Два атома кислорода шли по улице, когда останавливались и говорили: «О, боже мой, я чувствую себя более радикально. Кажется, я потерял электрона! »« Ты уверен? »- спрашивает его спутник. «Да», – отвечает первый атом кислорода. "Я позитивный."
Старая химическая шутка
Каждая клетка в нашем теле нуждается в кислороде, чтобы выжить; лишенный кислорода всего на несколько минут, может привести к необратимому повреждению и гибели клеток. В то же время некоторые формы кислорода токсичны для клеток и могут вызывать значительное количество клеточного повреждения, которое мы связываем со старением. Это разделение между производством энергосберегающей энергии или угрожающим жизни ущербом зависит от того, как наши клетки обрабатывают кислород. Давайте рассмотрим этот процесс в деталях, потому что это различие имеет большое значение для нашего собственного старения.
Крошечные структуры внутри клеток, называемые митохондриями, – это небольшие электростанции, которые сжигают кислород и жиры или сахар для производства аденозинтрифосфата (АТФ), который действует как химическая аккумуляторная батарея для подачи энергии для большинства сотовых действий. Митохондрии объединяют кислород с двумя атомами водорода для образования воды во время этой химической прогрессии. Хотя процесс утилизации кислорода обычно хорошо контролируется, одним из побочных эффектов является создание токсичных кислородных «загрязнителей», называемых реактивными кислородными видами или свободными от кислорода радикалами. Свободный радикал представляет собой молекулу, которая потеряла электрон от одного или нескольких атомов. Электроны намного более стабильны парами, поэтому наш неустойчивый свободный от кислорода радикал только с одним электроном бесстыдно крадет любой электрон из любого ближайшего источника, чтобы воссоединить пару. Это создает еще одну нестабильную молекулу (та, которую жертвует свободный от кислорода радикал), которая затем с жадностью присоединяется к другим молекулам в химической цепной реакции, называемой окислением. Ржавление металла – знакомый пример окисления.
В контролируемых условиях окислительные реакции чрезвычайно полезны для поддержания нашего здоровья. Например, наши белые кровяные клетки выделяют реактивные виды кислорода в процессе, называемом респираторным всплеском, для уничтожения бактерий и нейтрализации проглоченных частиц. Однако, если они не содержатся и не контролируются, свободные радикалы могут повредить белки, клеточные мембраны и ДНК.
Наши митохондрии являются основным местом рождения свободных радикалов и поэтому являются первичными очагами окислительного повреждения. С увеличением митохондриального повреждения производство сотовой энергии снижается, а генерация свободных радикалов возрастает, создавая порочный круг. В конечном итоге окислительный ущерб настолько обширен в наших клетках и тканях, что клеточные процессы начинают снижаться. Свободные радикалы и ущерб, который они производят, связаны с старением и рядом состояний, включая злокачественность, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, шизофрению, некоторые мышечные заболевания, катаракту, глухоту и сердечно-сосудистые заболевания.
Наше тело также подвергается воздействию свободных радикалов, образующихся в окружающей среде, при воздействии солнца, производства и сигаретного дыма. Неудивительно, что наши тела эволюционировали, чтобы использовать сложный набор антиоксидантных химических веществ, таких как витамины С и Е и бета-каротин и клеточные ферменты, такие как супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и глутатионпероксидаза, для гашения свободных радикалов и сведения к минимуму повреждений. Тем не менее, никакая защита не совершенна все время, и в результате неизбежно возникает какой-то свободный радикальный ущерб, что в конечном итоге приводит к клеточному старению и гибели клеток.
Биохимик Денхам Харман, доктор медицинских наук, который работал над свободными радикалами на основе нефти в качестве научного химика для Shell Oil Company, предложил эту свободнорадикальную теорию старения в 1956 году. Последующие исследования антиоксидантов и клеточных ферментов, таких как SOD, оказали существенную поддержку этой теории. Максимальный срок службы различных млекопитающих напрямую коррелирует с количеством СОД. SOD превращает свободный от кислорода радикал в пероксид водорода, который далее метаболизируется в нормальный кислород и воду. Мыши, инбредные для выбивания SOD, имеют сокращенный срок службы и развивают злокачественные заболевания, такие как карцинома печени, и ряд дегенеративных состояний, таких как ранняя катаракта и потеря мышц. Мутации человека SOD могут вызывать амиотрофический боковой склероз (болезнь Лу Герига). В других исследованиях сообщается о продлении продолжительности жизни у плодовых мух на 30 процентов, вставив дополнительные копии гена SOD. Высокие уровни SOD очевидны у долгоживущих нематод. В одном убедительном исследовании нематоды имели значительное продление жизни, когда синтетические антиоксиданты добавляли к их среде роста. Исследования червей, в которых генетика старения хорошо разработана, не показали каких-либо жизненных свойств SOD. Для людей остается неясным, может ли диета, богатая антиоксидантами или антиоксидантными добавками, в отсутствие упражнений или других стратегий для компенсации производства свободных радикалов, может уменьшить заболевание и продлить жизнь.
Упражнение и хорошее питание являются двумя наиболее важными инструментами, которые мы имеем в предотвращении увеличения количества свободных радикалов, связанных со старением. Инициирование программы упражнений после того, как антиоксидантный потенциал тела был уменьшен путем старения, фактически может изменить некоторые из потерь. Упражнение повышает эффективность использования кислорода и уменьшает количество свободных радикалов кислорода, повышая антиоксидантную защитную систему нашего организма. Эта система состоит из многочисленных химических процессов, которые гасят или нейтрализуют свободные радикалы. Эти адаптивные изменения происходят параллельно с другими адаптациями к упражнениям.
Тяжелые упражнения фактически увеличивают производство свободных радикалов, но регулярные физические упражнения защищают от свободных радикалов, увеличивая защиту в большей степени. Важным моментом является то, что интенсивное эпизодическое упражнение «воина-выходца», которое обычно является сидячим и не в форме, может подавить антиоксидантную защиту. Это обстоятельство приводит к увеличению количества свободных радикалов и может принести больше вреда, чем пользы. Ключ состоит в том, чтобы систематически создавать программу упражнений, и еще важнее заниматься каждый день. Конечным результатом может быть уменьшение количества свободных радикалов в сочетании с улучшенными механизмами роста и восстановления.
