Skutki stresu oksydacyjnego w organizmie

Reaktywne formy tlenu czyli druga twarz życiodajnego pierwiastka

Powszechnie wiadomo, że tlen jest niezbędny w procesie oddychania, a brak tego pierwiastka oznacza śmierć w czasie od kilku do kilkunastu minut. Prawidłowy metabolizm tlenowy warunkuje więc nasze życie. Tlen ma jednak też drugie oblicze – jest źródłem reaktywnych form tlenu (RFT), które w nadmiarze mogą doprowadzić do poważnych konsekwencji zdrowotnych. Do reaktywnych form tlenu należą wolne rodniki tlenowe (ROS, ang. reactive oxygen species), tlen singletowy oraz nadtlenek wodoru. Biorąc pod uwagę ogólny wpływ RFT na organizm człowieka, największe znaczenie mają tu wolne rodniki. Pod względem chemicznym są to cząsteczki posiadające co najmniej jeden niesparowany elektron na zewnętrznej powłoce elektronowej. W praktyce oznacza to, że wolne rodniki są niezwykle reaktywnymi molekułami, o krótkim czasie istnienia, które błyskawicznie wchodzą w reakcje chemiczne ze strukturami komórkowymi. Źródłem wolnych rodników jest przede wszystkim oddychanie tlenowe, ale też procesy zapalne czy metabolizm niektórych leków.

Coraz częściej jako przyczynę nadmiernego powstawania wolnych rodników wskazuje się czynniki zewnętrzne takie jak palenie papierosów, picie alkoholu, zanieczyszczenia środowiska, nieprawidłową dietę, promieniowanie jonizujące/UV oraz wysoką temperaturę.

Działanie wolnych rodników jako element prawidłowej fizjologii człowieka

Wolne rodniki wytwarzane są nieustannie i codziennie oddziałują na nasz organizm. Wbrew powszechnej opinii, w prawidłowym stężeniu pełnią ważną rolę w procesach fizjologicznych człowieka. Dotychczas potwierdzono bakteriobójczą i bakteriostatyczną funkcję wolnych rodników oraz ich udział w przekazywaniu sygnałów w komórce. Regulują ekspresję niektórych genów, wpływają na metabolizm wapnia i procesy fosforylacji białek warunkując włączenie lub wyłączenie ich aktywności biologicznej. Ponadto, biorą udział w skurczach mięśni, wytwarzaniu hormonów i regulacji napięcia naczyniowego. Ich ważną funkcją jest udział w metabolizmie leków, co sprawia, że stają się czynnikiem detoksykującym i usuwającym szkodliwe substancje z organizmu. Niestety, powstające w nadmiarze wolne rodniki tlenowe stają się szkodliwe i przyczyniają się do powstawania poważnych zaburzeń w organizmie.

Czym jest stres oksydacyjny?

Brak równowagi między działaniem wolnych rodników a antyoksydacyjnymi mechanizmami obronnymi powoduje powstanie stresu oksydacyjnego, którego skutki są coraz szerzej opisywane w literaturze naukowej. Nadmierna aktywność wolnych rodników sprzyja miażdżycy, cukrzycy, chorobom neurodegradacyjnym oraz nowotworom. Molekularny mechanizm stresu oksydacyjnego polega między innymi na uszkodzeniu DNA i powstawaniu mutacji genetycznych, utlenianiu błon komórkowych, zmianie w funkcjonowaniu białek oraz indukcji apoptozy czyli zaprogramowanej śmierci komórki. Udowodniono, że stres oksydacyjny przyspiesza starzenie się organizmu, co jest widoczne przede wszystkim poprzez zwiotczenie skóry i przedwczesne pojawienie się licznych zmarszczek.

Przeczytaj również:
Antyoksydanty – jak wpływają na nasze zdrowie?

Ochronna moc antyoksydantów

Na szczęście nie jesteśmy bezbronni wobec stresu oksydacyjnego. Nasz organizm został wyposażony w potężny aparat mechanizmów antyoksydacyjnych (przeciwutleniających), które przekształcają nadmiar wolnych rodników w nieaktywne pochodne. Wewnętrzny antyoksydacyjny układ ochronny (ASD, ang. antioxidant defense system) możemy wspomóc poprzez zdrowy styl życia i odpowiednio dobraną dietę bogatą w substancje przeciwutleniające czyli antyoksydanty. Istnieją ogólne dwa mechanizmy walki ze stresem oksydacyjnym:

1. System nieenzymatyczny, na który składają się substancje przekazujące wolnym rodnikom swoje elektrony, tym samym neutralizując ich destrukcyjne działanie. Są to tzw. zmiatacze wolnych rodników, do których należą związki endogenne takie jak glutation (peptyd zbudowany z 3 aminokwasów) oraz związki egzogenne np. witamina A, E, C, koenzym Q, flawonoidy oraz antocyjany, które możemy dostarczyć wraz z dietą.
2. System enzymatyczny, na który składają się enzymy biorące udział w reakcjach usuwania wolnych rodników oraz zapobiegające ich powstawania. Najważniejszym enzymem jest tu katalaza (CAT), peroksydaza i reduktaza glutationu (GPx, GRx) oraz dysmutaza ponadtlenkowa  (SOD, ang. SuperOxide Dismutase).

Choroby neurodegradacyjne a stres oksydacyjny

Powstawanie chorób neurodegradacyjnych z reguły związane jest z wieloma czynnikami patofizjologicznymi takimi jak agregacja białek, procesy zapalne czy przewlekły stres oksydacyjny. Wszystkie te mechanizmy prowadzą w efekcie do uszkodzenia komórek nerwowych, czego kliniczną konsekwencją może być choroba Alzheimera czy Parkinsona. Ponadto, cechą charakterystyczną tkanki mózgowej jest tendencja do magazynowania metali takich jak żelazo i miedź, które z kolei sprzyjają szkodliwemu działaniu wolnych rodników na niektóre neuroprzekaźniki, czyli substancje modulujące funkcjonowanie układu nerwowego człowieka (dopamina, noradrenalina, serotonina). Rozwój technik laboratoryjnych umożliwił zaprojektowanie metod służących do ilościowego określenia uszkodzeń komórek przez wolne rodniki. Dzięki tym narzędziom diagnostycznym jasne stało się, że wzmożony stres oksydacyjny, przy jednoczesnym obniżeniu aktywności enzymów neutralizujących działanie wolnych rodników, przyczynia się nie tylko do powstania chorób neurodegradacyjnych, ale wpływa też na zaostrzenie objawów klinicznych u osób cierpiących np. na chorobę Parkinsona, Alzheimera czy stwardnienie zanikowe boczne (ALS, ang. amyotrophic lateral sclerosis). W tym wypadku duże nadzieje wiązane są z wykorzystaniem antyoksydantów, jako formy terapii poprawiającej stan zdrowia i komfort życia pacjentów. Niestety dane odnośnie skuteczności terapeutycznych dawek witaminy E, glutationu czy koenzymu Q są niejednoznaczne i wymagają dalszych badań.

Nadmiar wolnych rodników powoduje poważne konsekwencje zdrowotne

Choroby układu sercowo-naczyniowego związane są zazwyczaj z pojawieniem się zmian miażdżycowych, których patogeneza zależna jest w pewnym stopniu od stresu oksydacyjnego. Ogromne znaczenie w powstawaniu zmian miażdżycowych ma enzym oksydaza NADPH, której aktywność jest głównym źródłem wolnych rodników tlenowych w naczyniach krwionośnych i sercu. Nadmiar wolnych rodników sprzyja modyfikacjom w strukturze lipoprotein niskiej gęstości (LDL) zwanych potocznie złym cholesterolem. Poza tym, reaktywne formy tlenu oddziałują z tlenkiem azotu (NO), co z kolei zaburza funkcję wazodylatacyjną śródbłonka polegającą na rozkurczu mięśni gładkich w ścianie naczyń krwionośnych. Nieprawidłowy metabolizm tlenowy powoduje liczne dysfunkcje komórek śródbłonka, aktywację komórek immunologicznych, indukcję procesów zapalnych, nieprawidłową proliferację komórek mięśni gładkich prowadzącą do przebudowy naczyń oraz modulację aktywności białek komórkowych i szlaków sygnału. Wszystkie te mechanizmy zaburzają prawidłowe działanie naczyń krwionośnych i zwiększają ryzyko zachorowania na miażdżycę. Poważną konsekwencją nadmiaru wolnych rodników w naszym organizmie jest także wzrost ryzyka zachorowania na nowotwory. Istnieją doniesienia naukowe sugerujące udział stresu oksydacyjnego w nieprawidłowym różnicowaniu się komórek, co w efekcie sprzyja powstawaniu zmian nowotworowych. Komórki naszego organizmu mogą utracić zdolność do kontrolowanych podziałów, a nagromadzone uszkodzenia DNA uniemożliwiają działanie mechanizmów naprawczych. Przypuszczalnie, to właśnie oksydacyjne zmiany w strukturze DNA prowadzą do przekształcenia zmiany łagodnej w postać złośliwą oraz przyczyniają się do występowania przerzutów.

Skóra bez blasku? Zmarszczki?

Wprowadź do diety więcej antyoksydantów!

Wzmożona aktywność wolnych rodników sprzyja także szybkiemu starzeniu skóry. Proces ten jest potęgowany poprzez nieprawidłową dietę, palenie tytoniu czy też szkodliwe promieniowanie UV będące skutkiem nadmiernego opalania i nieprzemyślanych wizyt w solarium. Efektem stresu oksydacyjnego w skórze może być uszkodzenie DNA lub lipidów wchodzących w skład komórek, co zaobserwujemy w postaci zmarszczek oraz zwiotczałej i szarej cery. Proces starzenia możemy jednak opóźnić poprzez zachowanie zdrowego stylu życia, odpowiednią ochronę przeciwsłoneczną i dietę bogatą w związki przeciwutleniające, które w dużym stężeniu występują np. w  owocach. Dobrze skomponowana dieta stanowi potężne narzędzie w profilaktyce chorób i walce ze szkodliwym działaniem wolnych rodników. Owoce i warzywa zawierają cały szereg związków łagodzących stres oksydacyjny, co należy traktować jako prawdziwy dar natury dla człowieka. Mechanizm działania przeciwutleniaczy obecnych w żywności polega na bezpośrednim neutralizowaniu wolnych rodników lub na udziale w reakcjach uniemożliwiających ich powstawanie. Do substancji o działaniu antyoksydacyjnym należą między innymi niektóre witaminy (A, E i C), karotenoidy, likopen, polifenole (flawonoidy i antocyjany) oraz betalainy. W diecie antyoksydacyjnej szczególnie polecane są:

• OWOCE: żurawina, aronia, borówka czernica, czerwona porzeczka, jabłka, wiśnie, truskawki, jeżyny, maliny, owoce bzu czarnego, owoce dzikiej róży, czarna jagoda, czerwone winogrona
• WARZYWA: czosnek, jarmuż, pomidory, brukselka, buraki czerwone, brokuły, czerwona cebula

Związki przeciwutleniające możemy aplikować także od zewnątrz. Jeśli chcemy opóźnić procesy starzenia, warto zainwestować w profesjonalne kosmetyki zawierające antyoksydanty (np. koenzym Q). Prawidłowo dobrany krem będzie działał przeciwrodnikowo, wpłynie na aktywność enzymów antyoksydacyjnych oraz poprawi mikrokrążenie w skórze, co pozwoli nam dłużej zachować młodzieńczy blask. Warto więc pamiętać, że odpowiednia podaż antyoksydantów w diecie, codzienna pielęgnacja skóry oraz zdrowy rozsądek podczas korzystania z kąpieli słonecznych jest ważną formą profilaktyki wielu chorób, wzmacnia organizm i stanowi obronę przed szkodliwym działaniem metabolizmu tlenowego.