Полагают, что уровень активности внутриклеточных ферментативных антиоксидантных систем генетически детерминирован, причем избыточное накопление в клетках супероксидного анионрадикала или перекиси водорода сопровождается депрессией участков генома, ответственного за активность внутриклеточных ферментативных антиоксидантных систем. У человека ген, кодирующий синтез СОД, локализован в 21-й хромосоме.
Супероксиддисмутазную активность могут проявлять комплексы меди с аминокислотами и пептидами, а также многие медьсодержащие белки.
В последние годы были синтезированы модифицированные препараты СОД и каталазы, ассоциированные с иммуноглобулинами, сывороточным альбумином, высокомолекулярными спиртами, в частности, полиэтиленгликолями, что обеспечивало стабильность ферментов и длительность их циркуляции в крови. Подобные ассоциированные формы фермента нашли применение в эксперименте при эндотоксикозе, инфаркте миокарда, региональной ишемии, ожогах кожи, а также при стрессорных и воспалительных повреждениях тканей.
Важнейшей системой инактивации свободных радикалов являются восстановленный глутатион и комплекс ферментов – глутатионпер-оксидазы, глутатионтрансферазы и глутатионредуктазы.
Глутатион синтезируется в печени, откуда транспортируется в различные органы и ткани, обеспечивает восстановление дисульфидных групп белков, дигидроаскорбиновой кислоты, с участием глутатион-трансферазы образует конъюгаты в печени с электрофильными соединениями и последующим выведением их с мочой.
Важную роль в инактивации свободных радикалов отводят внутриклеточным и внеклеточным ловушкам, обеспечивающим обрыв цепи свобод-норадикального окисления.
Эффективными «перехватчиками» радикалов являются фенольные антиоксиданты, в частности, простые фенолы, нафтолы и оксипроиз-водные других ароматических соединений. В настоящее время выделено несколько тысяч фенольных соединений, среди которых выраженным антиоксидантным эффектом обладают витамины Е и К, убихиноны, триптофан и фенилаланин, а также большинство растительных и животных пигментов, в частности, каротиноиды, флавоноиды, фенокарбоксильные кислоты.
Большое биологическое значение для человека имеет антиоксидант - a-токоферол. Он жирорастворим, его основная локализация – гидрофобный слой биологических мембран; инактивирует главным образом радикалы жирных кислот.
Недостаток витамина Е способствует деструкции мембран и экскреции креатина с мочой. Витамин Е – мощный антимутаген, в физиологических концентрациях является регулятором тканевого дыхания, а антиоксидантные свойства его проявляются при 10-15-кратном повышении этих доз. Кроме токоферола, в клетках содержатся водорастворимые антиоксиданты, в том числе аскорбат, которые реагируют с более широким спектром свободных радикалов и поддерживают содержание токоферола.
Аскорбиновая кислота может выступать в качестве донора и акцептора ионов водорода благодаря наличию в структуре двух фенольных групп, ее антиоксидантные свойства характеризуются широким спектром инактивирующего действия на различные свободные радикалы. Аскорбиновая кислота превосходит другие антиоксиданты плазмы крови в защите липидов от перекисного окисления.
Обращает на себя внимание тот факт, что в присутствии ионов Fe или Cu аскорбиновая кислота становится мощным прооксидантом.
Антиоксидантные свойства аскорбиновой кислоты связаны с ее оксиредуктазными переходами. Теряя атом водорода, аскорбиновая кислота превращается в радикал - монодегидроаскорбиновую кислоту, проявляющую прооксидантный эффект, потеря еще одного атома H приводит к образованию дегидроаскорбиновой кислоты. При этом участвует фермент, содержащий медь - аскорбатоксидаза.
Известно, что аскорбиновая кислота восстанавливает продукт окисления б-токофероксид в б-токоферол. Аскорбиновая кислота более стабильна в присутствии метилметионина, обеспечивающего не только восстановление дегидроаскорбиновой кислоты, но и полноценность функционирования глутатионового звена антиоксидантной системы.
Важная роль в антиоксидантной защите организма отводится SH-содержащим соединениями, к числу которых относятся помимо вышеописанного трипептида - глутатиона цистеин, цистин и метионин.
Из биофлавоноидов наиболее изучены антиоксидантные свойства кверцитина и рутина, способных за счет ортогидроксилов фенольного кольца С быть донорами водорода. Биофлавоноиды гасят супероксидный анион-радикал, проявляют антиатерогенное, гипохолестеринемическое действие.
Резюмируя вышеизложенное в целом, следует заключить, что в целостном макроорганизме находятся в динамическом равновесии системы генерации свободных радикалов, в частности, свободных форм кислорода, и анти-радикальной, антиоксидантной защиты.
Нарушение этого взаимодействия нередко приводит к дестабилизации биологических мембран, активации процессов липопероксидации, расстройствам гемостаза, фибринолиза, активации каликреин-кининовой системы, системы комплемента, нарушению васкуляризации, оксигенации и трофики тканей, потенцированию специфических цитопатогенных эффектов воздействия бактериальных токсинов. Антиоксиданты блокируют активацию протоонкогенов, нормализуют иммунный статус.
Ослабление антиоксидантной защиты клеток может быть вызвано недостаточным поступлением в организм неферментных антиоксидантов, б -токоферола. Недостаточное поступление в организм селенаaчастности, может быть одной из причин нарушения активности селензависимой глутатионпероксидазы, дефицит Cu2+ и Zn2+ резко снижают активность СОД и резко повышают чувствительность к оксидантному повреждению.
2.3. Оптимальные методы и возможность их применения для защиты организма человека от воздействия приоритетных поллютантов
Витаминам и минеральным веществам принадлежит исключительно важная роль как в поддержании высокой умственной и физической работоспособности человека так и в его защите от воздействия неблагоприятных факторов внешней среды, производства и нервно-эмоционального напряжения.
Общеизвестна роль аскорбиновой кислоты и витамина В2 в формировании системы микросомального гидроксилирования печени, обеспечивающей детоксикацию и выведение из организма различных чужеродных веществ, таких как бензол, толуол, хлор-замещенные углеводороды и т.п. Не менее важна роль витамина Е, той же аскорбиновой кислоты и бета-каротина в антиоксидантной системе, защищающей организм от воздействия активных форм кислорода, озона и продуктов перекисного окисления липидов. Витамин А необходим для защиты эпителиальных тканей от действия различных повреждающих факторов, в т.ч. канцерогенов.
Существенная роль в биотрансформации и обезвреживании химических чужеродных веществ принадлежит также витаминам В1, В6, В12, фолиевой кислоте и другим биологически активным компонентам пищи.
Учитывая исключительно важное значение микронутриентов в поддержании здоровья и работоспособности человека, а также их защитных свойств, лаборатория витаминов и минеральных веществ НИИ питания РАМН, располагающая современными клинико-биохимическими методами объективной оценки витаминного статуса человека, в тесном сотрудничестве с региональными учреждениями медико-гигиенического профиля, проводит с 1983 г и по настоящее время регулярные обследования обеспеченности витаминами и важнейшими минеральными веществами различных групп населения нашей страны, в т.ч. производственных коллективов и работников различных профессий
Обобщенный анализ данных, полученных в этих обследованиях, позволяет следующим образом охарактеризовать ситуацию с обеспеченностью витаминами и минеральными веществами взрослого трудоспособного населения России:
1. Большая часть населения находится в состоянии постоянного витаминного дефицита. В различных возрастных, профессиональных и региональных группах недостаток витамина С охватывает от 40 до 100% людей, а частота глубокого дефицита достигает 40-50%. От 40 до 80% людей недостаточно обеспечены витаминами группы В: В1, В2, В6, В12 и каротином. Несколько более благополучно обстоит с витаминами А и Е, однако в некоторых группах населения, в частности, подвергающихся воздействию вредных химических факторов, частота дефицита витамина Е может достигать 20-50%.
2. Выявленный дефицит, как правило, затрагивает не какой-то один витамин, а имеет характер сочетанной недостаточности витаминов С, группы В и каротина, т.е. является полигиповитаминозом. Так, при обследовании в июне 1992 г. городского и сельского населения Башкирии сочетанный дефицит 3-5 витаминов был выявлен у 52% всех обследованных Практически во всех подобных случаях на первом месте по частоте и степени выраженности находится дефицит витамина С и каротиноидов, к которому подсоединяется недостаточность 2-3 и более витаминов группы В, в том числе В12 и фолиевой кислоты.
Что касается профессиональных различий, то в этом отношении очень важную роль играют вредные условия труда, и, прежде всего, воздействие на организм различных химических соединений, разрушающих витамины и повышающих потребность в этих защитных факторах. Эта закономерность была, в частности, выявлена при обследовании работников химических и металлургических предприятий Кузбасса, обеспеченность которых витамином С и каротином даже в летнее время была существенно ниже, чем у работников менее вредных производств. Что делает необходимым использование витаминов с антиоксидантным действием в целях повышения защиты организма человека в условиях высокой техногенной нагрузки (таблица 33).
Таблица 33
Защитное действие витаминов при воздействии различных токсических веществ
| Токсиканты | Защитные пищевые вещества |
| Бензол , нитробензол | Витамины В1, В6, В12, С |
| Кадмий | Витамин В6, С |
| Марганец | Витамин В1, С |
| Мышьяк | Витамины В1, В6, В15, Р, С, В3 |
| Окись азота | Витамины А, В1, В2 |
| Окись углерода | Витамины А, В2, В6, С |
| Ртуть и ее соединения | Витамины В1, К, Е, С |
| Свинец и его соединения | Витамины В1, В12, С |
| Сероуглерод | Витамины В1, В6, В5, С |
| Соединения хлора | Витамин С |
| Фенол | Витамины В1, В2, В6, С |
| Формальдегид | Витамины В1, В6, РР, С |
| Фтор | Витамины В2, В12, Е |
| Четыреххлористый углерод | Витамины Е, D, В1 В6, В12, В15 |
В качестве витаминных препаратов в использовать отечественные препараты «Компливит» и «Селмевит» (ОАО "Фармстандарт- Уфимский витаминный завод", Россия).