Вплив тютютнопаління на здоров'я людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Чим цивілізованіше стає суспільство, тим більше людина підлягає дії найрізноманітніших негативних факторів: різні види випромінювання, іони важких металів, шуми, отрутохімікати тощо. А з їжею, водою потрапляють в організм речовини, які є ксенобіотиками (чужорідними) і не використовуються в нормальних процесах життєдіяльності. До них відносяться пари нафтопродуктів, синтетичні барвники, ліки, консерванти, ароматизатори, стабілізатори, продукти згоряння тютюну тощо. Вони знешкоджуються в організмі, але при цьому утворюються активні форми кисню та вільні радикали, що є дуже нестійкими сполуками і пошкоджують будь-які молекули, котрі трапляються на їх шляху. Результатом цих пошкоджень є порушення цілісності мембранних структур, наслідком яких є безліч захворювань, що скорочують життя людини, призводять до прискореного старіння. Треба зазначити, що в організмі є система, яка захищає клітинні мембрани від акивних форм кисню та вільних радикалів. Зараз у більшості населення ослаблена ця система. Тому багато досліджень присвячено вивченню антиоксидантної системи та впливу на її стан різних факторів. До того ж, вивчення АОС почалося нещодавно, разом з тим, встановлено її велике значення в регулюванні процесів вільнорадикалього окиснення в нормі і патології. Збільшилась також зацікавленість вчених до природних антиоксидантів [40] та використання їх для терапевтичних цілей.

Однією з проблем цивілізованого суспільства є тютюнопаління. Тим паче, в останній час число курильщиків різко зросло, особливо серед підлітків та жінок.

Відомо, що легені складаються з великої кількості дрібних альвеол, сумарна поверхня стінок яких досягає в момент вдиху 100м² . Можна уявити, яка велика кількість частинок диму осідає в легенях. Але частинки диму лише одна зі складових тютюну. Доказано наявність в тютюну димі радіоактивного полонія, який знаходиться в ньому у вигляді ізотопу. Випромінюючи альфа-промені, полоній легко проникає крізь шкіру. Вміст шкідливих речовин в табачному димі залежить від природи тютюну, способів його обробки.

За даними фармакологів, при викурюванні однієї пачки цигарок середньої міцності з загальною масою тютюну 20 г утворюється:

0,0012 г синильної кислоти;

приблизно стільки ж сірководню;

0,22 г піридинових основ;

0,18 г нікотину;

0,64 (0,843 л) аміаку;

0,92 г (0,738 л) оксиду вуглецю (ІІ);

не менше 1г тютюнового дьогтю, в якому:

бензпірен;

бензантрацен;

радіоактивний ізотоп калію;

миш'як і ряд ароматичних поліциклічних вуглеводнів - канцерогенів [60].

Деякі курильщики вважають, що цигаркові фільтри, звільняючи дим від різних частинок, роблять його нешкідливим. До того ж багато курильщиків палять легкі цигарки, бо вважають, що таким чином не шкодять здоров`ю, хоча в різних джерелах є дані, спростовуючи ці думки [19,30,31,51].

Новизна В літературі описується багато досліджень, присвячених впливу на стан антиоксидантної системи радіаційного випромінювання [4, 47], стресу [23, 40], забруднень оточуючого середовища [28, 42], хронічного алкоголізму [23], спадкових факторів [23, 40], змінам активності компонентів АОС в онтогенезі та при старінні [5, 7], а також впливу активного тютюнопаліня на стан АОС [27]. Але робіт, присвячених впливу хронічного пасивного тютюнопаління і до того ж легких цигарок, недостатньо.

Метою наших досліджень було з`ясувати стан антиоксидантної системи щурів, які підлягали дії тютюнового диму.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:

проаналізувати становлення антиоксидантної системи в процесі філо- та онтогенезу, механізми дії антиоксидантної системи організму;

виявити вплив хронічного пасивного тютюнолпаління на стан неферментативної антиоксидантної системи;

виявити вплив хронічного пасивного тютюнопаління на стан ферментативної антиоксидантної системи;

виявити активність процесів перекисного окиснення ліпідів при хронічному пасивному тютюнопалінні;

скласти та апробувати методичні розробки уроків з використанням тематики дослідження для підвищення рівня загальнобіологічних знань та удосконалення санітарно-гігієнічних вмінь та навичок учнів при вивченні шкільних курсів "Біологія людини" та "Загальна біологія".

Матеріали дослідження були апробовані на студентській науковій конференції.

1. Антиоксидантна система організму

Можливості людського організму колосальні. Людина може десятки днів не їсти, біля тижня - обходитись без води. І тільки від кисню організм залежить жорстко. Будь-яке перетворення в організмі потребує енергії, для одержання якої необхідний кисень. Але кисень, приймаючи участь у життєво важливих процесах, легко стає токсичним, утворюючи активні форми кисню (АФК), які порушують діяльність клітин, викликаючи багато захворювань [13].

Активні форми кисню (АФК) утворюються в організмі постійно, наприклад, при проходженні збудження по нерву, при активації імунної системи, при роботі мітохондрій. Токсичність АФК заключається в тому, що вони знаходяться в дуже нестійкому стані. Цей стан не може продовжуватись довгий час, і АФК швидко атакують будь-які речовини клітини, що зустрілись на їх шляху, різко змінюючи їх структуру і порушуючи їх біологічні функції. Наприклад, ОН^--радикал - найсильніший з усіх відомих окисників - утворюється при розпаді перекисів в організмі, при радіолізі води, атакує будь-які молекули в організмі від ДНК до ліпідів.

Австрійський імунолог М. Бернет писав, що імунітет закінчується клітинною мембраною. Мембрана - це „обличчя" клітини, звернене у зовнішнє середовище. Цим він підкреслив роль цілісності мембран клітин в імунній системі організму.

Атакуючи ліпіди клітинних мембран, АФК запускають механізм „перекисного окиснення ліпідів" (ПОЛ): утворюються нові активні сполуки, подібні АФК, ті в свою чергу, швидко формують ланцюг нових АФК. Це призводить до того, що клітина перестає нормально функціонувати, пропускати поживні речовини всередину і позбавлятися від продуктів їх переробки. В результаті вона гине через голод чи сама потрапляє в продукти відходів.

АФК пошкоджують і ДНК, при цьому з`являються „мутанти", які не здатні функціонувати нормально, і відтворювання частини здорових клітин стає неможливим. АФК можуть „зшивати" молекули і позбавляти їх можливості нормально функціонувати. Наприклад, коли вони порушують білок сполучної тканини (колаген), шкіра швидко втрачає еластичність, пружність, стає зморшкуватою і в`ялою [1, 9, 28].

В наш час більше 60-ти найбільш розповсюджених захворювань вчені напряму пов`язують з руйнівною дією АФК, в тому числі променеву хворобу, рак, атеросклероз, захворювання печінки, артеріальну гіпертензію, ішемічну хворобу серця і мозку, діабет, артрит, астенічні захворювання, деякі захворювання очей, прискорене старіння та інші [36].

Відомо, що з їжею, водою, повітрям постійно надходять речовини, які не використовуються в нормальних процесах життєдіяльності, тобто ксенобіотики (чужорідні). Це синтетичні ліки і барвники, продукти згоряння тютюну, пари нафтопродуктів, консерванти і т. д. Яким же чином організм захищається від цих речовин, багато з яких отримано лише нещодавно? Головна роль в цьому процесі належить печінці. Більшість жиророзчинних сполук перетворюються у водорозчинні, потрапляючи в кров, виводяться через нирки, деякі речовини під дією біокаталізаторів (ферментів) перетворюються в СО2 і Н2О чи виводяться з жовчю. Робота системи самоочищення супроводжується підсиленим утворенням АФК. Чим більше система знешкоджує токсини, тим більше утворюється АФК, тим більше зростає їх пошкоджуюча дія [13].

В наш час не виникає сумнівів, що процеси вільнорадикального окиснення (ВРО) грають дуже важливу роль в життєдіяльності клітин. Це пов`язано з двома основними моментами: з однієї сторони, реакції ВРО являються необхідним етапом різних метаболічних процесів, а з іншої сторони - підвищена інтенсивність ВРО в багатьох випадках є або наслідком, або причиною тих чи інших патологічних змін в клітинах і тканинах. В якості прикладів патологічних станів, розвиток яких тісно пов`язаний з ВРО, автори наводять, крім перелічених вище, такі захворювання: ускладнення цукрового діабету (кардіоміопатія, нефропатія, ретинопатія), катаракта [59], хвороба Паркінсона, пародонтоз, остеохондроз [40, 58]. Тобто, як бачимо, процеси вільнорадикального окиснення в живих організмах, які ведуть до утворення активних форм кисню (АФК), мають велике патогенне значення. Але в організмі існує система, яка бореться з АФК. Такою системою є антиоксидантна система. Антиоксидантна система (АОС) - це комплекс біохімічних і фізіологічних механізмів, який захищає організм від побічної і токсичної дії активних форм кисню, які утворюються в процесі життєдіяльності клітини [13, 40].

На сьогоднішній день накопичено великий фактичний матеріал про взаємозв`язок функціональної активності антиоксидантної системи (АОС) з інтенсивністю ВРО у фізіологічних умовах і при патології [35]. Це наблизило до розуміння, яким чином протікають і регулюються процеси ВРО в живих організмах, однак, існує декілька серйозних методологічних проблем, помітно стримуючих прогрес досліджень в цій області. По-перше, немає чіткого визначення, які процеси можуть бути віднесені до ВРО. Деякі автори обмежують ВРО лише реакціями перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ). По-друге, до сих пір в багатьох працях клінічного плану для оцінки інтенсивності ПОЛ чи ВРО використовуються лише один або два показника без урахування того, які саме реакції ВРО домінують в конкретному випадку, які радикали переважно залучено в ці процеси. В ряді випадків це може призводити до істотних помилок у висновках. Вкінець, само поняття АОС на сьогодні більш ніж розмите. У всякому випадку, в літературних джерелах немає достатньо повного списку компонентів АОС і їх функціональної ролі.. Само ж функціонування компонентів АОС розглядається ізольовано від останніх метаболічних систем клітин [59].

Як вже було сказано вище, в живих організмах в процесі біологічного окиснення постійно утворюються різні активні форми кисню (АФК). Основним джерелом їх в живій клітині являються оксидоредуктази, в процесі функціонування яких завжди утворюється деяка кількість супероксид-аніон-радикалу О2^- і пероксиду водню Н2О2, а також процеси автоокиснення деяких низькомолекулярних речовин (наприклад, катехоламінів). В концентраціях, виявлених в живих клітинах, токсичну дію має•О2^--, але не Н2О2. Можливо, головну роль відіграє продукт взаємодії Н₂О₂ і О₂^- - гідрокcил-радикал ОН, який в наш час вважається найбільш токсичною АФК.

Радикальні АФК здатні ефективно окиснювати (і тим самим інактивувати) різні білки, руйнувати деякі полісахариди і стимулювати мутагенез (за рахунок накопичення окиснювальних пошкоджень в ДНК). Важливою властивістю АФК є їх здатність ініціювати перекисне окиснення жирних кислот і жирнокиснотних залишків у складі ліпідів (процеси ПОЛ).

1.1 Еволюція антиоксидантної системи

Парадоксальна ситуація. Кисень, необхідний для підтримання життя, одночасно токсичний для організму. 3,5 млрд. років тому кисню, як відомо, в атмосфері Землі практично не було. В цих умовах почалась біологічна еволюція. З появою фотосинтезу, який накопичував сонячну енергію і одночасно виробляв вільний кисень, почався новий еволюційний етап. Вміст кисню в атмосфері Землі почав збільшуватись, з`явився озоновий шар, який став захищати нові форми життя від згубного космічного випромінювання.

Отже, 3 млрд. Років тому з появою значної кількості кисню з`явилась можливість, окиснюючи ("спалюючи") речовини, отримувати більше енергії. Але одночасно це стало загрожувати виниклим на той час формам життя. Життя могло зберегтися, лише створивши механізми захисту від руйнівного впливу АФК. І такі механізми виникли більш як 2,5 млрд. років тому. Тому в живих системах ідуть процеси виробництва енергії за участю кисню і одночасно працюють антиоксидантні системи, які обмежують ці процеси і рамках, сумісних х життям [13].

1.2 Класифікація антиоксидантів

Вважаємо доцільним ввести визначення поняття „антиоксиданти". Антиоксиданти - це природні чи синтетичні речовини, які уповільнюють або запобігають окисненню органічних сполук; захищають клітини від пошкоджень, викликаних вільними радикалами. До антиоксидантів відносять токофероли (віт. Е), ретиноли (віт. А), аскорбінову кислоту (віт. С), за деякими даними, селен та інші речовини [50].

В організмі існує багатокомпонентна антиоксидантна система, яка через різні свої ланки забезпечує певний стаціонарний рівень продуктів переокиснення в тканинах. Випадіння чи зрив хоча б одного компоненту з цієї системи викликає підсилення процесів пероксидації, що може привести до морфологічних, функціональних змін в організмі і в результаті до захворювань [6, 26].

Розглянемо існуючі класифікації антиоксидантів:

І. За розчинністю:

1. Ліпофільні.

2. Гідрофільні.

ІІ. За місцем їх утворення і шляхом проникнення в організм:

1. Екзогенні (з їжею).

2. Ендогенні (переносяться в місце дії гуморальною системою).

Антиоксиданти

v v v

Природні Синтетичні Синергічні

1) ферментні;

2) вітамінні (ендогенні).

Вітамінні (ендогенні) антиоксиданти. Паралельно з антиоксидантними ферментами захист організму від продуктів ВРО здійснюють жиророзчинні антиоксиданти (АО) - токофероли (убіхінони, каротиноїди та препарати вітаміну А, які локалізуються в біомембранах. Саме в цитоплазматичній, органелярній і ядерній мембранах знаходяться ненасичені лінолева, ліноленова і арахідонова кислоти, які є джерелом утворення ліпідних перекисів [29].

Вітамін Е (токоферол).

Серед вітамінів найбільш важливим вважається вітамін Е і його найбільш ефективний компонент б-токоферол [29]. Перші вказівки на те, що вітамін Е приймає участь в процесах ПОЛ, було отримано Б.А.Кудряшовим в 1937р. Пізніше їх було підтверджено і за кордоном [14].

Вітамін Е являється універсальним природним антиоксидантом, головним компонентом антиоксидантних систем живих організмів. Локалізуючись в біологічних мембранах і захищаючи їх від перекисного окиснення ліпідів вітамін Е приймає участь в регуляції багатьох функцій в організмі тварин, тому і прояви його недостатності дуже багатогранні і зачіпляють багато життєво важливих функцій організму. Його можна розглядати як своєрідний настроювач біологічних мембран який поступає з їжею, що визначає їх структурно-функціональні властивості. Унікальність вітаміну Е як природного антиоксиданта заключається в його специфічній локалізації в мембрані, яка забезпечує ефективну його функцію як антиоксиданту і як структурного компонента мембрани [4]. Друга його особливість заключається в його здатності до регенерації з окисненої форми за рахунок вітаміну С і відновленого глутатіону.

Мітохондрії містять відносно високий рівень б-токоферолу, більшість якого зв`язана з внутрішньою мембраною органел. Є припущення, що вітамін Е впливає на початкові етапи електроно-транспортого ланцюга, але прямих доказів поки не отримано вченими. Хоча непрямі докази цього в науці є. Наприклад, мітохондрії, виділені з печінки та м`язів, одержаних від вітамін Е-дефіцитних тварин дуже чутливі до пошкоджуючої дії як зовнішніх факторів, так і процесів окиснення субстратів в електроно-транспортному ланцюзі. Крім того, в мітохондріях в різних стрес-умовах відбувається витік електронів, який є джерелом вільних радикалів у клітині [46].

Е-вітамінна недостатність супроводжується підвищенням проникності чи повним порушенням клітинних мембран, що веде до збільшення активності цілого ряду ферментів. Різні форми прояву Е-вітамінної недостатності, багато біохімічних і морфологічних порушень на клітинному і субклітинному рівнях явилися причиною того, що вітамін Е стали вважати необхідним для здійснення багатьох різних біохімічних функцій в організмі. Він захищає ненасичені тканьові ліпіди від перекисного окиснення. Сприятливий вплив вітаміну Е на процеси розмноження може бути зумовлений знешкоджуючою дією його на токсичні продукти, які утворюються при окисненні ліпідів в організмі. Згідно антиокиснювальній гіпотезі про функцію вітаміну Е в організмі, альфа-токоферол при взаємодії з вільними радикалами окиснюється до токоферилхінона, і вміст його зменшується. По мірі витрати вітаміну Е наростає рівень вільних радикалів, які окиснюють все нові субстрати ненасичених сполук (вітаміни, ліпіди та ін.), і процес стає неможливо контролювати [26]. Тому споживання вітаміну Е залежить від його поглинання. Для попередження формування пероксидів жирних кислот необхідно вживання 0,1 вітаміна Е на 1г. жирних кислот [29].

-токоферол відомий як хімічний антиоксидант завдяки високій реакційній здатності своєї окси-групи з перекисним радикалом ненасиченої жирної кислоти і утворенню неактивного радикала інгібітору, що призводить до обриву ланцюгової реакції окиснення [5].

Виділяють слідуючи молекулярні механізми дії токоферолів в біологічних мембранах:

токофероли захищають ненасичені ліпіди від перекисного окиснення;

токофероли захищають від окиснення селен у складі деяких білків;

токофероли приймають участь у процесах біосинтезу гема і гемвісних білків; при Е-авітамінозі синтез гема порушується [5].

Однак відомо, що деякі захворювання Е-вітамінної недостатності (м`язова дистрофія, серцева міопатія...) ліквідуються не тільки вітаміном Е, але й селеном (Se). На основі цього деякі дослідники зарахували селен до антиоксидантів. Насправді часткова взаємозамінність вітаміну Е селеном в профілактиці деяких захворювань пояснюється тим, що селен входить до складу ферменту глутатіонпероксидази, основною функцією якої є руйнування гідроперекисів жирних і нуклеїнових кислот, а також стероїдів шляхом перетворення їх в малотоксичні продукти. Тому селен і вітамін Е в процесах окиснення ліпідів виконують одну функцію - нейтралізують токсичні продукти ВРО, але функціонально точки їх прикладання в антиоксидантній системі різні, тому вони не взаємозамінні, як це вважалося раніше, а взаємодоповнюючі [26].

Виходячи з вищесказаного, можна заключити, що вітамін Е являється одним з найбільш важливих елементів живлення людини і тварин. Він грає унікальну роль в якості головного жиророзчинного антиоксиданту, який захищає мембрани від пошкоджень, викликаних вільними радикалами і продуктами перекисного окиснення ліпідів [46].

Каротиноїди.

Каротиноїди виконують в природі широкий спектр біологічних функцій, серед яких такі як захисні при дії мутагенів, радіонуклідів, вільних радикалів активного кисню і продуктів ПОЛ, а також неспецифічних активаторів імунної відповіді в організмі та ін. [40].

Здатність каротиноїдів окиснюючись попереджувати окиснення інших речовин в реакційному середовищі було відомо достатньо давно. В наш час накопичується все більше доказів того, що каротиноїди можуть діяти як антиоксиданти, реагуючи з активними формами кисню. Тим не менш, механізм такої дії каротиноїдів все ще залишається не розшифрованим [40]. В даному випадку важливі як фізичні властивості цих речовин, так і хімічні реакції між каротиноїдами і молекулами кисню [46]. В сиворотці крові людини головними каротиноїдами є Я-каротин, б-каротин, лікопін, криптоксантин і лютеїн.

Серед каротиноїдів велике значення як антиоксидант має Я-каротин. Він є попередником вітаміну А, однак частково він всмоктується в кишечнику і потрапляє в тканини у незмінному вигляді. Як і інші каротиноїди, Я-каротин накопичується в епідермісі ссавців і гальмує розвиток фотохімічних процесів, які протікають з участю синглетного кисню та вільних радикалів, що утворюються під дією ультрафіолетового випромінювання. Вітамін А потрапляє в організм або безпосередньо з їжею, або синтезується в кишечнику з Я-каротину під впливом бета-каротин-15,15`-діоксигенази. У складі ліпопротеїнових комплексів ефіри ретинолу транспортуються лімфою в печінку, де і відбувається депонування вітаміну А у вигляді ретинолпальмітату.

Я-каротин здатний нейтралізувати синглетний кисень, а також реактивувати молекули, які утворюються, наприклад, при опроміненні ультрафіолетовим світлом, яке може викликати преканцерогенні зміни в клітинах. Деякі групи людей потрапляють в групу ризику недостатності Я-каротину і вітаміну А. За даними вчених, низький рівень Я-каротину в крові спостерігається у курильщиків, у людей, які вживають алкоголь та використовують деякі лікарські препарати [2. 5, 16, 21, 23.].

Я-каротин ефективно пригнічує пероксидацію ліпідів мікросом печінки, ініційовану багатьма ксенобіотиками. Ретиноли інгібують близькі за хімічним механізмом до ПО реакції синтезу лейкотрієнів макрофагами, знижують продукцію супероксидного аніон-радикалу кисню лейкоцитами. В той же час є дані, що введення великих доз ретинолу чи ретиноєвої кислоти викликає накопичення МДА і ліпідних перекисів у крові та печінці тварин.

Механізм АО-дії ретонолу реалізується як через пряму участь в реакціях ВРО взаємодією з синглетним киснем, так і за рахунок стабілізації структури мембран [40].

Епідеміологічними дослідженнями встановлено зв`язок між низьким рівнем каротину в крові людей та більш високою частотою злоякисних новоутворювань. Їжа, багата на Я-каротин, знижує ризик захворювання людей на рак легенів, шийки матки, а також передраковими захворюваннями. Застосування Я-каротин вмісних препаратів, за даними вчених, викликає помітне підвищення імунної відповіді, приводить до зниження виникнення онкозахворювань шлунково-кишкового тракту і легенів [32].

Я-каротин захищає ліпіди мембран від переокиснення; ксантофіли допомагають підтримувати мембранну цілісність та ідеально розташовані для того, щоб вловлювати вільні радикали, які можуть утворюватися на межі гідрофобної та гідрофільної фаз мембрани.

При поглинанні синглетного кисню каротиноїди виділяють енергію у вигляді тепла і при цьому не потребують реакцій регенерації їх активної форми. Однак біологічна дія каротиноїдів в більшому ступені визначається їх хімічними реакціями, які приводять до окиснення цих пігментів.

В науці є багато підтверджень антиоксидантних властивостей каротиноїдів. Які саме? Антиоксидантами властивостями можна пояснити зниження вмісту Я-каротинів у крові пацієнтів в умовах використання радіотерапії. Оскільки в таких умовах значно збільшується утворення вільних радикалів, то є припущення, що каротиноїди видаляються разом з радикалами, знешкоджуючи їх. Ще одним прикладом можуть слугувати пігментовані каротино-вмісні бактерії, які значно більш стійкі до Н₂О₂-генеруючих гідроксильних радикалів у порівнянні з безбарвними мутантними формами цих бактерій.

Каротиноїди взаємодіють і з іншими антиоксидантами. Відомо, що введення в раціон каротиноїдів приводить до підвищення концентрації аскорбінової кислоти в крові. Аналогічним чином, добавки вітаміну С в раціон приводять до підвищення рівня Я-каротину в плазмі крові [46].

Таким чином, на основі вищесказаного стає очевидним велике значення каротину в обмінних процесах.

Вітамін А (ретинол).

Вітамін А підвищує стійкість організму до екстремальних умов зовнішнього середовища, включаючи інфекції. Виявлено прямий зв`язок між забезпеченістю тварин вітаміном А та імунологічною реакцією. До того ж, надходження вітаміну А з їжею являється необхідною умовою адекватної проліферації (розрощенню) тканин, які характеризуються високою чутливістю до дії зовнішніх факторів. Дослідження багатьох вчених показали, що ретиноїди мають здатність гальмувати розвиток пухлинного процесу. З іншого боку, недостатність вітаміну А у тварин веде до підвищення їх чутливості до дії канцерогенів.

Існують дані, що вітамін А приймає участь у забезпеченні нормального функціонування мембран. Характерно, що порушення мембранної цілісності спостерігається і при А-гіпервітамінозі. [14] Місцем дії ретинолу є ліпопротеїдні мембрани клітин та їх органел, тобто його функція заключається у регулюванні проникності мембран.

При порівнянні дії ретинолу на мембрани мітохондрій, лізисом в мікросом встановлено, що найбільшу чутливість до деструктивної дії цього вітаміну мають мембрани лізосом. На цій основі вченими було зроблено висновок про органелоспецифічність мембранних ефектів ретинолу. Поряд з даними про лабіалізацію субклітинних структур при дії ретинолу in vitro, існують повідомлення про антагоністичні ефекти при надлишковому вживанні вітаміну А щурами. В той же час дефіцит ретинолу також призводить до витоку кислих гідролаз з лізосом у надосадову рідину, що говорить про зниження стабільності їх мембран [46].

У 1969р. Англійський дослідник Lucy G. сформулював теорію мембранних функцій вітаміну А. Згідно з нею ретинол сприяє утворенню в мембранах глобулярних структур і таким чином змінює їх проникність, в результаті чого ферменти звільняються з органел у позаклітинне середовище. Важливим доводом на користь мембранної теорії дії вітаміну А є його виявлення безпосередньо в мембранних утвореннях [14, 46].

Таким чином, наявність вітаміну А у складі плазматичних та ендоплазматичних мембран можна вважати твердо встановленим фактом. Однак роль ретинолу в мембранах вивчено ще недостатньо. Не розшифровано до кінця і фізико-хімічні основи взаємодії вітаміну А з білками та ліпідними компонентами мембрани.

Вітамін С (аскорбінова кислота).

За літературними даними [20], аскорбінова кислота має антагоністичні властивості: може виступати як в ролі прооксиданта (відновлення Fe²⁺), так і агента, який інгібує вільнорадикальне окиснення ліпідів чи руйнує ROOH.

Вітаміни Е і С є синергістами в їх антиоксидантних властивостях in vitro. Аскорбат здатний відновлювати токофероксильний радикал in vitro з одночасним утворенням аскорбат-радикалу, який далі може бути відновлений з використанням NADH-залежної системи. Таким чином, в організмі існує механізм постійної регенерації токоферолу за рахунок вітаміну С [46].

Ферментні антиоксидантні системи. Ферменти виконують функцію природного захисту живого організму проти токсичної дії кисню та утворених з нього вільних радикалів. Найбільш активними з цих ферментів є металопротеїни, які мають активність супероксиддисмутази [29]. Найважливішими антиоксидантними ферментами є суперокиддисмутаза (СОД), каталаза, глутатіонпероксидаза (ГП), глутатіонредуктаза (ГР), глутатіонтрансфераза (ГТ), а також церулоплазмін [40].

Глутатіонпероксидаза (GSH).

Вперше вказівки на існування ферментних систем, які каталізують реакції типу:

ROOH + 2GSH ROH + GSSG + H₂O були отримані для еритроцитів. Декілька пізніше наявність такої системи продемонстровано і для більшості клітин тваринного організму [2].

Важливим ланцюгом захисту клітини від токсичної дії ліпідних перекисів, які викликають в організмі глибокі порушення (що виражаються у зменшенні вмісту фосфоліпідів, зменшенні жирнокиснотного складу їх в бік пониження вмісту НЖК, зменшенні кількості тканьових антиоксидантів, в першу чергу -токоферолу), які приводять до різких порушень проникності клітинних мембран, є глутатіонпероксидазна система. Функція глутатіонпероксидази заключається у відновленні утворених перекисів з НЖК фосфоліпідів у мембранах субклітинних органел. Вчені вважають, що основна біологічна функція цієї системи полягає в попередженні ініціації ПО в ліпідних мембранах, а також в інгібуванні утворення гідроксильних радикалів [2]. Будучи локалізованою у цитозолі, саме глутатіонпероксидаза відповідна за руйнування гідроперекису ліноленової кислоти субклітинними структурами.

Глутатіонпероксидазна система досить ефективна. Швидкість її реакції і спорідненість до гідроперекисів настільки великі, що вона може ефективно конкурувати за гідроперекиси НЖК, включені у ланцюг радикального процесу, який веде до утворення МДА, і завдяки цьому виступати в ролі антиоксиданту. Специфічність цього ферменту у відношенні до різного типу гідроперекисів НЖК невелика і, можливо, в реакції можуть використовуватися всі перекиси ліпідів, які утворюються в клітині. Продукти відновлення їх - оксикислоти метаболізуються далі. Глутітіонпероксидазна реакція приводить до окиснення глутатіона з послідуючим відновленням його глутатіонредутазою. При цьому ступінь відновлення глутатіону залежить від активності обох ферментів [2].

На активність глутатіонпероксидази в клітині впливають багато факторів, в тому числі стероїдні гормони [14].

До важливих ферментних антиоксидантів належать також супероксиддисмутаза (СОД), яка каталізує процес дисмутації супероксидних радикалів [2, 24] і каталаза, яка попереджує аккумуляцію перекису водню, який утворюється при аеробному окисненні [24]. ВР окиснення ліпідів інгібує О₂- дисмутаза (СОД), яка здійснює реакцію: 2О₂ + 2Н⁺ > Н₂О₂ + О₂. Каталаза відновлює ROOH або Н₂О₂ до окси-похідних і попереджує тим самим їх розпад з утворенням ВР продуктів[5].

При вторинній атаці О₂ в процесі окиснювальної деструкції ROOH утворюється малоновий диальдегід (МДА) О=СН-СН₂-СН=О, здатний давати ковалентні зв`язки типу: А-N=CH-CH=CH-NH-A (міжмолекулярні "зшивки" - ММС) з багатьма біологічно важливими амінами (NH₂-A), включаючи амінокисноти, білки, амінофосфоліпіди і, вірогідно, РНК, ДНК, деякі гормони (тироксин) і вітаміни (В₆, В₁₂, РР та ін.).

Активність СОД і ГП в крові тварин різних видів корелює з вмістом ROOH та ММС в амінофосфоліпідах. З вивчених видів людина підлягає найбільше, а щури - є видом найбільш рефракторним до протікання ВР окиснення ліпідів у крові за даними вчених. В крові щура на нмоль ROOH припадає найбільша активність СОД і ГП і найменший вміст вторинних продуктів ВР окиснення ліпідів - МДА [5, 24].

Таким чином СОД і ГП здатні здійснювати регуляцію вільнорадикального окиснення ліпідів в тканинах.

1.3 Антиоксидантна система в онтогенезі

Вивчення сумарної антиокиснювальної активності ліпідів вченими показало пониження її активності з віком. Дані різних авторів про вікові зміни активності GSH-редуктази і GSH-пероксидази в тканинах щурів демонструють характерну динаміку і збільшення активності в період від немовляти до репродуктивного віку і зниження її у старих тварин. В дослідах науковців показано зниження активності каталази в період від немовляти до 70-денного віку і підвищення її активності починаючи з 3-місячного віку. Активність супероксиддисмутази в тканині легень щурів в період від немовляти до 70 днів збільшується, тоді як в тканині печінки прогресивно знижується до 22-місячного віку [12]. В деяких дослідженнях на щурах [7] в період від 3 до 30 місяців встановлено підвищення з віком активності каталази печінки і крові; активність супероксиддисмутази крові протягом всього періоду досліджень знижується.

В цих же джерелах вказано при вивченні вмісту МДА в печінці на низький рівень ПОЛ у немовлят і збільшення його з віком [7].

Цих даних не достатньо для однозначного судження про динаміку АОС в онтогенезі. Однак складається уява про найбільшу активність АОС в репродуктивному періоді і зниження її в старому віці [27].

Роль вільнорадикального окиснення і порушення функцій біомембран в процесі старіння. Активні форми кисню приймають участь в цілому ряді фізіологічних процесів, але в той же час вони здатні чинити й виражену пошкоджуючу дію на клітини. Припускається також, що АФК мають важливе значення в процесі природного старіння організму [60]. Пояснення процесу старіння в останній час не має нестач у теоріях. Можна виділити, якнайменше, п`ять гіпотез, які висвітлюють його з різних точок зору. Перша розглядає старіння як накопичення в клітині продуктів метаболізму, які поступово вбивають її. Друга уявляє цей процес як результат виникнення в клітині „стресових" станів різної природи. Третя описує старіння як мутаційний процес - результат накопичення в клітині мутаційних змін. Згідно четвертої - аутоімунної теорії - старіння є наслідком пошкодження клітин аутоантитілами. П`ята теорія зводить процес старіння до накопичення в клітинах полімерних білкових молекул, з`єднаних один з одним поперечними ковалентними містками, з різко зниженою розчинністю. Як стверджують вчені, в чотирьох з перерахованих вище випадків перекиси ліпідів можуть приймати безпосередню участь, бо накопичення в клітинах перекисних і гідроперекисних продуктів повинно приводити до утворення поперечних зшивок в білкових молекулах, діяти на ДНК клітин і викликати в ній мутаційні зміни. Вважається, що найбільш переконливим доказом участі перекисів ліпідів у старінні слід вважати накопичення в клітинах ліпофусцину - пігменту старості, який є за своєю хімічною природою комплексом окиснених жирних кислот з білком. Провідне місце серед структур клітини в утворенні ліпофусцина відводять ендоплазматичному ретикулуму [7, 12, 14].

Багаточисельними дослідженнями встановлено, що ріст і старіння тваринних організмів, а також ряд патологічних процесів, супроводжуються відкладенням в тканинах і органах пігментів ліпідної природи. Віковий пігмент ліпофусцин розглядається як продукт переокиснення і полімеризації ненасичених ліпідів у сполуці з білками і як результат пошкоджуючої дії ліпідної пероксидації на мембрани клітинних органел. Деякі вчені вважають, що ліпопігменти з`являються при взаємодії карбонільних сполук (малонового диальдегіду), які з`являється при окисненні поліненасичених жирних кислот, з аміногрупами білків, амінокиснот [5].

Д. Начтан і М.М. Емануель сформулювали основи вільнорадикальної теорії старіння, яка продовжує розвиватись і в наш час. У відповідності з цими уявленнями вирішальне значення у розвитку старіння мають порушення обмінних процесів, пов`язані з підвищенням утворення вільних радикалів - молекул, які містять неспарений електрон, які вступають в реакції вільнорадикального типу з поліненасиченими жирними кислотами та іншими лабільними хімічними сполуками клітинної структури, можуть викликати незворотні пошкодження як на рівні клітини, так і організму в цілому. Ця обставина робить, на думку вчених, ВРО головним визначним фактором біологічного старіння.

Основні прояви вільнорадикальної патології визначаються як вікові пошкодження слідуючих біологічних систем:

Накопичення окиснювальних реакцій у довгоживучих молекулах колагену, еластину.

Пошкодження мукополісахаридів в результаті окиснювальних порушень

Накопичення метаболічно інертного матеріалу, пігменту старіння (ліпофусцину).

Зміни характеристик мембран в результаті перекисного окиснення.

Як уже говорилось вище, вільні радикали в нормальних умовах існування біологічних систем утворюються в процесі обміну речовин; сукупність антиоксидантного (неферментативного) і пероксидазного (ферментативного) шляхів елімінування (видалення) перекисів утворює фізіологічну антиоксидантну систему, яка контролює процеси ВРО в організмі [29]. Але в літературі є дані по зниженню концентрації водорозчинних антиоксидантів у тканинах старих тварин і зниження вмісту токоферолу (віт. Е) у крові літніх людей. Є також вказівки на прискорення процесів ПО НЖК в мембранах ендоплазматичного ретикулума у старих тварин [7, 12,14, 17].

У зв`язку з вищевказаним, антиоксидантний статус організму можна визначити як за кривою вмісту антиоксидантів, так і за виразністю ВРО, і ці дві криві носять дзеркальний характер.

Пошкодження, викликані послабленням контролю над вільнорадикальними процесами в клітині, включають насамперед пошкодження біомембран, завдяки високому вмісту в них ненасичених жирних кислот, найбільш чутливих до дії вільних радикалів і легко вступаючи в реакції пероксидації ліпідів [29]. В наш час накопичено достатньо даних, які підтверджують зміну структурної організації біомембран і функціонального стану клітин в процесі старіння.

Однією з фізико-хімічних властивостей і важливих характеристик біомембран є текучість гідрофобних її частин, яка названа „мікров'язкістю". Дослідження синаптосом кори головного мозку щурів різного віку, які проводили вчені, виявили підвищення „мікров'язкості" синаптосомальних мембран у дорослих (12 місяців) і старих (24 місяці) щурів у порівнянні з молодими тваринами. Підвищення „мікров'язкості" може слугувати причиною зменшення пасивної проникності мембрани старих клітин для іонів, а також зниження швидкості лімінації пошкоджених клітинних компонентів. Зміни структури і функції клітинної мембрани, в свою чергу, приводить до зміни внутрішньоклітинного іонного складу (використання скануючого електронного мікроскопу для мікроаналізу дає можливість виміряти внутрішньоклітинні і внутрішньоядерні концентрації іонів).

Встановлено, що процеси перекисного окиснення ліпідів, що протікають при пошкодженні клітинної мембрани, легко можуть ідентифікуватися за рівнем вмісту малонового діальдегіду (МДА), який утворюється в результаті пословного розщеплення подвійного зв`язку макромолекул. В наш час є багато доказів присутності МДА у тканинах тварин, однак, не встановлено чіткої залежності між вмістом МДА в тканинах і віком. Але, утворення МДА грає істотну роль в утворенні пігменту старіння (ліпофусцина). Ці пігменти утворюються в більшості клітин, хоча і в різній кількості [5,7].

Паралельно з появою вільнорадикальної гіпотези старіння в науці з`явився інтерес до природних та синтетичних антиоксидантів [34, 40, 46 ]. Чому? Бо якщо вільні радикали, які відповідають за пошкодження ліпідного шару біомембран, за утворення в клітинах пігментів старіння і діють як фактори, що викликають процес старіння, то можливо, тривалість життя може бути збільшена за умови підтримання високого рівня антиоксидантів, наприклад, за рахунок антиоксидантної дієти. Тобто, вплив різних речовин на тривалість життя є критерієм оцінки їх геропротекторної активності. Вивченню впливу різних антиоксидантів на тривалість життя тварин присвячено праці цілого ряду дослідників. Виявлено, що при введенні препарату емоксіпіну експериментальним тваринам, спостерігалось значне підвищення середньої (на 23 %) і максимальної (на 58 %) тривалості життя [29]. Речовина викликала уповільнення процесу старіння у дрозофіли [60]. Використання препарату в дозі 0,01 % на личинковій стадії розвитку призводить до збільшення середньої тривалості життя самиць та самців на 18-20 % і збільшує максимальну тривалість життя самців. Чим старіше були дорослі особини до початку експерименту, тим слабкіший вплив геропротектора; середня тривалість життя самиць, взятих в одноденному віці збільшувалася лише на 12%, а дія у віці більше 20 днів виявилася неефективною. Також вченими в плані встановлення механізму геропротекторної дії емоксіпіну вивчено зміну АОА (антиоксидантної активності) печінки в процесі природного старіння безпородних щурів при введенні їм з їжею даного геропротектора. Показано, що АОА печінки у щурів при старінні зменшується, причому зниження її величини у пухлиноносіїв відбувається повільніше, ніж у тварин без пухлин. Введення емоксіпіну з 8-місячного віку приводило до значного збільшення АОА ліпідів печінки, чим, мабуть, можна пояснити збільшення тривалості життя у піддослідних тварин [59].

Не зважаючи на багато досліджень, до теперішнього часу ще не знайдено маркеру старіння, який би достатньо точно відображав хронологічний вік чи функціональний стан організму. Пігменти старіння являються продуктом клітинного метаболізму, складаються з поперечно зв`язаних молекул і не піддаються подальшому ферментативному розщепленню. Вони накопичуються в лізосомних структурах впродовж життєдіяльності клітини. Швидкість їх утворення залежить від балансу між активністю захисних систем клітини (ферменти і клітинні антиоксиданти) і швидкістю процесів окиснювального метаболізму. Однак, чіткої залежності між вмістом ліпофусцину і тривалістю життя тварин ще не виявлено. Наприклад, вітамін Е, незважаючи на те, що має антиоксидантну активність і попереджує накопичення ліпофусцину у щурів, не збільшує тривалість життя у цих тварин [26]. Тому, можна сказати, що утворення пігментів старіння, хоча і являється продуктом пошкоджуючої дії вільних радикалів на клітинному рівні, не є абсолютним критерієм у визначенні тривалості життя тварин. Старіння також може бути пов`язане з віковим зниженням надійності енергетичного забезпечення за рахунок збільшення відмов з боку мітохондрій. В мітохондріальній системі вченими виявлено виразні вікові порушення: зменшення кількості мітохондрій, збільшення їх об`єму, атрофія крист, поява переокислених ліпідів в мембранах при старінні. Вільні радикали, які утворюються в процесі дихання в мітохондріях, в першу чергу пошкоджують структуру самих мітохондрій. При старінні, внаслідок цього, зменшується активність ряду ферментів дихального ланцюга та інтенсивність синтезу мітохондріальних білків. Тому було зроблено припущення, що старіння мітохондрій веде до дефіциту енергії в клітинах [60].

Таким чином, згідно вільнорадикальній гіпотезі старіння, активація процесів ПОЛ призводить до зміни структурної організації мембран: фосфоліпідного складу, мікров'язкості та іонної проникності, енергетичному дефіциту в клітинах, що викликає в кінцевому результаті, повну втрату функціональної здатності клітин і може лежати в основі різних порушень, в тому числі і функцій ЦНС, при старінні [29].

Старіння і антиоксидантна недостатність. В літературі є дані, які вказують на зниження з віком в тканинах токоферола і аскорбінової кислоти і збільшення вмісту окисненого глутатіону [7, 8, 27].

Вченими було порівняно явища, які спостерігаються при Е-авітамінозі і старінні. При цьому виявлено, що як і при старінні, при Е-авітамінозі першою ознакою початку процесу є враження органів розмноження. Але повна картина старіння відтворюється лише при хронічному розвитку токоферолової недостатності (півроку і більше). При гострому позбавленні вітаміна тварини гинуть раніше, ніж встигають розвинутися зміни у всіх органах. Таким чином, стан токоферолової недостатності у щурів та кроликів характеризується основними проявами старіння. Є дані, що у 4-місячних щурів позбавленням токоферолу можна досягти накопичення ліпофусцина в наднирниках у концентрації, яка характерна для річних тварин [7].

Ізольований С-авітаміноз при достатньому надходженні токоферола не супроводжується різким підсиленням ВРО, бо токоферол в цьому відношенні частково заміщує аскорбінат і виявляє зберігаючу дію. Однак при тривалому позбавленні аскорбінової кислоти можна знайти деякі риси, характерні для процесу старіння: зниження темпу клітинного поділу, зменшення новоутворення колагену, збільшення синтезу холестерину і розвиток атеросклеротичних змін в судинах [7, 27].

У зв`язку з цими даними і вільнорадикальними теоріями старіння виникає питання: чи можна відтворити синдром старіння послабленням АОС? Для рішення цієї задачі дослідниками було проведено експеримент, який описано в літературі. Кроликів тримали на полісинтетичній дієті, майже позбавленої екзогенних антиоксидантів (токоферолу, аскорбінової кислоти…) і яка містила 10% кокосової олії. Утримання кроликів на такій дієті протягом 100 діб викликало розвиток синдрому ліпідної пероксидації. При біохімічному і морфологічному вивченні цих тварин у них знайдені явища старіння, а саме розвиток атроартеріосклерозу. При цьому морфологічно було встановлено послаблення функції гіпоталамо-гіпофізарної системи і зміни в сім`яниках. Введення комплекса біоантиоксидантів виражено запобігало розвитку біохімічних і структурних змін. Але введення одного компонента АОС - пероксидази чи селена - не затримувало ураження, оскільки не могло відновити всю систему інгібування.

Одним з проявів порушень в окисно-відновних процесах при старінні слугує підвищення рівня окисненого глутатіона в крові. Автори встановили закономірне збільшення цього показника в крові щурів, кролика і людини з віком. Накопичення з віком окисненого глутатіона, на думку деяких, є відображенням характерного для старіння процесу - збільшення числа дисульфідних груп в тканинах. Є думка, що збільшення з віком окисненого глутатіона пов`язано зі зниженням активності глутатіон-редуктази [27].

Отже, послабленням АОС вдається відтворити прояви старіння.

1.4 Вплив різних факторів на антиоксидантну систему

В літературі виділено багато факторів, які викликають недостатність АОС.

1. Стрес. Відомо, що при стресі відповідна готовність організму значно перевищує реально необхідний рівень. Ця біологічно виправдана різниця ("запас") має і негативну сторону. Виникає невідповідність між високою активацією фізіологічних систем (підсилення газообміну і кровообігу) і відносно меншою - на біохімічному рівні (підсилення ферментативного окиснення чітко адекватне реальній витраті енергії). Така невідповідність приводить до надлишку потрапляючих у тканини кисню і субстратів окиснення і після локального вичерпування АОС - до "збросу" субстрату на вільнорадикальний шлях.

2. Сезонний фактор. Реальне надходження антиоксидантів в організм тварин характеризується загальною рисою - зниженням в зимово-весняний період. Ця спільність пояснюється самою природою антиоксидантів: легкою окиснюваністю і поганим збереженням в рослинних продуктах і (як наслідок)- низьким рівнем в тканинах тварин взимку. Зменшення надходження антиоксидантів короткочасне, воно не викликає специфічних станів позбавлення (авітамінозів), однак дефіцит загальної антиоксидантної функції виявляється, по-перше, синдромом "весняної слабкості" і, по-друге, збільшенням вірогідності незворотних спалахів ВРО.

3. Спадкові причини недостатності АОС. Спадкові гемолітичні захворювання, пов`язані з пероксидантним пошкодженням мембран еритроцитів, обумовлені вродженим дефіцитом глутатіону, глутатіонпероксидази або глутатіонредуктази.

4. Істотна роль вікового послаблення активності антиоксидантної системи [7 , 56].

5. Є дані про зменшення вмісту каротиноїдів в крові курильщиків та хворих на алкоголізм [40, 23].

6. Відомо, що інтенсивність процесів ВРО різко зростає при дії різних видів випромінювання [47, 4].

Наведені фактори, що викликають недостатність АОС, являються в основному короткочасними. Однак незворотність наслідків "спалахів" ВРО та їх повторюваність приводять до кумулятивного ефекту - поступового накопичення вікових змін [7].

2. Механізми дії антиоксидантної системи

Перш ніж перейти до розгляду механізму захисту антиоксидантної системи, треба розглянути механізми утворення вільних радикалів в живих системах.

Всі стабільні молекули на кожному електронному енергетичному рівні мають по два електрона з протилежно направленими спинами. В певних умовах може відбуватися або відрив одного електрона, або приєднання одного електрона до молекули. Вільним радикалом називається молекула чи її частина, що має неспарений електрон.

З точки зору хімії поява неспареного електрона є поява у молекули вільної валентності; такі молекули легко вступають в хімічні реакції, тому для вільних радикалів характерна висока реакційна здатність. Іншою іх особливістю є здатність вести ціпні реакції.

2.1 Типи вільних радикалів

В біологічних системах розрізняють декілька типів вільних радикалів:

І. Вільні радикали води.

При протіканні в клітині деяких окиснювальних реакцій, наприклад, при окисненні Fe²⁺ в Fe³⁺, електрон може приєднатися до молекулярного кисню. В результаті утворюється радикал О₂*^- (супероксид), здатний вступати в ланцюг подальших перетворень в результаті послідовних приєднань електронів і протонів (у водному середовищі):

ІІ. Вільні радикали органічних молекул, які утворюються при дії іонізуючої та УФ-радіації.

Наприклад, при дії іонізуючої або УФ-радіації відбувається утворення вільних радикалів ароматичних і сірковмісних білків та піримідинових основ нуклеїнових кислот.

ІІІ. Вільні радикали хінонів.

Радикали цього типу приймають участь у переносі електронів в дихальному ланцюзі мітохондрій.

IV. Вільні радикали ліпідів.

Одним з основних структурних елементів біологічних мембран являються фосфоліпіди. До складу молекули фосфоліпіду входять ненасичені жирні кислоти, які можуть в деяких умовах окиснюватись по ланцюговому вільнорадикальному механізму. Особливість ланцюгових реакцій в тому, що вільні радикали, реагуючи з іншими молекулами, не зникають, а перетворюються в інші вільні радикали. Наслідки окиснення фосфоліпідів - це в першу чергу порушення бар'єрних функцій біомембран для іонів та інших молекул. Як зараз встановлено, вільнорадикальне окиснення ліпідів відіграє ведучу роль у розвитку УФ - еритеми шкіри, світлових опіках очей, радіаційних пошкоджень та інших патологічних станах організмів [15].

Механізм вільнорадикального окиснення в організмі відповідає загальним закономірностям ланцюгового окиснення. Процес починається зі стадії ініціювання, де в ролі ініціатора в основному виступає гідроксильний радикал. Це найбільш реакційноздатний проміжний продукт відновлення кисню, здатний віднімати атом водню від органічних сполук, наприклад, жирних кислот (RH), з утворенням води і органічного вільного радикалу:

RH + * OH > R* + H₂O.

Далі радикали ненасичених жирних кислот R* взаємодіють з киснем, утворюючи пероксидні радикали RO₂*, а ті в свою чергу, вступають в реакцію з новими молекулами жирних кислот з утворенням гідропероксидів ліпідів (ROOH):

R* +O₂ > RO₂*

RO₂* + RH > R* + ROOH [15, 16].

Особливість вільнорадикального окиснення в біосистемах в тому, що під впливом різних екстремальних факторів чи в присутності іонів металів зі змінною валентністю (заліза, міді) ланцюгова реакція стає розгалуженою, тобто продукт ланцюгового окиснення гідропероксид розщеплюється з утворенням вільних радикалів, які дають початок новим ланцюгам окиснювальних процесів. [54]

В ряді праць вивчено особливості розвитку окиснювального стресу при індукції запрограмованої загибелі клітин - апоптоза. В останні роки особлива увага приділяється вивченню ролі активних метаболітів кисню (АМК) у розвитку апоптоза у зв'язку з тим, що високоактивні АМК утворюються в клітинах в аеробних умовах. В живому організмі руйнівна активність АМК гальмується системою антиоксидантів, порушення в якій може привести до загибелі клітини.

З'ясування причин ураження клітин в умовах окиснювального стресу зводиться до пошуку реактивних сполук, які утворюються після взаємодії клітини з окисником. Прикладом може слугувати реакційноздатний гідроксильний радикал, який утворюється при взаємодії O₂* і H₂O_2. Вважається, що пероксид водню небезпечний швидше тому, що реагуючи з супероксидним радикалом або з негеміновим залізом (Fe²⁺), він може приводити до утворення гідроксильного радикалу, який має надзвичайну біологічну активність: