Human aging is accompanied by a gradual decrease in biological reserves, which makes the body more vulnerable to internal and external influences. The key element accelerating aging is oxidative stress caused by an imbalance between pro-oxidant and antioxidant systems. This dysfunction plays an important role in the development of age-related disorders. The study aims to analyze the effects of oxidative stress on cell aging. It is based on an analysis of international publications of the last five years to obtain updated information on this issue. The results showed how the accumulation of radical damage to cellular components interferes with mitochondrial function and reduces cellular adaptation. This confirms that prolonged oxidative stress affects aging and contributes to the development of age-related diseases. These findings highlight the need to develop methods to reduce oxidative damage and strengthen antioxidant defenses, thereby delaying the aging process.

Keywords: oxidative stress, aging of the body, reactive oxygen species, reactive nitrogen species, antioxidant system, pathology, mitochondrial dysfunction, atherosclerosis, antioxidants.

Введение. Старение — это комплексный многоуровневый биологический процесс, который характеризуется прогрессирующим ухудшением адаптивных способностей организма, аккумуляцией структурных повреждений и нарушениями в системах регуляции. Старение происходит под воздействием множества внутренних и внешних факторов, включая генетические предрасположенности, метаболические особенности, состояние иммунитета и экологические условия. В контексте этих факторов значительное влияние оказывает оксидативный стресс, представляющий собой дисбаланс между производством реактивных кислородных видов и эффективностью антиоксидантной системы защиты.

Реактивные формы кислорода (РФК) играют ключевую роль в регуляции клеточной активности, способствуя межклеточной коммуникации и поддержанию процессов клеточного роста и специализации. Однако с возрастанием или под влиянием внешних и внутренних стрессоров уровень РФК может увеличиваться, а защитные антиоксидантные механизмы ослабевать. Результатом становится окислительный стресс, вызывающий повреждения жирных кислот, белков, и ДНК. Эти нарушения приводят к деградации клеток и уменьшению функциональной эффективности органов и тканей.

Изучение оксидативного стресса в контексте старения представляет собой ключевую научную область, так как этот процесс является центральным элементом в механизмах старения и возникновения связанных с возрастом заболеваний, ухудшающих жизненные функции. Исследования влияния свободных радикалов на клеточные функции, передачу сигналов и адаптационные механизмы способствуют углублению знаний о процессах старения, что, в свою очередь, способствует разработке методов профилактики и минимизации возрастных изменений.

Цель исследования. Изучить влияние оксидативного стресса на механизм старения в организме.

Материалы и методы исследования. Систематический анализ международной научной литературы, изданной в течение пяти последних лет.

Результаты и обсуждение. Оксидативный стресс представляет собой дисбаланс между синтезом реактивных кислородных видов (РКВ, ROS) и/или реактивных азотных видов (RNS) и способностью внутренней антиоксидантной системы нейтрализовать их негативное воздействие. Реактивные кислородные виды образуются в процессе стандартного обмена веществ, включая активность митохондрий, и при физиологических уровнях способствуют поддержанию клеточного гомеостаза и осуществляют функции клеточной сигнализации [1]. Но при нарушении баланса, из-за усиленной продукции РКВ или уменьшения антиоксидантной защиты, возникает оксидативный стресс, который ведет к повреждению молекул, клеток и тканей [1].

В клетке реактивные формы кислорода могут воздействовать сразу несколькими механизмами: инициируют перекисное окисление липидов в мембранах (липоперекисление, LPO); вызывают свободнорадикальное разрушение белков с последующим формированием карбонильных групп в белках; индуцируют повреждения нуклеиновых кислот, включая поражение ДНК ядер и митохондрий; меняют редокс-потенциал клеток, что приводит к нарушениям в системах антиоксидантной защиты [1].

Основу патогенеза оксидативного стресса составляет недостаточность или нарушение функции систем антиоксидантной защиты. В контексте генерации реактивных форм кислорода (РФК), митохондрии выступают как критические генераторы этих молекул. В частности, на этапах I и III цепи переноса электронов электронная утечка может привести к неполному восстановлению молекулярного кислорода до супероксида (O₂•⁻) и других активных форм кислорода. Патологические условия, такие как гипоксия или состояние ишемии-реперфузии, а также нарушение функций комплексов цепи переноса электронов, усугубляют активацию митохондриальных РФК [2].

Кроме того, важную роль в образовании реактивных форм кислорода (РФК) играет ферментный комплекс NADPH-оксидаза (NOX). При его активации цитоплазматические компоненты, такие как p47^phox, p67^phox и p40^phox, перемещаются к мембране, где обнаруживается мембранный компонент gp91^phox/NOX2 и цитохром b558 [7]. Этот ферментный комплекс осуществляет перенос электронов от NADPH к молекулярному кислороду, наружной стороне мембраны, результатом чего является формирование супероксидного аниона. Этот анион играет ключевую роль в липидной пероксидации, повреждении белков и ДНК, митохондриальной дисфункции и клеточной гибели. Существует механизм взаимодействия («кросс-разговор») между митохондриальной продукцией РФК и активацией NOX: РФК, произведенные одним источником, могут активировать другой, что приводит к созданию усиливающегося негативного цикла [2].

Для анализа оксидативного стресса широко применяют специфические биомаркеры [6]. Продукт липидной пероксидации—малоновый диальдегид (MDA)—отражает степень липидного повреждения. Увеличение количества карбонилированных белков указывает на атаку белковых структур. Реактивные формы кислорода индуцируют изменения в нуклеотидах ДНК, ведущие к накоплению 8-гидрокси-2′-дезоксигуанозина (8-OHdG), который выступает как индикатор оксидативной деградации ДНК [6, 8].

Симптомы, указывающие на возможный оксидативный стресс, включают: устойчивые к анальгетикам головные боли, диспепсические явления, дерматологические проявления, миалгию, общую слабость, психоэмоциональные расстройства, снижение сосредоточенности, повышенную утомляемость и частые вирусные и бактериальные инфекции [9]. Продолжительное воздействие оксидативного стресса может стать причиной развития патологических изменений в различных биологических системах, в частности, повреждению нейронов и нарушению нейротрансмиссии, а также образованию амилоидных бляшек или телец Леви, что демонстрируют исследования нейродегенеративных заболеваний [4]. Оксидация липопротеинов низкой плотности способствует формированию атеросклеротических бляшек, эндотелиальному дисфункционализму, снижению продукции оксида азота и развитию артериальной гипертонии [5]. Повреждение кардиомиоцитов в условиях ишемии-реперфузии может вызвать миокардиальный инфаркт; снижение иммунной активности увеличивает восприимчивость к инфекциям и способствует прогрессированию воспалительных и аутоиммунных процессов [9].

Лабораторное определение оксидативного стресса осуществляется путем оценки как уровня повреждения биомолекул, так и функциональности антиоксидантного оборонительного механизма. В данном контексте используются маркеры: малоновый диальдегид (MDA), диеновые конъюгаты, а также другие токсичные альдегиды, включая 4-гидроксиноненаль, и 8-OHdG (в моче или кровяной плазме). Для оценки антиоксидантной защиты измеряется активность таких ферментов, как SOD (супероксиддисмутаза), CAT (каталаза), GPx (глутатионпероксидаза), анализируются уровни неферментативных антиоксидантов: глутатион в восстановленной форме (GSH), соотношение GSH/GSSG, а также концентрации витаминов C и E, убихинона (CoQ10). Общая Антиоксидантная Активность (ОАА/TAC) служит комплексным индикатором антиоксидантного потенциала. Исследования показывают, что регулярное потребление пищевых продуктов и добавок, богатых антоцианами, способствует повышению антиоксидантной защиты и снижению уровня оксидативных маркеров повреждения [5].

Превентивные меры и исправление оксидативного стресса заключаются в исключении его провокаторов (например, гипоксии, явлений ишемии-реперфузии, хронического воспалительного процесса, инфекций, излишней активности NOX) и использовании антиоксидантов. В перечень натуральных антиоксидантов входят следующие: рутин, который укрепляет капилляры и сосудистую систему; коэнзим Q10, способствующий функционированию сердечной мышцы, мышц, кожи и репродуктивной системы, и восстанавливающий действие других антиоксидантов; ликопин, обеспечивающий защиту глаз, кожи и мужской репродуктивной системы; витамин C, который поддерживает сосудистую и иммунную систему, а также клетки крови; витамин E, защищающий клеточные мембраны, сперматозоиды и ооциты; бета-каротин, необходимый для здоровья кожи, репродуктивных органов и сетчатки глаз.

Заключение. Оксидативный стресс играет ключевую роль в процессах старения и развитии заболеваний, связанных с возрастом. Несоответствие между производством реактивных кислородных видов (РКВ) и эффективностью антиоксидантной защиты приводит к аккумуляции повреждений в липидах, белках и ДНК. Это ведёт к дестабилизации митохондрий и ухудшению функционирования клеток.

Митохондрии и NADPH-оксидазные комплексы являются ключевыми производителями реактивных форм кислорода (РФК), что способствует усилению оксидативного стресса. Анализированные маркеры оксидативного повреждения — малоновый диальдегид, карбонилированные белки, 8-OHdG — показывают уровень оксидативных процессов и эффективность антиоксидантной системы организма.

Исследования показывают, что постоянный оксидативный стресс вносит значительный вклад в развитие заболеваний, таких как нейродегенеративные расстройства, сердечно-сосудистые болезни и метаболические нарушения. Эффективное управление факторами, способствующими окислительным реакциям, и укрепление антиоксидантной защиты могут снизить скорость старения и улучшить общее состояние здоровья.

Таким образом, понимание основных механизмов оксидативного стресса в развитии возрастных заболеваний необходимо для разработки профилактических и лечебных подходов.

Литература:

1. Использование коэффициентов оксидативного стресса для интегральной оценки окислительного гомеостаза организма при воздействии на секреторные кардиомиоциты / П. В. Борискин, О. Н. Павлова, О. Н. Гуленко [и др.]. — Текст: непосредственный // Международный научно-исследовательский журнал. — Самара: ООО «ТестГен», 2021. — С. 36–41.
2. Алиева, К. А Этиология и патогенез оксидативного стресса / К. А. Алиева, Л. Э. Азматова, Л. В. Сивакова. — Текст: непосредственный // Международный студенческий научный вестник. — Пенза: Общество с ограниченной ответственностью «Информационно-технический отдел Академии Естествознания», 2023. — С. 9.
3. Оксидативный стресс и антиоксидантная защита организма /. — Текст: непосредственный //. — Пенза: Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова (Магнитогорск), 2018. — С. 163–164.
4. Козуб, В. К. Оксидативный стресс как ключ к превенции раннего старения (обзор литературы) / В. К. Козуб. — Текст: непосредственный // Современные концепции профилактической медицины. — Ростов-на-Дону: Ростовский государственный медицинский университет (Ростов-на-Дону), 2018. — С. 94–98.
5. Гизингер, О. А. Оксидативный стресс гипертоническая болезнь: патогенетический механизм и лабораторная диагностика / О. А. Гизингер. — Текст: непосредственный // Терапевт. — Москва: Издательский дом «Просвещение», 2020. — С. 51–58.
6. Кожокина, О. М. Оценка влияния оксидативного стресса на состояние сердечно-сосудистой системы / О. М. Кожокина, С. А. Степанова. — Текст: непосредственный // Научные ОТКРЫТИЯ 2024. — Москва: Научно-издательский центр «Империя», 2024. — С. 161–163.
7. Нарушение электронно-транспортной цепи как проявление оксидативного стресса при эндометриозе / L. V. Adamian, E. N. Burgova, V. D. Mikoian [и др.]. — Текст: непосредственный // Russian journal of human reproduction. — Stavropol: Электронная библиотека ДВГМУ, 2007. — С. 103–107.
8. Белодедова, А. С. Влияние оксидативного стресса и недостаточности питания на течение болезни Вильсона-Коновалова / А. С. Белодедова, Т. Ф. Федорова. — Текст: непосредственный // Боткинские чтения. — Санкт-Петербург: Санкт-Петербургская общественная организация «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург), 2019. — С. 30–31.
9. Борисов, В. В. Оксидативный стресс, антиоксиданты, проблемы репродукции в период пандемии (клиническая лекция) / В. В. Борисов. — Текст: непосредственный // Клинический разбор в общей медицине. — Москва: ООО «МедиаФормат», 2021. — С. 67–74.