ЗАБОЛЕВАНИЙ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ...

52

ЭКОЛОГИЯ

УДК 574.24

АНТИОКСИДАНТЫ, КАК ПЕРСПЕКТИВА СНИЖЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПО ПРИЧИНЕ УХУДШАЮЩЕЙСЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ

Д.О. Шаталов, ст.преподаватель, С.А. Кедик, д.т.н., заведующий кафедрой, И.С. Иванов@, лаборант, С.И. Бирюлин, студент

Кафедра биотехнологии и промышленной фармации МИТХТ им. М.В. Ломоносова, Москва, 119571, РоссияE-mail: [email protected]

В связи с ухудшением экологической обстановки в мире отмечено возрастание нега-тивных окислительных процессов, генерирующихся в организме человека и образу-ющих свободные радикалы, которые, в свою очередь, являются причиной появления и развития заболеваний сердечно-сосудистой системы (коронарная болезнь сердца, ишемическая болезнь, инфаркт миокарда). Указанные факты определяют необходи-мость поиска эффективных препаратов для лечения указанных заболеваний. Исходя из этого, в данной статье будут рассмотрены активные фармацевтические суб-станции и препараты на их основе, применяющиеся для предупреждения, лечения и профилактики заболеваний сердца и крови.

Ключевые слова: заболевания системы кровообращения, свободные радикалы, экологи-ческая обстановка, антиоксиданты, эффективные препараты, активные фармацевти-ческие субстанции.

ANTIOXIDANTS FOR REDUCING CARDIOVASCULAR DISEASES CAUSED BY ENVIRONMENTAL DEGRADATION

D.O. Shatalov, S.A. Kedik, I.S. Ivanov@, S.I. Biryulin

M.V. Lomonosov Moscow State University of Fine Chemical Technologies, Moscow, 119571, Russia@ Corresponding author e-mail: [email protected]

Nowadays, the growth of cardiovascular system diseases is the result of the bad ecology. In humans free radicals are formed due to the negative oxidation induced by environmental pollu-tion. In turn, it starts the chain reactions, causing cell damage. It is necessary to reconsider the existing drugs which can prevent diseases of cardiovascular system.

Keywords: diseases of the circulatory system, free radicals, environmental conditions, antioxidants, effective drugs, active pharmaceutical substances.

Здоровье – одно из основных условий счастья человека.В 1968 году ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения) приняла следующую

формулировку: «Здоровье – свойство человека выполнять свои биосоциальные функции в изменяющейся среде, с перегрузками и без потерь, при отсутствии болезней и дефектов».

Состояние здоровья населения на 20 % определяется наследственными факторами, на 50 % – образом жизни, на 20 % – состоянием окружающей среды и на 10 % – уровнем развития медицины (согласно заключению экспертов ВОЗ).

53

Шаталов Д.О., Кедик С.А., Иванов И.С., Бирюлин С.И. Антиоксидантыть, как перспектива...

Основными показателями (критериями) здоровья являются:• уровень и гармоничность физического развития;• уровень нервно-психического развития;• уровень функционирования и резервные возможности основных физиологиче-

ских систем организма (сердечно-сосудистой, дыхательной, мышечной и др.);• уровень иммунной защиты и неспецифической резистентности организма. В современный век урбанизации и технологического прогресса, человечество начало

задумываться о последствиях воздействия на биосферу. Ущерб, наносимый окружающей среде во многих регионах мира, носит именно антропогенный характер. Не рационально используются природные ресурсы, не достаточны инвестиции в технологии по борьбе с загрязнениями, не всегда успешны попытки по предотвращению экологических ката-строф. Подобное пагубное влияние, к сожалению, уже привело к росту числа заболева-ний, вызванных неблагоприятными условиями окружающей среды.

Статистика показывает, что на данный момент число умерших составляет 698 чело-век на 100 000 постоянного населения против 737 в 2012 году. Самое высокое значение смертности отмечалось в 2003 году – 928 человек на 100 000 (рис.1) [1].

БСК – болезни системы кровообращения, НО – новообразования, ВП – внешние причины,БОП – болезни органов пищеварения, БОД – болезни органов дыхания,

ИПЗ – некоторые инфекционные и паразитарные болезниРисунок 1. Смертность в России по основным классам причин смерти, 1980–2014 годы,

умерших от данных причин на 100 тысяч человек постоянного населения.По данным ежегодного рейтинга ВОЗ, заболевания сердца и кровеносной системы

являются ведущими причинами смертности и инвалидности в мире [2]. К таковым отно-сятся ишемические болезни сердца (коронарные). В Российской Федерации, начиная с середины 1970-х годов, более половины смертей обусловлены именно болезнями систе-мы кровообращения. Например, в 2007–2008 годах доля умерших от этого класса пато-логий достигала 57 %. В 2014 году она составила 49,9 %.

Ученые многих стран предполагают, что основными причинами развития заболева-ний системы кровообращения являются плохая экологическая обстановка и проблемы со-циального характера (состояние стресса, депрессия, вредные привычки, малоподвижный образ жизни, неправильное питание, злоупотребление лекарственными препаратами).

Отмечено, что в России ухудшение экологической ситуации также явилось одной из ос-новных причин высокого уровня заболеваемости и смертности, которые особенно возросли в

54

Вестник МИТХТ. Серия: социально-гуманитарные науки и экология № 3, 2015

начале 1990-х годов [3–6]. Некоторые исследователи даже используют термин «экоцид», дока-зывая, что именно экологический ущерб стал главным фактором этого явления [7; 8].

Ухудшение экологического состояния окружающей среды выражается в постоянном увеличении отходов промышленного производства, в повышении угрозы облучения ор-ганизма ультрафиолетом и радиацией, во внедрении все новых и новых синтетических препаратов, в применении гербицидов и пестицидов в сельском хозяйстве, в употребле-нии генетически измененных продуктов. В совокупности, каждый из перечисленных критериев способствует развитию в организме свободных радикалов (продуктов непол-ного восстановления кислорода), генерирующихся в результате деятельности оксидантов (например, перекисные (RO2), алкоксильные (RO), алкильные (R)) [9]. Их избыток (окси-дативный стресс), являющийся следствием дисбаланса про- и антиоксидантных систем ведет к перекисному окислению липидов (ПОЛ) и, в результате, к нарушению функций мембран клеток организма (рис. 2).

Рисунок 2. Причины и результат ухудшения здоровья в результате формирования свободных радикалов [10].

При этом в крови и тканях возрастает концентрация продуктов свободнорадикально-го окисления, в частности, малонового диальдегида (МДА).

Данное вещество постоянно образуется в тканях живого организма, но в минималь-ных количествах. Возрастание МДА приводит к дестабилизации клеточных мембран. Кроме того, наблюдается и выраженное снижение активности в крови такого антиокси-данта, как церулоплазмин (ЦП). Он представляет собой медьсодержащий гликопротеин α2-глобулиновой фракции сыворотки крови; синтезируется главным образом в печени, а также в лимфоцитах, моноцитах, селезенке, ткани мозга и др. [11]. Церулоплазмин край-не необходим для нормального протекания метаболических процессов в кроветворной системе, головном мозге, миокарде, а также для синтеза супероксиддисмутазы (СОД) – активного эндогенного антиоксиданта [12].

Термин «антиоксиданты» появился в 60-х годах XX в. благодаря исследованиям Б.Н. Тарусова (1954) и Н.М. Эмануэля (1963). И именно Н. М. Эмануэль со своими уче-никами определили механизм действия антиоксидантов и дали им определение как сое-динений, угнетающих развитие свободнорадикального окисления.

В каждом организме существует система антиоксидантной защиты (рис. 3), которая делится на первичную (антиоксиданты-ферменты) и вторичную (антиоксиданты-вита-мины). Эта система работает у человека с рождения, всю жизнь, постепенно слабея с годами. Поэтому возникает необходимость ее подпитки и поддержки.

55


Рисунок 3. Действие антиоксидантов.Ферменты (первичная антиоксидантная защита) превращают активные формы кис-

лорода в перекись водорода и в менее агрессивные радикалы, а затем уже их превращают в воду и обычный, полезный кислород.

Антиоксиданты-витамины (вторичная антиоксидантная защита) забирают избыток энергии, тормозят развитие цепной реакции образования новых радикалов. К ним отно-сятся витамины С, Р, биофлавоноиды – рутин, кверцетин, цитрин, гесперидин, аскору-тин, витамины А, Е, К, бета-каротин, серосодержащие аминокислоты (глютатион, ци-стеин, метионин), цитохром С, хелаты, спирт в микродозах, микроэлементы селен, цинк (определенное значение имеют медь, марганец и железо).

В отдельную группу можно выделить синергетические антиоксиданты. Они, как правило, оказывают положительный эффект в больших дозах. С другой стороны, известно, что большин-ство соединений данной группы характеризуется двухфазным действием, т.е. антиоксидантный эффект при превышении некоторой пороговой величины сменяется прооксидантным. Необходи-мость использования больших концентраций антиоксиданта объясняется тем, что его молекула разрушается при реакции со свободными радикалами. Для того, чтобы антиоксидант эффектив-но работал, необходимо присутствие восстановителей, которые будут переводить его в активное состояние. Например, витамин С восстанавливает витамин Е, но сам при этом окисляется. Тио-ловые соединения (серосодержащие) восстанавливают витамин С, а биофлавоноиды восстанав-ливают как витамин Е, так и витамин С. Такой же синергизм наблюдается между витамином Е и каротиноидами, а также между витамином Е и селеном. Полагают, что α-токоферол предохраня-ет от окисления селенсодержащие и негемовые железопротеиды и поэтому необходим для под-держания биологической формы селена в активном состоянии. В свою очередь, селен снижает потребность в токофероле и сохраняет его уровень в крови. Таким образом, функциональный синергизм позволяет добиваться максимального защитного эффекта и высокой стабильности препарата при меньшей концентрации антиоксиданта. В настоящее время ведутся интенсивные исследования по изучению взаимодействия различных антиоксидантов в организме, которые позволят создавать оптимальные антиоксидантные композиции.

Помимо эндогенных антиоксидантов (то есть тех, что присутствуют в организме из-начально), существуют и экзогенные (поступающие извне) (рис. 4).

Природными антиоксидантами богаты многие пищевые продукты.Чтобы поддержать стабильный уровень антиоксидантов в организме необходимо упо-

треблять в пищу чернослив, чернику, виноград, облепиху, клюкву, рябину, черноплодную рябину, смородину, гранаты, манго, асаи, а также свежевыжатые из них соки, морсы и пюре. Орехи и некоторые овощи (фасоль, кале, артишоки) также способствуют восстановлению антиоксидантной системы организма. Среди других продуктов, рекомендованных к упо-треблению, выделяют какао, красное вино, зеленый чай и в меньшей степени черный чай.

Однако они предпочтительны, когда речь идет о профилактике. Дело в том, что почти все они – жирорастворимые соединения, а потому всасываются довольно медленно и действуют мягко. Этого достаточно, чтобы сгладить влияние неблагоприятных факторов окружающей среды или скорректировать незначительные отклонения в антиоксидантной системе молодого здорового организма.

56


Рисунок 4. Классификация антиоксидантов.Совсем другое дело – острые состояния, например, кровоизлияние в мозг. Здесь по-

мощь нужна незамедлительно, ведь речь идет о жизни и смерти. Поэтому требуется силь-ный антиоксидант, причем он должен хорошо растворяться в воде, чтобы сразу с током крови попасть в нужное место [13].

Таким образом, для восстановления баланса в антиоксидантной системе организма человека иногда необходимо применение препаратов, обладающих антиоксидантными свойствами т. е. способных улавливать радикалы в клетке.

Сегодня часто под словом антиоксиданты понимают лекарственные средства раз-личного химического строения, тормозящие или блокирующие процессы свободноради-кального окисления и способствующие увеличению в организме уровня веществ с анти-окислительным действием.

Экзогенные антиоксиданты, полученные синтетическим путем, могут являться ана-логами природных структур или отдельными химическими комбинациями.

Одним из представителей природных аналогов, который синтезирован искусственно, является α-токоферол (витамин E).

Он тормозит перекисное окисление липидов, предупреждая повреждение клеточных мембран, элиминирует свободные радикалы, восстанавливая их. Терапевтические дозы витамина Е могут защищать генетически дефектные эритроциты при талассемии, недо-статочности глютатионсинтетазы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Однако благопри-ятный эффект проявляется лишь после годичного приема токоферола [14].

Другой представитель этого класса – убинон, аналог природного убихинона, про-изводное бензохинона, используется в качестве основы комплексной терапии больных ишемической болезнью сердца и при инфаркте миокарда. Он предотвращает связывание адреналина и других гормонов, участвующих в реакции «бей или беги», с рецептором и потому ослабляет эффекты стресса. В целом, в качестве антиоксиданта убихинон пока менее изучен, чем a-токоферол. Его главное достоинство, как и у всех эндогенных соеди-нений – относительно небольшая токсичность [14].

К препаратам, обладающим антиоксидантным действием, с оригинальной структу-рой относятся: ионол (дибунол), тиофан, ацетилцистеин (АЦЦ), пробукол (фенбутол), сукцинобукол (AGI-1067), диметилсульфоксид (димексид), тирилазад мезилат (фридокс), эмоксипин, олифен (гипоксен), эхинохром-А (гистохром), церовив (NXY-059) [14].

Например, ионол (дибунол) – липофильный препарат, представляющий собой бу-тилокситолуол. Антиоксидантные свойства препарата сопряжены с его способностью

57


связывать активные формы и соединения кислорода с образованием стабильного фе-ноксильного радикала, не принимающего участия в цепи окислительных превращений и прерывающего цепи окисления в субстрате. Он хорошо всасывается с поверхности кожи, накапливается в богатых липидами тканях и определяется в очаге поражения в кон-центрациях, достаточных для проявления терапевтического эффекта. Любопытно, что при высоких дозах наблюдается смена антиоксидантного действия на противоположное – прооксидантное, с подавлением ферментной антиоксидантной системы митохондрий, увеличением образования кислородных радикалов, снижением функционирования цепи переноса электронов в микросомах. Такие нарушения могут быть связаны с действи-ем продуктов окислительной модификации ионола в организме и/или взаимодействием препарата с эндогенными антиоксидантными системами с повреждением их защитных функций. Они, как правило, носят кратковременный характер и нормализуются через 3 суток после введения препарата [14].

Эмоксипин – препарат класса 3-оксипиридина, обладающий широким спектром биоло-гического действия. Он ингибирует свободнорадикальное окисление, активно взаимодей-ствует с перекисными радикалами липидов, гидроксильными радикалами пептидов, стаби-лизирует клеточные мембраны. Кроме того, препарат снижает агрегацию тромбоцитов [14].

Пробукол (фенбутол) относится к производным бутилфенолов и является гиполипиде-мическим средством. Препарат медленно всасывается при приеме внутрь, хорошо раство-ряется в жировой ткани, постепенно выделяясь в кровь, поэтому его действие сохраняется в течение длительного времени (до шести месяцев после прекращения терапии). Особен-ность действия препарата состоит в том, что он, связывая активные формы кислорода, пре-дотвращает свободнорадикальное окисление липопротеинов низкой плотности в плазме, тем самым уменьшает их захват макрофагами и превращение последних под эндотелием сосудов в «пенистые» клетки, образующие основу атеросклеротической бляшки. Под вли-янием препарата увеличивается активность антиоксидантных ферментов [14].

В настоящее время перспективным соединением для разработки нового препарата являет-ся синтетическое вещество O-(4-гидрокси-3,5-ди(1,7,7-триметилбициклогептан-2-ил)бензил)оксиэтил)-O-(2-гидроксиэтил)- (1-4)-α-D-глюкан («Диборнол-ГЭК») (рис. 5).

Указанная субстанция представляет собой полимер-конъюгат в качестве основы, содержа-щей гидроксиэтилированный крахмал (ГЭК), а в качестве активного вещества - 4-метил-2,6-ди-изоборнилфенол (диборнол), относящийся к группе пространственно-затрудненных фенолов. Действие диборнола обусловлено его способностью ингибировать процессы перекисного окис-ления липидов в тканях мозга, увеличивать мозговой кровоток и улучшать реологические свой-ства крови. По результатам исследований диборнол относится к низкотоксичным соединениям [15]. Однако недостаточная растворимость в водных средах ограничивает его широкое исполь-зование в медицинской практике, поэтому одним из возможных способов придания водораство-римости могло стать создание конъюгатов с гидрофильными полимерами, например, с природ-ными и полусинтетическими полисахаридами [16], а именно с ГЭК.

OO

O

OHO O

OH

OH

OH

OH

OH

Рисунок 5. Субстанция «Диборнол-ГЭК».

58


ВыводыВ представленной статье обозначена проблема роста заболеваний кроветворной си-

стемы организма человека, одной из причин возникновения которых является плохая экологическая обстановка. Отражены перспективные фармацевтические соединения, а также основные препараты, применяющиеся для предупреждения, лечения и профилак-тики указанных заболеваний. Из них определены наиболее действенные, обладающие выраженными антиоксидантными свойствами.

ЛИТЕРАТУРА:1. Институт демографии Национального исследовательского университета «Высшая школа

экономики» [Офиц. сайт]. URL: http://www.demoscope.ru/weekly/2014/0611/barom02.php (дата обращения 05.12.2014).

2. Щетинин П.П. Противоаритмическая активность диборнола в условиях модели острой ишемии-реперфузии миокарда // Бюллетень сибирской медицины. 2013. Т. 12. № 3. с. 153–156.

3. Tkatchenko E, McKee M, Tsouros AD. Public health in Russia: the view from the inside. Health Policy Planning 2000. 15. P. 164–169.

4. Сидоренко Г.И., Кутепов Е.Н. Приоритетные направления научных исследований про-блем оценки и прогнозирования влияния факторов риска на статус здоровья населения. Гигиена и санитария. 1994. с. 3–5.

5. Нестеровский Ю.И., Алексеева Р.С. Экологические аспекты респираторных заболеваний в индустриальных районах. Пульмонология. 1994. с. 14–17.

6. Ревич Б.А. Состояние здоровья населения и химическое загрязнение окружающей среды в России. Москва, Медицина, 1994. с. 105.

7. Feshbach M, Friendly A. Ecocide in the USSR: Health and Nature under Siege. New York: Basic Books, 1992.

8. Ерошина К., Уилкинсрон П., Макки М. Роль экологических и социальных факторов в воз-никновении заболеваний органов дыхательных путей у детей младшего школьного воз-раста г. Москвы. «Медицина». 2013. №3. с. 57–71.

9. Кучин А.В. Антиоксиданты: химия и применение // Вестник уральского отделения РАН. 2011. №3 (37). с. 43–57.

10. Чмутова Л.К. Альтернативная медицина. URL: http://astiro-med.blogspot.co.nz/2011/04/12.html (дата обращения 15.09.2015).

11. Клебанов Г.И., Теселкин Ю.О., Бабенкова И.В. и др. Антиоксидантная активность сыво-ротки крови // Вестн. Рос. АМН. 1999. № 2. С. 15–22.

12. Воскресенский О.Н., Левицкий А.П. Перекиси липидов в живом организме // Вопр. мед. Химии, 2003. Т. 16. № 6. С. 563–583.

13. Смирнов Л.Д. Антиоксиданты в медицине: новые возможности // Наука и жизнь, 2002. № 12.

14. Оковитый С.В. Клиническая фармакология антиоксидантов Клиническая фармакология. Избранные лекции. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. 602 с.

15. Чукичева И.Ю. Природные и синтетические терпенофенолы / И.Ю. Чукичева, А.В. Кучин // Рос. хим. ж. 2004. Т. 48, № 3. С. 21–36.

16. Панарин Е.Ф., Кузнецова Н.П. Наука в России, 2003. Т. 2. С. 18.

ЗАБОЛЕВАНИЙ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ...

Documents

Transcript of ЗАБОЛЕВАНИЙ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ...