Vandenilio peroksido suskaidymas organizme: nauda, rizika ir šalutinis poveikis

Prisimenate, kai vaikystėje nusibrozdindavote kelį ir kaip laikrodžio rodyklė koks nors atsakingas suaugęs žmogus eidavo paimti rudo buteliuko vandenilio peroksido? Šis skaidrus skystis, užteptas vatos gumulėliu ar servetėle, turėjo išvalyti žaizdą ir užkirsti kelią infekcijai, kol ją dar nebuvo galima užklijuoti pleistru.

Galbūt nustebsite sužinoję, kad vandenilio peroksido panaudojimo sritys yra platesnės nei tik įdrėskimų ir žaizdų priežiūra. Remiantis naujausiais tyrimais, peroksidą taip pat galima naudoti valymui, dantų sveikatai skatinti ir galbūt net sumažinti insulto naštą.

Vandenilio peroksidas (dar vadinamas H2O2) yra vietinis antiseptikas, dažniausiai naudojamas žaizdoms gydyti. Jis naikina patogenus per oksidacijos sprogimą ir deguonies gamybą. H2o2 yra neorganinis peroksidas, kurį sudaro dvi hidroksigrupės, sujungtos kovalentine deguonies ir deguonies vienguba jungtimi.

Kambario temperatūroje tai bespalvis skystis, natūraliai aptinkamas ore ir net mūsų namuose, tačiau labai mažos koncentracijos. Vandenilio peroksido naudojimo mastas taip pat siekia pramoniniams tikslams didesnėmis koncentracijomis tekstilės balikliuose, putų gumoje ir raketų degaluose.

Tyrimai rodo, kad normaliam žaizdų gijimui būtinas tinkamas H2O2 kiekis, nes jis pašalina mikrobinę taršą ir užtikrina homeostazę. Jis taip pat naudojamas kaip oksidatorius ir kaip natūrali valymo priemonė.

Vandenilio peroksido koncentracijos

Yra įvairių H2O2 koncentracijų. H2O2, kurį rasite rudame buteliuke vietinėje vaistinėje, greičiausiai yra 3 proc. Plaukus balinančiam vandenilio peroksidui įprasta 6-9 proc. koncentracija. Taip pat dažnai galima susidurti su 35 proc. vandenilio peroksidu, kuris kartais dar žymimas kaip „maistinis”. Didesnės koncentracijos H2O2, pavyzdžiui, 50, 70 ir 90 procentų, yra naudojamos pramoniniais tikslais ir neturėtų būti naudojamos namuose.

Vandenilio peroksido naudojimas

1. Veikia kaip natūrali dezinfekcinė priemonė

Vandenilio peroksidas veikia kaip antiseptinė priemonė, kuri pašalina mikrobinę taršą ir skatina tinkamą žaizdų gijimą. Vietiškai tepant ant įpjovimų ir įbrėžimų, jis išskiria deguonį ir sukelia putojimą, kuris valo vietą.

Negalutiniais duomenimis, vandenilio peroksidas veiksmingas ir vabzdžių įkandimams bei nudegimams gydyti. Remiantis žurnale „Journal of Pharmaceutical Sciences and Research” paskelbtais tyrimais, H2O2 taip pat naudojamas opaligei ir opaligei valyti ir pagreitinti jos gijimą. Norėdami išvalyti ir palengvinti opaligę ir opaligę, sumaišykite lygias vandenilio peroksido ir vandens dalis. Naudokite švarų medvilninį tamponą ir tepkite mišinį ant pažeistos vietos nuo vieno iki trijų kartų per dieną.

2. Veikia kaip dantų baliklis

Vandenilio peroksidas paprastai naudojamas burnos skalavimo skysčiuose ir dantų pastose, nes padeda balinti dantis. Norėdami naudoti vandenilio peroksido burnos skalavimo skystį, praskieskite 3 proc. buteliuką lygiomis dalimis vandens ir 30 sekundžių maigykite mišinį burnoje. Tada jį išspjaukite ir išsiskalaukite burną, nenuryję tirpalo.

Ar saugu skalauti burną vandenilio peroksidu? 2018 m. Brazilijoje atliktame tyrime vertintas dantų balinimo namuose 10 proc. vandenilio peroksidu poveikis ir jautrumas. Tyrėjai nustatė, kad šis namuose taikomas metodas yra veiksmingas per 14 dienų, nes H2O2 parodė reikšmingą balinimą. Dažniausi nepageidaujami reiškiniai buvo lengvas dantų jautrumas ir nė vienas tyrimo dalyvis nenutraukė naudojimo anksčiau laiko dėl H2O2 šalutinio poveikio.

3. Šviesina ir valo skalbinius

Ar žinojote, kad vandenilio peroksidas gali pašviesinti jūsų baltus skalbinius, padėti pašalinti dėmes ir net suteikti gaivumo pojūtį? Jis turi balinamųjų ir dezodoruojamųjų savybių.

Kai kitą kartą skalbsite baltus skalbinius, įpilkite puodelį H2O2 tiesiai į skalbimo mašiną arba prieš skalbimą įpilkite vandenilio peroksido ir valgomosios sodos derinio tiesiai ant dėmėtų drabužių. Taip pat galite sumaišyti vieną puodelį H2O2 ir vieną puodelį vandens purškiamajame buteliuke, kad išvalytumėte baltas langų ar dušo užuolaidas arba vietoje išvalytumėte dėmėtus kilimus.

4. Valo paviršius ir prietaisus

H2O2 yra antimikrobinė medžiaga ir dezinfekuoja paviršius. Jis taip pat yra balinimo priemonė, kurią galima naudoti buitiniams paviršiams (įskaitant vonios kambarius, plyteles ir skiedinį, virtuvės stalviršius ir stiklinius paviršius), prietaisams, indams ir skalbiniams valyti.

Vandenilio peroksidas gali būti naudingas viskam, ką reikia pašviesinti, išbalinti ar dezinfekuoti. Vandenilio peroksido ir vandens derinys purškiamajame buteliuke veikia kaip namų valymo priemonė, galinti pašalinti dėmes ir sunaikinti bakterijas. Vandenilio peroksidas gali naikinti ir pelėsį.

Galbūt skaitėte, kad actą ir vandenilio peroksidą galima sumaišyti ir taip sukurti namų valiklį. Tai gali būti saugu, tačiau junginių derinys gali sudirginti akis, odą ir net kvėpavimo sistemą, todėl venkite juos maišyti viename inde.

5. Šviesina plaukus

H2O2 yra balinamoji medžiaga, todėl kartais jis naudojamas natūraliai pašviesinti arba paryškinti plaukus. Norėdami naudoti vandenilio peroksidą plaukams, sumaišykite lygias H2O2 ir vandens dalis, supilkite į purškimo buteliuką ir purkškite drėgnus plaukus.

Yra duomenų, kad po to, kai 9 proc. vandenilio peroksido buvo panaudota su žiurkėmis, jos smarkiai patino ir išretėjo epidermis. Jei vandenilio peroksidą naudojate plaukams, rekomenduojama pirmiausia atlikti pleistro testą, kad būtų atmestas galimas neigiamas poveikis.

6. Gali sumažinti insulto naštą

Italijos mokslininkai teigia, kad H2O2 gali būti tam tikra terapijos rūšis, mažinanti smegenų išemijos, arba insulto, naštą. Preliminarūs tyrimai rodo, kad vandenilio peroksidas naudingas insultą patyrusiems pacientams, nes gamina papildomą deguonies šaltinį, kuris iš dalies kompensuoja smegenų audinyje atsirandantį O2 trūkumą. H2O2 taip pat gali sustiprinti katalazės fermento tarpininkaujamą mechanizmą, kuris prisideda prie šio junginio neuroprotekcinio poveikio.

Kad būtų galima visapusiškai suprasti H2O2 potencialą pacientams, patyrusiems insultą, reikia atlikti daugiau tyrimų su žmonėmis, todėl nebandykite vartoti maistinio vandenilio peroksido, nebent tai darytumėte prižiūrimi gydytojo.

Rizika ir šalutinis poveikis

Tinkamai naudojamas vandenilio peroksidas yra saugus naudoti valymui ir odai. Jo niekada negalima nuryti, nebent prižiūrint gydytojui ar sveikatos priežiūros specialistui. Yra keletas vandenilio peroksido pavojų, apie kuriuos reikia žinoti prieš jį naudojant.

• Pirma, jis laikomas nedegiu, tačiau gali sukelti savaiminį užsidegimą, kai susiliečia su organinėmis medžiagomis.
• Vandenilio peroksido šalutinis poveikis taip pat apima jo gebėjimą pakenkti akims ir odai, kai jis naudojamas ant didesnių paviršių.
• Nors H2O2 paprastai naudojamas įpjovimams ir įbrėžimams dėl savo antiseptinių savybių, jis taip pat naikina sveikas ląsteles paveiktoje vietoje ir gali sukelti paraudimą, dilgčiojimą ar dirginimą.
• Patekusi į organizmą didelė H2O2 koncentracija gali būti nuodinga.

2013 m. žurnale „Annals of Emergency Medicine” paskelbto tyrimo duomenimis, per 10 metų tyrimo laikotarpį (2001-2011 m.) 294 žmonės apsinuodijo išgėrę vandenilio peroksido. Keturiasdešimt vienam iš apsinuodijusių asmenų pasireiškė embolijos požymiai, pavyzdžiui, traukuliai, pakitusi psichikos būklė, kvėpavimo sutrikimai, plaučių embolija ir insultas. Daugeliui šių pacientų buvo naudinga hiperbarinė deguonies terapija.

Dvidešimt iš 294 pacientų, užregistruotų Nacionalinėje apsinuodijimų duomenų sistemoje, arba mirė dėl didelio H2O2 kiekio suvartojimo, arba išliko neįgalūs. Apsinuodijusių pacientų suvartoto vandenilio peroksido koncentracijos buvo didesnės už tas, kurios randamos vaistinėse parduodamuose rudos spalvos H2O2 buteliukuose, kuriuose paprastai būna 3 proc. vandenilio peroksido.

Atrodo, kad apsinuodijimų pasitaiko išgėrus daugiau nei 10 proc. H2O2 tirpalų, kurie paprastai parduodami komerciniais ar pramoniniais tikslais.

Aktyviosios deguonies formos (ROS)

Gyvybė, esant deguoniui, atsirado prieš 2,5 milijardo metų, kai išsivystė organizmai, kurie šviesos energiją pavertė cheminių ryšių energija. Fotosintezės proceso metu, reaguojant H2O ir CO2, buvo sintetinama gliukozė ir susidarė šalutinis produktas - deguonis. Prieš 1,5 milijardo metų išsivystė eukariotai, kurie jau turėjo mitochondrijas ir substratų oksidacijai vartojo deguonį. Išsiskyrusi energija naudojama ATP sintezei. Organizmai daugiausia deguonies (apie 90 %) vartoja oksidacinio fosforilinimo metu. Palaipsniui prie deguonies prisijungus keturiems elektronams ir keturiems protonams susidaro vanduo. Deguoniui prisijungus po vieną elektroną susidaro aktyviosios deguonies formoms ROS (angl. reactive oxygen species). ROS sudaro radikalai ir chemiškai aktyvūs deguonies ar azoto junginiai.

Visose biologinės oksidacijos reakcijose elektronas nuo substrato yra perduodamas deguonies molekulei dalyvaujant fermentams, turintiems kintamo valentingumo metalo jonų, pvz., citochromoksidazėje yra Fe3+/Fe2+ ir Cu2+/Cu1+. Tam, kad deguonis redukuotųsi, t. y. Deguonies molekulės elektronų debesies struktūra yra palanki susidaryti toksiškiems dalinės jos redukcijos produktams, kurie ir yra vadinami aktyviosiomis deguonies formomis (ROS). Kuo yra ypatinga deguonies elektronų debesies struktūra?

Deguonies atome yra du nesuporuoti elektronai, turintys vienos krypties sukinius. Toks deguonies atomas audinių ląstelėse turi prijungti priešingų sukinių elektronų porą iš substratų, kurių molekulėse yra [-CH(OH)-] grupė, pvz., malato molekulėje. Tam, kad deguonies molekulės atomas galėtų prijungti tokią elektronų porą ir sudaryti patvarią H2O molekulę, vieno iš prijungiamų elektronų sukinys turi pakeisti kryptį, t. y. invertuotis. Šis procesas yra daugiaetapis. Jam reikia didelės aktyvacijos energijos, t. y. termodinamiškai nepalankus reiškinys. Redukcija vyksta aktyviajame fermento centre, todėl superoksido radikalas čia lieka iki antrojo, invertuoto elektrono prijungimo.

Aktyviosios deguonies formos gali būti ir naudingos, ir žalingos organizmui. Jos dalyvauja pernešant elektronus pernašos grandine (pvz., semichinono radikalas), reguliuojant kraujospūdį, (pvz., azoto oksidas), apsaugo organizmą nuo mikroorganizmų (pvz., superoksidas). Bet kaip ten bebūtų, dažniau laisvieji radikalai yra organizmui žalingi. Jie gali oksiduoti lipidus, baltymus, nukleorūgštis. Aktyviosios deguonies formos labai svarbios tam tikrų ligų patogenezei - aterosklerozei, išemijai, onkologinėms ligoms, uždegiminiams procesams, organizmo senėjimui.

Aktyviesiems azoto junginiams apibūdinti vartojamas terminas - aktyviosios azoto formos (RNS angl. reactive nitrogen species), kuriuo apibūdinami ne tik azoto radikalai - azoto oksidas (NO•), azoto dioksidas (NO2•), bet ir neradikaliniai azoto junginiai - nitrito rūgštis (HNO2), nitroksianijonas (NO-), peroksonitritas (ONOO-) ir kiti.

Pagrindinės aktyviosios deguonies formos:

• Superoksidas (superoksido anijonradikalas, superoksido anijonas O2-• )
• Hidroksiradikalas (OH•)
• Singuletinis molekulinis deguonis (1O2)
• Azoto oksido radikalas (NO•)
• Tiilo radikalai (RS•)
• Vandenilio peroksidas (H2O2)

Laisvieji radikalai yra atomai arba molekulės, turinčios nesuporuotų elektronų išorinėje orbitalėje. Jie yra nestabilūs, chemiškai labai aktyvūs, turintys trumpą gyvavimo trukmę. Elektroninė deguonies struktūra yra tokia, kad ji gali prisijungti po vieną elektroną ir sudaryti deguonies radikalus ar kitas chemiškai aktyviąsias deguonies formas. Išoriniame deguonies atomo (elektroninė konfigūracija: 1s22s22p4) sluoksnyje yra du nesuporuoti elektronai. Pagrindinės, nesužadintos tripletinės būsenos deguonis (O2) yra paramagnetinė molekulė. Joje yra du nesuporuoti elektronai, turintys vienodus sukinius. Deguonies molekulė yra stabili ir prie jos gana sunku prijungti elektroną.

Aktyviųjų deguonies formų susidarymas

Vykstant medžiagų apykaitos reakcijoms, žmogaus organizme aktyviosios deguonies formos nuolatos susidaro. Jų susidarymą skatina organizmo vidiniai ir išoriniai veiksniai. Aerobinio metabolizmo metu, oksiduojant ksenobiotikus, uždegiminių procesų, išemijos ir reperfuzijos metu, sumažėjus antioksidantų kiekiui ROS koncentracija didėja.

Aktyviosios deguonies formos susidaro oksidacijos redukcijos reakcijų metų, veikiant oksidazėms, oksigenazėms ir kvėpavimo grandinės kompleksams. Ne visi šie fermentai yra vienodai aktyvūs žmogaus audiniuose.

Aktyviųjų deguonies formų susidarymas kvėpavimo grandinėje

Mitochondrijos yra vienas iš svarbiausių ROS šaltinių. Didžiausias deguonies kiekis yra redukuojamas susidarant vandeniui, tačiau yra keli etapai, kuriais gali susidaryti laisvieji radikalai. Iki 4% vartoto deguonies gali būti paverčiama superoksidu. Pernešant elektronus I komplekse, vienas elektronas iš FMN ir iš Fe-S baltymų gali pereiti deguoniui. Superoksidas taip pat susidaro pernešant elektroną iš semichinono radikalo ir iš FeS, esančių III kvėpavimo grandinės komplekse. Daug superoksido susidaro vykstant atgalinei elektronų pernašai, pereinant elektronui iš sukcinato per I kompleksą į NAD+. Mitochondrijose yra aktyvi superoksido dismutazė. Mitochondrijos yra labai svarbios atsakant organizmui į oksidacinį stresą. Superoksido radikalas pradeda grandinines reakcijas, sukeliančias mitochondrijų membranų fosfolipidų peroksidaciją. Fosfolipidų peroksidai taip pat yra aktyvūs junginiai, pradedantys naują peroksidacijos reakcijų grandinę.

Radikalų susidarymas fagocitozės metu

Fagocitinių ląstelių - neutrofilų, makrofagų, monocitų - membranose yra fermentas NADPH oksidazė. Patekę į organizmą mikroorganizmai aktyvina NADPH oksidazę, kuri sintetina superoksidą. Šio proceso metu padidėja deguonies suvartojimas.

Kovodamos su mikroorganizmais ir kitais antigenais fagocituojančios organizmo ląstelės gamina didelius kiekius aktyviųjų deguonies formų - O2-•, OH•, H2O2, HCIO, NO ir kt. Šis reiškinys vadinamas „oksidaciniu protrūkiu”, nes trunka tik 30-60 minučių ir aktyviai naudoja O2. Tokio oksidacinio protrūkio“ metu, kaip jai minėta fagocituojančių ląstelių (makrofaguose, neutrofiluose ir eozinofiluose) plazminės membranos išorėje yra fermento NADPH oksidazės, kuriai veikiant susidaro aktyvus superoksido radikalas O2- . Superoksidas savaime arba katalizuojant superoksido dismutazei virsta vandenilio peroksidu, kuris, veikiant geležies jonams, virsta OH•, o veikiant mieloperoksidazei - hipochlorito rūgštimi HCIO. Mieloperoksidazė - nustatoma specializuotose neutrofilų lizosomose. Jis yra neutrofilų fermentas, kuris taip pat išskiriamas į vakuoles. Mieloperoksidazė naudoja H2O2 chlorido oksidacijai.

Kitų aktyviųjų deguonies formų susidarymas

Ksantino oksidazė - citozolyje esantis fermentas, kuris katalizuoja galines purino bazių skilimo reakcijas.

Singletinės būsenos deguonis susidaro, kai deguonies molekulė sugeria energijos kvantą, pvz., esant stipriai jonizuojančiai spinduliuotei.

Azoto oksido sintazė. Nefermentinės ROS susidarymo reakcijos. Viena iš svarbiausių hidroksiradikalo (OH•) susidarymo reakcijų yra pereinamųjų metalų jonų Fe2+ ir Cu+ katalizuojamos reakcijos. Šie jonai įeina į hemoglobino, mioglobino, feredoksino sudėtį ir gali sužadinti laisvųjų radikalų susidarymą. Veikiant jonizuojančiajai spinduliuotei, vanduo skyla į du aktyvius radikalus - OH• ir H•. Aktyviosios deguonies formos taip pat susidaro vykstant riebalų rūgščių β oksidacijai peroksisomose, endoplazminiame tinkle citochromui P450 oksiduojant ksenobiotikus.

Membranų pažeidimas

Membranų vientisumą palaiko fosfolipidai. Fosfolipido molekulėje prie antrojo C atomo yra prisijungusi nesočioji riebalų rūgštis, kuri gali lengvai oksiduotis veikiant aktyviosios deguonies formoms. Dėl lipidų peroksidacijos membrana tampa nepatvari, todėl lengvai pažeidžiama. Be to, peroksidacijos metu susidarę lipidų laisvieji radikalai sukelia grandinines reakcijas ir kitose ląstelės vietose, pvz., citoplazmoje ar branduolyje. Laisvieji radikalai taip pat pažeidžia baltymus ir DNR.

Lipidų peroksidacija

Ląstelių membranų fosfolipidai, kraujo plazmos lipoproteinai yra ROS taikiniai. ROS oksiduoja nesočiųjų riebalų rūgščių grandinės dvigubuosius ryšius. Veikiant hidroksiradikalui iš polinesočiųjų riebalų rūgščių yra atimamas vandenilis ir prasideda grandininė reakcija. Susidarę lipidų radikalai (L•) toliau reaguoja su O2, susidaro lipidų peroksiradikalai (LOO•) ir lipidų hidroperoksidai (LOOH). Membranų lipidų peroksidacija didina plazminės ir organelių membranų laidumą.

Lipidų peroksidacija vyksta trimis etapais:

1. Pradėties etapas: hidroksiradikalas atakuoja nesočiąsias riebalų rūgštis ir atima vandenilį iš metilengrupės (-CH2-), esančios prie dvigubojo ryšio, ir susidaro lipidų radikalas.
2. Skilimo etapas: nestabili lipidų radikalo molekulė reaguoja su O2 ir susidaro lipidų peroksiradikalas LOO•. LOO• gali paimti vandenilį nuo gretimos riebalų rūgšties molekulės, susidaro lipidų peroksidas (LOOH) ir naujas lipidų radikalas (L•). Šią reakciją katalizuoja geležies arba vario jonai. Viena lipido radikalo molekulė sukelia daugelio lipidų molekulių peroksidaciją, todėl vyksta grandininė reakcija. Peroksiradikalas gali atakuoti gretimai esančias baltymų molekules ir jas oksiduoti. Peroksiradikalas gali sudaryti nepatvarius hidroperoksidus arba endoperoksidus. Lipidų peroksidas gali skilti ir susidaro aktyvieji aldehidai. Šios medžiagos reaguoja su DNR ir sukelia mutacijas.
3. Baigties etapas: lipidų peroksidacijos grandininė reakcija yra nutraukiama, kai laisvieji radikalai tarpusavyje susijungia ir susidaro neradikalinis junginys. Lipidų peroksidaciją galima sumažinti naudojant radikalų gaudykles, pvz., a-tokoferoli, KoQ ir kitas medžiagas.

Baltymų oksidacija

Cisteinas, histidinas, metioninas, triptofanas, tirozinas yra pažeidžiamiausios aminorūgštys, kurias atakuoja radikalai. Pažeidus baltymus, jie gali fragmentuotis, sulipti, gali susidaryti kovalentiniai aminorūgščių susiuvimai.

Nukleorūgščių pažaidos

Branduolio ir mitochondrijų DNR pažaidos sukelia mutacijas. Veikiant laisviesiems radikalams, ypač hidroksiradikalui, DNR yra modifikuojama įvairiais būdais. Tai gali būti polinukleotidinės grandinės trūkiai, bazių ir angliavandenių modifikacija, pentozės žiedo skaidymas. Susidaro baltymo ir DNR skersiniai kovalentiniai ryšiai. Hidroksiradikalas gali prisijungti prie heterociklinės bazės dvigubųjų ryšių, gali paimti vandenilį iš timino metilgrupės arba deoksiribozės anglies atomų. Viena iš pažeidžiamiausių bazių yra guaninas. Iš deoksiguanozino susidaro 8-hidroksideoksiguanozinas ir 8-oksodeoksiguanozinas. Nukleorūgščių pažaidos turi labai didelę įtaką kancerogenezei.

Apsauga nuo aktyviųjų deguonies formų

Žmogaus ir kitų žinduolių audinių ląstelėse yra efektyvi apsauga nuo aktyviųjų deguonies formų. Veikiant apsaugos sistemoms ląstelės apsaugomos nuo laisvųjų radikalų poveikio. Tai labai svarbu senėjimo procesui, sergant tam tikromis ligomis pvz., išemija.

Pagrindiniai antioksidaciniai fermentai:

• Superoksido dismutazė (SOD)
• Katalazė
• Glutationo peroksidazė

Kiti antioksidantai:

• Ubichinonas KoQ
• Tokoferoliai (vitaminas E ir jo dariniai)

Sveiko žmogaus organizme aktyviosios deguonies formos yra greitai sunaikinamos.

tags: #kodel #svarbu #kad #vandenilio #peroksidas #organizme