То, что без углекислого газа не могут существовать зеленые растения, известно всем. Но и животный мир тоже не может обходиться без углекислоты. И роль ее в жизни живого организма чрезвычайно велика. 

В последние годы биологи и врачи все чаще говорят о так называемых оксидантах или активных формах кислорода (АФК), к которым относят не только разные виды ионов собственно кислорода, но и гидроксильный радикал OH, а также перекись водорода H2O2. Образуются они во всех поглощающих кислород клетках организма, наиболее активно - в лейкоцитах. При этом в клетках органов около 95% поступающего при дыхании кислорода расходуется на биологическое окисление, а остальные 5% - на вырабатывание АФК.

   Между тем роль, выполняемая в организме активными формами кислорода, - двоякая. С одной стороны, они защищают организм от микробов, грибковых заболеваний и даже от некоторых видов опухолей, с другой - способны повреждать его здоровые клетки, в том числе клетки сердечной мышцы, сосудов, слизистой желудка и кишечника, а также элементы крови. Поэтому излишки в организме активных форм кислорода представляют для него определенную опасность. И не зря для лечения и профилактики многих заболеваний врачи используют так называемые антиоксиданты - препараты, нейтрализующие избыток АФК.

   Ислледования специалистов Московской медицинской академии имени И. М. Сеченова показали, что  активным антиоксидантом является углекислый газ и притом в тех концентрациях, в которых он обычно присутствует в крови. Недаром плод человека снабжается не только артериальной, насыщенной кислородом, кровью, но и венозной, богатой углекислым газом. Это, по-видимому, и поддерживает в плоде необходимую концентрацию углекислоты и не допускает появления в нем излишка активных форм кислорода.

   Результаты исследований позволяют, в частности, объяснить, почему при помощи углекислого газа удается лечить некоторые виды заболеваний, например бронхиальную астму. А также - предположить, как могла развиваться на Земле жизнь после появления в атмосфере потенциально опасного кислорода. Ведь существовавшие на момент возникновения кислорода анаэробные организмы его не переносят. Произошло, однако, так, что свойственный этим организмам древний способ энергообразования - брожение - не был отброшен вновь появившимся окислением, а продолжал сосуществовать одновременно с ним и защищать тем самым живые организмы от токсичного кислорода.

   Первое сообщение о свободных радикалах (оксидантах), обнаруженных в живых тканях, появилось в 1931 г. Впоследствии было зафиксировано целое семейство свободных радикалов, появляющихся и играющих разнообразные роли в биологических тканях. 

   Основные группы оксидантов: супероксидные радикалы, перекись водорода, гидроксильные радикалы, жирные пероксирадикалы и атомарный кислород. Выявленные продукты представляют пеструю группу разнообразных по природе веществ, характеризующихся одним общим признаком – наличием на одном из атомов неспаренного электрона. Как правило, такое состояние вещества неустойчиво, и свободные радикалы стремятся превратиться в стабильные продукты путем спаривания свободного электрона. Это достигается либо путем отрыва атома (чаще всего атома водорода) от другого соединения и присоединения его к радикалу, либо за счет реакции рекомбинации, связанной с соединением двух радикалов в одну молекулу. Выбираемый способ самоуничтожения зависит от активности свободного радикала, т е. от его способности участвовать в отщеплении атома (водорода) от соседних молекул. По этому признаку свободные радикалы условно делятся на активные и стабильные.

   Активные радикалы отличаются агрессивным поведением по отношению к своим соседям. Время их жизни невелико, и они быстро исчезают, взаимодействуя с одной из близлежащих молекул. Результатом такого взаимодействия становится отрыв атома водорода и появление нового радикала. Такой процесс называют реакцией передачи цепи. Именно в результате таких взаимодействий в клетке развиваются деструктивные процессы, сопровождающиеся повреждением биологических мембран, молекул ДНК и белков.

   Стабильные радикалы, появляющиеся в биологических объектах, правильнее было бы назвать условно-стабильными. Такие радикалы не способны отрывать атомы водорода от большинства молекул, входящих в состав клетки. Но они могут совершать подобную операцию с особыми молекулами, имеющими слабо связанные атомы водорода. Последний класс химических соединений получил название антиоксидантов, поскольку механизм их действия основан на торможении свободнорадикальных процессов в тканях. Время жизни стабильных радикалов достаточно продолжительно.

   Принципиальное различие в химическом поведении обоих классов радикалов определяет столь же принципиальное различие их влияния на многие физиологические и биохимические процессы в клетке. Если активные свободные радикалы способствуют росту энтропии (нестабильности) в биологических тканях, что ведет к развитию патологических состояний, ускоренному старению организма и его смерти, то стабильные радикалы тормозят развитие деструктивных процессов, замедляют старение и гибель клеток.

   Появление активных кислородсодержащих радикалов связано с окислительными процессами. Поскольку интенсивность их протекания в биологических тканях неоднородна, то и зоны локального появления свободных радикалов очень гетерогенны. На уровне клетки до 60% всех 

выявленных радикалов образуются в митохондриях. Это связано с тем, что данные органеллы – главные энергопреобразующие системы клетки. Именно через них проходят основные потоки метаболизируемого кислорода. До 20% генерируемых в клетке радикалов образуются в микросомах, где осуществляется химическая переработка многих чужеродных для организма продуктов, включая лекарственные препараты. Оставшиеся 20% радикалов приходятся на остальные структуры клетки.

   В спорте в результате запредельных нагрузок, неблагоприятных факторов внешней среды и действия «внешних» оксидантов у спортсмена происходит инициация свободнорадикальных процессов, их резкая активизация. Свободные радикалы способствуют образованию токсических продуктов, нарушающих функцию клеточных мембран и биоэнергетических механизмов.

 Свободные радикалы, как фактор старения.

   Представьте, что вы вынимаете чудесное красное яблоко из вазы на кухонном столе. Вы режете его тонкими ломтиками. Затем звонит телефон, потом приносят почту… Два часа спустя Вы возвращаетесь к своему яблоку. Оставленные на тарелке ломтики потемнели. Они подверглись атаке и испорчены молекулами кислорода воздуха, теми же молекулами, что разъедают металл автомобилей. Так как именно кислород совершает это «грязное дело», мы говорим, что яблоко и автомобиль окислены. Молекулы, выполняющие функцию окисления, были названы оксидантами.
   Давайте представим, что Вы оставили на теплой кухне бутылку неразмороженного масла для готовки на неделю или две. Когда вы начинаете его использовать, то, вероятно, чувствуете по запаху или на вкус, что масло прогоркло. Это другой случай работы оксидантов.

   Медицинский термин для масла или жира – липид. Ученые называют процесс превращения свежего жира в прогорклый «окислением липидов в перекислое соединение». К сожалению, каждая клетка тела содержит жир, который геронтолог доктор Р.Велфорд именует «собственным маслом организма», которое в какое-то время тоже становиться прогорклым. Результат может быть «доброкачественным» - всего лишь увядшая кожа, плохо, когда он летальный – раковое заболевание. 

   Свободные радикалы. Что это такое?
   Свободный радикал является неустойчивой молекулой или атомом кислорода, который вступает в реакцию с другими молекулами и действует деструктивным образом. Может Вы видели изображение атома с чем-то, вращающимся вокруг ядра? Это «что-то» – электрон. Электроны – отрицательно заряженные частицы, которые движутся по определенным орбитам вокруг ядра атома. Молекулы стабильны, когда они имеют равные пары электронов (спаренные электроны). Когда молекула теряет электрон, она превращается в свободный радикал, и усердно и неразборчиво «ворует» недостающий электрон. К сожалению, жертва кражи становится свободным радикалом и немедленно начинает поиск электрона для очередной кражи, создавая другой свободный радикал. Образуется целый каскад электронных краж, он и приводит к нарушениям тканей организма. Кроме того, эта разрушительная цепная реакция создает новые соединения, которые также вносят беспорядок.

   Когда и где это происходит?
   В организме окисление происходит во время обычного процесса метаболизма, который заключается в обычном ежедневном устранении различных дефектов, приеме питательных веществ, выработке энергии, воспроизводстве, удалении отходов, остающихся после выполнения всех других функций.
   Свободные радикалы также образуются в организме при употреблении спиртов, консервированного мяса и копченого мяса. Отрицательное воздействие резко усиливается известными нам ксенобиотиками – веществами, попадающими в организм из окружающей среды. Они появляются при переработке нефтепродуктов, в ходе искусственного крашения; попадают в организм вместе с вдыхаемыми парами, гербицидами, асбестовой пылью, смогом, ультрафиолетовой радиацией, рентгеновским излучением, а также при химиотерапии, курении, эмоциональном стрессе, при высоких физических нагрузках и травмах, в составе некоторых лекарств.

   Какой эффект оказывают свободные радикалы на Ваш организм?
   Избыток свободных радикалов может оказывать различные вредные воздействия, в зависимости от того, на какие ткани направлена его атака. Свободные радикалы могут атаковать ДНК (Ваше генетическое наследство). Когда они затрагивают ДНК, в генетической информации, заложенной внутри клеточного ядра, могут возникнуть дефекты или рак, или создавать условия для появления врожденных дефектов с следующих поколениях; если они атакуют поджелудочною железу, создают условия, при которых может возникнуть диабет; действуя в крови и кровеносных сосудах, они могут стать причиной сердечнососудистых заболеваний; когда повреждаются липиды внутри хрусталика глаза – образуется катаракта.  Свободные радикалы особенно неравнодушны к полиненасыщенным кислотам (жир внутри клеточной мембраны), которые составляют около половины жирового содержания мембраны, окружающей каждую клетку в Вашем теле. В результате мембраны не могут правильно выбрать, какие элементы пропускать в клетку, а какие нет, делая клетку уязвимой для токсинов и дальнейшего разрушения. Негативное действие свободных радикалов проявляется в ускоренном старении организма, в провоцировании воспалительных процессов в мышечных, соединительных и других тканях, неправильном функционирования различных систем организма; циркуляционной, нервной (включая клетки мозга) и иммунной систем. Все эти нарушения связаны, прежде всего, с повреждением клеточных мембран. В научной литературе этот процесс называется «пероксидное 

окисление липидов», а результат разрушительного воздействия – оксидативный стресс.
   В результате пероксидного окисления липидов в организме человека с течением времени накапливаются старческие пигменты – липофусцины. Проявление этого – старческая «гречка» на коже. Чем старше человек, тем больше их откладывается в тканях тела. Наиболее распространенный внешний признак старости – сморщенная кожа – появляется в результате свободнорадикальной полимеризации входящего в ее состав белка – эластина.

   Различают биологическое старение и внешнее старение. В отличие от биологического старения, внешнее старение вызвано ультрафиолетовым излучением (прежде всего неразумным культом загара) и огромным количеством токсических веществ в атмосфере. Под действием свободных радикалов, клетки, разрушаясь, быстрее стареют.
   Первой публикацией по свободорадикальной теории старения организма было издание радиационной лаборатории Калифорнийского университета 1955г: «Старение: теория, основанная на свободнорадикальной и радиационной химии» автор геронтолог Харман. Были публикации о роли свободных радикалов в старении, канцерогенезе и атеросклерозе в журнале «Clinical Research», в ведущем геронтологическом журнале Америки «О Свободных радикалах как о причине старения и о возможности замедлять старение с помощью антиоксидантов».

   Идеи Хармана о роли свободных радикалов в старении, атеросклерозе, сердечно-сосудистых заболеваниях, болезни Альцгеймера за почти полвека существования получили экспериментальное подтверждение.

Свободные радикалы были описаны геронтологом Р. Вальфордом, как «большие белые акулы в биохимическом море». Свободные радикалы наносят серьезный вред протеинам и ДНК, которые являются Вашей уникальной матрицей каждого клеточного ядра, вызывая генетические мутации.
   Обычно организм находит собственные пути нейтрализации свободных радикалов. Но согласно свободнорадикальной теории старения, в некоторый момент скорость разрушения становиться больше, чем скорость восстановления, именно это и становится причиной старения.
   Старение характеризуется с одной стороны потерями: ухудшением слуха, уменьшением зубов, уменьшением количества волос и облысением, ухудшением зрения и памяти, ослаблением полового влечения, а с другой стороны – приобретениями: больше мрачности, больше болей общего

характера, больше объем талии и бедер, больше морщин, больше психических расстройств.

   Чем грозит старение? Артрит, атеросклероз, рак, сердечная недостаточность, развивающийся диабет, варикозное расширение вен, 

болезни печени, почек и т.д. Однако в экспериментах самого Хармана и его последователей было доказано, что природные и синтетические антиоксиданты при РЕГУЛЯРНОМ добавлении к пище и питьевой воде действительно могут продлевать жизнь экспериментальных животных.
   Так, в 1994 году биологи из Южного методистского университета в Далласе опубликовали результаты генетических экспериментов с плодовыми мушками дрозофила, которые говорят в пользу свободнорадикальной теории старения. Некоторые мушки получали исключительные гены, которые по данным ученых, удаляют свободные радикалы из их клеток. Такие мушки жили на 30% дольше и были явно более активными, чем мушки того же возраста и с низкой способностью выводить свободные радикалы.

   Как себя защитить от разрушительного воздействия свободных радикалов? На первой линии обороны находятся антиоксиданты. АНТИОКСИДАНТЫ - большая группа биологически активных соединений, широко распространенных в природе. Спектр биологического действия антиоксидантов весьма разнообразен и обусловлен, в основном, их защитными функциями, выраженными в способности нейтрализовать негативное действие свободных радикалов. К числу наиболее известных антиоксидантов относятся токоферолы (витамин Е), каротиноиды (витамин А), аскорбиновая кислота (витамин С).