อนุมูลอิสระและสารต้านอนุมูลอิสระ

การค้นพบอนุมูลอิสระและสารต้านอนุมูลอิสระถือเป็นก้าวสำคัญของวิทยาศาสตร์การแพทย์เทียบเท่ากับการค้นพบจุลินทรีย์และยาปฏิชีวนะ เพราะแพทย์ได้รับไม่เพียงแต่คำอธิบายสำหรับกระบวนการทางพยาธิวิทยาต่างๆ มากมาย รวมถึงการแก่ชราเท่านั้น แต่ยังได้รับวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการต่อสู้กับกระบวนการเหล่านี้ด้วย

ทศวรรษที่ผ่านมามีความก้าวหน้าในการศึกษาเกี่ยวกับอนุมูลอิสระในวัตถุชีวภาพ กระบวนการเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นส่วนเชื่อมโยงที่สำคัญในกระบวนการเผาผลาญอาหารของร่างกาย กระบวนการเหล่านี้มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชัน ในการสังเคราะห์พรอสตาแกลนดินและกรดนิวคลีอิก ในการควบคุมกิจกรรมของไลโปติก ในกระบวนการแบ่งเซลล์ ในร่างกาย อนุมูลอิสระมักเกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัว และกระบวนการนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเกิดลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน (LPO)

อนุมูลอิสระคืออะไร?

อนุมูลอิสระคือโมเลกุลหรืออะตอมที่มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่อยู่ในวงโคจรด้านนอก ซึ่งทำให้มันก้าวร้าวและไม่เพียงแต่สามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของเยื่อหุ้มเซลล์เท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนโมเลกุลเหล่านี้ให้เป็นอนุมูลอิสระ (ปฏิกิริยาหิมะถล่มที่สามารถดำรงอยู่ได้ด้วยตัวเอง) ได้ด้วย

คาร์บอนที่ประกอบด้วยอนุมูลอิสระจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนเพื่อสร้างอนุมูลอิสระเปอร์ออกไซด์ (COO)

อนุมูลเปอร์ออกไซด์จะสกัดไฮโดรเจนออกจากหมู่ข้างเคียงของกรดไขมันไม่อิ่มตัว ทำให้เกิดลิพิดไฮโดรเปอร์ออกไซด์และอนุมูลที่มีคาร์บอนอีกชนิดหนึ่ง

ลิพิดไฮโดรเปอร์ออกไซด์เพิ่มความเข้มข้นของอัลดีไฮด์ที่เป็นพิษต่อเซลล์ และอนุมูลที่มีคาร์บอนจะสนับสนุนปฏิกิริยาการสร้างอนุมูลเปอร์ออกไซด์ ฯลฯ (เป็นห่วงโซ่)

กลไกต่างๆ ในการสร้างอนุมูลอิสระมีอยู่หลายประการ หนึ่งในนั้นคือผลของรังสีไอออไนซ์ ในบางสถานการณ์ ในระหว่างกระบวนการรีดิวซ์ออกซิเจนของโมเลกุล จะมีการเพิ่มอิเล็กตรอนหนึ่งตัวแทนที่จะเป็นสองตัว และเกิดซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออน (O) ที่มีปฏิกิริยาสูง การก่อตัวของซูเปอร์ออกไซด์เป็นกลไกการป้องกันอย่างหนึ่งต่อการติดเชื้อแบคทีเรีย หากไม่มีอนุมูลอิสระออกซิเจน นิวโทรฟิลและแมคโครฟาจก็ไม่สามารถทำลายแบคทีเรียได้

การปรากฏตัวของสารต้านอนุมูลอิสระทั้งในเซลล์และในพื้นที่นอกเซลล์บ่งชี้ว่าการก่อตัวของอนุมูลอิสระไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเป็นครั้งคราวจากผลของรังสีไอออไนซ์หรือสารพิษ แต่เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับปฏิกิริยาออกซิเดชันภายใต้สภาวะปกติ สารต้านอนุมูลอิสระหลัก ได้แก่ เอนไซม์ของกลุ่มซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) ซึ่งมีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาในการเปลี่ยนแอนไอออนเปอร์ออกไซด์เป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และออกซิเจนโมเลกุล เนื่องจากซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสมีอยู่ทั่วไป จึงสมเหตุสมผลที่จะสันนิษฐานว่าแอนไอออนซูเปอร์ออกไซด์เป็นผลพลอยได้หลักอย่างหนึ่งของกระบวนการออกซิเดชันทั้งหมด คาตาเลสและเปอร์ออกซิเดสเปลี่ยนไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการสลายให้เป็นน้ำ

คุณสมบัติหลักของอนุมูลอิสระคือกิจกรรมทางเคมีที่พิเศษ พวกมันพยายามเอาอิเล็กตรอนที่สูญเสียไปกลับคืนมาราวกับว่ารู้สึกด้อยกว่าตัวเอง โดยแย่งอิเล็กตรอนจากโมเลกุลอื่นอย่างก้าวร้าว ในทางกลับกัน โมเลกุลที่ "ได้รับผลกระทบ" ก็กลายเป็นอนุมูลอิสระและเริ่มแย่งอิเล็กตรอนจากโมเลกุลข้างเคียง การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในโมเลกุล ไม่ว่าจะเป็นการสูญเสียหรือการเพิ่มอิเล็กตรอน การเกิดอะตอมใหม่หรือกลุ่มอะตอมใหม่ จะส่งผลต่อคุณสมบัติของโมเลกุล ดังนั้น ปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นในสารใดๆ ก็ตาม จะทำให้คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของสารนั้นเปลี่ยนไป

ตัวอย่างที่รู้จักกันดีที่สุดของกระบวนการอนุมูลอิสระคือน้ำมันเสีย (กลิ่นหืน) น้ำมันหืนจะมีรสชาติและกลิ่นที่แปลกประหลาด ซึ่งอธิบายได้จากการปรากฏตัวของสารใหม่ที่เกิดขึ้นในน้ำมันจากปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือโปรตีน ไขมัน และ DNA ของเนื้อเยื่อที่มีชีวิตสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระได้ ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของกระบวนการทางพยาธิวิทยาต่างๆ ที่ทำลายเนื้อเยื่อ การแก่ก่อนวัย และการพัฒนาของเนื้องอกมะเร็ง

อนุมูลอิสระที่ร้ายแรงที่สุดคืออนุมูลอิสระออกซิเจน อนุมูลอิสระสามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตได้เป็นจำนวนมาก ซึ่งผลที่ตามมาอาจร้ายแรงได้ อนุมูลอิสระออกซิเจนและรูปแบบที่ออกฤทธิ์ (เช่น ลิพิดเปอร์ออกไซด์) สามารถก่อตัวขึ้นในผิวหนังและเนื้อเยื่ออื่นๆ ได้ภายใต้อิทธิพลของรังสี UV ซึ่งเป็นสารพิษบางชนิดที่มีอยู่ในน้ำและอากาศ แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ ออกซิเจนรูปแบบที่ออกฤทธิ์จะเกิดขึ้นในระหว่างการอักเสบ กระบวนการติดเชื้อใดๆ ที่เกิดขึ้นในผิวหนังหรืออวัยวะอื่นๆ เนื่องจากออกซิเจนเป็นอาวุธหลักของระบบภูมิคุ้มกันที่ใช้ทำลายจุลินทรีย์ที่ก่อโรค

เป็นไปไม่ได้ที่จะซ่อนตัวจากอนุมูลอิสระ (เช่นเดียวกับที่เป็นไปไม่ได้ที่จะซ่อนตัวจากแบคทีเรีย แต่เป็นไปได้ที่จะปกป้องตัวเองจากพวกมัน) มีสารบางชนิดที่แตกต่างกันตรงที่อนุมูลอิสระในสารเหล่านั้นมีความรุนแรงน้อยกว่าอนุมูลอิสระของสารอื่นๆ เมื่อให้อิเล็กตรอนแก่สารที่ก่อการแล้ว สารต้านอนุมูลอิสระจะไม่พยายามชดเชยการสูญเสียโดยแลกมาด้วยโมเลกุลอื่นๆ หรือจะทำเฉพาะในกรณีที่หายากเท่านั้น ดังนั้น เมื่ออนุมูลอิสระทำปฏิกิริยากับสารต้านอนุมูลอิสระ สารดังกล่าวจะกลายเป็นโมเลกุลที่สมบูรณ์ และสารต้านอนุมูลอิสระจะกลายเป็นอนุมูลอิสระที่อ่อนแอและไม่ทำงาน อนุมูลอิสระเหล่านี้ไม่เป็นอันตรายอีกต่อไปและไม่ก่อให้เกิดความสับสนวุ่นวายทางเคมี

สารต้านอนุมูลอิสระคืออะไร?

"สารต้านอนุมูลอิสระ" เป็นคำรวมและเช่นเดียวกับคำอื่นๆ เช่น "สารต้านมะเร็ง" และ "สารปรับภูมิคุ้มกัน" ไม่ได้หมายถึงการอยู่ในกลุ่มสารเคมีเฉพาะใดๆ ความจำเพาะของสารเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเกิดออกซิเดชันของลิพิดของอนุมูลอิสระโดยทั่วไปและพยาธิวิทยาของอนุมูลอิสระโดยเฉพาะ คุณสมบัตินี้รวมสารต้านอนุมูลอิสระต่างๆ เข้าด้วยกัน โดยแต่ละชนิดจะมีคุณสมบัติการทำงานเฉพาะของตัวเอง

กระบวนการออกซิเดชันของอนุมูลอิสระของลิพิดเป็นลักษณะทางชีววิทยาโดยทั่วไป และในความเห็นของผู้เขียนหลายคน เป็นกลไกสากลของความเสียหายของเซลล์ที่ระดับเยื่อหุ้มเซลล์เมื่อถูกกระตุ้นอย่างรวดเร็ว ในกรณีนี้ ในเฟสลิพิดของเยื่อหุ้มเซลล์ กระบวนการเปอร์ออกซิเดชันของลิพิดทำให้ความหนืดและความเป็นระเบียบของไบเลเยอร์ของเยื่อหุ้มเซลล์เพิ่มขึ้น เปลี่ยนคุณสมบัติของเฟสของเยื่อหุ้มเซลล์ และลดความต้านทานไฟฟ้า และยังอำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนฟอสโฟลิปิดระหว่างโมโนเลเยอร์สองชั้น (เรียกว่าฟลิปฟลอปฟอสโฟลิปิด) ภายใต้อิทธิพลของกระบวนการเปอร์ออกซิเดชัน การเคลื่อนที่ของโปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์ก็ถูกยับยั้งเช่นกัน ในระดับเซลล์ เปอร์ออกซิเดชันของลิพิดจะมาพร้อมกับอาการบวมของไมโตคอนเดรีย การแยกตัวของฟอสโฟรีเลชันออกซิเดชัน (และในกระบวนการขั้นสูง - การทำให้โครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ละลายได้) ซึ่งในระดับของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดนั้นแสดงออกมาในรูปแบบของการพัฒนาของโรคที่เรียกว่าอนุมูลอิสระ

อนุมูลอิสระและความเสียหายของเซลล์

ในปัจจุบันนี้ เป็นที่ชัดเจนว่าการก่อตัวของอนุมูลอิสระเป็นหนึ่งในกลไกการก่อโรคสากลในความเสียหายของเซลล์หลายประเภท รวมถึงสิ่งต่อไปนี้:

• การคืนการไหลเวียนเลือดให้กับเซลล์หลังจากช่วงภาวะขาดเลือด
• โรคโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตกบางชนิดที่เกิดจากยา
• พิษจากสารกำจัดวัชพืชบางชนิด
• การจัดการคาร์บอนเตตระคลอไรด์
• รังสีไอออไนซ์
• กลไกบางอย่างของการแก่เซลล์ (เช่น การสะสมของผลิตภัณฑ์ไขมันในเซลล์ - เซรอยด์และลิโปฟัสซิน)
• ความเป็นพิษของออกซิเจน
• ภาวะหลอดเลือดแดงแข็งตัวเนื่องจากการเกิดออกซิเดชันของไลโปโปรตีนความหนาแน่นต่ำในเซลล์ของผนังหลอดเลือดแดง

อนุมูลอิสระมีส่วนร่วมในกระบวนการต่างๆ ดังนี้:

• การแก่ตัวลง;
• การก่อมะเร็ง;
• ความเสียหายทางเคมีและยาต่อเซลล์
• การอักเสบ;
• ความเสียหายจากกัมมันตภาพรังสี
• หลอดเลือดแดงแข็งตัว;
• ความเป็นพิษจากออกซิเจนและโอโซน

ผลกระทบของอนุมูลอิสระ

การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมันไม่อิ่มตัวในเยื่อหุ้มเซลล์เป็นผลกระทบหลักประการหนึ่งของอนุมูลอิสระ อนุมูลอิสระยังทำลายโปรตีน (โดยเฉพาะโปรตีนที่มีไทออลเป็นองค์ประกอบ) และดีเอ็นเอ ผลลัพธ์ทางสัณฐานวิทยาของการเกิดออกซิเดชันของไขมันในผนังเซลล์คือการก่อตัวของช่องการซึมผ่านแบบมีขั้ว ซึ่งเพิ่มการซึมผ่านแบบพาสซีฟของเยื่อหุ้มเซลล์สำหรับไอออน Ca2+ ซึ่งส่วนเกินจะถูกสะสมในไมโตคอนเดรีย ปฏิกิริยาออกซิเดชันมักถูกยับยั้งโดยสารต้านอนุมูลอิสระแบบไม่ชอบน้ำ เช่น วิตามินอีและกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส สารต้านอนุมูลอิสระคล้ายวิตามินอีที่ทำลายโซ่ออกซิเดชันพบได้ในผักและผลไม้สด

อนุมูลอิสระยังทำปฏิกิริยากับโมเลกุลในสภาพแวดล้อมไอออนิกและน้ำของช่องเซลล์ ในสภาพแวดล้อมไอออนิก โมเลกุลของสาร เช่น กลูตาไธโอนที่ลดลง กรดแอสคอร์บิก และซิสเตอีน ยังคงรักษาศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระไว้ คุณสมบัติในการปกป้องของสารต้านอนุมูลอิสระจะปรากฏชัดเจนเมื่อเมื่อสารสำรองในเซลล์แยกตัวหมดลง จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาและการทำงานที่เป็นลักษณะเฉพาะเนื่องมาจากออกซิเดชันของไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์

ประเภทของความเสียหายที่เกิดจากอนุมูลอิสระนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยความรุนแรงของอนุมูลอิสระเท่านั้น แต่ยังรวมถึงลักษณะโครงสร้างและชีวเคมีของเป้าหมายด้วย ตัวอย่างเช่น ในพื้นที่นอกเซลล์ อนุมูลอิสระจะทำลายไกลโคสะมิโนไกลแคนของสารหลักของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน ซึ่งอาจเป็นกลไกหนึ่งในการทำลายข้อต่อ (ตัวอย่างเช่น ในโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์) อนุมูลอิสระจะเปลี่ยนการซึมผ่าน (และด้วยเหตุนี้จึงเปลี่ยนหน้าที่กั้น) ของเยื่อหุ้มไซโทพลาสซึมเนื่องจากการก่อตัวของช่องที่มีการซึมผ่านเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การละเมิดภาวะธำรงดุลของไอออนน้ำในเซลล์ เชื่อกันว่าจำเป็นต้องให้วิตามินและธาตุต่างๆ แก่ผู้ป่วยโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ โดยเฉพาะการแก้ไขภาวะขาดวิตามินและธาตุต่างๆ ด้วยโอลิโกกัลอี เนื่องจากมีการพิสูจน์แล้วว่าสามารถกระตุ้นกระบวนการเปอร์ออกซิเดชันและยับยั้งการทำงานของสารต้านอนุมูลอิสระได้อย่างเห็นได้ชัด จึงมีความสำคัญมากที่จะต้องรวมสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพที่มีฤทธิ์ต่อต้านอนุมูลอิสระสูงเข้าไว้ในการบำบัดแบบผสมผสาน ซึ่งรวมถึงวิตามินที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระ (อี ซี และเอ) และธาตุต่างๆ เช่น ซีลีเนียม (Se) นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นอีกด้วยว่าการใช้วิตามินอีสังเคราะห์ในปริมาณที่ดูดซึมได้แย่กว่าวิตามินอีจากธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น การให้วิตามินอีในปริมาณสูงถึง 800 และ 400 IU ต่อวันจะช่วยลดการเกิดโรคหลอดเลือดหัวใจได้ (53%) อย่างไรก็ตาม คำตอบสำหรับประสิทธิภาพของสารต้านอนุมูลอิสระจะได้มาจากการศึกษาวิจัยแบบควบคุมขนาดใหญ่ (จากผู้ป่วย 8,000 ถึง 40,000 ราย) ซึ่งดำเนินการในปี 1997

พลังป้องกันที่รักษาระดับ LPO ไว้ที่ระดับหนึ่ง ได้แก่ ระบบเอนไซม์ที่ยับยั้งการเกิดเปอร์ออกซิเดชันและสารต้านอนุมูลอิสระจากธรรมชาติ มี 3 ระดับในการควบคุมอัตราการเกิดออกซิเดชันของอนุมูลอิสระ ขั้นแรกคือแอนติออกซิเจน ซึ่งรักษาความดันบางส่วนของออกซิเจนในเซลล์ให้ค่อนข้างต่ำ ซึ่งรวมถึงเอนไซม์ระบบทางเดินหายใจที่แข่งขันกันเพื่อแย่งออกซิเจน แม้ว่าการดูดซึม O3 ในร่างกายและการปลดปล่อย CO2 จะแตกต่างกันมาก แต่ pO2 และ pCO2 ในเลือดแดงมักจะค่อนข้างคงที่ ขั้นที่สองของการป้องกันคือแอนติอนุมูลอิสระ ประกอบด้วยสารต่างๆ ที่มีอยู่ในร่างกาย (วิตามินอี กรดแอสคอร์บิก ฮอร์โมนสเตียรอยด์บางชนิด ฯลฯ) ซึ่งขัดขวางกระบวนการ LPO โดยโต้ตอบกับอนุมูลอิสระ ขั้นที่สามคือแอนติเปอร์ออกไซด์ ซึ่งทำลายเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นแล้วด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ที่เหมาะสมหรือแบบไม่ใช้เอนไซม์ อย่างไรก็ตาม ยังคงไม่มีการจำแนกประเภทแบบรวมและมุมมองแบบรวมเกี่ยวกับกลไกการควบคุมอัตราการเกิดปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระและการกระทำของแรงป้องกันที่รับรองการใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของการเกิดออกซิเดชันของไขมัน

เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงในการควบคุมปฏิกิริยา LPO ขึ้นอยู่กับความรุนแรงและระยะเวลา: ประการแรก อาจกลับคืนสู่ภาวะปกติได้ในภายหลัง ประการที่สอง นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงไปสู่อีกระดับหนึ่งของการควบคุมตนเอง และประการที่สาม ผลกระทบบางอย่างทำให้กลไกการควบคุมตนเองนี้แตกสลาย และส่งผลให้ไม่สามารถนำหน้าที่ควบคุมมาใช้ได้ ดังนั้น การทำความเข้าใจบทบาทในการควบคุมของปฏิกิริยา LPO ภายใต้สภาวะที่ต้องเผชิญกับปัจจัยที่รุนแรง โดยเฉพาะความเย็น จึงเป็นขั้นตอนที่จำเป็นในการวิจัยที่มุ่งพัฒนาวิธีการทางวิทยาศาสตร์ในการจัดการกระบวนการปรับตัวและการบำบัดที่ซับซ้อน การป้องกัน และการฟื้นฟูโรคที่พบบ่อยที่สุด

สารต้านอนุมูลอิสระที่นำมาใช้บ่อยและมีประสิทธิภาพมากที่สุดชนิดหนึ่งคือสารเชิงซ้อนของโทโคฟีรอล กรดแอสคอร์บิก และเมไทโอนีน เมื่อวิเคราะห์กลไกการทำงานของสารต้านอนุมูลอิสระแต่ละชนิดที่ใช้แล้ว จะพบดังต่อไปนี้ ไมโครโซมเป็นหนึ่งในแหล่งสะสมโทโคฟีรอลที่ถูกนำเข้ามาจากภายนอกในเซลล์ตับ กรดแอสคอร์บิกซึ่งถูกออกซิไดซ์เป็นกรดดีไฮโดรแอสคอร์บิกสามารถทำหน้าที่เป็นตัวให้โปรตอนได้ นอกจากนี้ ยังแสดงให้เห็นความสามารถของกรดแอสคอร์บิกในการโต้ตอบโดยตรงกับออกซิเจนซิงเกลต์ ไฮดรอกซิลเรดิคัล...

ดังนั้นในร่างกายจึงมีระบบต้านอนุมูลอิสระที่เชื่อมต่อกันหลายระบบ โดยมีหน้าที่หลักในการรักษาปฏิกิริยาออกซิเดชันของเอนไซม์และไม่ใช่เอนไซม์ให้อยู่ในระดับคงที่ ในแต่ละขั้นตอนของการพัฒนาปฏิกิริยาของเปอร์ออกไซด์ จะมีระบบเฉพาะที่ทำหน้าที่เหล่านี้ ระบบบางระบบมีความเฉพาะเจาะจงอย่างเคร่งครัด ในขณะที่ระบบอื่นๆ เช่น กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส โทโคฟีรอล มีขอบเขตการทำงานที่กว้างกว่าและมีความจำเพาะต่อสารตั้งต้นน้อยกว่า การเสริมกันของปฏิกิริยาระหว่างระบบต้านอนุมูลอิสระของเอนไซม์และไม่ใช่เอนไซม์ทำให้ร่างกายต้านทานต่อปัจจัยรุนแรงที่มีคุณสมบัติเป็นสารก่อออกซิเดชันได้ เช่น ความสามารถในการสร้างเงื่อนไขในร่างกายที่ทำให้เกิดการสร้างออกซิเจนในรูปแบบที่กระตุ้นได้และการกระตุ้นปฏิกิริยาของลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน ไม่มีข้อสงสัยเลยว่าการกระตุ้นปฏิกิริยาของลิพิดเปอร์ออกซิเดชันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยสิ่งแวดล้อมจำนวนหนึ่งที่มีต่อร่างกายและในกระบวนการทางพยาธิวิทยาที่มีลักษณะต่างๆ ตามที่ V. Yu. Kulikov et al. กล่าว (1988) ขึ้นอยู่กับกลไกการกระตุ้นปฏิกิริยา LPO ปัจจัยทั้งหมดที่ส่งผลต่อร่างกายสามารถแบ่งออกได้ด้วยความน่าจะเป็นในระดับหนึ่งเป็นกลุ่มต่อไปนี้

ปัจจัยที่มีลักษณะทางฟิสิกเคมีที่ส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของสารตั้งต้นของเนื้อเยื่อและตัวกระตุ้นโดยตรงของปฏิกิริยา LPO:

• ออกซิเจนภายใต้ความดัน;
• โอโซน;
• ไนตริกออกไซด์;
• รังสีไอออไนซ์ ฯลฯ

ปัจจัยที่มีลักษณะทางชีววิทยา:

• กระบวนการฟาโกไซโทซิส
• การทำลายเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์
• ระบบสำหรับสร้างรูปแบบออกซิเจนที่ถูกกระตุ้น

ปัจจัยที่กำหนดการทำงานของระบบต่อต้านอนุมูลอิสระของร่างกายทั้งแบบมีเอนไซม์และไม่มีเอนไซม์:

• การทำงานของกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเหนี่ยวนำระบบต้านอนุมูลอิสระของเอนไซม์
• ปัจจัยทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับการยับยั้งเอนไซม์ชนิดหนึ่งหรืออีกชนิดหนึ่งที่ควบคุมปฏิกิริยาการเกิดออกซิเดชันของไขมัน (การขาดกลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส, คาตาเลส ฯลฯ)
• ปัจจัยทางโภชนาการ (ขาดโทโคฟีรอล, ซีลีเนียม, ธาตุอาหารอื่นๆ ฯลฯ ในอาหาร)
• โครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์
• ธรรมชาติของความสัมพันธ์ระหว่างสารต้านอนุมูลอิสระที่มีลักษณะเป็นเอนไซม์และไม่ใช่เอนไซม์

ปัจจัยเสี่ยงที่กระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยา LPO:

• การกระตุ้นระบบออกซิเจนของร่างกาย
• ภาวะเครียด (ความหนาว อุณหภูมิสูง การขาดออกซิเจน ผลกระทบทางอารมณ์และความเจ็บปวด)
• ภาวะไขมันในเลือดสูง

ดังนั้นการกระตุ้นปฏิกิริยา LPO ในร่างกายจึงมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการทำงานของระบบขนส่งและการใช้ออกซิเจน Adaptogens ควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ รวมถึง eleutherococcus ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย การเตรียมจากรากของพืชชนิดนี้มีคุณสมบัติบำรุงทั่วไป ปรับตัว ต่อต้านความเครียด ต่อต้านหลอดเลือดแดงแข็ง ต่อต้านโรคเบาหวาน และคุณสมบัติอื่น ๆ ช่วยลดอาการเจ็บป่วยทั่วไป รวมถึงไข้หวัดใหญ่ เมื่อศึกษาเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ทางชีวเคมีของสารต้านอนุมูลอิสระในมนุษย์ สัตว์ และพืช ขอบเขตของสภาวะทางพยาธิวิทยาสำหรับการรักษาซึ่งใช้สารต้านอนุมูลอิสระได้ขยายเพิ่มขึ้นอย่างมาก สารต้านอนุมูลอิสระถูกนำมาใช้เป็น Adaptogens ได้อย่างประสบความสำเร็จเพื่อป้องกันความเสียหายจากรังสี รักษาบาดแผลและไฟไหม้ วัณโรค โรคหัวใจและหลอดเลือด โรคทางจิตและประสาท เนื้องอก เบาหวาน เป็นต้น โดยธรรมชาติแล้ว ความสนใจในกลไกที่อยู่เบื้องหลังการกระทำสากลดังกล่าวของสารต้านอนุมูลอิสระก็เพิ่มขึ้น

ปัจจุบัน มีการทดลองพิสูจน์แล้วว่าประสิทธิภาพของสารต้านอนุมูลอิสระนั้นกำหนดโดยกิจกรรมในการยับยั้งการเกิดลิพิดเปอร์ออกซิเดชันอันเนื่องมาจากปฏิกิริยากับเปอร์ออกไซด์และอนุมูลอิสระอื่นๆ ที่เริ่มต้น LPO รวมถึงผลของสารต้านอนุมูลอิสระที่มีต่อโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งอำนวยความสะดวกในการเข้าถึงลิพิด นอกจากนี้ LPO ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยระบบการทำงานของสารต้านอนุมูลอิสระผ่านกลไกทางประสาทฮอร์โมน มีการแสดงให้เห็นว่าสารต้านอนุมูลอิสระมีผลต่อการปล่อยสารสื่อประสาทและฮอร์โมน ความไวต่อตัวรับ และการจับกันของสารเหล่านี้ ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของฮอร์โมนและสารสื่อประสาทจะเปลี่ยนความเข้มข้นของ LPO ในเซลล์เป้าหมาย ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในอัตราการสลายตัวของลิพิด และส่งผลให้องค์ประกอบของสารเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปด้วย ความสัมพันธ์ระหว่างอัตรา LPO และการเปลี่ยนแปลงในสเปกตรัมของฟอสโฟลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์มีบทบาทในการควบคุม พบระบบควบคุมที่คล้ายคลึงกันในเยื่อหุ้มเซลล์ของสัตว์ พืช และจุลินทรีย์ เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าองค์ประกอบและความลื่นไหลของลิพิดในเยื่อหุ้มเซลล์ส่งผลต่อการทำงานของโปรตีน เอนไซม์ และตัวรับในเยื่อหุ้มเซลล์ ผ่านระบบควบคุมนี้ สารต้านอนุมูลอิสระจะทำหน้าที่ซ่อมแซมเยื่อหุ้มเซลล์ที่เปลี่ยนแปลงไปในสภาวะทางพยาธิวิทยาของสิ่งมีชีวิต ทำให้องค์ประกอบ โครงสร้าง และการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์เป็นปกติ การเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมของเอนไซม์ที่สังเคราะห์โมเลกุลขนาดใหญ่และองค์ประกอบของเมทริกซ์นิวเคลียสที่มีการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของลิพิดในเยื่อหุ้มเซลล์ที่เกิดจากการกระทำของสารต้านอนุมูลอิสระสามารถอธิบายได้จากอิทธิพลของสารเหล่านี้ต่อการสังเคราะห์ DNA, RNA และโปรตีน ในเวลาเดียวกัน ข้อมูลเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์โดยตรงระหว่างสารต้านอนุมูลอิสระกับโมเลกุลขนาดใหญ่ปรากฏอยู่ในเอกสาร

ข้อมูลเหล่านี้ รวมถึงข้อมูลที่เพิ่งค้นพบเกี่ยวกับประสิทธิภาพของสารต้านอนุมูลอิสระในความเข้มข้นระดับพิโคโมลาร์ เน้นย้ำถึงบทบาทของเส้นทางตัวรับในผลต่อการเผาผลาญของเซลล์ ในงานของ VE Kagan (1981) เกี่ยวกับกลไกการปรับเปลี่ยนโครงสร้างและการทำงานของไบโอเมมเบรน พบว่าความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยา LPO ในไบโอเมมเบรนนั้นไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของกรดไขมัน (ระดับความไม่อิ่มตัว) เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับโครงสร้างองค์กรของเฟสลิพิดของเมมเบรนด้วย (การเคลื่อนที่ของโมเลกุลของลิพิด ความแข็งแกร่งของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีน-ลิพิด และลิพิด-ลิพิด) พบว่าจากการสะสมของผลิตภัณฑ์ LPO การกระจายตัวของลิพิดจะเกิดขึ้นในเมมเบรน ปริมาณของลิพิดเหลวในไบโอเลเยอร์จะลดลง ปริมาณของลิพิดที่ถูกโปรตีนของเมมเบรนตรึงไว้จะลดลง และปริมาณของลิพิดที่เป็นระเบียบในไบโอเลเยอร์ (คลัสเตอร์) จะเพิ่มขึ้น

เมื่อศึกษาลักษณะ องค์ประกอบ และกลไกของการรักษาสมดุลของระบบสารต้านอนุมูลอิสระ พบว่าระบบสารต้านอนุมูลอิสระหลายส่วนประกอบที่ซับซ้อน (AOS) สามารถป้องกันการเกิดผลเสียของอนุมูลอิสระและสารประกอบเปอร์ออกไซด์ได้ โดยระบบนี้ทำหน้าที่จับและปรับเปลี่ยนอนุมูลอิสระเพื่อป้องกันการก่อตัวหรือการทำลายของเปอร์ออกไซด์ ซึ่งประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำที่มีคุณสมบัติในการลด เอนไซม์ที่รักษาสมดุลของสารเหล่านี้ เอนไซม์แอนติเปอร์ออกไซด์ สารต้านอนุมูลอิสระจากธรรมชาติ ได้แก่ ไขมัน (ฮอร์โมนสเตียรอยด์ วิตามินอี เอ เค ฟลาโวนอยด์และโพลีฟีนอล วิตามินพี ยูบิควิโนน) และสารที่ละลายน้ำได้ (ไทออลโมเลกุลต่ำ กรดแอสคอร์บิก) สารเหล่านี้จะดักจับอนุมูลอิสระหรือทำลายสารประกอบเปอร์ออกไซด์

สารต้านอนุมูลอิสระในเนื้อเยื่อส่วนหนึ่งมีคุณสมบัติชอบน้ำ ส่วนอีกส่วนหนึ่งมีลักษณะไม่ชอบน้ำ ซึ่งทำให้สามารถปกป้องโมเลกุลที่สำคัญในการทำงานจากตัวออกซิไดซ์ในทั้งเฟสน้ำและเฟสไขมันได้พร้อมกัน

ปริมาณรวมของสารต้านอนุมูลอิสระทางชีวภาพจะสร้าง "ระบบบัฟเฟอร์ต่อต้านอนุมูลอิสระ" ในเนื้อเยื่อ ซึ่งมีความสามารถในระดับหนึ่ง และอัตราส่วนของระบบโปรออกซิแดนท์และสารต้านอนุมูลอิสระจะกำหนด "สถานะสารต้านอนุมูลอิสระ" ของสิ่งมีชีวิต มีเหตุผลมากมายที่จะเชื่อว่าไทออลมีตำแหน่งพิเศษในหมู่สารต้านอนุมูลอิสระของเนื้อเยื่อ ซึ่งได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงดังต่อไปนี้: ปฏิกิริยาสูงของกลุ่มซัลฟ์ไฮดริล ซึ่งทำให้ไทออลบางชนิดถูกออกซิไดซ์ในอัตราที่สูงมาก อัตราการดัดแปลงออกซิเดชันของกลุ่ม SH ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมอนุมูลอิสระในโมเลกุล สถานการณ์นี้ทำให้เราสามารถแยกกลุ่มพิเศษของสารที่ถูกออกซิไดซ์ได้ง่ายจากสารประกอบไทออลต่างๆ ซึ่งทำหน้าที่เฉพาะของสารต้านอนุมูลอิสระได้: ความสามารถในการย้อนกลับของปฏิกิริยาออกซิเดชันของกลุ่มซัลฟ์ไฮดริลเป็นกลุ่มไดซัลไฟด์ ซึ่งทำให้สามารถรักษาภาวะธำรงดุลของสารต้านอนุมูลอิสระไทออลในเซลล์ได้อย่างมีพลังงานโดยไม่ต้องกระตุ้นการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ความสามารถของไทออลในการออกฤทธิ์ทั้งต่อต้านอนุมูลอิสระและต่อต้านอนุมูลอิสระ คุณสมบัติชอบน้ำของไทออลกำหนดปริมาณสูงในเฟสน้ำของเซลล์และความเป็นไปได้ในการปกป้องโมเลกุลที่สำคัญทางชีวภาพของเอนไซม์ กรดนิวคลีอิก ฮีโมโกลบิน ฯลฯ จากความเสียหายจากออกซิเดชัน ในเวลาเดียวกัน การมีกลุ่มที่ไม่มีขั้วในสารประกอบไทออลทำให้มั่นใจได้ว่าสารเหล่านี้มีความเป็นไปได้ในการออกฤทธิ์ต่อต้านอนุมูลอิสระในเฟสไขมันของเซลล์ ดังนั้น สารประกอบไทออลจึงมีบทบาทอย่างมากในการปกป้องโครงสร้างของเซลล์จากการกระทำของปัจจัยออกซิไดซ์ ร่วมกับสารที่มีลักษณะเป็นไขมัน

กรดแอสคอร์บิกยังเกิดออกซิเดชันในเนื้อเยื่อของร่างกายได้ เช่นเดียวกับไทออล กรดแอสคอร์บิกเป็นส่วนหนึ่งของ AOS ซึ่งมีส่วนร่วมในการจับกับอนุมูลอิสระและการทำลายเปอร์ออกไซด์ กรดแอสคอร์บิกซึ่งโมเลกุลประกอบด้วยทั้งกลุ่มที่มีขั้วและไม่มีขั้ว จะแสดงปฏิสัมพันธ์การทำงานอย่างใกล้ชิดกับกลูตาไธโอน SH และสารต้านอนุมูลอิสระในไขมัน โดยเพิ่มประสิทธิภาพของสารต้านอนุมูลอิสระในไขมันและป้องกันการเกิดเปอร์ออกซิเดชันของไขมัน เห็นได้ชัดว่าสารต้านอนุมูลอิสระในไทออลมีบทบาทสำคัญในการปกป้องส่วนประกอบโครงสร้างหลักของเยื่อหุ้มเซลล์ เช่น ฟอสโฟลิปิดหรือโปรตีนที่แช่อยู่ในชั้นไขมัน

สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายน้ำได้ เช่น สารประกอบไทออลและกรดแอสคอร์บิก จะแสดงฤทธิ์ปกป้องส่วนใหญ่ในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำ เช่น ไซโทพลาซึมของเซลล์หรือพลาสมาในเลือด ควรทราบว่าระบบเลือดเป็นสภาพแวดล้อมภายในที่มีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยาการป้องกันของร่างกายที่ไม่จำเพาะเจาะจงและเฉพาะเจาะจง ซึ่งส่งผลต่อความต้านทานและการตอบสนองของร่างกาย

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

อนุมูลอิสระในพยาธิวิทยา

ประเด็นเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลในการเปลี่ยนแปลงระดับความรุนแรงของการเกิดออกซิเดชันของไขมันในพลวัตของการพัฒนาโรคนั้นยังคงมีการถกเถียงกันในเอกสารทางวิชาการ ตามคำกล่าวของผู้เขียนบางคน การละเมิดความนิ่งของกระบวนการนี้เป็นสาเหตุหลักของโรคที่ระบุ ในขณะที่บางคนเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงระดับความรุนแรงของการเกิดออกซิเดชันของไขมันนั้นเป็นผลมาจากกระบวนการทางพยาธิวิทยาเหล่านี้ที่เริ่มต้นจากกลไกที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

งานวิจัยที่ดำเนินการในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของอนุมูลอิสระจะมาพร้อมกับโรคต่างๆ ที่เกิดขึ้นจากหลายสาเหตุ ซึ่งยืนยันทฤษฎีเกี่ยวกับลักษณะทางชีววิทยาโดยทั่วไปของความเสียหายที่เกิดจากอนุมูลอิสระต่อเซลล์ มีหลักฐานที่เพียงพอที่แสดงให้เห็นว่าอนุมูลอิสระมีส่วนเกี่ยวข้องกับการเกิดโรคและความเสียหายต่อโมเลกุล เซลล์ อวัยวะ และร่างกายโดยรวม และการรักษาด้วยยาที่มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระที่ประสบความสำเร็จ