Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ БЕТА-КАРОТИНА («КАРОЛИНА»)

Павлюченко И.И. Басов А.А. Моргоев А.Э. Павленко С.Г. Волкова Н.К.
Любые биохимические процессы, проходящие в организме приводят к образованию свободных радикалов. В нормальных условиях свободные радикалы содержатся в организме в небольшом количестве. Однако, если организм подвергается, например, ионизирующему облучению, образование свободных радикалов усиливается. Процесс происходит лавинообразно и приводит к значительному дисбалансу свободных радикалов в организме, что, в свою очередь, ведет к расстройствам функций различных систем, в том числе может измениться путь формирования клетками генетического кода. В результате нарушения синтеза протеинов может измениться сама структура протеина. В свою очередь, иммунная система может принять этот измененный протеин за чужеродную субстанцию в организме и пытаться ее уничтожить. Образование измененных протеинов может окончательно разрушить иммунную систему и привести к развитию лейкемии и рака, а также множества других заболеваний.

Свободные радикалы или оксиданты, возникают в процессе изъятия электрона из других молекул, что является оксидацией, или окислением. Многие токсичные химические вещества являются оксидантами - захватывающими один, а иногда и два электрона из нормальных молекул. Когда процесс происходит снова и снова, начинается цепная реакция образования свободных радикалов, при этом разрушаются клеточные мембраны, подрываются важные биологические процессы, создаются клетки-мутанты.

Свободные радикалы способны обратимо или необратимо разрушить вещества всех биохимических классов, включая нуклеокислоты, протеины и свободные аминокислоты, липиды и липопротеины, углеводы и молекулы соединительных тканей. Они могут оказать влияние на такие виды деятельности клетки, как функция мембраны, метаболизм и генная экспрессия. Исследования последних десятилетий дали ряд подтверждений тому, что свободные радикалы играют определенную роль в развитии многих заболеваний.

Одной из наиболее негативных реакций свободных радикалов является формирование липидной пероксидации. Липиды состоят из жирных кислот с двойной связью и являются важным структурным компонентом клеток человека. Если свободные радикалы окисляют липиды, происходит образование опасной формы липидного пероксида. Свободные радикалы играют важную роль в усилении разрушения тканей при язвах, вызванных стрессом, при артрите, воспалительном процессе в желудочно-кишечном тракте, сердечно-сосудистом кризе и аутоиммунных заболеваниях, подобных коллагенозам.

Рацион, в котором содержится много жиров, может стимулировать образование свободных радикалов. Чаще окисление происходит именно в молекулах жира, а не в молекулах углеводов и белка. Приготовление жиров под воздействием высокой температуры (особенно продуктов, жареных на масле) может привести к образованию большого количества свободных радикалов. Организму необходим постоянный запас кислорода для окислительно-восстановительных процессов. Только мозгу требуется 25% от всего потребляемого организмом кислорода. Клеткам кислород необходим для выработки энергии. Однако гипероксигенация так же вредна для организма, как и гипоксия. Чрезмерное количество кислорода в организме создает неблагоприятную среду для клеток и является причиной гипероксии.

Предотвратить образование свободных радикалов путем объединения свободных электронов в пары может введение в рацион антиоксидантов. Антиоксиданты - это питательные вещества, необходимые организму человека. К ним относятся витамины А, С и Е, селен, цинк, глутатион и другие. Антиоксиданты действуют как «ловушки» для свободных радикалов. Отдавая электрон свободному радикалу, антиоксиданты останавливают цепную реакцию образования свободных радикалов.

Поддерживать организм в нормальном состоянии - значит сохранять необходимый баланс между свободными радикалами и антиокислительными силами, роль которых выполняют антиоксиданты. Правильная регуляция этого баланса способствует нормальному функционированию всех систем организма.

Истощить запас антиоксидантов и усилить процесс формирования свободных радикалов могут следующие факторы:

  • курение табака и пассивное курение (в каждом клубе сигаретного дыма содержится до 100 триллионов свободных радикалов);
  • радиация, в том числе ультрафиолетовые лучи солнца;
  • воздействие жары или холода;
  • стресс (ведет к образованию свободных радикалов путем увеличения уровня норадреналина в крови);
  • травмы и раны;
  • инфицированность вирусами, бактериями и паразитами;
  • пестициды, бытовые химикаты, загрязнение атмосферы и воды;
  • нитраты и другие вещества, поступающие с пищей;
  • чрезмерная физическая нагрузка;
  • гипоксия и гипероксия;
  • недостаток антиоксидантов в рационе питания.

Одним из ключевых антиоксидантов в организме является витамин А, который вырабатывается из β-каротина. β-каротин - это сложный желтый пигмент, который можно обнаружить в большинстве желтых, оранжевых или темно-зеленых овощей. β-каротин, один из более 400 известных каротинов, защищает растения от повреждения окислением в ходе фотосинтеза. В 1928 г. доктор Б. фон Юлер обнаружил, что β-каротин является предшественником, или провитамином «реального» витамина А, или витамина А активной формы. β-каротин состоит из двух молекул витамина А, связанных друг с другом. По мере надобности организм преобразует β-каротин в витамин А.

β-каротин относится к семейству сложных веществ, которые называют каротиноидами. Другие каротиноиды, такие как a-каротин, g-каротин и криптоксантин, не вырабатывают такого количества витамина А. Причина, по которой β-каротин является эффективным производителем витамина А, заключается в том, что молекула β-каротина расщепляется в организме на две части, чтобы произвести две молекулы витамина А. Другие каротиноиды в большинстве случаев производят только одну молекулу витамина А. Кроме того, не все каротиноиды могут преобразовываться в витамин А из-за различий в химической структуре.

Биологическая активность и реактивные способности β-каротина гораздо больше, чем витамина А, и действует он безопаснее. Безопасность применения β-каротина делает его предпочтительнее витамина А для профилактики рака. β-каротин проникает в большем количество органов и сохраняется там более длительное время, чем витамин А, и поэтому лучше защищает организм от вредных воздействий. Еще одно его преимущество заключается в том, что он защищает от токсичной формы кислорода, которая выделяется в организме, - синглета кислорода.

В организме β-каротин превращается в витамин А под действием фермента β-каротин-15,15´-диоксигеназы. При снижении уровня витамина А в организме начинает вырабатываться больше диоксигеназы для того, чтобы увеличить образование витамина А из β-каротина. Когда уровень витамина А восстанавливается, снижается количество диоксигеназы. Превращение β-каротина в витамин А в организме осуществляется в двух органах: в слизистой оболочке тонкой кишки и в печени. Это процесс в основном происходит в кишечнике во время процесса всасывания, тогда как печень преобразует циркулирующий β-каротин. Однако β-каротин не превращается в витамин А во время всасывания до тех пор, пока в нем не возникает потребность, а лишь накапливается. β-каротин депонируется в жировой ткани, значительное его количество циркулирует в крови. Избыток β-каротина можно определить по изменению цвета кожи: она приобретает желтый оттенок, особенно на ладонях рук. Это объясняется его депонированием в подкожной клетчатке.

У некоторых людей отмечается пониженная способность преобразовывать β-каротин в витамин А. Генетические различия и хронические состояния, такие как диабет или заболевания щитовидной железы, могут нарушить механизм преобразования.

Поскольку витамин А играет важную роль в росте клеток и их дифференциации, не лишено смысла предположение, что витамин А может воздействовать на восприимчивость к злокачественным опухолям. Необходимо отметить, что β-каротин не является вакциной против рака, он лишь один из многочисленных агентов, которые могут быть полезными для оптимизации защитного механизма в организме, противодействующего процессам, приводящим к раку.

Источниками поступления бета-каротина в организм являются: морковь, помидоры, кресс-салат, цветная капуста, шпинат, манго, тыква, дыня, свежие абрикосы. Избыточное количество β-каротина не несет в себе токсичности витамина А, так как организм не вырабатывает из β-каротина больше витамина А, чем это требуется. Избыток в крови витамина А (получаемого из животных источников, или при избытке питательных добавок), в конечном итоге, накапливается в печени с возможным токсическим действием. Современные технологии позволяют получить β-каротин в лабораторных условиях. Одним из наиболее выгодных и простых способов его получения является метод микробного синтеза. На базе получаемого таким путем β-каротина разработан фармакологический препарат «Каролин».

Целью работы было изучить антиоксидантные свойства «Каролина» и других фармакологических препаратов и биодобавок в специальных тест-системах для разработки индивидуального подхода в их использовании при коррекции окислительного стресса.

Проведены сравнительные исследования антиокислительной активности (АОА) биодобавок, содержащих убихинон, аскорбиновую кислоту, бета-каротин, токоферол, и фармпрепаратов (тиоктацид, диабетон). Оценка антиоксидантных свойств биопрепаратов основывалась на их способности ингибировать окисление липидных субстратов в авторских тест-системах УФО/Fe и Н2О2/Fe определяли по количеству продуктов ПОЛ, образующихся в тест-системах, содержащих исследуемый препарат, спектрофотометрическим и хемилюминесцентным методами.

Установлено, что в тест-системе УФО/Fe тиоктацид ингибирует ПОЛ на 69 %, аскорбиновая кислота - на 55%, убихинон - на 11%, диабетон - на 5%, бета-каротин и токоферол - на 7 %. В тест-системе Н2О2/Fe тиоктацид ингибирует ПОЛ на 59 %, аскорбиновая кислота - на 16%, убихинон - на 15%, диабетон - на 6%, бета-каротин и токоферол - на 8 %. Также было установлено, что в изучаемых концентрациях in vitro наступает быстрое истощение антирадикальной активности β-каротина и токоферола, возможно связанное с их окислительной модификацией под действием индукторов ПОЛ.

При изучении способности фармпрепаратов и биодобавок влиять на свободнорадикальные процессы в системе люминол-Н2О2-зависимой хемилюминесценции установлено, что β-каротина обладает дозозависимым эффектом. Данный эффект изучали по способности рабочих растворов исследуемых препаратов снижать вспышку люминол-зависимой ХЛ, индуцированную 3% перекисью водорода, при наличии тестируемых веществ в исследуемой системе, включающей также плазму крови обследуемого пациента для определения чувствительности последней к антиоксидантным средствам. При исследовании антиоксидантных свойств β-каротина (в дозах 1мг, 5 мг, 10 мг) наиболее эффективной при гашении максимальной вспышки хемилюминесценции следует считать дозировку в 5 мг, для которой процент ингибирования составил 18,1 %-ing, так как 1 мг практически не проявлял АОА (0,1%-ing), а увеличение дозировки в 2 раза (с 5 до 10 мг), практически не изменяло выраженность антиоксидантного эффекта (18,8 %-ing).

Антиокислительный эффект природных антиоксидантов in vivo и in vitro носит неоднозначный характер, так как в физиологических условиях организма имеются особые кондиции для проявления их свойств, связанные с их кумуляцией в тканях и механизмами естественной регенерации.

На основании полученных данных можно констатировать, что помимо основной патогенетической терапии, проводимой больным с заболеваниями, сопровождающимися окислительным стрессом, необходимо включение в комплексное лечение антиоксидантов различных групп (токоферол, убихинон, аскорбат, β-каротина («Каролин»), биофлавоноиды и др.) с целью коррекции окислительного стресса, предварительно изучив чувствительность биологических жидкостей к применяемым препаратам в тест-системах.


Библиографическая ссылка

Павлюченко И.И., Басов А.А., Моргоев А.Э., Павленко С.Г., Волкова Н.К. БИОХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ БЕТА-КАРОТИНА («КАРОЛИНА») // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 2. – С. 54-56;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=9805 (дата обращения: 19.07.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252