V Роль окислительного повреждения и стресса в старении
5.1 От теории старения на основе свободных радикалов/окислительного стресса до теории старения на основе окислительного стресса
Глава основана на источнике [8].
Теория старения на основе свободных радикалов/окислительного стресса
Теория старения на основе свободных радикалов/окислительного стресса, впервые предложенная в 1956 году, в настоящее время является одним из самых популярных объяснений того, как старение происходит на биохимическом/молекулярном уровне. Однако большинство доказательств в поддержку этой теории коррелятивны, например, окислительное повреждение различных биомолекул с возрастом увеличивается, а ограничение калорийности, которое увеличивает продолжительность жизни и замедляет старение, снижает возрастное увеличение окислительного повреждения биомолекул.
Проверка теории старения на основе свободных радикалов/окислительного стресса и предсказания
Наиболее прямой проверкой теории старения на основе свободных радикалов/окислительного стресса является целенаправленное изменение возрастного увеличения окислительного повреждения и определение того, как это изменение влияет на продолжительность жизни. Впервые исследователи могут использовать генетически измененных животных для непосредственной проверки роли в старении окислительного повреждения.
Корни теории старения на основе свободных радикалов или окислительного стресса
Корни теории старения на основе свободных радикалов или окислительного стресса восходят к концу девятнадцатого века, когда Фентон (1894) обнаружил, что Fe (II) катализирует окисление винной кислоты перекисью водорода.
Предположения Хабера и Вильштеттера (1931) и Хабера и Вайса
Хабер и Вильштеттер (1931) и Хабер и Вайс (1932) предположили, что гидроксильные радикалы, перекись водорода и супероксидные анионы подвергаются цепной реакции, которая приводит к чистому превращению перекиси водорода в воду. Это стало известно как реакция Хабера-Вайса и теперь считается основой каскадов, которые генерируют большинство активных форм кислорода (ROS) в клетке. В то время была известна кислородная токсичность; однако ее связь со свободными радикалами еще не была понята.
Дальнейшие исследования
К 1950-м годам исследования in vitro показали, что ROS вырабатываются внутри клетки. Используя электронный спиновый резонанс (ESR), Commoner et al. (1954) опубликовали первое прямое доказательство того, что свободные радикалы вырабатываются в живых клетках. Они также обнаружили, что уровни свободных радикалов были выше в тканях, которые были более метаболически активны. Впоследствии, в 1956 году, Harman опубликовал Свободнорадикальную теорию старения. Он объединил доказательства из исследования ESR, постхиросимских исследований радиационного повреждения (Hempelmann and Hoffman, 1953), выводы Фентона (Fenton, 1894) и современные теории, которые предлагали свободные механизмы окисления органических соединений и дисмутации перекиси водорода солями железа (Uri, 1952).
Harman предположил, что физиологическое железо и другие металлы будут вызывать образование ROS в клетке посредством химии Хабера-Вайса в качестве побочного продукта нормальных окислительно-восстановительных реакций. ROS повредит близлежащие структуры, включая ДНК, что в свою очередь вызовет мутации. Он предсказал, что введение соединений, которые легко окисляются, таких как цистеин, замедлит процесс старения.