Роль антиоксидантов в химии окислительного стресса: обзор

Обзор посвящён роли активных форм кислорода в повреждении компонентов липидных мембран, а также способности антиоксидантов различной структуры и происхождения, действующих по разным механизмам, противостоять окислительному стрессу. Окислительный стресс определяется как избыточное образование активных форм кислорода, которое не удаётся компенсировать действием антиоксидантов, а также как нарушение окислительно-восстановительного равновесия в клетке. К активным формам кислорода и азота относятся супероксид-анион-радикал, гидроксильный, алкоксильный и липидный пероксильный радикалы, оксид азота и пероксинитрит. Окислительный стресс приводит к изменениям структуры и нарушению функции нуклеиновых кислот, липидов и белков. При окислительной деградации липидов из ненасыщенных жирных кислот образуются малоновый диальдегид, 4-гидроксиноненаль и изопростаны. Повреждение белков может проявляться окислением тиольных групп, карбонилированием, окислением боковых цепей, фрагментацией, разворачиванием и неправильным сворачиванием белковых молекул, что приводит к утрате активности. 8-гидроксидезоксигуанозин служит показателем повреждения ДНК. Описана роль активных форм кислорода и азота в развитии заболеваний. Дисбаланс между окислителями и системой антиоксидантной защиты может запускать процессы, приводящие к окислительному повреждению клеток: гиперэкспрессии онкогенов, образованию мутагенных соединений, усилению атерогенной активности, формированию сенильных бляшек и воспалению. Это может приводить к развитию рака, нейродегенеративных, сердечно-сосудистых заболеваний, сахарного диабета и болезней почек. Дано определение антиоксидантов и рассмотрены существующие критерии их классификации: ферментные и неферментные, профилактические или участвующие в репарации, эндогенные и экзогенные, первичные и вторичные, водорастворимые и жирорастворимые, природные и синтетические. Первичные антиоксиданты преимущественно разрывают цепные реакции, нейтрализуя радикалы посредством отдачи атома водорода. Вторичные антиоксиданты инактивируют синглетный кислород, разрушают перекиси, хелатируют металлы, ингибируют окислительные ферменты или поглощают ультрафиолетовое излучение. Рассмотрены специфические механизмы действия важнейших представителей каждого класса антиоксидантов — эндогенных и экзогенных — при предотвращении или подавлении отдельных процессов, приводящих к окислительному повреждению клеток. Представлены и обсуждены взаимные влияния антиоксидантов, включая синергические эффекты. Также рассмотрена возможность прооксидантного действия, например в присутствии ионов переходных металлов.