Активные формы кислорода — движущая сила физиологических и патологических процессов

После Великого окислительного события, произошедшего около 2,4 млрд лет назад, Земля существует в окислительной атмосфере. Поэтому было высказано предположение, что избыток кислорода, первоначально являвшегося побочным продуктом жизнедеятельности фотосинтезирующих цианобактерий, вызывал окислительный стресс и образование активных форм кислорода (АФК), которые с тех пор служат фундаментальными факторами биологической эволюции и эукариогенеза. На протяжении жизни организма АФК прямо — как мутагены — или косвенно — как сигнальные молекулы и регуляторы — влияют на все структурные и функциональные компоненты клеток, а также на многие аспекты клеточной биологии. Если защитные антиоксидантные системы не сдерживают избыток АФК, они не только вызывают геномные мутации, но и индуцируют необратимую окислительную модификацию белков (окисление и пероксидация белков), липидов и гликанов (образование конечных продуктов усиленного липоксидирования и гликирования), что нарушает их функции и способствует развитию заболеваний или гибели клеток. В то же время низкие локальные уровни АФК играют важную роль как редокс-сигнальные молекулы в широком спектре путей, участвующих в поддержании клеточного гомеостаза (MAPK/ERK, PTK/PTP, PI3K-AKT-mTOR), а также в регуляции ключевых факторов транскрипции (NFκB/IκB, Nrf2/KEAP1, AP-1, p53, HIF-1). В результате АФК могут определять разнообразные клеточные функции, включая пролиферацию, дифференцировку, миграцию и апоптоз. В этом обзоре представлен краткий анализ роли АФК в физиологических и патологических процессах, особенно при воспалении и старении. Детальное понимание молекулярных механизмов действия АФК и их влияния в условиях равновесия и стресса создаст основу для разработки новых терапевтических вмешательств. Это позволит уменьшить повреждающее действие АФК при возникновении и прогрессировании различных хронических воспалительных и возраст-ассоциированных заболеваний.