Первоначально кислородные радикалы – активные формы кислорода, или сокращенно АФК – считались исключительно вредными для организма.

Они образуются, например, при курении или УФ-излучении. Из-за своей высокой реакционной способности они могут повредить многие важные молекулы в клетках, включая наследственную молекулу ДНК. В результате возникает риск воспалительных реакций и перерождения пораженных клеток в раковые.

Однако из-за своего повреждающего действия АФК также сознательно продуцируются организмом, например, иммунными клетками или эпителиальными клетками легких, которые уничтожают вторгающиеся бактерии и вирусы с помощью АФК. Это требует относительно высоких концентраций ROS.

С другой стороны, в низких концентрациях АФК играют важную роль в качестве сигнальных молекул. Для этих задач АФК специально вырабатываются целой группой ферментов. Одним из представителей этой группы ферментов является Nox4, который непрерывно производит небольшие количества H2O2.

Nox4 обнаружен почти во всех клетках организма, где его продукт H2O2 поддерживает большое количество специализированных сигнальных функций, способствуя, например, подавлению воспалительных реакций.

Исследователи из Франкфуртского университета Гете под руководством профессора Катрин Шредер обнаружили, что, производя H2O2, Nox4 может даже предотвратить развитие рака. Они исследовали мышей, которые не могли производить Nox4 из-за генетической модификации.

Когда эти мыши подверглись действию канцерогенного токсина окружающей среды (канцерогена), вероятность того, что у них разовьется опухоль, удвоилась. Поскольку мыши страдали от очень разных типов опухолей, таких как саркомы кожи и карциномы толстой кишки, исследователи подозревали, что Nox4 имеет фундаментальное влияние на здоровье клеток.

Молекулярные исследования показали, что H2O2, образованная Nox4, поддерживает каскад, который предотвращает проникновение некоторых важных сигнальных белков (фосфатаз) в ядро ​​клетки. Если Nox4 и, следовательно, H2O2 отсутствуют, эти сигнальные белки мигрируют в ядро ​​клетки, и, как следствие, серьезное повреждение ДНК вряд ли распознается.

Серьезное повреждение ДНК – например, двунитевые разрывы – происходят где-то в теле каждый день. Клетки очень чувствительно реагируют на такое повреждение ДНК, приводя в движение целый репертуар репаративных ферментов. Если это не помогает, клетка активирует свою программу гибели клеток – предупредительную меру организма против рака. Когда такое повреждение остается нераспознанным, как это происходит в отсутствие Nox4, это способствует образованию рака.

Если Nox4 отсутствует и, следовательно, нет H2O2, клетки больше не распознают повреждения ДНК. Накапливаются мутации, а поврежденные клетки продолжают размножаться. Если добавлен токсин окружающей среды, который сильно повреждает ДНК, повреждение больше не распознается и не устраняется »

Катрин Шредер, профессор Франкфуртского университета Гете

Пораженные клетки также не удаляются, а размножаются, иногда очень быстро и бесконтрольно, что в конечном итоге приводит к развитию опухолей. Таким образом, небольшое количество H2O2 поддерживает внутренний баланс в клетке, который защищает клетки от дегенерации »