Свободные радикалы (активные формы кислорода; АФК)

Свободные радикалы и активные формы кислорода — это химически очень активные молекулы и частицы, которые легко вступают в реакции с белками, жирами и ДНК клетки. В малых количествах они служат сигналами и оружием иммунитета, а в избытке повреждают клетки и вызывают окислительный стресс.

Свободный радикал — это частица с неспаренным электроном на внешней оболочке. Она стремится забрать электрон у соседней молекулы и тем самым превращает её в новый радикал, запуская цепную реакцию. Активные формы кислорода (АФК) — более широкое понятие: так называют производные кислорода с высокой реакционной способностью, причём не все они радикалы. Например, перекись водорода неспаренного электрона не имеет, но легко превращается в радикалы.

⚗️ Основные активные формы кислорода

Главные АФК и родственные молекулы

Гидроксильный радикал образуется из перекиси водорода в присутствии ионов свободного железа или меди (реакция Фентона). Поэтому организм прочно связывает железо в белках — ферритине и трансферрине — и не допускает его свободного накопления.

🔋 Откуда берутся АФК

• Дыхательная цепь митохондрий: небольшая доля электронов «утекает» прямо на кислород с образованием супероксида.
• Фермент НАДФН-оксидаза фагоцитов, которые намеренно вырабатывают АФК для уничтожения бактерий (так называемый дыхательный взрыв).
• Ферменты обмена веществ: ксантиноксидаза, цитохромы P450 печени, ферменты пероксисом.
• Внешние факторы: ионизирующее и ультрафиолетовое излучение, табачный дым, загрязнённый воздух, некоторые лекарства и яды.
• Восстановление кровотока после ишемии, когда в повреждённые ткани резко поступает кислород.

✅ Полезная роль

АФК — не только вредные побочные продукты. Нейтрофилы и макрофаги используют их, чтобы убивать микробы: при наследственном дефекте НАДФН-оксидазы (хронической гранулематозной болезни) человек страдает от тяжёлых повторных инфекций. Перекись водорода в малых дозах передаёт сигналы внутри клетки, участвуя в ответе на факторы роста, инсулин, нехватку кислорода и физическую нагрузку.

⚠️ Как АФК повреждают клетку

• Перекисное окисление липидов: цепная реакция разрушает жиры клеточных мембран, и мембрана теряет целостность.
• Окисление белков: ферменты и структурные белки теряют форму и функцию, начинают слипаться.
• Повреждение ДНК: изменённые основания и разрывы нитей ведут к мутациям или гибели клетки.

Когда образование АФК превышает возможности защиты, развивается оксидативный стресс. Он участвует в повреждении тканей при ишемии и реперфузии, воспалении, отравлениях, в осложнениях диабета, атеросклерозе, нейродегенеративных болезнях и старении.

Измерить уровень свободных радикалов в организме напрямую сложно: они живут доли секунды. В исследованиях судят по продуктам окисления — например, малоновому диальдегиду и изопростанам для липидов или окисленным основаниям ДНК. В обычной клинической практике такие анализы для диагностики не используются.

🛡️ Защита организма

Против АФК работает многоуровневая антиоксидантная система. Ферменты супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидазы и пероксиредоксины последовательно превращают супероксид и перекись в воду. Главный внутриклеточный низкомолекулярный защитник — глутатион. Дополняют защиту витамины C и E, мочевая кислота, билирубин и другие антиоксиданты.

⚖️ Спорные вопросы

Свободнорадикальная теория старения, предложенная в середине XX века, объясняла старение накоплением окислительных повреждений. Сейчас её считают неполной: АФК участвуют в старении, но вмешательства, снижающие их уровень, не продлевают жизнь закономерно ни у животных, ни у человека.

Миф

Чем больше антиоксидантов в таблетках, тем лучше здоровье и тем медленнее старение.

Факт

Крупные исследования добавок бета-каротина, витамина E и других антиоксидантов не показали снижения смертности или риска рака, а бета-каротин у курильщиков даже повышал риск рака лёгкого. Часть АФК нужна организму для иммунитета и передачи сигналов, поэтому их полное подавление не приносит пользы.