.42. PMID 20420493.
  6. Bonda DJ, Wang X, Perry G, et al. (2010). «Oxidative stress in Alzheimer disease: a possibility for prevention». Neuropharmacology 59 (4-5): 290–4. DOI:10.1016/j.neuropharm.2010.04.005. PMID 20394761.
  7. Giacco F, Brownlee M (October 2010). «Oxidative stress and diabetic complications». Circ. Res. 107 (9): 1058–70. DOI:10.1161/CIRCRESAHA.110.223545. PMID 21030723.
  8. 1 2 Functional deficit of sperm and fertility impairment in men with antisperm antibodies (англ.) // Journal of Reproductive Immunology. — 2015-11-01. — Vol. 112. — P. 95–101. — ISSN 0165-0378. — DOI:10.1016/j.jri.2015.08.002.
  9. Кириленко Елена Анатольевна, Онопко Виктор Фёдорович Окислительный стресс и мужская фертильность: современный взгляд на проблему // Acta Biomedica Scientifica. — 2017.
  10. Romano AD, Serviddio G, de Matthaeis A, Bellanti F, Vendemiale G (2010). «Oxidative stress and aging». J. Nephrol. 23 Suppl 15: S29–36. PMID 20872368.
  11. Forman HJ (August 2010). «Reactive oxygen species and alpha,beta-unsaturated aldehydes as second messengers in signal transduction». Ann. N. Y. Acad. Sci. 1203: 35–44. DOI:10.1111/j.1749-6632.2010.05551.x. PMID 20716281.
  12. Queisser N, Fazeli G, Schupp N (November 2010). «Superoxide anion and hydrogen peroxide-induced signaling and damage in angiotensin II and aldosterone action». Biol. Chem. 391 (11): 1265–79. DOI:10.1515/BC.2010.136. PMID 20868230.
  13. Bartz RR, Piantadosi CA (2010). «Clinical review: oxygen as a signaling molecule». Crit Care 14 (5): 234. DOI:10.1186/cc9185. PMID 21062512.
  14. 1 2 3 4 5 6 A. S. Adah, D. I. Adah, K. T. Biobaku, A. B. Adeyemi Effects of electromagnetic radiations on the male reproductive system // Anatomy Journal of Africa. — 2018-01-01. — Т. 7, вып. 1. — С. 1152–1161. — ISSN 2305-9478.
  15. Functional deficit of sperm and fertility impairment in men with antisperm antibodies (англ.) // Journal of Reproductive Immunology. — 2015-11-01. — Vol. 112. — P. 95–101. — ISSN 0165-0378. — DOI:10.1016/j.jri.2015.08.002.
  16. 1 2 Joaquín J. García, Laura López-Pingarrón, Priscilla Almeida-Souza, Alejandro Tres, Pilar Escudero Protective effects of melatonin in reducing oxidative stress and in preserving the fluidity of biological membranes: a review (англ.) // Journal of Pineal Research. — 2014-03-07. — Vol. 56, iss. 3. — P. 225–237. — ISSN 0742-3098. — DOI:10.1111/jpi.12128.

Ссылки[править | править код]

  • Current Medicinal Chemistry, Volume 12, Number 10, May 2005, pp. 1161–1208(48) Metals, Toxicity and Oxidative Stress