Свободные радикалы и старение кожи

Сейчас даже далекие от биологии люди знают, что организм человека нуждается в витаминах Е и С, а также в бета-каротине. Без этих веществ не обходится ни одно средство от морщин, ни один поливитаминный комплекс. Эти вещества, разные по своей химической природе, объединяет одно – они являются антиоксидантами. Помимо этих привычных антиоксидантов, в нашу жизнь вошли биофлавоноиды, селен, супероксиддисмутаза и другие вещества, названия которых то и дело встречаются в аннотациях косметических средств и пищевых добавок. Возможно, многие уже слышали о свободных радикалах и о том, для чего нужны антиоксиданты. Однако учение о свободных радикалах настолько важно для понимания механизмов старения, что мы обязаны еще раз разобрать его основные положения.

Все знают, что кислород необходим для жизни, поэтому все боятся кислородного голодания. В самом деле, без кислорода жить нельзя, и даже незначительное снижение содержания кислорода в воздухе мгновенно отражается на нашем самочувствии. И все же он опасен для живых существ. Опасным его делают те же свойства, которые сделали его необходимым. Все аэробные существа получают энергию, окисляя органические молекулы кислородом. И все они должны защищаться от высокой окислительной способности кислорода. Собственно говоря, окисление – это то же самое горение. Просто в организме вещества «сгорают» постепенно, в несколько этапов, высвобождая энергию небольшими порциями. Если бы органические молекулы сгорали быстро, как дрова в печи, то клетка погибла бы от теплового шока.

После того как молекула окисляется, она изменяется. Это уже не та молекула, что была раньше. Например, целлюлоза дерева в процессе горения дров окисляется до углекислого газа и воды – превращается в дым.

Реакцию окисления можно представить себе как отбирание чего-либо. Например, если у вас на улице отобрали кошелек, то вас «окислили». При этом тот, кто завладел кошельком, «восстановился». В случае молекул вещество-окислитель отнимает электрон у другого вещества и восстанавливается. Кислород – очень сильный окислитель. Еще более сильными окислителями являются свободные радикалы кислорода.

Свободный радикал – это молекула, которая обладает высокой реакционной способностью, т. к. у нее есть свободное место для электрона, который она стремится отнять у других молекул. Когда это ему удается, радикал становится неактивным и выходит из игры, зато лишенная электрона (окисленная) молекула сразу становится радикалом и становится на путь разбоя. Молекулы, которые раньше были инертными и ни с кем не реагировали, теперь вступают в самые причудливые химические реакции. Например, две молекулы коллагена, которые стали свободными радикалами, столкнувшись с радикалами кислорода, становятся настолько активными, что связываются друг с другом. Сшитый коллаген менее эластичен, чем обычный, поэтому накопление коллагеновых димеров в коже приводит к появлению морщин. В молекуле ДНК радикалами могут стать даже две части одной нити ДНК. Повреждения в молекулах ДНК становятся причиной гибели клеток или их ракового перерождения. Не менее драматично заканчивается встреча свободного радикала кислорода с молекулами ферментов. Поврежденные ферменты уже не могут управлять химическими превращениями, и в клетке воцаряется полный хаос.

Свободные радикалы кислорода часто образуются как побочные продукты биологического окисления, однако они могут появляться в результате воздействия внешних факторов – например, УФ-излучения или ионизирующей радиации. Местом образования свободных радикалов при биологическом окислении являются митохондрии – энергетические станции клеток. И именно митохондрии в первую очередь страдают от свободных радикалов. Получается порочный круг: свободнорадикальное повреждение митохондрий приводит к нарушению энергетики клеток и к увеличению продукции свободных радикалов. Защитниками митохондрий от свободных радикалов являются витамин Е и коэнзим Q (убихинон). Скорость производства свободных радикалов в митохондриях возрастает при переедании, когда организм должен переработать гораздо больше питательных веществ, чем ему необходимо.

Наиболее серьезным следствием появления свободных радикалов в клетке является перекисное окисление. Перекисным его называют потому, что его продуктами являются перекиси. Чаще всего по перекисному механизму окисляются ненасыщенные жирные кислоты, из которых состоят мембраны живых клеток. Точно как же перекисное окисление может идти в маслах, которые содержат ненасыщенные жирные кислоты, и тогда масло прогоркает (перекиси липидов имеют горький вкус). Опасность перекисного окисления в том, что оно протекает по цепному механизму, т. е. продуктами такого окисления являются не только свободные радикалы, но и липидные перекиси, которые очень легко превращаются в новые радикалы. Таким образом, количество свободных радикалов, а значить, и скорость окисления лавинообразно возрастает. Свободные радикалы реагируют со всеми биологическими молекулами, которые встречаются им на пути, такими, как белки, ДНК, липиды. Если лавину окисления не остановить, то может погибнуть весь организм. Именно это и происходило бы со всеми живыми организмами в кислородной среде, если бы природа не позаботилась снабдить их мощной системой защиты – антиоксидантной системой.

Антиоксиданты – это молекулы, которые способны блокировать реакции свободнорадикального окисления, восстанавливая окисленные соединения. Когда антиоксидант отдает свой электрон окислителю и прерывает его разрушительное шествие, он сам окисляется и становится неактивным. Для того чтобы вернуть его в рабочее состояние его надо снова восстановить. Поэтому антиоксиданты, как опытные оперативники, обычно работают парами, или группами, в которых они могут поддержать окисленного товарища и быстро восстановить его. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, а глютатион восстанавливает витамин С. Самые лучшие антиоксидантные кооперативы содержатся в растениях. Это растительные полифенолы или биофлавоноиды, которые сообща очень эффективно борются со свободными радикалами. Наиболее мощными антиоксидантными системами обладают растения, которые могут расти в суровых условиях, - облепиха, сосна, кедр, пихта и другие.

Важную роль в организме играют антиокислительные ферменты. Это супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и глютатионпероксидаза. СОД и каталаза образуют антиоксидантную пару, которая борется со свободными радикалами кислорода, не давая им возможности запустить процессы цепного окисления. Глютатионпероксидаз обезвреживает липидные перекиси, обрывая тем самым цепное перекисное окисление липидов. Для работы глютатионперокситазы необходим селен. Поэтому пищевые добавки с селеном усиливают антиоксидантную защиту организма.

Антиоксидантными свойствами в организме обладают многие соединения. Это токоферолы, каротиноиды, аскорбиновая кислота, антиокислительные ферменты, женские половые гормоны, коэнзим Q, тиоловые соединения (содержащие серу), некоторые аминокислоты и белковые комплексы, витамин К и многие другие. Однако, несмотря на такую мощную антиоксидантную защиту, свободные радикалы все же оказывают достаточно разрушительное действие на биологические ткани и, в частности, на кожу. Причиной этого являются факторы, которые резко усиливают продукцию свободных радикалов в организме, что приводит к перегрузке антиоксидантной системы и к окислительному стрессу. Наиболее серьезным из этих факторов является УФ-излучение.