Научно-практическая конференция и школа с международным участием, посвященная 90-летию со дня рождения академика В.В.Фролькиса

СВОБОДНОРАДИКАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ СТАРЕНИЯ И АНТИОКСИДАНТЫ: ОТ ХИМИИ СВОБОДНЫХ РАДИКАЛОВ К ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ

2014

Свободнорадикальная теория старения возникла в середине XX века. В ее основе были успешные эксперименты по продлению жизни с помощью антиоксидантов – пространственно-затрудненных фенолов, ингибирующих свободнорадикальные химические реакции (Harman, 1956; Эммануэль и Липчина, 1958). В клетках аэробных организмов обнаружены супероксидный радикал (O2·-) и радикал оксида азота (NO·), детектируются продукты перекисного окисления. Однако разветвленные цепные реакции не обнаружены. В настоящее время стало ясно, что в старении организма как сложной иерархической системы критическую роль играют радикалы O2·-, которые возникают в структурах управления системной надежностью, предположительно, в митохондриях специализированных нейронов гипоталамуса. Открыты важнейшие эпигенетические регуляторы клеточных процессов – сиртуины, семейство NAD+-зависимых деацетилаз, модифицирующих хроматин, экспрессия которых зависит от редокс-состояния среды. Доказано, что радикал O2·- как сильный восстановитель способен существенно влиять на соотношение NADH/NAD+. Отрицательная редокс-регуляция активности сиртуинов ведет к существенному замедлению обновления клеточных структур. Как следствие, в клетках и тканях накапливаются свободнорадикальные продукты окисления и прочий метаболический «мусор». Продолжительность жизни человека могла бы достичь 250 лет при 100-процентной надежности защиты клеток и тканей от O2·- (Koltover, 2014). Таким образом, свободно-радикальные часы – эффективный и надежный механизм реализации генетической программы старения. Представления о механизмах продления жизни антиоксидантами также были подвергнуты ревизии. По сравнению со специализированными антиоксидантными ферментами (супероксиддисмутаза и др.) способность антиоксидантов устранять «активные формы кислорода» ничтожно мала. In vivo, антиоксиданты действуют превентивным образом – предотвращают образование радикалов и продуктов свободнорадикального окисления. Например, витамин Е модулирует экспрессию генов, кодирующих синтез важных защитных белков (Azzi, 2007). Существенную роль в профилактической антиоксидантной терапии играет гипоталамо-гипофизарная система (Frolkis et al., 1990; Goncharova et al., 2006). Так называемые антиоксиданты митохондриального действия, «ионы Скулачева», по-видимому, предотвращают образование O2·-, действуя как разобщители окислительного фосфорилирования. В то же время, все больше подтверждений получает теория Мечникова о существенном влиянии микробиоты на здоровье и старение организма как системы (Metchnikoff, 1907). Данные о воздействии фенольных соединений на микрофлору желудка и кишечника дают основания полагать, что геропротекторные эффекты антиоксидантов обусловлены их благоприятным воздействием на микрофлору организма-хозяина (Heintz & Mair, 2014). В связи с этим, обнаруженный недавно в экспериментах с клетками дрожжей радиопротекторный эффект магнитного изотопа магния-25 (ядерный спиновый катализ) открывает перспективы создания нового класса геропротекторов на основе стабильных магнитных изотопов (Гродзинский и др., 2011; Koltover, 2012). Таким образом, в XXI веке проблематика свободнорадикальной теории старения сместилась из химической физики в системную биологию. Работа поддержана РФФИ, гранты 14-04-00593a, 14-04-90409-Укр_a.