Глоток жизни как предотвратить кислородное голодание на карантине: здоровье: наука и техника: lenta.ru

Введение

Деградация перекиси водорода (H2O2) является важнейшим процессом, характеризующим аэробную форму жизнедеятельности . В системе внутриклеточной антиоксидантной защиты супер–оксиддисмутазы передают эстафету каталазе. Каталаза (H2O2 : H2O2 — оксиредуктаза, КФ 1.11.1.6) является одним из самых активных ферментов в организме. Она разлагает H2O2 и относится к ферментному классу гидропероксидаз. Основным неферментативным инактиватором H2O2 внутри клетки является ключевой компонент антиоксидантной защиты респираторного тракта — глутатион, функционирование которого дополняет действие каталазы.

Молекулярный переключатель

В официальных сообщениях, распространенных Нобелевским комитетом, сказано, что главная научная премия вручена коллективу ученых за «исследование о том, как клетки могут распознавать кислород и адаптироваться к изменению его уровня». В западной прессе механизм взаимодействия клеток с кислородом уже назвали «молекулярным переключателем» — за свойство изменять уровень выработки специфических белков, которые реагируют на гипоксию (когда кислорода поступает мало, белков вырабатывается больше, и наоборот).

Член Нобелевского комитета профессор Рэндалл Джонсон представляет лауреатов этого года по медицине, Стокгольм, Швеция, 7 октября 2019 года

Фото: REUTERS/TT News Agency/Pontus Lundahl

Помимо дыхания, кислород выполняет ряд других жизненно важных функций в человеческом организме. Именно благодаря этому химическому элементу в органах прорастают сосуды, что обеспечивает клетки необходимыми питательными веществами. С другой стороны, активные формы кислорода запускают процессы окисления, которые современная наука связывает с развитием многих опасных заболеваний, старением и даже смертью. Поэтому само по себе изучение взаимодействия живой материи с кислородом крайне перспективно и охватывает практически все передовые области в современной физиологии, считает директор института молекулярной медицины Сеченовского университета Андрей Замятнин.

— Эта проблематика уходит корнями во времена зарождения жизни. С появлением растений кислород стал продуцироваться в большом количестве, а это, в свою очередь, дало возможность клеткам живых организмов делиться, — пояснил «Известиям» эксперт. — Однако кислород важен не только для формирования жизни. Например, клеточная гибель — апоптоз — запускается именно благодаря тому, что клетка сжигает себя активными формами кислорода. Как известно, апоптоз почему-то не работает в раковых клетках

Поэтому изучение влияния кислорода сейчас так важно для создания перспективных лекарств от рака, а также нейродегенеративных болезней, инфарктов и инсультов, при которых серьезно нарушен энергообмен

Долгое время науке было неизвестно, как именно клетки нашего организма взаимодействуют с кислородом. В 90-е годы прошлого века Грегг Семенца изучал ген гормона эритропоэтина, который выделяется почками в процессе жизнедеятельности, и запуск его деятельности в ответ на гипоксию — кислородное голодание. Независимо от него работу этого гена изучал и Питер Рэтклифф. Ученым удалось выяснить, что кислород регулирует его экспрессию (процесс, при котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок) в самых разных тканях организма. Во время поиска посредника между накоплением кислорода и экспрессией эритропоэтина Семенца обнаружил вещество, получившее название HIF-1а (hypoxia-inducing factor) — белковый комплекс, который напрямую связывается с ДНК.

Н2

Грегг Семенца в своей лаборатории

Фото: REUTERS/Theresa Keil

— В случае когда в клетках достаточно кислорода, HIF-1а неактивен и быстро деградирует в цитоплазме клетки, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией геномной инженерии МФТИ Павел Волчков. — Его уничтожает сам организм. А при патологических процессах он накапливается. Один из лауреатов этого года, Уильям Келин, изучая генетическую болезнь Гиппеля-Линдау, которая является частой причиной рака, обнаружил, что в мутогенных клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Затем Греггу Семенца удалось это подтвердить и выделить сам белок, который отвечает за данный процесс.

Почему кислорода становится мало?

В основе развития кислородного голодания лежат экзогенные и эндогенные причины. Внешние вызваны недостатком кислорода в воздухе, который может быть чистым, но горным, городским, но грязным.

Экзогенная гипоксия проявляется при:

Низком содержании кислорода во вдыхаемом воздухе — горная местность, частые полеты (у летчиков);
Нахождении в условиях замкнутого пространства с большим количеством людей, в шахте, колодцах, на подводной лодке и т. п., когда нет сообщения с открытым воздухом;
Неадекватной вентиляции помещений;
Работе под водой, в противогазе;
Грязной атмосфере, загазованности в крупных промышленных городах;
Поломке аппаратуры для наркоза и искусственной легочной вентиляции.

Эндогенная гипоксия связана с внутренними неблагоприятными условиями, предрасполагающими к недостатку кислорода в крови:

механизм развития гипоксии при ТЭЛА

Патология дыхательной системы — воспаление легких, пневмоторакс, отек, эмболия ветвей легочных артерий тромбом, воспалительные изменения в верхних дыхательных путях, эмфизема, бронхиальная астма и др.;
Инородные тела в дыхательных путях, что особенно часто диагностируется у детей и стариков;
Острая гипоксия при сдавливании структур шеи;
Пороки сердечных клапанов — и врожденные, и приобретенные;
Черепно-мозговые травмы с угнетением дыхательного центра, новообразования мозга;
Интоксикации нейротропными ядами с угнетением стволовых структур мозга;
Травмы ребер, диафрагмы, дыхательных мышц с нарушением акта дыхания;
Кардиальная патология — инфаркт, гемотампонада, тяжелые блокады, сердечная недостаточность;
Сосудистая патология — ангиоспазм, шунтирование крови из артерий в вены;
Венозный застой;
Тромбообразование;
Отравления ядами, связывающими гемоглобин — цианиды, угарный газ;
Анемия любого происхождения;
ДВС-синдром;
Метаболические расстройства (сахарный диабет, ожирение);
Терминальные состояния — шоковые, коматозные;
Избыточные физические нагрузки;
Авитаминозы РР, В;
Онкопатология;
Тяжелые инфекции с сильной интоксикацией;
Хроническая почечная недостаточность;
Кахексия.

Как видно, причины эндогенного кислородного голодания чрезвычайно разнообразны. Сложно назвать орган, поражение которого так или иначе не сказывалось бы на дыхании клеток. Особенно тяжелые изменения возникают при патологии эритроцитов и гемоглобина, кровопотерях, поражениях дыхательного центра, острой окклюзии артерий легких.

Помимо гипоксии у взрослых, возможна также нехватка кислорода у плода во время внутриутробного развития или новорожденного ребенка. Причинами ее считаются:

Болезни почек, сердца, печени, органов дыхания у будущей мамы;
Выраженная анемия беременной;
Поздние гестозы с патологией гемокоагуляции и микроциркуляции;
Алкоголизм, наркомания будущей мамы;
Внутриутробное инфицирование;
Аномалии плаценты и пуповинных сосудов;
Врожденные уродства;
Гемолитическая болезнь новорожденных;
Аномалии родовой деятельности, травмы в родах, отслойка плаценты, обвитие пуповины.

Роль полифенолов в хронических заболеваниях, обусловленных воспалением

Полифенолы и сердечно-сосудистые заболевания

Антиоксидантные свойства полифенолов могут играть положительную роль в воспалении и канцерогенезе.
Благоприятные эффекты наблюдались при включении в диету продуктов с высоким содержанием полифенолов: фруктов, овощей, кофе, красного вина и др. были показаны положительные результаты такой диеты и снижение вероятности ССЗ.
Механизм действия заключается в работе синтазы оксида азота (eNOS) и ее биодоступности для эндотелия.
Флаванолы и флавонолы тоже могут уменьшать возрастные сосудистые повреждения, взаимодействуя с МАРК и снижать количество транскрипционных факторов, что редуцирует НАДФ-оксидазу.

Полифенолы и неврологические заболевания

Регуляция развития неврологических заболеваний может осуществляться диетой с большим количеством флавоноидов.
Нейродегенеративные заболевания предупреждаются полифенолами путем модулирования нейрональных и глиальных сигнальных путей.
Полифенолы снижают количество транскрипционных факторов NF-κB, реагирующих на р58 и индуцирующих iNOS.
Также полифенолы оказывают защиту при нейротоксичности, вызванную конечными продуктами гликолиза (AGEs)

Полифенолы, как альтернативная цель раковой терапии

При достаточном поступлении полифенолов в организм снижается частота возникновения некоторых форм рака.
Так, эти соединения защищают от желудочно-кишечных раков, а полифенолы в овощах и фруктах предотвращают рак толстого кишечника.
Зеленый чай может снижать риск возникновения раков желчных протоков, мочевого пузыря, груди и толстого кишечника.
Механизмы противоракового действия включают в себя элиминацию карциногенов, модификацию сигналов раковых клеток, стимулирование клеточного цикла и апоптоза и модуляцию активности ферментов. Антиоксидантные свойства полифенолов подавляют формирование и развитие рака, например, взаимодействие с активными интермедиатами и стимулируют карциногенез и мутагенез. Флаванол, галлат эпигаллокатехина, содержащийся в зеленом чае, индуцирует апоптоз и предотвращает рост клеток путем взаимодействия с регуляторными и сигнальными белками клеточного цикла.

Почему важно насыщение крови кислородом

Насыщение крови кислородом показывает количество кислорода, связанного с гемоглобином в красных кровяных клетках — эритроцитах. Гемоглобин с кислородом называется оксигемоглобином, а без — дезоксигемоглобином.

Кислород нужен для того, чтобы обеспечить клетки энергией для жизнедеятельности, поэтому его стабильный уровень в крови очень важен. Организм сам поддерживает баланс. Эритроциты собирают кислород в легких и распределяют его по всем тканям тела, а взамен уносят из них углекислый газ. Во время тренировок и умственной активности организму требуется больше кислорода, чем обычно.

Существует несколько способов измерить сатурацию. Медики определяют насыщение кислородом артериального гемоглобина. Для этого образец взятой из артерии крови помещают в специальный прибор. Другой, более простой способ, — пульсоксиметрия, которая оценивает насыщение крови кислородом в периферических тканях. По похожему принципу устроена и функция определения SpO2 в умных часах.

Продукты богатые антиоксидантами

Общая характеристика антиоксидантов

Термин антиоксиданты лет 30 тому назад использовался
исключительно для обозначения антиокислительных веществ, предупреждающих
коррозию железа, порчу продуктов питания и других органических веществ,
присутствующих в консервах, косметике, кремах.

И вот, спустя несколько десятков лет, в медицине появляется революционная свободно-радикальная теория, которая перевернула все устоявшиеся представления об антиоксидантах.

Оказывается, в нашем организме существуют агрессивные соединения, именуемые свободными радикалами. Они деструктурируют клетки организма, окисляя их молекулярные структуры.

С излишком в организме таких веществ и борются антиоксиданты. К антиоксидантам относятся витамины А, Е, С, Р, К, биофлавоноиды, некоторые серосодержащие аминокислоты, цинк, медь, селен, железо и спирт в небольших количествах.

Суточная потребность в антиоксидантах

В зависимости от типа антиоксиданта, определяется его суточная
потребность для организма. Так витамин
А необходим организму в количестве 2мг, Е – 25 мг, С – 60 мг,
К – 0,25 мг и так далее. Микроэлементы необходимы в объеме, начиная
от 0.5 мг (селен) и достигают количества 15 мг ( например, цинк и
железо).

Потребность в антиоксидантах возрастает:

С возрастом, когда снижается способность организма самостоятельно производить полезные вещества, и увеличивается количество свободных радикалов.
При неблагоприятных условиях окружающей среды (работа на вредных производствах).
В состоянии повышенного стресса.
При высоких умственных и физических нагрузках.
У активных курильщиков, когда снижается усваиваемость полезных веществ организмом.

Усваиваемость антиоксидантов

Большинство витаминов и микроэлементов хорошо усваиваются организмом вместе с пищей. Поэтому обычно витаминно-минеральные комплексы рекомендуется принимать после еды.

Полезные свойства антиоксидантов, их влияние на организм:

Витамин А и его предшественник бета-каротин нормализуют состояние слизистых оболочек, улучшает состояние кожи и волос, предупреждают развитие онкологических заболеваний, необходимы для укрепления глаз.

Витамин С отвечает за иммунитет организма, укрепляет сердечно-сосудистую систему, активно борется с мутациями на уровне генов.

Витамин Е необходим для нервной системы, защищает клеточные мембраны от разрушения.

Селен замедляет процессы окисления жиров, блокирует токсическое воздействие тяжелых металлов.

Цинк необходим для иммунной системы, необходим для роста клеток и их восстановления. Цинк оказывает положительное влияние на эндокринную систему организма.

Взаимодействие с эссенциальными элементами

Антиоксиданты активно взаимодействуют между собой. Так например,
витамины Е и С взаимно усиливают воздействие на организм друг-друга.
Витамин Е хорошо растворим в жирах, также как бета каротин. Витамин
С хорошо растворяется в воде.

Признаки нехватки антиоксидантов в организме

слабость;
повышенная раздражительность;
бледность кожных покровов;
апатия;
частые инфекционные заболевания;

Признаки избытка антиоксидантов в организме

Антиоксиданты, поступившие в организм из продуктов питания, в случае избытка, легко выводятся из организма самостоятельно.
При избытке в организме антиоксидантов, изготовленных искусственным образом (витаминно-минеральные комплексы) может наступить состояние, описанное в медицинской литературе как гипервитаминоз,
сопровождающийся в каждом конкретном случае определенными нарушениями и признаками.

Факторы, влияющие на содержание антиоксидантов в организме

На содержание антиоксидантов в организме оказывает влияние общее состояние здоровья человека, его возраст и рацион питания.

Сложно переоценить то положительное воздействие, которое оказывают на наш организм антиоксиданты.
Они защищают наш организм от разрушающего влияния свободных радикалов, укрепляют иммунитет и замедляют процессы старения!

Внимание! Информация носит ознакомительный характер и не предназначена для постановки диагноза и назначения лечения. Всегда консультируйтесь с профильным врачом!. Полезность материала
9.3

Достоверность информации
9.5

Оформление статьи
9.8

Полезность материала
9.3

Достоверность информации
9.5

Оформление статьи
9.8

Коммерциализация космоса

В пресс-релизе NASA за 2019 год говорится, что агентство предоставит имеющиеся космические ресурсы — такие, как МКС — коммерческим компаниям. В NASA считают, что это откроет новые перспективы для развития космической отрасли:

Предоставление ресурсов МКС ускорит и расширит рынки космических исследований для многих компаний;
Конечная цель NASA — выгодное сотрудничество с частным бизнесом на низкой околоземной орбите, где будет создана экосистема. Агентство будет клиентом коммерческих компаний и сможет приобретать услуги по более низкой цене.

Футурология

Вселенная возможностей: частные стартапы начинают осваивать космос

Сейчас более 50 компаний уже проводят частные исследования и разработки на МКС, и их результаты очень перспективны. Например, компания по производству потребительских товаров Procter & Gamble после проведения ряда экспериментов по изучению коллоидов, суспензии микроскопических частиц в жидкости, создала новые продукты с более низкой себестоимостью, но более высокого качества и с долгим сроком хранения. Фармацевтическая компания Merck проводила исследование препарата от рака — суспензии пембролизумаба. Причем суспензии создавали одновременно в космосе и на Земле. Космическая, в отличие земной, получилась однородной и более качественной.

Спутники спасут от голода

Инбал Беккер-Решеф, директор программы NASA по продовольственной безопасности и сельскому хозяйству Harvest, в том же прогнозе KPMG предположила, что к 2030 году благодаря развитию спутниковых систем многие сельскохозяйственные проблемы будут решены.

По мнению Беккер-Решеф, в 2030 году мы увидим гораздо больше широкое и разнообразное использование спутниковых данных в сельскохозяйственном секторе. Специалисты смогут в режиме реального времени принимать решения, которые позволят удовлетворять растущий спрос на продовольствие даже в условиях меняющегося климата и нехватки ресурсов. Спутниковые данные помогут анализировать статистику, выполнять обязательства по обеспечению устойчивого развития, развивать точное земледелие и даже предоставлять фермерам финансовые услуги. Однако все это будет возможно, если правительства и частные лица пересмотрят политику в отношении этих данных и сделают их доступными.

Полифенолы в воспалении

Модулирующие функции полифенолов по отношению к клеткам в воспалительном процессе

При остром хроническом воспалении в животной модели была обнаружена противовоспалительная активность полифенолов (кверцетина, рутина, гесперетина). Таблица 1.
Рутин эффективен только при хроническом воспалении, особенно при артрите, а флаваноны – при неврогенном воспалении, индуцированном ксиленом.
Кверцетин может уменьшать отек лапы, вызванный каррагинаном.
Воспаление, индуцированное LPS может модулироваться даидзеином, глицитином и их гликозидами.

Полифенолы могут влиять на ферментативные и сигнальные системы воспалительного процесса, например,на тирозиновую и серин-теониновую киназы.

Эти ферменты участвуют в пролиферации Т-клеток, активации В-лимфоцитов и синтезе цитокинов. Специфическим ингибитором тирозиновой киназы является генистеин.
Он также вовлечен в пролиферацию Т-клеток, которая сопровождается фосфорилированием тирозина в белковых цепях.
Было также отмечено воздействие полифенолов на секреторную активность клеток.
Лютеолин, апигенин и кверцетин являются сильными ингибиторами б-глюкуронидазы и лизосом, выделенных нейтрофилами.
Эти вещества также ингибируют выделение арахидоновой кислоты из мембраны.

Механизм противовоспалительных эффектов полифенолов

Противовоспалительные эффекты заключаются в поглощении свободных радикалов, регуляции клеточной активности и модулировании активности ферментов, участвующих в метаболизме арахидоновой кислоты и аргинина, а также в модулировании синтеза других провоспалительных молекул.
Молекулярные противовоспалительные механизмы включают в себя ингибирование провоспалительных ферментов (COX-2, LOX, iNOS), NK-кB, активирующего белка-1 (AP-1), активацию антиоксидантных детоксифирующих ферментов фазы 2 и активацию митоген актиированной белковой киназы, киназы-С и ядерного эритроид 2-связанного фактора.
Эксперименты с фитохимическими веществами показали возможность модулирования других медиаторов воспаления, например, метаболитов арахидоновой кислоты, различных белков, возбуждающих аминокислот и цитокинов. Центральной в воспалительном процессе может быть также активность некоторых вторичных посредников (cGMP, cAMP, киназ и кальция) и некоторых белков и их компонентов (iNOS), цитокинов, нейропептидов и протеаз.

Избыток селена

Безопасный верхний предел селена для взрослых составляет 400 мкг в день. Все, что выше, считается передозировкой.

Симптомы отравления включают:

Неприятный запах изо рта;
Желудочно-кишечные расстройства;
Высокая температура;
Тошнота;
Проблемы с почками;
Усталость;
Раздражительность;
Трудности с концентрацией внимания;
Цирроз печени;
Отек легких и даже смерть.

Будьте осторожны и не принимайте добавки с селеном, если вы уже находитесь на диете, богатой этим элементом. От них также лучше отказаться и людям с высоким риском рака кожи.

Кроме того, селен может взаимодействовать с лекарствами, такими как некоторые антациды, химиотерапевтические препараты, кортикостероиды, ниацин, статины, снижающие уровень холестерина, и противозачаточные таблетки.

Окись водорода: жизненная сила иммунной системы

Надлежащее функционирование иммунной системы зависит также от другого элемента кислородной головоломки — оксид водорода (H₂O₂). Оксид водорода является ключевым компонентом молозива, богатого антителами секреции в грудном молоке, и является первой линией защиты от инфекций. Доктор Чарльз Х. Фарр, признанный отцом кислородной медицины, был убежденным сторонником терапии оксидом водорода и утверждал, что инъекции внутривенно оказывают положительный метаболический эффект. Идея заключается в том, что, как и озон, оксид водорода обладает уникальной способностью окислять практически все физиологические или патогенные вещества и поддерживать обновление организма и кислородное насыщение в клетках. Он писал, что оксид водорода «вырабатывается всеми клетками организма по разным физиологическим причинам».

Он также писал, что «он участвует во многих метаболических путях, использующих оксидазы, а оксид водорода участвует в метаболизме белков, углеводов, жиров, витаминов и минералов и в функционировании иммунной системы, а также в любой другой системе, которую мы могли бы исследовать». Он даже назвал оксид водорода «главной регулирующей молекулой» организма. Оксид водорода увеличивает скорость метаболизма, расширяет мелкие кровеносные сосуды и улучшает кровообращение, выводит из организма токсины, повышает температуру тела, улучшает распределение и потребление кислорода, а также стимулирует выработку лейкоцитов, используемых организмом для борьбы с инфекциями.

Вам, наверное, хорошо известен 3%-ный раствор перекиси водорода, который можно дешево купить в аптеке в качестве дезинфицирующего средства для раны. Многие люди хранят его в своих шкафчиках как недорогое, но эффективное очищающее средство. Немногие, однако, знакомы с пищевыми растворами перекиси водорода с концентрацией 30 и 35%. Такие решения используются для лечения. Испытания, проведенные в 1950-х годах, показали, что опухоли раковых крыс, которым давали воду, содержащую всего несколько капель пищевой перекиси водорода, полностью исчезли всего за две недели. Растворение монооксида водорода в испарителе — это еще один способ извлечь выгоду из этого соединения без использования игл.

Если вы когда-либо использовали 3% раствор для дезинфекции раны или ссадины, вы, вероятно, заметили, что при контакте с раной, раствор начинает пузыриться и вспениваться. При контакте окиси водорода с каталазой, которая постоянно циркулирует в вашей крови, она вызывает химическую реакцию, в результате которой в газообразной форме образуются вода и кислород — кислород, который используется вашим организмом для очистки поврежденных клеток и заживления ран! На самом деле это тот же процесс, который происходит внутри, когда в терапевтической дозе в крови находится оксид водорода; клетки получают сырую кислородную ванну, поврежденные клетки удаляются, а здоровые получают энергию.

Организм сам производит оксид водорода для всего этого, но, как и в случае с другими питательными веществами, его ресурсы могут быть истощены по разным причинам. Затем необходимо вмешаться с помощью инъекций или пероральной добавки. Внутривенное введение монооксида водорода считается наиболее безопасным и эффективным способом использования этого мощного вещества в качестве терапевтического средства. Однако, это не то, что можно делать дома. Эта процедура должна проводиться только специалистом, который может внимательно следить за прогрессом. Если вы решили сами принимать окись водорода, убедитесь, что дозы невелики — всего несколько капель, растворенных в воде, потому что слишком большое количество может повредить слизистую оболочку желудка, особенно если вы придерживаетесь специальной диеты.