Қартаюдың бос радикалды теориясы

Қартаюдың бос радикалды теориясы - жасушаларда зақымданудың жиналуы бос радикалдардың әсеріне байланысты деп тұжырымдайды Harman D. The aging process. (ағылш.) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. — 1981. — Vol. 78, no. 11. — P. 7124—7128. — PMID 6947277. Сыртқы орбитасында жұптаспаған электрондары, яғни, бос валенттілігі бар атом, молекула немесе молекула бөлшегі. Меланин сияқты кейбір бос радикалдар химиялық белсенді болмаса да, биологиялық маңызды бос радикалдардың көпшілігі жоғары реактивтілікке ие. Көптеген биологиялық құрылымдар үшін бос радикалдардың зақымдануы тотығу зақымымен тығыз байланысты. Антиоксиданттар тотықсыздандырғыш болып табылады және биологиялық құрылымдардың тотығу зақымдануын тежейді, оларды бос радикалдардан пассивтейді.

Теорияны алғаш рет Денхам Харман 1950 жылдары ұсынған, ал 1970 жылдары Харман митохондриялардың жасушаларды зақымдайтын бос радикалдардың түзілуіне негізгі қатысуы туралы болжам жасадыHarman D. The biologic clock: the mitochondria? (ағылш.) // Journal of the American Geriatrics Society. — 1972. — Vol. 20, no. 4. — P. 145—147. — PMID 5016631..

Бос радикалдар теориясы супероксид (O2−) сияқты бос радикалдарға ғана қатысты, бірақ содан бері ол сутегі асқын тотығы (H2O2) немесе пероксинитрит (OONO−) сияқты оттегінің басқа белсенді түрлерінің тотығу зақымдануын қамту үшін кеңейтілді.Halliwell B (2012). "Free radicals and antioxidants: updating a personal view". Nutrition Reviews. 70 (5): 257–65. doi:10.1111/j.1753-4887.2012.00476.x. PMID 22537212.

Қартаю тек бос радикалдардың зақымдануынан туындауы екіталай. Қоршаған орта факторлары мен генетикалық фон да айтарлықтай рөл атқарады. Алайда, Харманның мақалаларының бірінде аз калориялы диетаны ұстану және бос радикалды реакция ингибиторларын қабылдау арқылы туудың орташа өмір сүру ұзақтығын орта есеппен 5 жылға ұзартуға болады деген қорытындыға келді.

Ашытқы мен дрозофила сияқты кейбір модельді организмдерде тотығу зақымдануын азайту өмір сүру ұзақтығын ұзарта алатыны туралы дәлелдер бар.Fontana, Luigi; Partridge, Linda; Longo, Valter D. (16 April 2010). "Extending Healthy Life Span—From Yeast to Humans". Science. 328 (5976): 321–326. Bibcode:2010Sci...328..321F. doi:10.1126/science.1172539. PMC 3607354. PMID 20395504. Дегенмен, тышқандарда антиоксиданттық қорғанысты бұғаттайтын 18 генетикалық өзгерістің тек 1-і өмір сүру ұзақтығын қысқартады.Pérez VI, Bokov A, Remmen HV, Mele J, Ran Q, Ikeno Y, et al. (2009). "Is the oxidative stress theory of aging dead?". Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects. 1790 (10): 1005–14. doi:10.1016/j.bbagen.2009.06.003. PMC 2789432. PMID 19524016. сол сияқты,  дөңгелек құрттарда (Аскаридалар) табиғи супероксид дисмутаза антиоксидантының өндірісін бұғаттау өмір сүру ұзақтығын арттырады.Van Rammsdonk, Jeremy M.; Hekimi, Siegfried (2009). Kim, Stuart K. (ed.). "Deletion of the Mitochondrial Superoxide Dismutase sod-2 Extends Lifespan in Caenorhabditis elegans". PLOS Genetics. 5 (2): e1000361. doi:10.1371/journal.pgen.1000361. PMC 2628729. PMID 19197346.Тотығу зақымдануының қалыпты деңгейден төмендеуі өмір сүру мерзімін ұзарту үшін жеткілікті ме, жоқ па, ол ашық және даулы мәселе.

 Тарихы 
Қартаюдың еркін радикалды теориясын Дэнхэм Харман 1950 жылдары ғалымдар арасында еркін радикалдар биологиялық жүйелерде өмір сүру үшін тым тұрақсыз деген пікір болған кезде ұсынған

1972 жылы Харман өзінің алғашқы теориясын митохондриялық қартаю теориясына өзгертті. Теория митохондриялар шығаратын оттегінің белсенді түрлері биологиялық макромолекулаларды зақымдайды, мысалы: липидтер, ақуыздар және митохондриялық ДНҚ. Бұл зақымданулар белсенді оттегі түрлерінің өндіріс деңгейінің жоғарылауына және олардың жасушада жиналуына әкелетін мутацияларды тудырады Harman D. Origin and evolution of the free radical theory of aging: a brief personal history, 1954–2009. (ағылш.) // Biogerontology. — 2009. — Vol. 10, no. 6. — P. 773—781. — doi:10.1007/s10522-009-9234-2. — PMID 19466577.

 Процесс 
солға|нобай|417x417px
Бос радикалдар - құрамында жұптаспаған электрондары бар атомдар немесе молекулалар. Электрондар атомдардағы немесе молекулалардағы белгілі бір орбитальдарда жұпта болады. Кез-келген орбитальда тек бір электроннан тұратын бос радикалдар, атомдағы немесе молекуладағы барлық электрондарды басып алуы үшін қосымша электронның жоғалуына немесе түсуіне қатысты тұрақсыз болады.

Жұпталмаған электрон зарядты білдірмейді; бос радикалдар оң зарядталған, теріс зарядталған немесе зарядталмаған болуы мүмкін.

Зақым бос радикал басқа молекуламен соқтығысқанда және оны жұпталмаған электронмен байланыстыру үшін басқа электронды іздеу барысында келтіріледі. Бос радикал көбінесе электронды көрші молекуладан алшақтатады, нәтижесінде зардап шеккен молекуланың өзі бос радикалға айналады. Содан кейін жаңа бос радикал келесі молекуладан электронды алып тастай алады және радикалдардың пайда болуының химиялық тізбекті реакциясы жүреді.Cui Hang; Kong Yahui; Zhang Hong (2011). "Oxidative Stress, Mitochondrial Dysfunction, and Aging". Journal of Signal Transduction. 2012: 646354. doi:10.1155/2012/646354. PMC 3184498. PMID 21977319.Мұндай реакцияларда пайда болатын бос радикалдар көбінесе өзгеретін немесе онсыз жұмыс істей алмайтын молекуладан электронды алып тастаумен аяқталады. Мұндай құбылыс молекуланың, демек, оның құрамындағы жасушаның зақымдалуына әкеледі (өйткені молекула жиі жұмыс істемейді).

Бос радикалдардан туындаған тізбекті реакция Атом құрылымдарының өзара байланысуына әкелуі мүмкін. Бос радикалдардан туындаған тізбекті реакция ДНҚ-ның өзара айқас байланысуына әкелуі мүмкін.Crean C, Geacintov NE, Shafirovich V (2008). "Intrastrand G-U cross-links generated by the oxidation of guanine in 5′-d(GCU) and 5′-r(GCU)". Free Radical Biology and Medicine. 45 (8): 1125–34. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2008.07.008. PMC 2577587. PMID 18692567.

ДНҚ-ны байланыстыру, өз кезегінде, қартаюдың әртүрлі салдарына, әсіресе қатерлі ісікке әкелуі мүмкін. Май мен ақуыз молекулалары арасында басқа айқаспалы байланыстар пайда болуы мүмкін, нәтижесінде әжімдер пайда болады. Бос радикалдар төмен тығыздықтағы липопротеидтерді тотықтыруы мүмкін және бұл жүрек ауруы мен инсультке әкелуі мүмкін. Бұл көптеген созылмалы аурулардың шығу тегін түсіндіру үшін қартаюдың бос радикалды теориясының мысалдары.C. Richter, JW Park, BN Ames "Normal oxidative damage to mitochondrial and nuclear DNA is extensive" "PNAS", 1988.

Қартаю процесіне қатысады деп саналатын бос радикалдарға супероксид пен азот оксиді жатады. Атап айтқандай, супероксидтің көбеюі қартаюға әсер етеді, ал азот оксидінің түзілуінің немесе оның биожетімділігінің төмендеуі де қартаю процесіне әсер етеді.Afanas'ev IB (2005). "Free radical mechanisms of aging processes under physiological conditions". Biogerontology. 6 (4): 283–90. doi:10.1007/s10522-005-2626-z. PMID 16333762. S2CID 7661778.

Антиоксиданттар радикалды бейтараптандыратын электрондарды беру қабілетіне байланысты бос радикалды реакциялардың зақымдануын азайтуға және болдырмауға пайдалы. Мысалы, аскорбин қышқылы бос радикалдың әсерінен электронды жоғалтуы мүмкін және өзінің тұрақсыз электронын антиоксидант молекуласының айналасына беру арқылы тұрақтанады.Bagchi D. et al "Oxygen free radical scavenging abilities of vitamins C and E, and a grape seed proanthocyanidin extract in vitro" "Research Communications in Molecular Pathology and Pharmacology" 1997.

Бұл антиоксиданттардың көп мөлшері бос радикалдардың санын азайту қабілетімен созылмалы ауруларды тудыратын, қартаюға жауап беретін радикалды зақымдануды азайтуы мүмкін деген гипотезаға әкелді.

 Дереккөздер