В последние годы научные дискуссии относительно влияния антиоксидантов на живые организмы вышли за пределы академических аудиторий и стали достоянием общественности. Усиливается поток научных и популярных статей, посвященных антиоксидантным свойствам лекарственных препаратов, биологически-активных добавок (БАД) и пищевых продуктов. Средства массовой информации пестрят рекламой ведущих фармацевтических компаний, предлагающих населению суперсовременные биологически-активные добавки и витаминно-минеральные комплексы с высокой антиоксидантной активностью как панацею от многих недугов Широкий резонанс получили недавние выступления известного ученого-биохимика академика В.П. Скулачёва на ТВ и страницах периодических изданий.
Так, в газете «Комсомольская правда» за 9-16 ноября 2006 г. опубликовано интервью с В.П. Скулачёвым, в котором высказывается возможность продления жизни человека с помощью антиоксидантов вплоть до 800 лет. «Насколько реалистичны эти прогнозы?» – на этот и другие вопросы мы попросили ответить директора Новосибирского института антиоксидантов. зав. кафедрой химии, а также директора института естественных и социально-экономических наук Новосибирского государственного педагогического университета (НГПУ), профессора Александра Евгеньевича Просенко.
А.Е. ПРОСЕНКО: – Стремление к здоровью и долголетию было присуще человеку всегда – от библейских времен до наших дней. Не вызывает сомнений, что регулярное употребление антиоксидантов в значительной степени способствует достижению этой цели. Конечно, 800 лет – это пока мечта, хорошая тема для научно-фантастического романа. Но увеличение средней продолжительности жизни на 10-20 лет уже сегодня представляется весьма возможным.
– Учёные не первый год ищут пути к продлению жизни. В начале прошлого века, например, высказывались идеи о возможности омоложения путем пересадки половых желёз. Именно этим, кстати, занимался небезызвестный профессор Преображенский в «Собачьем сердце». Почему не гормоны, не витамины или какие-либо другие вещества, а именно антиоксиданты рассматриваются сегодня как средство для продления жизни?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Около 50 лет назад американским учёным Денхамом Харманом была предложена свободнорадикальная теория старения. Основная идея заключается в том, что на молекулярном уровне причиной старения организма является накопление повреждений, вызываемых свободными радикалами. Собственно говоря, способность инактивировать свободные радикалы или их предшественники и есть основное свойство антиоксидантов. Замедляя процесс свободнорадикального окисления, антиоксиданты предотвращают и его повреждающее действие на клеточные структуры, а, значит, замедляют и процесс старения. С другой стороны современная наука рассматривает старение и смерть как часть эволюционно закрепившейся программы онтогенеза, а, значит, кардинальное изменение продолжительности жизни возможно только путём воздействия на геном человека. Решение этой задачи – более отдалённая перспектива.
– А причём здесь митохондрии, о которых упоминает академик Скулачёв?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Митохондрии являются энергетическими станциями клетки. Именно в них происходит окисление органических веществ молекулярным кислородом, и за счет этого вырабатывается энергия, необходимая для жизнедеятельности клетки. Попутно митохондрии нарабатывают и свободные радикалы. Так называемый катион Скулачёва – это антиоксидант, который призван адресно доставляться в митохондрии, чтобы гасить свободные радикалы в момент их возникновения и не позволять им выходить в клетку и повреждать её. Кстати, митохондрии принципиально отличаются от других органелл клетки тем, что имеют собственную ДНК. Вполне возможно, что гены, ответственные за старение содержатся именно в ней и реализуют свою программу именно через процессы окисления.
Немецкие и французские ученые обнаружили, что замена лишь одной буквы в геноме гриба-подоспоры вызывает любопытнейшие последствия. Измененный ген перестает кодировать белок, участвующий в клеточном дыхании. Казалось бы, гриб должен умереть. Но оказалось, что у гриба есть запасной механизм. Включается другой ген, который кодирует еще один белок, участвующий в клеточном дыхании, но при этом гриб начинает жить по-другому: процесс образования энергии замедляется, гриб переходит с полового на вегетативное размножение, но самое поразительное — он перестает стареть! Гриб-подоспора обычно живет 25 дней, а с измененным геном живет уже несколько лет и не имеет никаких признаков старения, он все растет и растет. Знаменательно, что при включении запасного механизма клеточного дыхания практически не образуется ядовитых форм кислорода. Налицо явное влияние активных форм кислорода на старение.
Человек, конечно не гриб, да и вегетативное размножение ему не подходит, но этот пример убедительно показывает, что бессмертие как таковое для земных организмов в принципе возможно.
– Говорят, если звезды зажигают – это кому-нибудь нужно. Зачем митохондриям продуцировать свободные радикалы, если от них только вред?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Здесь всё не так однозначно. Современная наука не рассматривает свободные радикалы в клетке как исключительное зло.Активное изучение роли свободных радикалов – частиц, имеющих неспаренный электрон и обладающих вследствие этого высокой реакционной способностью – в живых организмах было инициировано атомными бомбардировками Хиросимы и Нагасаки в 1945 г. Первоначально свободные радикалы рассматривались исключительно как чужеродные организму частицы, приводящие к возникновению и развитию различных заболеваний. Современная наука насчитывает более 100 свободнорадикальных патологий; к их числу, кроме лучевой болезни, относятся атеросклероз, диабет, острый респираторный дистресс-синдром, туберкулёз, ишемия/реперфузия миокарда, стенокардия, гипертония, ревматоидный артрит, гепатиты различного происхождения, злокачественные новообразования, нейро-дегенеративные заболевания и многие другие.Положительные свойства свободных радикалов в биологических системах были открыты только в 1972-73 гг. когда обнаружили связь «дыхательного взрыва» в фагоцитирующих клетках с наработкой активных форм кислорода. Оказалось, что живые организмы обладают собственными системами генерации свободных радикалов, снижение их продукции ослабляет неспецифический иммунитет и может являться причиной бактериального инфицирования. Свободные радикалы обеспечивают также обновление состава клеточных мембран, т.е. их “омоложение”: радикалы окисляют отработавшие своё биомолекулы, после чего те выводятся из организма, освобождая место для новых, “молодых” молекул.В 1987 г. стало известно, что эндотелиальный фактор релаксации сосудов есть не что иное, как радикал NO. Это открытие было отмечено Нобелевской премией в области физиологии и медицины и послужило основой для создания новых высокоэффективных лекарственных препаратов, в частности Виагры. Таким образом, свободные радикалы в принципе нужны организму. Проблема состоит в том, что если в силу каких-либо причин продукция свободных радикалов становится избыточной, «лишние» радикалы обрушиваются на неспецифические мишени – клеточные структуры, нарушая их строение и функционирование. В наибольшей степени от атаки свободных радикалов страдают клеточные мембраны, содержащие значительное количество липидов. При окислении липидов образуются малостабильные соединения – липопероксиды (отсюда и название – перекисное окисление липидов, ПОЛ), которые легко распадаются на два новых радикала. Таким образом, один радикал, попавший в мембрану, вызывает к жизни десятки и сотни новых радикалов. В конечном итоге ПОЛ приводит к изменению проницаемости мембраны и нарушению функционирования мембрансвязанных ферментных компонентов. Это, в свою очередь, вызывает дисфункции тканей и органов.
– А нормализовать этот процесс можно с использованием антиоксидантов ?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Да, природных или синтетических.
– То есть антиоксидантов много и они разные?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Свободнорадикальное окисление в живом организме – это очень сложный процесс, он включает в себя множество реакций и в них участвуют различные свободные радикалы и активированные кислородные метаболиты (АКМ) молекулярной природы. В этой связи эволюционно в организме существует и сложно организованная система антиоксидантной защиты от повреждающего действия этих частиц, в которую входят ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза), серосодержащие аминокислоты и пептиды, некоторые гормоны, фенольные соединения…
– Простите, что перебиваю, но любому школьнику известно, что фенол – это токсичное соединение.
А.Е. ПРОСЕНКО: – Обычный фенол, по-другому гидроксибензол, действительно токсичен. Но фенольные антиоксиданты отличаются от фенола как современный коттедж от избушки на курьих ножках. Фенольные антиоксиданты – это производные фенола, в молекулах которых содержатся дополнительные структурные фрагменты, придающие фенолу новые свойства. Кстати, сам гидроксибензол антиоксидантом не является. К фенольным антиоксидантам относятся витамин Е, флавоноиды, в значительных количествах содержащиеся в зелени, овощах и фруктах. В последние годы широкую известность получил так называемый "французский парадокс": несмотря на по требление большого количества животных жиров (сливочное масло, жирные сыры и мясо) и, как следствие, повышенный уровень холестерина в крови (главный фактор риска развития атеросклероза), у французов заболеваемость и смертность от сердечно-сосудистых заболеваний значительно ниже, чем у жителей других европейских стран и Северной Америки. Одной из причин возникновения этого "парадокса" является регулярное употребление французами красных виноградных вин, содержащих много полифенольных соединений. При этом алкоголь не является определяющим фактором, так как данного феномена не наблюдается при потреблении других спиртных напитков: пива, водки или виски. Выявленная закономерность также не определяется географическим местоположением стран: так, проведённые в Дании исследования показали, что независимо от возраста и образования у людей, регулярно употребляющих красное виноградное вино, на 50 % снижен риск смерти от коронарной болезни сердца. Обращение к истории показывает, что человечество с незапамятных времен (почти 6 тыс. лет) использует вино в качестве пищевого продукта, а его лекарственные свойства отмечал еще Авиценна: “Вино – наш друг, но в нём живет коварство:Пьёшь много – яд, немного пьёшь – лекарство”.Низкая смертность от сердечно-сосудистых заболеваний отмечается и в других регионах, где жители традиционно употребляют в пищу богатые флавоноидами продукты (зелень, свежие овощи, зелёный чай) – в Италии, Китае, Японии, на Кавказе.Так что продукты, богатые фенольными соединениями не только не токсичны, но и очень полезны для организма.Очевидно, что регулярный приём препаратов, содержащих природные и (или) синтетические антиоксиданты. с целью повышения антиоксидантного статуса организма и снижения опасности возникновения свободнорадикальных патологий весьма оправдан, особенно для жителей России, у которых при эпидемиологических обследованиях выявлен существенный дефицит природных антиоксидантов .
– Насколько я понял, антиоксиданты могут использоваться и для продления жизни и для лечения и профилактики многих заболеваний. Почему же практикующие медики нередко скептично относятся к идее использования антиоксидантов как лекарственных средств, говорят это малоэффективно, а то и вредно?
А.Е. ПРОСЕНКО: – А вы спросите у этих врачей, о каких именно антиоксидантах идёт речь? Они пожмут плечами: «Антиоксиданты. и все тут». А между тем, на волне моды этим термином зачастую обозначают вещества, антиоксидантные способности которых вызывают большие сомнения.Так, в 1993 г. зародился миф о мелатонине как «идеальном» биоантиоксиданте, ингибирующем ОН-радикалы. Сейчас фактически доказано, что в живых клетках невозможно специфически ингибировать ОН-радикалы, а структура мелатонина такова, что он «физически» не может быть эффективным акцептором радикалов. Между тем, супердорогие мелатонинсодержащие препараты преподносятся как сверхэффективные антиоксиданты. Практикующий медик, не разбирающийся в тонкостях проблем свободнорадикального окисления, однажды столкнувшись с таким «антиоксидантом», сделает, сами понимаете, какие выводы. Да что медики, этим грешат и многие учёные мужи. Показали, например, что регулярное употребление больших количеств бета-каротина не способствует снижению частоты возникновения рака лёгких у курильщиков и сделали вывод, что антиоксиданты тут бессильны. А почему антиоксиданты как таковые, а не конкретно бета-каротин? В определенных случаях бета-каротин действительно проявляет антиокислительный эффект, поскольку является эффективным дезактиватором синглетного кислорода, но если окислительный процесс вызван другими АКМ, например свободными радикалами, бета-каротин абсолютно бессилен. И таких примеров масса.
– Вы отметили, что для нормализации ПОЛ в живом организме требуется использование как природных, так и синтетических антиоксидантов. Какова необходимость использования именно синтетических антиоксидантов. если природных соединений множество?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Общеизвестно, что темпы антропогенного прогресса существенно выше темпов биологической эволюции. В этой связи, эволюционно сформировавшиеся системы антиоксидантной защиты от повреждающего действия свободных радикалов, которыми располагают современные живые организмы, не в состоянии справиться с усиленной продукцией активных радикалов, инициированной загрязнением окружающей среды радиоактивными изотопами, тяжелыми металлами, пестицидами и другими техногенными соединениями, а также психическими и физическими перегрузками, несбалансированным питанием. Это обуславливает необходимость использования экзогенных (природных или синтетических) антиоксидантов для поддержания антиоксидантного статуса организма.Строго говоря, соединения, традиционно именуемые природными антиоксидантами, в живых организмах выступают не столько как противоокислители, сколько как регуляторы окислительно-восстановительного гомеостаза: в малых концентрациях эти соединения ингибируют процесс окисления, в больших – выступают в качестве прооксидантов. Соответственно, результативность лечения свободнорадикальных патологий посредством применения природных антиоксидантов длительно и в высоких дозах представляется весьма сомнительной.Сегодня химики-органики «конструируют» структуры, максимально приближенные к «идеальному антиоксиданту» – высокоэффективные, без инверсии антиокислительного действия, и безопасные при длительном применении. Особый интерес представляют полифункциональные синтетические антиоксиданты. в молекулах которых содержится несколько реакционных центров, обеспечивающих ингибирование ПОЛ по различным путям: как по реакциям со свободными радикалами, так и посредством инактивации их предшественников – липопероксидов. Сочетание нескольких противоокислительных центров в одной молекуле приводит к значительному увеличению антиоксидантных свойств.В природе аналогов таких соединений практически нет.
– Насколько безопасно для здоровья использование синтетических антиоксидантов ?
А.Е. ПРОСЕНКО: – На сегодняшний день в мире синтезированы многие тысячи искусственных антиоксидантов. среди них, как и среди природных соединений, есть и токсичные и абсолютно безвредные. Конечно, те антиоксиданты. которые допущены к практическому применению в пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности, прошли тщательную проверку на безопасность использования.К сожалению, в постперестроечное время в нашем обществе сложилась определённая химиофобия. Этому способствовали ухудшение качества школьного естественно-научного образования и средства массовой информации. Сложилась поразительная ситуация: в 21-м веке люди отказываются использовать достижения химической науки и тем самым наносят себе вред. Что далеко за примерами ходить – опасаясь нитратных овощей, наши дачники-огородники широко используют вместо минеральных удобрений «природные». И в результате едят эти самые нитратные овощи, поскольку огурчики, выращенные на навозной грядке, содержат нитратов в несколько раз больше тех, что выращены с использованием рекомендуемых доз азотных удобрений. Люди боятся пить синтетические лекарства, но лечатся ядовитыми травами, в результате и болезнь не излечивают, а только организм отравляют. Современные синтетические антиоксиданты. в том числе те, что синтезируют в нашем институте, абсолютно нетоксичны, более эффективны, чем природные аналоги, и не имеют побочного действия. Конечно, такие антиоксиданты могут и должны применяться для самых различных целей.
– А для каких ещё целей применяются антиоксиданты ?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Области применения антиоксидантов в современном обществе затрагивают практически все сферы жизни и деятельности человека.Исторически широкомасштабное использование антиоксидантов началось с первых десятилетий 20-го века в связи с развитием нефтепереработки (бензины, смазочные масла), началом использования природного каучука, достижениями химии высокомолекулярных соединений и созданием разнообразных полимерных материалов (пластмасс, волокон, пленок, тканей), изделий из синтетического каучука. Для увеличения срока службы и улучшения эксплуатационных свойств этих материалов и изделий из них используются различные антиоксиданты (стабилизаторы, светостабилизаторы и др.), это даёт огромный экономический эффект и позволяет сберегать сырьевые ресурсы.В связи с процессами урбанизации и необходимостью продления сроков хранения пищевых продуктов антиоксиданты широко используют в пищевой промышленности. В первую очередь добавки антиоксидантного типа вводят в жиры и жиросодержащие продукты, поскольку при воздействии кислорода в них образуются токсичные перекисные соединения, разрушаются витамины. Во многих продуктах питания содержатся свои природные антиоксиданты. и чем менее рафинирован продукт, тем их больше. Но, природные антиоксиданты содержатся не во всех продуктах, они малоустойчивы и довольно быстро разрушаются при термической обработке, поэтому требуется добавление синтетических антиоксидантов .
– Существует ли опасность для здоровья человека от постоянного употребления продуктов питания, искусственно обогащенных антиоксидантами? Ведь в этом случае количество употребляемых антиоксидантов трудно отследить, это не таблетка, которую выпил и знаешь сколько и чего в ней содержится.
А.Е. ПРОСЕНКО: – Не вызывает сомнений, что использование антиоксидантов для предотвращения окислительной порчи пищевых продуктов или кормов – благо для здоровья, как человека, так и животных. Антиоксиданты препятствуют порче продуктов, накоплению в них весьма опасных токсинов. Это значит, что они защищают организм от вредных воздействий. Можно привести такой пример: если постоянно употреблять в пищу растительное масло ненадлежащего качества (особенно для жарки), то есть большой риск развития онкологических заболеваний из-за того, что в таком масле содержатся гидроперекиси, которые провоцируют радикальные процессы в организме. Антиоксиданты же подавляют образование этих гидроперекисей как при хранении масла, так и в процессе нагревания. Таким образом, присутствие антиоксидантов в растительном масле делает последнее более качественным и полезным продуктом.С другой стороны, вопрос влияния пищевых антиоксидантов на организм человека изучен недостаточно. По современным оценкам с продуктами питания человек действительно может получать значительные количества антиоксидантов. Так, обычное ежедневное поступление синтетических антиоксидантов фенольного типа с пищей у жителей развитых стран составляет 2-4 мг на человека, а максимально может достигать и 14 мг, в то время как общее содержание природных токоферолов в том же рационе составляет от 5 до 20 мг. Однако, какие конкретно соединения и в каком количестве входят в эти 2-4 мг – неизвестно. Если главным образом это ионол, с моей точки зрения, опасности не существует, но если это какие-то другие соединения, то вопрос отсутствия или наличия отдалённых эффектов остаётся открытым.Другой вопрос, что производители зачастую в качестве антиоксидантов фактически используют консерванты – витамин С, бензойную, щавелевую или лимонную кислоту. Постоянное употребление таких продуктов абсолютно безопасным не назовешь.
– Какие организации у нас и за рубежом разрабатывают новые антиоксиданты ?
А.Е. ПРОСЕНКО: – Многие. Главным образом, это фирмы типа научно-производственных объединений, которые занимаются разработкой и производством антиоксидантов -термостабилизаторов для полимеров, каучуков, горюче-смазочных материалов и других технических целей. Так сложилось исторически. Кстати сказать, в последние 10-20 лет эти фирмы не синтезировали ничего принципиально нового, они идут по пути создания смесевых композиций из уже известных антиоксидантов .Что касается биологически-активных антиоксидантов. то подавляющее число исследователей занимаются не синтезом, а исследованием свойств уже известных природных и синтетических антиоксидантов. Перечень организаций, занимающихся целенаправленным синтезом принципиально новых биоантиоксидантов относительно невелик. За рубежом это в первую очередь Институт геронтологических исследований Калифорнийского университета, а так же научные коллективы Японии. В России подобные задачи решаются в Институте биохимической физики имени Н.М. Эмануэля РАН (г. Москва), на химфаке Санкт-Петербургского государственного университета, а также в нашем Новосибирском институте антиоксидантов .
– Каковы успехи Новосибирского института антиоксидантов в этом направлении?
А.Е. ПРОСЕНКО: – За долгие годы работы возглавляемым мною коллективом синтезированы сотни различных новых соединений, преимущественно фенольного типа. Это позволило нам выявить неизвестные ранее закономерности изменения свойств фенольных антиоксидантов в зависимости от структуры и провести направленный синтез особо эффективных антиоксидантов. Мы специализируемся, главным образом, на разработке полифункциональных фенольных антиоксидантов. в молекулах которых содержится несколько фрагментов, способных ингибировать окислительные процессы по различным путям – по реакциям как со свободными радикалами, так и с их предшественниками (гидропероксидами). Благодаря синергическим эффектам эти соединения отличаются особо высокой эффективностью.
Многочисленные исследования, проведенные как в стенах нашего института, так и в институтах СО РАН и СО РАМН, расположенных в г. Новосибирске и г. Томске, показали, что эти соединения абсолютно безопасны для здоровья даже при длительном применении и обладают выраженным лечебным действием при многих заболеваниях (сердечно-сосудистых патологиях, гепатитах, туберкулёзе, доброкачественных и злокачественных новообразованиях). Сегодня я с полной уверенностью могу сказать, что имеющиеся у нас разработки не имеют мировых аналогов.
