Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Роли митохондрий и активных форм кислорода для процесса старения.

Читайте также:
  1. Автоматизация процесса управления персоналом Управляемого общества.
  2. Активные формы кислорода — главный яд старения
  3. Анализ процесса рисования
  4. Анализ технологического процесса производства керамического кирпича и камней
  5. Возобновление процесса реформ
  6. Вопрос 56. Основы процесса размораживания продуктов питания.
  7. Время для активных военных действий

Доказательства роли митохондрий и активных форм кислорода для процесса старения.

 

> Образование АФК в ходе работы ферментов дыхания во внутренней мембране митохондрий – установленный факт.

 

> Вредоносное действие АФК на белки, липиды и ДНК клетки – также установленный факт.

 

> Воздействие повышенных концентраций АФК на митохондрии запускает в клетке программу самоубийства (апоптоза), которое сопровождается дополнительным мощным выбросом АФК, – наблюдение, сделанное независимо во многих лабораториях мира. Кроме того, показано, что факторы, которые повышают «самоубийственную» активность клеток, приводят к ускоренному старению.

 

> В клетке существуют специальные системы защиты от АФК. Важное место среди них занимают ферменты, быстро нейтрализующие АФК. Показано, что усиление этих систем, а также внедрение вышеупомянутых ферментов с помощью генной инженерии в митохондрии может приводить к увеличению продолжительности жизни у животных.

 

> Животные, у которых из‑за определенных мутаций была сильно снижена точность копирования митохондриальной ДНК (из‑за чего в ней быстро накапливались повреждения и ошибки), были подвержены ускоренному старению. Кроме того, у этих животных наблюдалось повышенное окисление липидов внутренней мембраны митохондрий – четкий признак вредительства АФК. Это окисление, а также до некоторой степени и старение можно было предотвратить с помощью антиоксиданта, избирательно направленного в митохондрии (подробнее о таких антиоксидантах – в следующей главе).

 

> Если сравнить скорость образования АФК в митохондриях и продолжительность жизни разных видов животных, то можно увидеть хорошую корреляцию: чем ниже эта скорость, тем дольше животное живет.

 

1 Свободно-радикальная теория старения

На фоне существования множества теорий и гипотез, объясняющих процесс старения, свободно-радикальная теории старения, кажется, получает наиболее широкое признание в качестве правдоподобного объяснения основных метаболических реакций, лежащих в основе процессов старения. [17]. Свободно-радикальная теория старения была впервые сформулирована в пятидесятые годы Harman, который выдвинул гипотезу, согласно которой существует один общий процесс накопления эндогенных кислородных радикалов, опосредующий негативное влияние факторов окружающей среды и модифицирующий генетические факторы и в конечном итоге, ответственный за старение и смерть всех живых существ [23,33]. Эта теория была пересмотрена в 1972 г., когда именно митохондрии были определены как субстраты, ответственные за большинство свободно радикальных реакций, связанных с процессом старения. Он также предположил, что продолжительность жизни определяется уровнем свободных радикалов в митохондриях. Считается, что с увеличением возраста вследствие окислительного стресса, появляется дисбаланс между производством свободных радикалов и антиоксидантной защитой [41]. Повышение уровня окислительных повреждений ДНК, белков и липидов и снижение активности антиоксидантной системы сопутствуют старению организмов.[6,42]. Однако, даже если ясно, что с возрастом идёт накопление окислительных повреждений, пока не ясно, способствует ли этот процесс старению во всех организмах и насколько он универсален. Так, долгоживущие, старые дрозофилы имеют, тем не менее, повышенный уровень супероксиддисмутазы и повышенную устойчивость к окислительным стрессам. Это также относится и к долгоживущим мутантам червей, также устойчивым к окислительному стрессу и имеющим связанное с возрастом увеличение активности супероксиддисмутазы и каталазы [27]. Но, тем не менее, возможность увеличения продолжительности жизни Caenorhabditis elegans с помощью веществ, имитирующих каталазу и/или супероксиддисмутазу показывает, что антиоксидантные соединения могут играть важную роль в задержке старения [23].Свободно-радикальная теория старения делится на несколько гипотез, обращающих внимание на исключительную роль отдельных органелл и типов повреждённых молекул в процессе старения [50]. Например, была выдвинута гипотеза о ключевой роли митохондриальной ДНК, поскольку именно мутации в митохондриальной ДНК могут ускорить повреждение клетки свободными радикалами, внося изменения в уровень активности компонентов в электрон-транспортной цепи. А неисправность цепей электронного транспорта и накопление свободных радикалов впоследствии приводят к ещё большему повреждению митохондриальной ДНК и стимулирует, в конечном счёте, мутации митохондриальной ДНК. Этот «порочный круг» мутаций и генерации свободных радикалов и считается причиной клеточного старения [29].Другая гипотеза утверждает, что старение связано с накоплением недоокисленных белков в клетках. Возраст-зависимое снижение уровня деградации окисленных белков может быть ответственным за накопление поврежденных, дисфункциональных молекул в клетках [43].Предполагается также, что окислительное повреждение может быть важным источником соматических мутаций, на этом строится так называемая теория старения вследствие соматических мутаций. Эта теория предполагает, что накопление генетических мутаций в соматических клетках представляет собой конкретную причину старения [7].Идентификация свободно-радикальных реакций в качестве промоутеров процесса старения подразумевает, что вмешательство, направленное на ограничение или ингибирование свободно-радикальных реакций должно уменьшать скорость старения, скорость формирования возрастных изменений и болезней. Ранее был описан идеальный «золотой треугольник» окислительного баланса, в котором окислители, антиоксиданты и биомолекулы-мишени размещены по вершинам фигуры, а равновесие сбалансировано. [15].Прямым следствие этой гипотезы является клиническое применение антиоксидантов у пожилых пациентов. Хотя использованию антиоксидантных пищевых добавок уделяется все большее внимание практически во всех развитых странах, доказательства их полезности по-прежнему скудны и двусмысленны. В самом деле, если некоторые эпидемиологические исследования показали, что пищевые добавки с витамином Е уменьшают риск развития рака и сердечно-сосудистых заболеваний, то такие наблюдения не являются универсальными, а противоречивых сведений множество [11]. Неопределённость в отношении использования антиоксидантов сохраняется даже в модельных исследованиях на животных.На основе имеющейся информации пока невозможно безоговорочно принимать или оспаривать теорию окислительного стресса, как основную теорию старения. Cуществует явная и очевидная необходимость проведения более тщательных исследований с неординарными экспериментальными моделями животных. Tакже очевидна потребность в контролируемых клинических исследованиях для более глубокого понимания роли оксидативного стресса в старении и долголетии [45]

Митохондриальная теория старения

В принципе, митохондриальная теория представляет собой частный случай свободно-радикальной теории. Митохондрия имеет свой аппарат репарации повреждений ДНК экзогенными и эндогенными агентами, в роли которых чаще всего выступают свободные радикалы. Митохондриальная ДНК хоть и включает только 1%–3% генетического материала клетки животного, но вносит вклад в клеточную физиологию гораздо больший, чем можно думать, ориентируясь только на этот процент. Митохондриальная ДНК, находясьв непосредственной близости от места появления свободных радикалов кислорода, представляет собой доступную мишень для нежелательного воздействия радикалов кислорода. Оксидативное повреждение ДНК вызывает изменение нуклеотидных оснований и другие виды повреждения. Наибольший вред наносит 8-оксогуанин, который накапливается в ДНК с возрастом. Повреждение мтДНК обычно гораздо обширнее и сохраняется дольше, чем повреждение ядерной ДНК [37]. Кроме того, поскольку митохондриальная ДНК кодирует полипептиды сети передачи электронов, то любые мутации митохондриальной ДНК неизбежно влияют на всю цепь переноса электронов, потенциально изменяя и функции многочисленных ядерных генов, участвующих в формировании цепи переноса электронов. Наконец, дефекты в цепи переноса электронов могут давать ряд плейотропных эффектов, поскольку влияют на клеточную энергетику [1].Фрамингемское исследование ишемической болезни сердца и долголетия выявило, что долгожительство в большей степени связано со временем материнской смертности, чем отцовской. Это предполагает, что именно митохондриальная ДНК, передающаяся от матери, может играть важную роль в определении продолжительности жизни [39]. Даже если этот вопрос ещё остаётся спорным, то результаты некоторых исследования уже наглядно демонстрируют, что продолжительность жизни связана с конкретным полиморфизмом митохондриальной ДНК [47]. Митохондриальная теория старения часто рассматривается как продолжение и уточнение теории свободных радикалов.[31]. Мутации митохондриальной ДНК накапливаются постепенно в течение жизни и несут прямую ответственность за дефицит в цепях окислительного фосфорилирования, ведущий к появлению активных форм кислорода. Первостепенная значимость именно митохондрий в процессах старения и в определении продолжительности жизни, подтверждается тем, что химические мутагены и липофильные канцерогены (например, полициклические ароматические углеводороды) вызывают в значительно большей степени повреждения митохондриальной ДНК, чем ядерной [28]. На этом основании, собственно, и выдвинута гипотеза о том, что накопление повреждений митохондриальной ДНК ускоряет старение.

На сегодняшний день, теория свободных радикалов и митохондриальная теория являются двумя наиболее известными и обсуждаемыми теориями старения, которые относительно удовлетворительно могут объяснить, как и почему у людей в процессе старения развиваются определённые нарушения физиологии и появляются связанные с возрастом болезни. Довольно много данных есть и о том, что митохондрии могут играть ключевую роль в патогенезе некоторых нейродегенеративных заболеваниях. Технологии, ориентированные на коррекцию митохондриальной дисфункции представляют собой новый вариант антивозрастной терапии.[11]. Именно эти теории являются наиболее известными и пережили испытание временем. Есть основание утверждать, что окислительный стресс вызывает повреждение митохондрий, возникает порочный круг, в котором повреждённые митохондрии производят увеличенное количество активных форм кислорода, что в свою очередь, ведёт к прогрессирующему увеличению ущерба для этих органелл. Нет оснований не соглашаться с мнением Romano et al., [38] о том, что если старение считать результатом окислительного стресса, то антиоксидантные технологии, направленные на митохондрии, обоснованно можно использовать для замедления темпов старения и предотвращения возраст-ассоциированной патологии.

АЦЕТИЛ-L-КАРНИТИН:

 

В настоящее время в медицинской практике широко используются лекарственные препараты, влияющие на метаболизм, среди которых важное место занимает L-карнитин. Это вызвано тем, что L-карнитин и его ацильные производные, из которых наиболее широко изучен О-ацетил-L-карнитин (АЛК), выполняют важнейшую функцию в организме человека. Они переносят остатки жирных кислот из цитоплазмы в матрикс митохондрий для образования энергии, которая необходима для функционирования всех клеток, тканей и систем организма [9].

 

В последнее время стало очевидным, что кроме своей основной функции митохондрии выполняют и целый ряд других таких, например, как запуск программируемой клеточной смерти (апоптоз). Нарушение функции митохондрий, связанное с менее эффективным производством энергии, является основным этапом повреждения клеток. Эти повреждения ведут к снижению выработки энергии из продуктов питания, что приводит к нарушению важных процессов метаболизма и дальнейшему развитию клеточных повреждений, вплоть до гибели клетки. Процесс разрушения митохондрий осуществляют активные формы кислорода (АФК, свободные радикалы), генераторами которых являются сами митохондрии. Часть образующихся АФК не успевают поглощаться клеточной антиокислительной системой и реагируют с окружающими митохондриальными мембранами и митохондриальной ДНК (мДНК) [55]. Особенно чувствительны к токсическим эффектам окислительного стресса мДНК, частично, из-за отсутствия компенсационных механизмов защиты. С течением времени повреждения митохондрий накапливаются и, в конечном счете, это приводит к их уничтожению [32]. Специфические мутации мДНК появляются при старении, которые не обнаруживаются у молодых лиц. Существует целая теория старения, основанная на увеличении митохондриальных повреждений кислородными радикалами, приводящих к накоплению мутаций мДНК. Митохондриальный окислительный стресс также вносит свой вклад и в появление нейродегенеративных заболеваний. В этой связи выяснить каким путем можно подавить или уменьшить разрушения митохондрий - важная задача проводимых во многих странах исследований. Специально разработанные для этой цели препараты, по-видимому, могут значительно улучшить здоровье и продлить жизнь человека. Поскольку L-карнитин и АЛК вносят существенный вклад в митохондриальный синтез ATФ, являясь кофакторами ключевых митохондриальных белков, можно было предположить, что они способны защищать митохондрии от окислительного стресса. Недавние эксперименты in vitro со всей очевидностью указывают, что нейропротекторное действия АЛК, установленное ранее в большом числе работ, реализуется, прежде всего, через его влияние на митохондриальные процессы [5].

 

В другой недавней публикации американских ученых было сообщено, что, связанное с возрастом нарушение митохондрий у старых животных, было значительно уменьшено введением АЛК и альфа липоевой кислоты. В экспериментальном 4 месячном исследовании молодым и старым крысам (в возрасте 4 и 21 месяца соответственно) давали с пищей АЛК и липоевую кислоту. Анализ частиц гиппокампа, с использованием электронных методов микроскопии, показал увеличение количества неповрежденных митохондрий для обеих групп. Наряду с этим у старых крыс также было отмечено существенное сокращение количества поврежденных митохондрий. Авторам работы представляется весьма перспективным подход, при котором для стабилизации структуры и функции клеток митохондрий в гиппокампе мозга и связанных с ним клеток эндотелия используют оптимальное потребление этих клеточных метаболитов [2]. Это и другие изучения, упомянутые в работе, также подразумевают, что, по мере старения, необходимо более высокое потребление АЛК. Таким образом, становится все более очевидным, что коррекцию митохондриальных дисфункций различной этиологии, включая и старение, можно осуществлять с помощью препаратов, которые в последнее время стали называть энерготропными [54]. В последние годы АЛК, наряду с L-карнитином, коэнзимом Q10 и некоторыми другими, выходит в первый ряд энерготропных препаратов. Если последние два вещества достаточно хорошо известны российским врачам, и накоплен значительный клинический опыт их применения, то АЛК до последнего времени был недоступен для отечественного здравоохранения, хотя это соединение выполняет важные функции в клеточном метаболизме и применяется в мировой клинической практике [26]. Из зарубежных публикаций многие уже знают, что это производное L-карнитина, которое используется для лечения целого ряда болезней и потенциально может продлить человеческую жизнь.

 

р53 и старение

 

Будучи центром контроля правильности выполнения генетических программ, р53 неминуемо должен иметь отношения и к процессам старения организма. Старение следует отличать от сопутствующих позднему возрасту болезней. До сих пор неясно, является ли процесс старения организма непосредственно запрограммированным процессом, или он ускоряется после прекращения действия программ регенерации и репарации организма по достижении определенного возраста. Существенные различия продолжительности жизни организмов разных видов указывают на существование ее генетической предопределенности. в то же время, известны значительные отклонения в продолжительности жизни организмов в пределах одного вида, причем имеются веские аргументы в пользу наследуемости признака долголетия. Поэтому наследственность можно рассматривать как первый из факторов, определяющих продолжительность жизни [14]. вторым фактором, безусловно, является образ жизни, поскольку существует множество указаний влияния образа жизни на ее продолжительность. [18].

 

Наиболее обоснованным и достоверным представляется вывод о роли ограничения калорийности питания в увеличении продолжительности жизни [25]. Эволюционный смысл этого явления хорошо понятен – в условиях ограниченности пищевых ресурсов для сох- ранения вида требуется дожить до лучших времен. Наоборот, при избытке калорий интенсивная, со значительными энегретическими нагрузками, активным размножением, жизнь, полная стрессов и пот- рясений, как правило, бывает короче.12].

 

Достаточно аргументированным является также представление о роли окислительных процессов в развитии процессов старения. организм обладает мощными антиоксидантными системами, эффективно защищающими компоненты клеток от окисления и обеспечивающие быструю репарацию возникающих повреждений, однако эти механизмы со временем исчерпывают свой ресурс и ослабевают.

 

 

Существующие в настоящее время представления о роли р53 в старении весьма противоречивы. Генетические манипуляции с геном р53 на мышах дают весьма неоднозначные результаты. Изучение старения на модели мышей, лишенных р53 невозможно, поскольку эти мыши не доживают до одного года, погибая от злокачественных лимфом.[19,20]. Пересадка мышам частично активированного гена р53 приводит к существенному уменьшению частоты спонтанных опухолей, однако при этом наблюдается феномен преждевременного старения [49]. в то же время, введение в геном мышей дополнительной копии немодифицированного гена р53 [24], или снижение экспрессии гена Mdm2 Mendrysa, S.M., приводит к защите от развития рака без снижения продолжительности жизни. У людей распространен полиморфизм гена р53 по 72-й аминокислоте [10]. Аллель Arg72, в отличие от Pro72, отличается лучшей защитой против рака, так как с этой аллелью связана митохондриальная нетранскрипционная функция р53. Люди гомозиготные по аллели Pro72 обладают пониженной противораковой защитой, чаще страдают онкологическими заболеваниями по сравнению с гомозиготными носителями аллели Arg72, но в то же время характеризуются большей средней продолжительностью жизни. Эти результаты указывают на то, что противораковая защита имеет обратную сторону – ускорение процессов старения [22,13].

 

 

Каким же образом можно объяснить этот парадокс и существуют ли способы преодоления негативного действия р53? Для того чтобы найти ответ на этот вопрос надо вспомнить, что определяет проявление двух противоположных свойств р53. Низкие уровни р53 способствуют оптимальной сбалансированности процессов, снижению риска возникновения мутаций и повышению скорости процессов репарации. очевидно, что это свойство р53 благоприятно как в плане профилактики рака, так и в замедлении процессов старения. Продление жизни организмов путем ограничения потребления калорий, вероятно, также не обходится без участия р53, поскольку при физиологически допустимом уровне р53 тормозится модуль IGFmTOR, а дефицит глюкозы способствует адаптивному повышению активности р53, посредством стимуляции АМР-зависимой киназы AMPK. Полезную роль может играть также активация аутофагии, в частности, с участием контролируемого р53 гена DRAM [16]. В процессе аутофагии происходит омоложение цитоплазмы клеток. Это осуществляется за счет переваривания в лизосомах накапливающихся в цитоплазме поврежденных белков, характерных для стареющих клеток (например липофуксина), а также за счет преимущественного удаления поврежденных митохондрий, выделяющих повышенные количества кислородных радикалов [48]. При низком уровне р53 его антиоксидантная функция дополнительно снижает риск накопления мутаций. она оберегает организм от преждевременной выработки ресурса, поскольку постоянно высокий уровень кислородных радикалов приводит к ускоренной эрозии теломер, которые при каждом делении укорачиваются протяженными блоками [40].

 

Таким образом, при умеренном образе жизни активность гена р53 направлена как против риска возникновения рака, так и против преждевременного старения.

 

Другое проявление активности р53 связано с вынужденными радикальными мерами, к которым организму приходится прибегать при серьезных стрессах, интоксикациях, облучении, инфекциях и воспалениях, перегрузке организма калориями, нарушениях метаболизма вследствие болезней (например, диабете), злоупотреблении лекарственными средствами. все эти воздействия могут приводить к качественно иному уровню активации р53, что приводит апоптозу наиболее поврежденных клеток. Апоптоз сопровождается массивным выбросом кислородных радикалов, которые действуют не только на апоптозные клетки, но и оказывают действие на все микроокружение [36]. Это создает условия для окисления ДНК, возникновения мутаций, изменения внеклеточного матрикса, с последующим накоплением поврежденных белков, развитием тканевых патологий, гибелью клеток паренхимы органов, развитие фиброза [35] и.т.п. Хронические воспаления вызывают перманентный окислительный стресс в пораженных тканях, способствуя ускоренной эрозии теломер и локальной выработки ресурса регенерации ткани. Это может приводить к «локальным прогериям», то есть локальному старению тканей, что лежит, например, в основе ряда нейродегенеративных заболеваний, а также способствует развитию легочной эмфиземы, патологии почек и т. д.[21]. в патогенезе всех этих состояний самую активную роль играет р53. Таким образом, функция р53 не только обеспечивает пресечение «неправильного поведения» клеток, но и решает судьбу людей в случае их неразумного обращения со своим здоровьем. Знание механизмов действия р53 еще раз убеждает в неоспоримом преимуществе профилактического одхода к борьбе с болезнями. в основе здоровья и долголетия лежит умеренность, и тогда р53 действительно становится нашим «Ангелом Хранителем».

 

 

Роль фуллеронов в замедлении старения

 

Фуллерены — это довольно необычный класс молекул, представляющих собой одну из форм существования углерода (так называемых аллотропных модификаций). Всем известные алмаз и графит — тоже не что иное, как разные аллотропные формы углерода, однако в структуре алмаза атомы углерода собраны в тетраэдры, графит состоит из плоских слоев, образованных шестиугольниками, ну а фуллерены —это шарообразные молекулы с замкнутой поверхностью. Самый простой из фуллеренов содержит 60 атомов углерода и удивительным образом напоминает по своей структуре футбольный мяч: его поверхность образована чередующимися пяти- и шестиугольниками, причем размер этого «мяча» составляет всего 1 нм (нанометр).

Рисунок 1. Молекула фуллерена очень похожа на футбольный мяч, только забивать им голы сможет лишь футболист наноскопического размера.

Открытие фуллеренов — один из ярких примеров прогностической мощи науки: еще в 70-е годы XX века были сделаны теоретические квантово-химические расчеты, предсказывающие существование подобных молекул, однако лишь в 1985 году их впервые обнаружили при исследовании паров графита после его лазерного облучения [53. Позднее фуллерены были найдены и в природных минералах — особняком здесь стоит такой камень, как шунгит [8].

Физики и химики нашли фуллеренам множество применений: их используют при синтезе новых соединений в оптике и при производстве проводников. О биологических же свойствах фуллеренов долгое время поступали неоднозначные данные: биологи то объявляли их токсичными [52], то обнаруживали антиоксидантные свойства фуллеренов и предлагали использовать их в лечении таких серьезных заболеваний, как бронхиальная астма [58].

Крысы-долгожители

В 2012 году увидела свет публикация, которая привлекла внимание геронтологов — специалистов, работающих над проблемами старения. В этой работе Тарек Баати и соавторы [4] продемонстрировали впечатляющие результаты — крысы, которых кормили суспензией фуллеренов в оливковом масле, жили вдвое дольше обычных, и, к тому же, демонстрировали повышенную устойчивость к действию токсических факторов (таких как четыреххлористый углерод). Токсичность этого соединения обусловлена его способностью генерировать активные формы кислорода (АФК) [30], а значит, биологические эффекты фуллеренов, скорее всего, можно объяснить их антиоксидантными свойствами (способностью «перехватывать» и дезактивировать АФК).

Связь активных форм кислорода с процессами, происходящими при старении, в настоящее время уже практически не подвергается сомнению. С 60-х годов ХХ века, когда была сформулирована свободнорадикальная теория старения [34], и до настоящего времени объем данных, подтверждающих такую точку зрения, только накапливается. Однако до сих пор ни один антиоксидант — ни природный, ни синтетический — не давал столь поразительного увеличения продолжительности жизни экспериментальных животных, как в опытах Баати и коллег. Даже специально сконструированные коллективом под руководством академика Скулачева антиоксиданты «адресного действия» — так называемые «ионы Скулачева», или соединения ряда SkQ, — демонстрировали менее значительные эффекты [46].

Эти вещества представляют собой липофильные положительно заряженные молекулы с присоединенным антиоксидантным «хвостом», которые благодаря своей структуре способны накапливаться в митохондриях (именно в этих органоидах эукариотических клеток происходит генерация активных форм кислорода). Однако соединения ряда SkQ продлевали жизнь подопытных мышей в среднем всего на 30%.

Рисунок 2. Слева — мышь, старение которой замедлено благодаря приему «ионов Скулачева», справа — мышь из контрольной группы [11].

Почему же фуллерены оказались столь эффективными в борьбе со старением?

Задавшись этим вопросом,ученые стали рассматривать возможность существования дополнительного механизма биологического действия фуллеренов — кроме уже известного антиоксидантного. Подсказка обнаружилась при изучении одного из соединений ряда SkQ — SkQR1, содержащего остаток родамина. Это соединение относится к группе протонофоров — молекул, способных переносить протоны из межмембранного пространства через мембрану в матрикс митохондрии, снижая, таким образом, трансмембранный потенциал (Δψ). Как известно, именно этот потенциал, существующий благодаря разнице в содержании протонов по разные стороны мембраны, и обеспечивает выработку энергии в клетке. Однако он же и является источником генерации АФК. В сущности, активные формы кислорода здесь сродни «токсическим отходам» при производстве энергии. Хотя они имеют и ряд полезных функций [51], в основном АФК — источник повреждения ДНК, липидов и многих внутриклеточных структур.

Рисунок 3. Схема строения митохондрии (слева), перенос протонов органическими кислотами — «мягкими разобщителями» (в центре) — и динитрофенол — самый известный из «разобщителей» (справа).

Есть сведения, что некоторое снижение митохондриального трансмембранного потенциала может быть полезным для клеток.Снижение его всего на 10% приводит к уменьшению продукции АФК в 10 раз [44]. Существуют так называемые «мягкие разобщители», повышающие протонную проводимость мембран, в результате чего происходит «разобщение» дыхания и фосфорилирования АТФ [57].

Пожалуй, самый известный «разобщитель» — DNF, или 2,4-динитрофенол (рис. 3). В 30-е годы ХХ века им очень активно пользовались при лечении ожирения. Собственно, динитрофенол — первый «жиросжигатель», использовавшийся в официальной медицине. Под его действием клетка переключается на альтернативный путь метаболизма, запуская «сжигание» жиров, а получаемая клеткой энергия не запасается в АТФ, как обычно, а излучается в виде тепла.

Поиск легких способов похудения будет актуален всегда, пока представители Homo Sapiens будут беспокоиться о своем внешнем виде; однако для нашего исследования более интересен тот факт, что подобные «мягкие разобщители» снижают выработку АФК и в небольших дозах могут способствовать продлению жизни [56].

 

 


Дата добавления: 2015-09-05; просмотров: 392 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Активные формы кислорода — главный яд старения| Ионы Скулачева

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.017 сек.)