2) фосфора
3) углерода
4) кислорода (+)
Свободные радикалы в биомедицинском контексте преимущественно представлены активными формами кислорода (АФК) — соединениями, образующимися при неполном восстановлении молекулярного кислорода. Их отличительный признак — наличие неспаренного электрона на внешней орбитали, что определяет высокую химическую реактивность и способность повреждать липиды, белки и нуклеиновые кислоты. К основным кислородным радикалам относятся супероксид-анион, гидроксильный и пероксильный радикалы.
Образование АФК происходит в дыхательной цепи митохондрий, при воспалении, воздействии ультрафиолетового излучения, ионизирующей радиации, загрязнителей и некоторых химических веществ. Супероксид-анион может превращаться в перекись водорода под действием супероксиддисмутазы, а затем при участии ионов железа — в крайне реактивный гидроксильный радикал. При превышении возможностей антиоксидантной системы развивается окислительный стресс, связанный с повреждением клеточных мембран, нарушением синтеза коллагена и эластина, воспалением и ускорением фотостарения кожи.
Следует отличать свободнорадикальные АФК от активных форм кислорода, не имеющих неспаренного электрона, например перекиси водорода и синглетного кислорода. Антиоксидантная защита включает ферментные механизмы — супероксиддисмутазу, каталазу, глутатионпероксидазу — и низкомолекулярные антиоксиданты, в том числе аскорбат, токоферол и глутатион. Поэтому правильным является указание на кислород как источник наиболее значимой для клинической практики группы свободных радикалов.
| Активная форма | Свободный радикал | Основной механизм образования | Биологическое значение |
|---|---|---|---|
| Супероксид-анион O2•− | Да | Одноэлектронное восстановление кислорода в митохондриях и фагоцитах | Инициирует каскад образования других АФК; частично нейтрализуется супероксиддисмутазой |
| Перекись водорода H2O2 | Нет | Дисмутация супероксид-аниона | Относительно стабильна, проникает через мембраны и участвует в образовании гидроксильного радикала |
| Гидроксильный радикал OH• | Да | Реакции Фентона и Хабера—Вайса при наличии переходных металлов | Один из наиболее агрессивных окислителей; вызывает повреждение ДНК, белков и мембранных липидов |
| Пероксильный радикал ROO• | Да | Цепное окисление полиненасыщенных жирных кислот | Поддерживает перекисное окисление липидов и нарушает барьерную функцию клеточных мембран |
| Синглетный кислород 1O2 | Нет | Фотохимическое возбуждение молекулярного кислорода | Участвует в фотоповреждении кожи и окислении липидов, хотя не является свободным радикалом |
| Оксид азота NO• | Да | Синтез из L-аргинина ферментом NO-синтазой | Относится к активным формам азота; регулирует сосудистый тонус и может образовывать пероксинитрит |
| Антиоксидантная система | Механизм защиты | Ферментативная и неферментативная инактивация АФК | Ограничивает окислительный стресс и поддерживает клеточный редокс-гомеостаз |
В косметологии воздействие ультрафиолета является одним из ведущих факторов избыточного образования кислородных радикалов в коже. Последствиями становятся фотодеструкция коллагеновых волокон, активация матриксных металлопротеиназ, гиперпигментация и нарушение кожного барьера. Профилактика включает фотозащиту широкого спектра и снижение факторов, усиливающих окислительный стресс. Топические антиоксиданты могут дополнять защиту, но не заменяют регулярное применение солнцезащитных средств.