Прооксидант

Прооксиданты — это химические вещества, вызывающие окислительный стресс посредством генерации активных форм кислорода, либо путем блокировки антиоксидантных систем^[1]. Окислительный стресс, индуцированный этими веществами, наносит ущерб клеткам и тканям. Например, передозировка парацетамолом (анальгетик, другое название ацетаминофен) может необратимо повредить печень отчасти из-за возникновения активных форм кислорода^[2][3].

Некоторые вещества могут проявлять себя и как антиоксиданты, и как прооксиданты в зависимости от условий^[4]. К числу наиболее важных из этих условий относятся концентрация химического вещества и наличие кислорода или переходных металлов. Предпочтительная с точки зрения термодинамики реакция восстановления молекулярного кислорода или пероксида до супероксида или гидроксильного радикала соответственно является спин-запрещенной. Это сильно снижает скорость данных реакций, предоставляя аэробной форме жизни возможность существования. Восстановление кислорода обычно влечет за собой либо первичное образование синглетного кислорода, либо спин-орбитальное взаимодействие через восстановление переходного металла, например марганца, железа или меди. Восстановленный металл далее переносит одиночный электрон на молекулярный кислород или пероксид.

Металлы

Переходные металлы могут выступать в качестве прооксидантов. Например, отравление марганцем («манганизм») – это классическое «прооксидантное» заболевание^[5]. Гемохроматоз - еще одно нарушение, связанное с хронически повышенным содержанием прооксидантного переходного металла, в данном случае железа. По аналогии с ними болезнь Вильсона обусловлена накапливанием в тканях меди. Эти синдромы обычно объединены общей симптоматикой. Таким образом, симптомы могут быть признаками (например) гемохроматоза или «бронзового диабета». Прооксидантный гербицид паракват, болезнь Вильсона и содержание железа в полосатом теле (стриатуме) соотносят с развитием паркенсонизма у человека. Паракват также вызывает симптомы паркенсонизма у грызунов.

Фиброз

Фиброз или образование рубцов – еще один прооксидантный симптом. Например, отложение меди в тканях глаза или халькоз стекловидного тела связаны с выраженным фиброзом стекловидного тела, так же как и отложение железа в тканях глаза. Цирроз печени считается основным симптомом болезни Вильсона. Фиброз легких, вызванный паракватом и противоопухолевым средством блеомицином, предположительно возникает из-за прооксидантных свойств этих веществ. Вероятно, окислительный стресс, наступающий под действием химических агентов, имитирует нормальный физиологический сигнал для образования миофибробластов из фибробластов.

Прооксидантные витамины

Витамины, которые обеспечивают восстановительные реакции, могут функционировать как прооксиданты. Витамин С проявляет антиоксидантную активность, когда восстанавливает окислители, такие как перекись водорода^[6], тем не менее он также может восстанавливать ионы металлов, что приводит к образованию свободных радикалов посредством реакции Фентона^[7][8].

2 Fe²⁺ + 2 H₂O₂ → 2 Fe³⁺ + 2 OH· + 2 OH⁻

2 Fe³⁺ + аскорбат → 2 Fe²⁺ + дегидроаскорбат

Ион металла в этой реакции может восстанавливаться, окисляться, а затем повторно восстанавливаться в процессе окислительно-восстановительного цикла, который производит активные формы кислорода.

Относительная значимость антиоксидантной и прооксидантной активности витаминов-антиоксидантов в настоящее время входит в сферу актуальных исследований. Например, витамин С оказывает на организм в большей степени антиоксидантное действие^[7][9]. Но по другим пищевым антиоксидантам пока собрано мало информации - это касается полифенольных антиоксидантов^[10], цинка^[11] и витамина Е^[12].

Применение в медицинских целях

Несколько эффективных противораковых агентов связываются с ДНК и генерируют активные формы кислорода. К ним относятся адриамицин и другие антрациклины, блеомицин и цисплатин. Эти вещества оказывают специфический вид токсического воздействия на раковые клетки, так как опухоли обладают низким уровнем антиоксидантной защиты. Последние исследования показывают, что окислительно-восстановительная дисрегуляция, возникающая из метаболических изменений, а также зависимости от митогенных сигнальных путей и сигналов выживания через активные формы кислорода, говорит о характерной уязвимости злокачественных клеток. Они избирательно могут стать мишенями для прооксидантных негенотоксических химиотерапевтических препаратов, инициирующих окислительно-восстановительные реакции^[13].

Фотодинамическая терапия – метод лечения онкологических и других видов заболеваний. В ходе этого процесса в организм вводят фотосенсибилизаторы, которые затем облучают светом определенной длины волны. Свет возбуждает фотосенсибилизаторы, заставляя генерировать активные формы кислорода, которые повреждают и разрушают пораженные болезнью или нежелательные ткани.

Прооксиданты усиливают окислительный стресс в опухолевых клетках при меланоме, нарушая их адаптивные антиоксидантные механизмы и потенциально повышая эффективность противоопухолевой терапии, особенно на поздних стадиях заболевания и при резистентных формах.^[14]