ОКОВИТЫЙ С.В. ВИТАМИНЫ-АНТИОКСИДАНТЫ: ПРОГРЕСС НЕОЧЕВИДЕН Патологические сдвиги гипоксического и свободнорадикального генеза очень часто встречаются совместно, так как все виды гипоксии обязательно сопровождаются активацией свободнорадикальных процессов. Однако избыточное усиление перекисного окисления белков и липидов может представлять и первичное звено патологии без предшествующей гипоксии, например, в начальной стадии лучевого поражения, при некоторых интоксикациях и др. Расстройства гипоксического и свободнорадикального происхождения по мере их нарастания могут привести к деструкции клеток и, следовательно, часто определяют судьбу органа, ткани и в конечном счете – всего организма. Отсюда вытекает актуальность разработки высокоэффективных антигипоксантов и антиоксидантов и их рационального применения. Избыточная активация реакций свободнорадикального окисления представляет типовой патологический процесс, встречающийся при самых различных заболеваниях и повреждающих воздействиях на организм. Свободные радикалы – молекулы с неспаренными электронами, находящимися на внешней оболочке атома или молекулы, обладающие очень высокой реакционной способностью и, как следствие, выраженным повреждающим действием на клеточные структуры. В понятие свободного радикала не включаются ионы металлов переменной валентности, неспаренные электроны которых находятся на внутренних оболочках. Доказано участие свободных радикалов в патогенезе очень многих заболеваний (шок различного генеза; атеросклероз; нарушения мозгового, коронарного и периферического кровообращения; сахарный диабет и диабетическая ангиопатия; ревматоидные, воспалительные и дегенеративные заболевания опорно-двигательной системы; поражения глаз; легочные заболевания; онкологическая патология; термические поражения; различные интоксикации; реперфузионные поражения) и преждевременного старения. Кроме того, к повышенному образованию свободных радикалов в организме приводят прием препаратов с прооксидантными свойствами, проведение ряда лечебных процедур (кислородотерапия, гипербарическая оксигенация, ультрафиолетовое облучение, лазерная коррекция зрения, лучевая терапия), а также различные экологически неблагоприятные факторы окружающей среды. Начальным этапом развития окислительного стресса является избыточное образование высокоактивных свободнорадикальных форм кислорода. Причинами этого могут быть во-
2
первых, нарушение функций митохондрий с прекращением образования молекул воды (конечного продукта кислородного метаболизма) и накоплением промежуточных свободнорадикальных форм кислорода, во-вторых, подавление эндогенных антиоксидантных систем, нейтрализующих свободные радикалы. Образовавшиеся свободнорадикальные формы кислорода подвергают перекисной модификации фосфолипиды, а точнее, ненасыщенные жирные кислоты, входящие в их состав и высвобождающиеся при распаде фосфолипидов. В ходе этого окисления образуются свободнорадикальные формы указанных кислот с повреждающими свойствами и токсичные продукты окисления. В результате происходит деструкция клеточных структур вплоть до гибели клеток. Последовательность реакций свободнорадикального окисления представлена на рис. 1. Свободнорадикальные формы кислорода О2
О2 -
Н2О2
ОН-
супероксид-
перекись
гидроксильный
анионрадикал
водорода
радикал
Н2О
Фосфолипиды (ненасыщенные жирные кислоты) Промежуточные продукты (алкильные, алкоксильные, пероксильные радикалы) Первичные продукты (гидроперекиси липидов, диеновые коньюгаты и др.) Вторичные продукты (малоновый диальдегид, триеновые коньюгаты и др.) Конечные продукты (шиффовы основания и газообразные соединения) Рисунок 1. Последовательность реакций свободнорадикального окисления.
3
Процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ) постоянно происходят в организме и имеют важное значение для обновления состава и поддержании функциональных свойств биомембран, энергетических процессов, клеточного деления, синтеза биологически активных веществ, внутриклеточной сигнализации. Через стадию перекисных производных ненасыщенных жирных кислот осуществляется биосинтез простагландинов и лейкотриенов, а тромбоксаны, оказывающие мощное влияние на адгезивно-агрегационные свойства форменных элементов крови и микроциркуляцию, сами являются гидроперекисями. Образование гидроперекисей холестерина - одно из звеньев в синтезе некоторых стероидных гормонов, в частности, прогестерона. Избыточная активация процессов цепного свободнорадикального окисления липидов может привести к накоплению в тканях таких продуктов, как липоперекиси, радикалы жирных кислот, кетоны, альдегиды, кетокислоты, что, в свою очередь, повреждает и увеличивает проницаемость клеточных мембран, модифицирует структурные белки, ферменты, биологически активные вещества. Происходит активация процесов апоптоза – либо за счет прямого повреждения клеточных белков, либо за счет изменения характера транскрипции определенных генов. Наконец, свободные радикалы могут играть роль сигнальных молекул, напрямую стимулирующих выход кальция из депо. Некоторые высокоактивные формы и соединения кислорода, азота и хлора, образующиеся в организме, представлены на рис. 2.
Активные формы Кислорода Первичные радикалы Реактивные молекулы
Вторичные радикалы
Липидов
·OO–
2 Синглетный кислород
Нитроксид
HOOH
Радикал гидроксила
ONOO
LOOH
Пероксид водорода
·OH
Хлора
·NO
Супероксид 1O
Азота
L· Алкил
Липогидропероксиды
LO·
Пероксинитрит
ClO– Гипохлорит
LOO·
Алкоксил Диоксил
Радикалы липидов
Рисунок 2.Активные формы кислорода, азота и хлора [Владимиров Ю.А., 1998]
4
В реакциях одноэлектронного восстановления кислорода (в дыхательной цепи митохондрий, при аутоокислении избытка катехоламинов и др.) обычно участвует, наряду с молекулой, из которой радикал образуется, ион металла переменной валентности, выполняющий функцию донора или акцептора одного электрона. В результате образуется супероксидный анионрадикал, способный свободно мигрировать от места своего образования через мембраны по анионным каналам, что обеспечивает его широкую распространенность в клеточных структурах. Типичный пример реакции, в которой образуется радикал - это реакция Фентона взаимодействие пероксида водорода с ионом двухвалентного железа: Fe2+ + H2O2
Fe3+ + OH– + ·OH (радикал гидроксила)
При высоких температурах или под действием ультрафиолетового излучения радикалы могут образовываться также в результате разрыва химической связи (гомолитическое расщепление), однако в обычных условиях такие реакции в нормальных живых клетках практически не имеют места. Присоединение к супероксидному анионрадикалу еще одного электрона (двухэлектронное восстановление кислорода) приводит к образованию перекиси водорода. Это происходит либо в результате спонтанной дисмутации: О2- + О2- + 2Н+
О2 + Н2О2 ,
либо под действием фермента супероксиддисмутазы: 2О2- + 2Н+
О2 + Н2О2 .
Трехэлектронное восстановление кислорода приводит к появлению гидроксилрадикала в результате реакции Хабер-Вейса: О2- + Н2О2
ОН- + ОН*+ О2 .
При взаимодействии перекиси водорода и молекулы супероксиданионрадикала, являющегося донором третьего электрона, в присутствии металлов с переменной валентностью образуется гидроксильный радикал, наиболее значимый для процессов пероксидации как самая агрессивная окисляющая форма восстановленного кислорода. Одним из основных субстратов свободнорадикальных реакций являются насыщенные жирные кислоты, широко представленные в составе липидов мембран. В ходе первой, инициирующей ПОЛ, реакции образуется перекись водорода и радикал жирной кислоты: ОН* + RH
Н2О2 + R*.
5
Далее радикал жирной кислоты соединяется с молекулой кислорода, фомируя перекисный радикал: R* + О2
RОО.
Далее перекисный радикал может вступать в реакцию со следующей молекулой жирной кислоты, что приводит к появлению молекулы гидроперекиси и нового радикала жирной кислоты: RОО* + RH
RООН + R.
Регулятором уровня ПОЛ в организме является антиоксидантная система, в составе которой достаточно условно можно выделить эндогенные антиоксиданты, металлсвязывающие белки и пищевые антиоксиданты (табл. 1). Таблица 1. Некоторые компоненты антиоксидантной системы [Percival M., 1998] Эндогенные антиоксиданты
Металл-связывающие бел-
Пищевые антиоксиданты
ки Неферментные:
- Альбумин (медь);
- Аскорбиновая кислота (витамин С);
- Билирубин;
- Церулоплазмин (медь);
- α-Токоферол (витамин Е);
- Тиолы (глутатион, α-липоевая кислота, - Металлотионеин (медь);
- β-Каротин и другие каротиноиды и
N-ацетилцистеин);
- Ферритин (железо);
оксикаротиноиды, в том числе лико-
- Тиоредоксин;
- Миоглобин (железо);
пин и лютеин;
- НАДФ и НАД∙Н;
- Трансферрин (железо).
- Полифенолы, в том числе флаво-
- Убихинон (кофермент Q10);
ноиды, флавоны, флавонолы и проан-
- Мочевая кислота.
тоцианидины.
Ферментные - Медь/цинк- и магний-зависимая супероксиддисмутаза; - Железо-зависимая каталаза; - Селен-зависимая глутатионпероксидаза; - Селен-зависимая тиоредоксинредуктаза; - Тиоредоксинпероксидаза.
К одним из основных ферментов, оказывающих антиоксидантное действие, относятся супероксиддисмутаза, каталаза, ферменты системы глутатиона. Супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза (КТ) являются высокоспецифичными ферментами и нейтрализуют такие активные формы кислорода как супероксидный анионрадикал и перекись водорода:
6
СОД 2О2- + 2Н+ О2 + Н2О2 . КТ 2Н2О2
Н2О + О2 .
Помимо этих ферментов в разрушении активных форм и соединений кислорода принимает участие тиоредоксинпероксидаза (пероксиредоксин), тиоредоксин и тиоредоксинредуктаза. Важной составляющей антиоксидантной защиты является система глутатиона, нейтрализующая перекиси липидов и поддерживающая в восстановленном состоянии SH-группы белков, что обеспечивает их функциональную активность. Глутатионпероксидаза (ГП, GSH-пероксидаза) - фермент, восстанавливающий перекись водорода и липоперекиси с одновременным окислением глутатиона (GSH): ГП 2GSH + Н2О2
GSSG + 2Н2О.
ГП GSSG + RОН + Н2О.
2GSH + RООH
ГП обладает в 1000 раз большим сродством к перекиси водорода по сравнению с каталазой, поэтому ГП рассматривают в качестве антиоксидантного фермента, имеющего первоочередное значение в защите клетки от постоянно образуемой перекиси водорода. Активность ГП прогрессивно возрастает в зависимости от количества возникающих липопероксидов. При этом накапливается окисленный глутатион, смешанные дисульфиды глутатиона и белков, снижается уровень NADP∙H, а затем и восстановленного глутатиона (GSH). Глутатионредуктаза (ГР, GSH-редуктаза) катализирует восстановление окисленного глутатиона (GSSG), используя в качестве восстановительного эквивалента NADPH: ГР +
GSSG + NADPH + Н
2GSН + NADP+.
Окисление глутатиона в глутатионпероксидазной реакции, сопряженное с его восстановлением глутатионредуктазой, является определяющим фактором, поддерживающим восстановительный потенциал глутатиона. Антиоксидантная активность восстановленного глутатиона (GSH) тесно связана с работой защитных ферментов системы глутатиона. В условиях активации перекисного окисления
7
GSH снижается, а окисленного глутатиона - возрастает. На рисунке представлена нейтрализация свободных радикалов и перекисей системой глутатиона (рис. 3).
Рисунок 3. Нейтрализация свободных радикалов и перекисей системой глутатиона. Глутатион-S-трансферазы (ГSТ) - семейство мультифункциональных белков, использующих GSH для конъюгации с гидрофобными веществами, их восстановления или изомеризации. Биологическая роль ГSТ в организме заключается: а) в биотрансформации ксенобиотиков: ГSТ RХ + GSH
RSG + НХ, где Х - «уходящая» нуклеофильная группа;
б) в обезвреживании токсических продуктов ПОЛ (например, эпоксидов холестерина): ГSТ НRSG;
R + GSH в) в восстановлении гидроперекисей липидов: ГSТ ROOH + 2GSH
ROH + GSSG + Н2О.
Роль некоторых эндогенных антиоксидантных ферментов представлена на рис. 4.
8
Рисунок 4. Участие некоторых эндогенных антиоксидантных ферментов в антиоксидантной защите [Proctor P.H., Reynolds E.S., 1984]. В наиболее общем виде спектр биологической активности некоторых естественных антиоксидантов представлен в табл. 2. Таблица 2. Некоторые высокоактивные формы и соединения кислорода и нейтрализующие их естественные антиоксиданты [Percival M., 1998 с изм. и доп.] Антиоксидант Аскорбиновая кислота (витамин С) β-Каротин (провитамин А), ретинол α-Токоферол (витамин Е) α-Липоевая кислота Супероксиддисмутаза Каталаза Глутатион Глутатионпероксидаза Глутатионтрансфераза Убихинон (кофермент Q10) Церулоплазмин Флавоноиды
Гидроксильный радикал +
Супероксиданионрадикал +
Синглетный кислород +
+
+
Перекись Перекиси водорода липидов + + + + + +
+ +
+
+
+ +
+ + + +
+ + +
+
+
Препаратами, ограничивающими активность процессов свободнорадикального окисления, являются антиоксиданты. Классификация антиоксидантов [Оковитый С.В., 2003]: Антирадикальные средства Эндогенные соединения Синтетические препараты 2. Антиоксидантные ферменты и их активаторы 2.1. Препараты супероксиддисмутазы 2.2. Препараты ферроксидазы (церулоплазмина) 2.3. Активаторы антиоксидантных ферментов 3. Блокаторы образования свободных радикалов 1.
1.1. 1.2.
9
Механизм действия антирадикальных средств («скэвенджеров») заключается в непосредственном взаимодействии данных препаратов со свободными радикалами с их нейтрализацией. Большой интерес представляет изучение в качестве антирадикальных средств у человека витаминных препаратов с антиоксидантной активностью. Антиоксидантные витамины -Токоферол (Витамин Е) -Каротин (Провитамин А)
Кислота аскорбиновая (Витамин С) Ретинол (Витамин А)
Наиболее изученное антирадикальное средство - α-токоферол (витамин Е). Строго говоря, термин «витамин Е» является собирательным названием для группы токоферолов – α, β и γ , котороые обладают сходной биологической активностью. Наибольшая витаминная и антиоксидантная активность присуща α-токоферолу, всвязи с чем именно он нашел применение в медицине. Витамин Е является природным антиоксидантом, содержащим фенольное кольцо с системой сопряженных двойных связей, защищающим различные вещества от окислительных изменений, участвующим в биосинтезе гема и белков, пролиферации клеток, тканевом дыхании и других важнейших процессах клеточного метаболизма. Он может выполнять структурную функцию, взаимодействуя с фосфолипидами биологических мембран, одновременно тормозя ПОЛ и предупреждая их повреждение. Поток протонов от фонда NADP∙H и NAD∙H к α-токоферолу осуществляется цепью антирадикальных эндогенных соединений (глутатион, эрготионин-аскорбат) при участии соответствующих редуктаз и дегидрогеназ. Механизм антиоксидантного действия препарата заключается в переносе водорода фенильной группы на перекисный радикал: R-OO + -ТокОH R-OO + - ТокО
R-OОH + -ТокО
R-OОH + -Ток (неактивный)
Феноксил – радикал, который образуется при этом, сам по себе достаточно стабилен и в продолжении цепи не участвует. Синергичный эффект оказывает аскорбиновая кислота, восстанавливающая продукт окисления α-токоферола - α-токофероксид в α-токоферол. Как и другие жирорастворимые витамины, витамин Е хорошо всасывается в верхних отделах тонкой кишки и поступает в кровяное русло через лимфатическую систему. В крови связывается с β-липопротеидами.
10
Около 80% введенного в организм α-токоферола через неделю экскретируется желчью, а небольшая часть выводится в виде метаболитов с мочой. Суммарный антиоксидантный эффект α-токоферола не слишком выражен, так как в процессе нейтрализации свободных радикалов данным веществом образуются соединения с остаточной радикальной активностью. Другой недостаток α-токоферола заключается в его липофильности, что затрудняет создание лекарственных форм для парентерального введения, необходимых при оказании неотложной помощи. Выход здесь может быть в создании липосомальных форм α-токоферола, более эффективных и потенциально пригодных для парентерального введения. Главное достоинство α-токоферола – очень малая токсичность, как у эндогенного соединения. Эмпирически витамин Е применяют при самых разнообразных заболеваниях, однако, большинство сообщений об эффективности α-токоферола базируется на единичных клинических наблюдениях и экспериментальных данных. Контролируемые исследования практически не проводились. В настоящее время нет четких данных о роли витамина Е в предупреждении опухолевых заболеваний, хотя показана способность препарата снижать образование нитрозаминов (потенциально канцерогенные вещества, образующиеся в желудке), уменьшать образование свободных радикалов и оказывать антитоксическое действие при применении химиотерапевтических средств. Наиболее крупное исследование, посвященное изучению профилактического антиканцерогенного эффекта α-токоферола у мужчин-курильщиков - АТВС (The Alpha-Tocopherol Beta-Carotene Cancer Prevention, 2002 г). Его результаты продемонстрировали, что ежедневный профилактический прием витамина Е (50 мг) в течение 5-8 лет не влияет на заболеваемость раком легкого, толстой кишки, желудка, поджелудочной и предстательной железы. Более того, исследование VITAL (VITamins And Lifestyle, 2008 г), в которое было включено более 77 000 человек в возрасте 50-76 лет продемонстрировало, что риск развития рака легких увеличивается при 10-летнем дополнительном назначении 100 мг витамина Е в сут примерно на 7%, а при использовании дозировки в 400 мг - на 28%. Наиболее часто этот негативный эффект проявляется у курящих. Данные Кембриджского исследования CHAOS (Cambridge Heart Antioxidant Study) по применению антиоксидантов в кардиологии, опубликованные в 1996 г, позволяют говорить, что у больных с достоверным (ангиографически подтвержденным) коронарным атеросклерозом прием витамина Е (суточная доза 544-1088 мг (400-800 МЕ)) снижает риск нефатального
11
инфаркта миокарда. Общая же смертность от сердечно-сосудистых заболеваний в этом случае не снижается. Благоприятный эффект проявляется лишь после годичного приема αтокоферола. В то же время, в исследовании HOPE (Heart Outcomes Prevention Evaluation, 1993-1999 гг), в котором изучалось наряду с рамиприлом действие витамина Е (400 МЕ в сут) у бессимптомных больных старше 54-летнего возраста с низкой фракцией выброса левого желудочка и высоким риском сердечно-сосудистых осложнений, установлено, что применение этого антиоксиданта в течение примерно 4,5 лет не оказывало никакого влияния на первичную (инфаркт миокарда, инсульты и смерти от сердечно-сосудистых заболеваний, рак и смерти от рака) точку исследования. При исследовании вторичных точек (случаи развития сердечной недостаточности (СН), нестабильной стенокардии и операции реваскуляризации сердца) оказалось, что прием витамина Е сопровождался даже некоторым повышением риска развития СН и госпитализаций по поводу СН. Исследование HOPE-TOO (HOPE–The Ongoing Outcomes) явилось продолжением исследования HOPE (за 738 пациентами из включенных в исследование HOPE проводилось пассивное наблюдение). Исследование подтвердило эффективность длительного применения ингибитора ангиотензинпревращающего фермента рамиприла для вторичной профилактики сердечно-сосудистых заболеваний; среди больных, получавших витамин Е, различий в первичных или вторичных точках не было получено. Таким образом, достаточно убедительно показано, что применение витамина Е у больных с высоким риском сердечно-сосудистых осложнений не предотвращает их развитие, также как и возникновение случаев рака. Более того, учитывая возрастание риска развития сердечной недостаточности при длительном приеме витамина Е, необходимо более тщательное клиническое изучение т.н. «натуральных продуктов» (витаминов, пищевых добавок), широко используемых в профилактических целях. В другом крупном исследовании по первичной профилактике атеросклеротических заболеваний у людей, по крайней мере с одним фактором риска (гипертония, гиперхолестеринемия, ожирение, преждевременный ИМ у ближайшего родственника или преклонный возраст), витамин Е (300 МЕ в сут) применялся на протяжении 3,6 лет и не оказал никакого действия ни на одну из конечных точек (частота случаев сердечно-сосудистой смерти и всех сердечно-сосудистых событий).
12
Не подтвердилась эффективность витамина Е и в большинстве других случаев (гиперхолестеринемия, тренированность спортсменов, сексуальная потенция, замедление процессов старения и многие другие). В то же время получены достаточно убедительные данные, что при неонатальном гемохроматозе (тяжелое, часто фатальное нарушение метаболизма железа у новорожденных, приводящее к развитию острой печеночной недостаточности) раннее лечение антиоксидантами (витамин E, деферроксамин, селен и N-ацетилцистеин) и трансплантация печени, в дополнение к оптимальному медицинскому обслуживанию, могут привести к благоприятным результатам. α-Токоферол в дозе 294-441 МЕ (450-600 мг) в сут оказывает определенный терапевтический эффект у больных с синдромом перемежающейся хромоты, что, возможно, связано с улучшением реологических свойств крови. Терапевтические дозы витамина Е могут защищать генетически дефектные эритроциты при талассемии, недостаточности глутатионсинтетазы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Как правило, препарат назначается перорально, а инъекции обычно производят в случаях нарушения всасывания и обмена витамина Е в организме. Длительный прием витамина Е в дозах от 100 до 800 мг не вызывает побочных реакций. Возможные проявления токсического действия α-токоферола появляются при парентеральном введении больших доз (табл. 3). Следует отметить, что α-токоферол является индуктором изоферментов цитохрома Р-450 3А4. Таблица 3. Побочные эффекты и противопоказания к применению α-токоферола Препарат
Противопоказания
Опухоли молочных желез Токоферола ацетат
Курящим рекомендуется избегать пищевых добавок, содержащих высокие дозы препарата
Побочные эффекты Тошнота, рвота Потенцирование коагулопатии при недостаточности витамина К Ухудшение заживления ран Снижение фагоцитарной активности макрофагов Тромбофлебиты, тромбоэмболии Гинекомастия
Лекарственные взаимодействия
Примечания
Противоэпилептические средства Осторожно при (↑ эффекта); вартяжелом карфарин (↑ эффекдиосклерозе и та); препараты инфаркте миожелеза (↓ всасыкарда вания витамина Е)
13
Совместно с витамином Е в организме действует и аскорбиновая кислота (витамин С), способная образовывать окислительно-восстановительную пару аскорбиновая кислота/дегидроаскорбиновая кислота. Вероятно, на границе раздела липиды/водная фаза аскорбиновая кислота обеспечивает защиту α-токоферола или восстанавливает его окисленную форму после действия свободных радикалов. Кроме того, предполагается, что витамин С может предотвращать или делать обратимым процесс окисления восстановленного глутатиона (GSH) до его функционально неактивной формы (GSSG). Весьма важным обстоятельством является то, что аскорбиновая кислота проявляет выраженный антиоксидантный эффект только в отсутствии металлов переменной валентности (ионов железа и меди); в присутствии же активной формы железа (Fe3+), она может восстанавливать его до двухвалентного железа (Fe2+), которое способно высвобождать гидроксильный радикал по реакции Фентона, проявляя свойства прооксиданта. Фактически достаточно 10 мг витамина С в день, чтобы избежать его дефицита в организме, но для того, чтобы аскорбиновая кислота могла активно функционировать как антиоксидант, дозы должны составлять 80-150 мг в сут. В одном из первых хорошо спланированных исследований по влиянию длительного регулярного приема аскорбиновой кислоты на кардиоваскулярную летальность (NHANES-I (First National Health and Nutrition Examination Survey)) было установлено, что под влиянием витамина С происходит уменьшение смертности от сердечно-сосудистых причин на 48% и от всех причин на 26%. Однако, в других исследованиях не удалось повторить этот успех. Также неудачей окончилась попытка добиться снижения уровня холестерина в крови или выраженности коронарного стеноза путем длительного назначения аскорбиновой кислоты в дозах >250 мг в сут. Не получено до настоящего времени и убедительных данных по снижению онкологической или кардиоваскулярной заболеваемости под влиянием монотерапии аскорбиновой кислотой в относительно высоких дозах (400-1000 мг в сут). В крупном исследовании VITAL (VITamins And Lifestyle) не подтверждена способность витамина С при длительном приеме уменьшать риск развития рака легких. Остается открытым вопрос о безопасности использования больших доз аскорбиновой кислоты. Это связано с несколькими причинами. Во-первых, увеличенные дозы витамина С приводят к увеличению потерь организмом витаминов В12, В6 и В2. Во-вторых, применение высоких доз препарата запрещено у больных катарактой и глаукомой (всилу снижения проницаемости капилляров и нарушения обмена жидкости в передней камере глаза), у больных диабетом и тромбофлебитом. В-третьих, высокие дозы аскорбиновой кислоты также небезо-
14
пасны при беременности (вследствие повышения уровня эстрогенов). Помимо этого следует учитывать, что аскорбиновая кислота в процессе метаболизма образует две окисленные формы – дегидроаскорбиновую и дикетогулоновую кислоты, обладающие собственной прооксидантной активностью. Возможные побочные реакции, развивающиеся при приеме препарата представлены в табл. 4. Таблица 4. Побочные эффекты и противопоказания к применению аскорбиновой кислоты Препарат
Противопоказания
Побочные эффекты
Лекарственные взаимодействия
Примечания
Тошнота, рвота, диарея
Кислота аскорбиновая
Высокие дозы абсолютно противопоказаны при сахарном диабете, катаракте, тромбофлебите
Утомляемость, бессонница Креатинурия, образование камней в почках, особенно при ХПН Кристаллурия Тератогенные эффекты (в очень высоких дозах)
Ионы цинка и меди Искажает результаты (связывание); витадиагностических тестов мин В12 (↑ дефицита); глюкозы в моче, этининепрямые антикоагу- лэстрадиола, скрытой лянты (↓ эффекта); крови. Не установлена ацетилсалициловая безопасность повыкислота (↑ кристалшенных доз при берелурии) менности
Ретинол (витамин А) и β-каротин (провитамин А) являются составной частью естественной антиоксидантной системы клетки и обладают определенным антиоксидантным действием, однако оно подтверждено преимущественно в экспериментальных исследованиях на животных. Согласно мембранной теории действия витамина А, ретинол способен проникать в гидрофобную зону биомембран и взаимодействовать с лецитино-холестериновыми монослоями на границе раздела фаз, вызывая перестройку мембран клетки, лизосом и митохондрий. Несмотря на достаточно убедительные теоретические и экспериментальные данные об антиоксидантной активности ретинола, в настоящее время отсутствуют подтвержденные в рандомизированных клинических исследованиях (РКИ) данные по влиянию монотерапии ретинолом на развитие онкологических заболеваний или снижение кардиоваскулярной заболеваемости. -Каротин, а также каротиноиды, не способные к образованию витамина А, выполняют антиоксидантные функции за счет наличия изопреноидных участков в своей формуле. Они являются достаточно эффективными ловушками для синглетного кислорода, в особенности при низких парциальных давениях кислорода. Кроме того, в этом случае они могут
15
действовать и по другому механизму, выступая в качестве антиоксидантных соединений, обрывающих цепи ПОЛ. В то же время, при высоком содержании кислорода -каротин может проявлять прооксидантную активность. Рекомендуемая доза для мужчин составляет 1000 мкг ретинола или 6 мг -каротина, тогда как для женщин эта доза меньше и составляет 800 мкг ретинола или 4,8 мг β-каротина. В 5-ти РКИ было показано, что прием -каротина (в дозах 20-30 мг в сут или 50 мг через день) не снижает заболеваемость раком легкого, предстательной и поджелудочной железы, толстой кишки и немеланомного рака кожи. В 4-х исследованиях не удалось обнаружить у β-каротина способности снижать кардиоваскулярну летальность. Имеются определенные ограничения в применении лекарственных средств, содержащих витамин А и каротиноиды, связанные с их возможной тератогенной активностью. Есть сообщения об увеличении частоты развития рака легких у курильщиков на 18-28% при использовании -каротина. Известный риск несет применение этих препаратов у беременных, поэтому норма при беременности и лактации установлена соответственно 200 мкг и 400 мкг ретинола. Возможные побочные реакции, развивающиеся при приеме ретинола и -каротина представлены в табл. 5. Таблица 5. Побочные эффекты и противопоказания к применению препаратов ретинола и -каротина Препарат
Противопоказания
Побочные эффекты Сухость и депигментация кожи, зуд, алопеция
Ретинола ацетат (пальмитат)
Беременность (не более 1000 МЕ в сут, учитывая потребление витамина с пищей)
Поражение печени (в т.ч. пелиоз), диарея, тошнота, рвота, анорексия, анемия Нарушения сна, депрессия Тератогенные эффекты (почки, нервная система, ушные раковины) Антиэстрогенное действие (в высоких дозах)
Лекарственные взаимодействия
Примечания
Ретиноиды (↑ токсичности); оральные контрацептивы (↑ в сыворотке крови витамина А); общие анестетики (↓ эффективности); барбитураты (↓ эффекта)
Иногда может негативно сказываться на фертильности
Неизвестны
-
Беременность -Каротин
Курящим рекомендуется избегать пищевых добавок, содержащих -каротин
Тератогенность Мутагенность
16
Особый интерес представляет комбинированное применение эндогенных антирадикальных антиоксидантов. В РКИ CARET (Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial) изучали применение комбинации β-каротина (30 мг в сут) и ретинола (25000 МЕ в сут) среди людей группы высокого риска (курильщики, рабочие контактирующие с асбестом). Через 4 года было выявлено стаитстически значимое увеличение заболеваемости раком легкого, смертности от этого заболевания и общей смертности. Исследование АТВС также не выявило пользы от комбинированного приема в течение 5-8 лет β-каротина (20 мг в сут) и α-токоферола (50 мг в сут) в плане снижения заболеваемости раком легкого, толстой кишки, желудка, поджелудочной и предстательной железы. В исследовании HPS (Heart Protection Study) наряду с изучением эффективности симвастатина исследовалось и профилактическое действие антиоксидантов. Применение комплекса витаминов (600 мг витамина Е, 250 мг витамина С и 20 мг β-каротина в сут) продолжалось в среднем 5,5 лет и не показало каких-либо отличий в групах плацебо и у принимавших витамины. Более того, если и имелась какая-то тенденция, то в сторону превышения числа сосудистых событий в группе антиоксидантного вмешательства. Наконец, в исследовании HATS (HDL Atherosclerosis Treatment Study) – лечение атеросклероза в зависимости от уровня холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП), у 160 больных с коронарной болезнью сердца с подтвержденными стенозами коронарных артерий и низким ХС ЛПВП была использована более высокая, чем в HOPE и HPS, доза витамина Е (800 МЕ в сут). В комбинацию были также включены 1000 мг витамина С, 25 мг β-каротина и 100 мг селена. Действие антиоксидантов сравнивалось с эффектом комбинированного применения симвастатина и никотиновой кислоты (ниацин). Кроме того, одна из групп получала симвастатин+ниацин и антиоксиданты. Исследование продолжалось 3 года и выявило, что антиоксиданты никак не влияли на уровень ХС ЛПВП, а в комбинации с гипохолестеринемическими препаратами уменьшали эффект последних на ХС ЛПНП и особенно ХС ЛПВП. Также неутешительными, в плане применения антиоксидантов, оказались ангиографические и клинические данные этого исследования. В 2-х исследованиях изучали возможность применения аскорбиновой кислоты в комбинации с α-токоферолом для профилактики опухолей толстой кишки. Через 2 или 4 года относительный риск рецидива аденоматозных полипов толстой кишки среди получавших комбинацию витамина С (400 или 1000 мг в сут) и витамина Е (400 мг в сут), по сравнению с плацебо, не снизился. В то же время, в одном небольшом исследовании через 3 года одно-
17
временного применения витаминов С (1000 мг в сут), Е (30000 МЕ в сут) и А (70 мг в сут) было отмечено уменьшение частоты рецидивов полипов толстой кишки. Таким образом, в настоящее время нет достаточного количества убедительных данных о выраженной антирадикальной активности витаминных антиоксидантных препаратов при различной патологии у человека. Выбор конкретных препаратов, точные показания и противопоказания к их применению пока недостаточно разработаны и требуют дальнейших экспериментальных и клинических исследований. Литература 1. Биленко М.В. Ишемические и реперфузионные поражения органов. М.: Медицина, 1989.- 368 с. 2. Витамины и профилактика злокачественных новообразований. Обобщенные данные рандомизированных испытаний // Стандарты мировой медицины.- 2006.- №3.- С.11-19. 3. Владимиров Ю.А. Свободные радикалы и антиоксиданты // Вестн. РАМН.- 1998.- № 7.- С.43-51. 4. Гейвандова Н.И., Касторная И.В., Ягода А.В. и др. Случай пелиоза печени в результате длительного приема препарата «Аевит» // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии.- 2006.- Т.16, № 3.- С.89-92. 5. Грацианский Н.А. Уроки церивастатина и результаты исследования «Защита сердца» // Consilium Medicum.- 2002.- Т.4, №3.- С.139-143. 6. Девис М., Остин Дж., Патридж Д. Витамин С: химия и биохимия / Пер. с англ. М.: Мир, 1999.- 176 с. 7. Журавлев А.И., Зубкова С.М. Антиоксиданты. Свободно-радикальная патология.- М.: МИКО-ПРИНТ, 2008.- 269 с. 8. Кудрин А.Н., Коган А.Х., Королев В.В. и др. Свободнорадикальное окисление липидов в патогенезе инфаркта миокарда и лечебно-профилактическая роль антиоксидантов – селенита натрия и его комбинации с витамином Е // Кардиология.- 1978.- Т.18, №2.- С.115-118. 9. Магомедов Н.М. Перекисное окисление липидов в структурно-функциональных нарушениях различных мембран при гипоксии и ишемии. Автореф. дисс. … доктора биол. наук. М., 1993.- 38 с. 10. Неверов И.В. Место антиоксидантов в комплексной терапии пожилых больных ИБС // Русский медицинский журнал.- 2001.- Т.9, №18.- В Интернете: http://speclit.med-lib.ru/card/104.shtml. 11. Оковитый С.В. Клиническая фармакология антиоксидантов // ФАРМиндекс: ПРАКТИК.- 2003.- Вып.5. – С.85-111. 12. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. М.: Высшая школа, 1993.- 495 с. 13. Шилина Н.М., Конь И.Я. Роль пищевых веществ в функционировании системы антиоксидантной защиты организма // Вопросы детской диетологии.- 2003.- Т.1, №4.- С.53-57. 14. Abrescia P., Golino P. Free radicals and antioxidants in cardiovascular diseases // Expert. Rev. Cardiovasc. Ther.2005.- Vol.3, №1.- Р.159-171. 15. Albanes D., Heinonen O.P., Taylor P.R. et al. Alpha-Tocopherol and beta-carotene supplements and lung cancer incidence in the alpha-tocopherol, beta-carotene cancer prevention study: effects of base-line characteristics and study compliance // J Natl Cancer Inst.- 1996.- Vol.88, №21.- P.1513-1515. 16. Artigou J.Y., Charniot J.C., Bonnefont-Rousselot D. et al. Antioxidative treatment in myocardial reperfusion ischemia // Arch. Mal. Coeur. Vaiss.- 1993.- Vol.86, Spec.№ 4.- P.105-109. 17. Atkins D., Shetty P. Routine vitamin supplementation to prevent cancer. Update of the Evidence from randomized controlled trials, 1999-2002 // В Интернете: http://www.ahrq.gov/clinic/3rduspstf/vitamins/vitupdate.htm. 18. Barclay L. Antioxidant vitamins improve surgical outcomes // Ann. Surg.- 2002.- Vol.236, № 6.- P.814-822. 19. Derger M.M., Chiolero R.L. Antioxidant supplementation in sepsis and systemic inflammatory response syndrome // Crit Care Med.- 2007.- Vol.35, №9 Suppl.- P.S584-S590. 20. Bjelakovic G., Nikolova D., Simonetti R.G., Gluud C. Antioxidant supplements for prevention of gastrointestinal cancers: a systematic review and meta-analysis // Lancet.- 2004.- Vol.364, №9441.- Р.1219-1228. 21. Bland J.S. Oxidants and antioxidants in clinical medicine // J. Nutr. Environ. Med.- 1995.- Vol.5.- P.255-280. 22. Brambilla D., Mancuso C., Scuderi M.R. et al. The role of antioxidant supplement in immune system, neoplastic, and neurodegenerative disorders: a point of view for an assessment of the risk/benefit profile // Nutr J.- 2008.- Vol.30, №7.- P.29. 23. Burton G.W. Antioxidant action of carotenoids // J. Nutr.- 1989.- Vol.119.- P.109-111.
18
24. Collaborative Group of the Primary Prevention Project. Low-dose aspirin and vitamin E in people at cardiovascular risk: a randomized trial in general practice // Lancet.- 2001.- Vol.357.- P.89-95. 25. Enstrom J.E., Kanim L.E., Klein M.A. Vitamin C intake and mortality among a sample of the United States population // Epidemiology.- 1992, Vol.3, №3.- P.194-202. 26. Famaey J.P. Free radicals and activated oxygen // Eur. J. Rheumatol. Inflamm.- 1982.- Vol.5, №4.- Р.350-359. 27. Floyd R.A. Antioxidants, oxidative stress and degenerative neurological disorders // Proc. Soc. Exp. Biol. Med.1999.- Vol.222.- P.236-245. 28. Goralczyk R. Beta-carotene and lung cancer in smokers: review of hypotheses and status of research // Nutr Cancer.- 2009.- Vol.61, №6.- P.767-774. 29. Grabhorn E., Richter A., Burdelski M., Rogiers X., Ganschow R. Neonatal hemochromatosis: long-term experience with favorable outcome // Pediatrics.- 2006.- Vol.118, №5.- P.2060-2065. 30. Greenberg E.R., Baron J.A., Tosteson T.D. et al. A clinical trial of antioxidant vitamins to prevent colorectal adenoma. Polyp Prevention Study Group // N Engl J Med.- 1994.- Vol.331, №3.- P.141-147. 31. Greenwald P., Anderson D., Nelson S.A., Taylor P.R. Clinical trials of vitamin and mineral supplements for cancer prevention // Am J Clin Nutr.- 2007.- Vol.85, №1.- P.314S-331S. 32. Heitzer T. Клинические эффекты препаратов, нейтрализующих свободные радикалы // Сердце и метаболизм.- 2005.- №14.- С.9-14. 33. Hillstrom R.J., Yacapin-Ammons A.K., Lynch S.M. Vitamin C Inhibits Lipid Oxidation in Human HDL // J Nutr.2003.- Vol.133, №10.- P.3047-3051. 34. Hoffman R.M., Gaweral H.S. Antyoxidants and the prevention of coronary heart disease // Arch. Intern. Med.1995.- Vol.155.- Р.241-246. 35. Huang H.Y., Caballero B., Chang S. et al. The efficacy and safety of multivitamin and mineral supplement use to prevent cancer and chronic disease in adults: a systematic review for a National Institutes of Health state-of-the-science conference // Ann Intern Med.- 2006.- Vol.145, №5.- P.372-385. 36. Kushi L.H., Stampfer M.J., Prineas R.J. et al. Dietary antioxidant vitamins and death from coronary heart disease in postmenopausal women // N Engl J Med.- 1996.- Vol.334.- P.1156-1162. 37. Malila N., Taylor P.R., Virtanen M.J. et al. Effects of alpha-tocopherol and beta-carotene supplementation on gastric cancer incidence in male smokers (ATBC Study, Finland) // Cancer Causes Control.- 2002.- Vol.13, №7.- Р.617623. 38. Morris C.D., Carson S. Routine vitamin supplementation to prevent cardiovascular disease // Ann Intern Med.2003.- Vol.139, №1.- P.56-70. 39. MRC/BHF Heart Protection Study of cholesterol lowering with simvastatin in 20,536 high-risk individuals: a randomised placebo-controlled trial // Lancet.- 2002.- Vol.360, №9326.- Р.7-22. 40. Omenn G.S. Chemoprevention of lung cancers: lessons from CARET, the beta-carotene and retinol efficacy trial, and prospects for the future // Eur J Cancer Prev.- 2007.- Vol.16, №3.- P.184-191. 41. Pape D., Linee P., Lacroix P. et al. Effect of ascorbic acid during acute iterative anoxia, hypothesis of an antioxidizing mechanism of action in comparison with the effect of hydroquinone // C. R. Seances Soc. Biol. Fil.- 1980.Vol.174, №1.- P.45-51. 42. Percival M. Antioxidants // Clinical Nutrition Insights.- 1998.- Vol.10.- В интернете: http://www.acudoc.com/Antioxidants.PDF. 43. Ponz de Leon M., Roncucci L. Chemoprevention of colorectal tumors: role of lactulose and of other agents // Scand J Gastroenterol.- 1997.- Vol.222, Suppl.- P.72-75. 44. Raha S., Robinson B.H. Метаболическое действие свободных радикалов // Сердце и метаболизм.- 2005.№14.- C.3-8. 45. Routine vitamin supplementation to prevent cancer and cardiovascular disease: recommendations and rationale // Ann Intern Med.- 2003.- Vol.139, №1.- P.56-70. 46. Sabbah H.H., Stanley W.C. Partial fatty acid oxidation inhibitors: a potentially new class of drugs for heart failure // Eur. J. Heart. Fail.- 2002.- Vol.4, №1.- Р.3-6. 47. Slatore C.G., Littman A.J., Au D.H. et al. Long-term use of supplemental multivitamins, vitamin C, vitamin E, and folate does not reduce the risk of lung cancer // Am J Respir Crit Care Med.- 2008.- Vol.77, №5.- Р.524-530. 48. Stranges S., Marshall J.R., Natarajan R. et al. Effects of long-term selenium supplementation on the incidence of type 2 diabetes: a randomized trial // Ann Intern Med.- 2007.- Vol.147, №4.- P.217-223. 49. The Heart Outcomes Prevention Evaluation Study Investigators. Vitamin E supplementation and cardiovascular events in high-risk patients // New Engl. J. Med.- 2000.- Vol.342.- P.154-160. 50. The HOPE and HOPE-TOO Trial Investigators. Effects of Long-term Vitamin E Supplementation on Cardiovascular Events and Cancer. A Randomized Controlled Trial // JAMA.- 2005.- Vol.293.- Р.1338-1347. 51. Voirin J., Deschrevel G., Guincestre J.Y. et al. Selenium and vitamin E in patients with progressive muscular dystrophy // Ann. Pediatr.- 1990.- Vol.37, №6.- P.377-379.