Общие вопросы / Субстраты, используемые в парентеральном и энтеральном питании

Роль антиоксидантов в нутриционной поддержке

P. Furst

Цели обучения

  • Знать основные источники свободных радикалов в организме человека.
  • Объяснить основы системы антиоксидантной защиты.

В этой главе в кратком виде представлен обзор некоторых основных концепций и определений, выдвинуты гипотезы о будущей антиоксидантной терапии и высказаны некоторые размышления о применении их в клинической практике при различных болезнях.

Определения

Что такое свободный радикал?

Свободный радикал определяется как особый вид молекулы, способной существовать независимо и содержащей один или более неспаренных электронов; при наличии только одного неспаренного электрона он является единственным на орбите. Свободные радикалы и различные реактивные виды кислорода могут образовываться либо при нормальных, основных метаболических процессах, либо под воздействием внешних источников. В табл. 1 и 2 представлены некоторые реактивные виды кислорода в живых организмах и источники свободных радикалов.

Таблица 1. Избранные реактивные виды кислорода в живых организмах

НерадикалыСвободные радикалы
Перекись водорода Н2О2Супероксид радикал О2
Молекулярный кислород О2Липид пероксил радикал LОО*
Гипохлорная кислота НОClГидроксил радикал ОН*
Озон О3Нитратоксид радикал NО*

Таблица 2. Некоторые источники свободных радикалов

Внутренние источники
Митохондрия
Фагоциты
Ксантиноксидаза (ЕС 1.1.3.22)
Реакции с Fe и др. переносящими металлами
Цикл арахидоновой кислоты
Пероксисомы
Физическая нагрузка
Воспаление
Ишемия и реперфузия
Внешние источники
Курение
Ионизирующее излучение
Ультрафиолетовый свет
Некоторые лекарства, реагенты и промышленные растворители
Загрязнение окружающей среды

Если свободные радикалы не инактивированы, то они могут повреждать все типы клеточных макромолекул, включая белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты, приводя к повреждению клетки и атеросклерозу. С другой стороны, местное образование таких молекул иммунными клетками может быть важным фактором в борьбе организма с бактериями и защите его от инфекции.

Антиоксидантная защита

Антиоксидантная защита состоит из ферментов, водо- и жирорастворимых веществ.

  • Линия ферментативной защиты включает глутатионпероксидазы, СОД (супероксиддисмутазу) и каталазу. СОД – это семейство антиоксидантных ферментов, катализирующих разложение О2на Н2О2и О2. Глутатионпероксидаза содержит селен и восстанавливает гидропероксид, образующийся при окислении жира. Каталаза – это специфический фермент, катализатор расщепления Н2О2.
  • Вторая линия защиты состоит из низкомолекулярных соединений, например витаминов Е и С, каротиноидов и так называемых непищевых антиоксидантов, например, фенольных и полифенольных соединений (рис. 1).

Рис. 1. Синергичное действие водорастворимых и жирорастворимых
клеточных антиоксидантов (F. J/Kelly, NCP:9, 141–145,1994)

Что такое окислительный стресс ?

Окислительный стресс может быть определен как неустойчивое состояние между прооксидантами и антиоксидантами. Прооксидантные элементы включают все факторы, которые играют активную роль в повышенном образовании свободных радикалов или других реактивных видов кислорода. В этом процессе могут участвовать как клеточные (дефекты в митохондриальном дыхании, специфические ферменты), так и экзогенные (курение, полиненасыщенные жирные кислоты, загрязнение воздуха, лекарства и т. д.) механизмы.

Что такое антиоксидантная активность?

Антиоксидантная активность – это индивидуальный критерий, он может быть определен как сумма имеющихся эндогенных и экзогенных защитных механизмов, обеспечивающих окислительный баланс.

Антиоксидантная терапия – факты и фантазии

Для большинства заболеваний окислительный стресс является следствием основной патологии; неконтролируемое распространение токсичных радикалов вызывает больше клеточных повреждений, чем основное заболевание. Этот стресс участвует в возникновении генерализованных изменений проницаемости капилляров и тканевой диффузии, что характерно для полиорганной недостаточности.

Попытки использовать в будущем антиоксиданты для лечения болезней человека можно условно разделить на три группы:

1) введение антиоксидантов, которые имеются в организме человека от природы (a-токоферол, глютатионсульфат или SOD);
2) введение синтетических антиоксидантов, например пробукола, или комплексообразующих агентов, подавляющих Fe2+- и Fe3+-зависящие свободнорадикальные реакции, или ингибиторов ксантиноксидазы;
3) изучение возможности проявлений у лекарств, применяемых для лечения других тканевых повреждений, дополнительных полезных лечебных свойств.

Предполагается, что особенно важными являются сульфгидрильные антиоксиданты, подобные цистеину, глютатиону и таурину. Восстановленный глютатион и цистеин ингибируют экспрессию ядерного фактора транскрипции в линиях стимулированных Т-клеток. Это наблюдение может представить интересный подход к лечению СПИДа, поскольку фактор транскрипции усиливает экспрессию m-РНК вируса иммунодефицита человека. Клинические исследования такой стратегии пока еще невозможны. Одной из причин является отсутствие подходящих для этого препаратов. Для человека использование N-ацетилцистеина не подходит в связи с отсутствием ацилаз в тканях его организма, за исключением почек. Таурин защищает против окислительного повреждения. В основе механизма действия таурина лежит его взаимодействие с Н2О2и Clв реакции миелопероксидазы, при этом образуется хлорамин таурина – оксидант с очень низкой реактивностью, частично подавляющий образование свободных радикалов. Действительно, хлорамин таурина может проявлять мощный противовоспалительный эффект путем подавления образования фактора некроза опухоли и оксида азота в линиях клеток макрофагов, стимулированных эндотоксином и a-интерфероном.

Витамины Е, С и b-каротин – важные антиоксидантные нутриенты, играющие существенную роль в нутриционной поддержке больных в критическом состоянии. Низкие уровни этих антиоксидантов в крови часто обнаруживаются в состоянии катаболического стресса, их снижение связано с сильным повышением реактивных видов кислорода. Тем не менее клиническая важность дополнительных нутриционных антиоксидантов все еще подвергается сомнению. Также пока неизвестно, будут ли способствовать фармакологические дозы этих витаминов снижению степени окислительного повреждения у тяжелобольных пациентов.

Тяжелое заболевание связано со снижением запасов глютатиона в печени, мышцах и плазме. Действительно, пониженное содержание глютатиона приводит к снижению антиоксидантной активности этих тканей. Глютамин является эффективным предшественником глютатиона; было показано, что глютаминовые добавки сохраняют количество сульфата глютатиона в печени. В настоящее время появились сообщения об успешном применении комбинированной терапии витамином Е и глютамином при лечении тяжелой формы тромбоза глубоких вен, возникающей после операции по трансплантации костного мозга.

Резюме

Становится ясным, что главные антиоксиданты, витамины Е, С и глютадионфосфат, могут действовать синергичным или комплементарным (т. е. дополняющим друг друга) способами. Аскорбат ликвидирует ряд оксидантов, включая и гипохлорид, образующийся с помощью миелопероксидазы, и восстанавливает витамин Е. Система антиоксидантов для защиты от окислительного стресса может иметь преимущество частичного функционального совпадения или перекрытия, что позволяет любому индивидуальному компоненту быть доступным в достаточных количествах при необходимой потребности (рис. 1). Таким образом, это может быть использовано для обеспечения пациентов «антиоксидантным коктейлем». Можно предложить, например, такие условные количественные пропорции добавок витаминов Е, С и b-каротина – 1 : 2 : 0,1.

Накопленные к настоящему времени знания об антиоксидантах, несомненно, представляют большую ценность для врачей, ученых-нутрициологов, фармацевтов, химиков и технологов питания. Но пока, к сожалению, увеличивающееся количество исследований в этой области по большей части поднимает вопросы, а не способствует их решению:

  • Какой должна быть дозировка этих антиоксидантов, чтобы не навредить больному?
  • Каких ограничений надо придерживаться, чтобы избежать риска для здоровья, если антиоксиданты идентифицированы?
  • Появляются ли потенциальные побочные эффекты вследствие приема больших количеств пищевых и непищевых антиоксидантов?
  • Являются ли сочетания антиоксидантов более эффективными, чем монотерапия в больших дозах?
  • Можно ли рассматривать фитохимические вещества в качестве компонентов «зеленого парентерального» внутривенного питания в будущем?
  • Влияет ли добавление больших количеств антиоксидантов на вкус и структуру продуктов энтерального питания?
  • Могут ли сохраняться благотворные свойства препаратов, обогащенных натуральными пищевыми и непищевыми антиоксидантами, в процессе обычной кулинарной обработки?

Совершенно ясно, что воплощение приобретенных знаний в практику приведет к улучшению качества жизни пациента. И то, что еще вчера считалось медицинским прогрессом, в будущем станет обычным каждодневным делом. Полемика о взаимосвязях между рационом, питанием, здоровьем и болезнью в конечном итоге обеспечит нас надежными знаниями о том, что можно и чего нельзя достичь с помощью лечебного питания.

Список литературы

  1. Furst P. The role of antioxidants in nutritional support // Proc. of the Nutr. Soc. 1996. 55: 945.
  2. Grimble R. F. Nutritional antioxidants and the modulation of inflammation: theory and practice // New Horizons 1994. 2: 175.
  3. Halliwell B. Oxidants and human disease: some new concepts // FASEB Journal. 1987. 1: 358.

 

Сайт медицины критических состояний
www.critical.ru
Полное оглавление