Stres oksydacyjny - przyczyny, objawy, jak się przed nim uchronić?

Stres oksydacyjny to ostatnimi czasy popularne, aczkolwiek - z definicyjnego punktu widzenia - trudne do przyswojenia. W poniższym artykule charakteryzujemy jego specyfikę, wskazujemy przyczyny jego występowania, objawy, a także formy i rodzaje mechanizmów broniących organizm przed jego negatywnym dla zdrowia działaniem.

Czym jest stres oksydacyjny?

Stresem oksydacyjnym nazywa się rodzaj zaburzenia równowagi pomiędzy natężeniem poszczególnych procesów oksydacyjnych, które indukują (innymi słowy wywołują, wzbudzają) powstawanie tzw. reaktywnych form tlenu (RFT), a przeciwdziałającym systemem obronnym - antyoksydacyjnym organizmu. Owe reaktywne formy tlenu mogą powodować utlenienie tłuszczów, białek, komórek DNA i - w następstwie tych patologicznych zmian - przyczyniać się do uszkodzeń tkanek i błon komórkowych. Przyczyną większości stanów chorobowych są bowiem zmiany związane z kancerogennym działaniem, jakie wykazują tzw. wolne rodniki tlenowe (oksydanty).

Jakie są przyczyny, objawy i konsekwencje stresu oksydacyjnego?

W warunkach naturalnych w gospodarce ustrojowej organizmu panuje równowaga pomiędzy procesami oksydacyjnymi a redukcyjnymi. Stres oksydacyjny, jak wykazano powyżej, powstaje wówczas, kiedy dochodzi w organizmie do przewagi procesów utleniających. Do jego powstawania przyczynia się również palenie papierosów, picie alkoholu a także - co wydawać może się sporym zaskoczeniem - wysiłek fizyczny, gdyż następuje wówczas zwiększenie intensywności oddychania i szybkości wytwarzania tlenu.

Wolne rodniki - uwalniane w organizmie wskutek wystąpienia stresu oksydacyjnego - mogą wówczas wykazywać działanie destrukcyjne wobec wszystkich występujących w organizmie biocząsteczek - uszkodzenia mogą pojawiać się zarówno na poziomie cząstek molekularnych, jak i całych organów i tkanek komórkowych. 

W warunkach in vitro wolne rodniki modyfikują i destabilizują strukturę białek, węglowodanów, lipidów i nukleotydów; zdolne są również do wywoływania zmian w strukturze DNA, prowadząc do rodzaju licznych mutacji genowych. Uszkodzenie struktur biologicznych skutkuje również zaburzeniem wielu innych procesów zachodzących wewnątrz ciała ludzkiego. Reakcje oksydacyjną są więc szczególnie istotne ze względu na osłabienie wzajemnych oddziaływań pomiędzy poszczególnymi strukturami i budulcowymi elementami komórek - zwłaszcza lipidów i białek.

Zdaniem naukowców, stres oksydacyjny to czynnik odgrywający znaczącą rolę w patogenezie wielu chorób. Uznaje się m.in., iż procesy oksydacyjne współwystępują w stanach zapalnych organizmu oraz wpływają na ich rozwój, zwiększając ich skalę ich występowania. Patologiczna sytuacja - powstała np. na etapie molekularnym - może wówczas przyczynić się do powstania wielu trudnych do zwalczenia chorób - np. miażdżycy oraz nowotworów. Komórki nowotworowe - obecne w guzach i zmianach chorobowych - powstają, jak wskazują badacze - w miejscach wcześniej występującego przewlekłego zapalenia (np. choroby zapalne jelit, choroba Crohna czy wrzodziejące zapalenie jelita grubego mogą przyczyniać się do powstania ryzyka wystąpienia raka gruczołowego jelita grubego; podobnie stan zapalny trzustki skutkować może wystąpieniem nowotworu tego narządu).

W trakcie utleniania komórek pod wpływem stresu oksydacyjnego dochodzi także do modyfikacji struktury biologicznej białek i szybszego starzenia się komórek - co powodować może m.in. choroby reumatoidalne, zwyrodnienia stawów. RFT i stres oksydacyjny mogą pełnić główne role także w indukcji stanów zapalnych skóry - np. trądziku, alergiach skórnych czy łuszczycy. Naukowcy sugerują również, że brak równowagi procesów oksydacyjnych może stanowić przyczynę bielactwa.

Jak skutecznie uchronić się przed stresem oksydacyjnym?

Aby brak równowagi pomiędzy wytwarzaniem wolnych rodników i ich eliminacją nie występował, konieczne jest prawidłowe funkcjonowanie mechanizmów obronnych. Procesom o charakterze oksydacyjnym zapobiegać mogą bowiem antyoksydanty i enzymy przeciwdziałające reakcjom utleniającym, które stanowią jedną z naturalnych form obronnych organizmu.

Działania oksydacyjne komórki ciała ludzkiego mogą neutralizować za pomocą antyokdysantów. Są to związki należące do jednych z najważniejszych mechanizmów obronnych, zwalczające skutki stresu oksydacyjnego i zapobiegające nadmiernym procesom utleniającym. Ich wytwarzanie - wraz z oksydantami (reaktywnymi formami tlenu, RTF) - kontrolują wewnętrzne procesy organizmu.

Mechanizmem obronnym organizmu są również enzymy antyoksydacyjne, które pozwalają zachować równowagę (tzw. redoks) komórek i chronią je przed brakiem stabilizacji między zdolnościami antyoksydacyjnymi organizmu a generacją RTF. Enzymy katalizują reakcje rozkładające rodniki tlenowe do postaci mniej szkodliwych niż poprzednie.

Profilaktyka powstawania stresu oksydacyjnego a dieta

Na poprawę złego stanu zdrowia wynikającego z ryzyka bądź sytuacji wystąpienia stresu oksydacyjnego wpływa odpowiednio stosowana profilaktyka. Jednym z jej elementów jest właściwie zbilansowana dieta, obfitująca w przeciwutleniacze i naturalne antyoksydanty. W prewencji powstawania i uwalnia z organizmu wolnych rodników biorą udział dostarczane wraz z pożywieniem składniki odżywcze, do których należą witamina C (kwas askorbinowy), witamina A, witamina E, a także występujące m.in. w owocach i warzywach karotenoidy:

Aktywność enzymów przeciwutleniających oraz antyoksydantów zwiększają dostarczane wraz z żywnością polifenole i flawonoidy - ich źródłem są warzywa, zboża, nasiona, rośliny strączkowe, orzechy, a także kawa, kakao oraz zielona herbata. Efekt antyoksydacyjny wykazują również antyutleniacze, do których zalicza się inne substancje: melatonina (działa przeciwutleniająco we wszystkich układach i narządach ciała człowieka), glutation (peptyd usuwający z organizmu nadtlenek wodoru) oraz koenzym Q10 - jako że stężenia tych antyoksydantów zmniejsza się wraz z wiekiem należy je oddzielnie suplementować.

Podsumowanie

Stres oksydacyjny to proces, który w realny sposób zagraża strukturom komórkowym organizmu i może wpływać negatywnie na proces ich regeneracji (np. podczas stanów zapalnych ran, co może skutkować śmiercią uszkodzonych tkanek). Stan ten jest również bezpośrednią lub pośrednią przyczyną wystąpienia różnorodnych zaburzeń i chorób - także nasilenia ich objawów. Neutralizacja oksydantów - np. poprzez suplementację i odpowiednią dietoterapię - może wspomóc proces leczenia stanów zapalnych, ran oraz zapobiegać starzeniu tkanek i uczestniczyć w profilaktyce stanów chorobowych - m.in. miażdżycy, nadciśnieniu tętniczym, cukrzycy i nowotworów.

Źródła:
1. Julita Kulbacka, Jolanta Saczko, Agnieszka Chwiłkowska, Stres oksydacyjny w procesach uszkodzenia komórek, Pol. Merk. Lek., 2009, XXVII, 157, 44.
2. Barbara Kmiecik, Anna Skotny, Małgorzata Batycka, Renata Wawrzaszek, Zbigniew Rybak,Wpływ stresu oksydacyjnego na procesy regeneracji tkankowej, Polim. Med. 2013, 43, 3, 191–197.
3. Joanna Karolkiewicz, Wpływ stresu oksydacyjnego na strukturę i funkcję komórek oraz konsekwencje wynikające z uszkodzeń wolnorodnikowych - związek z procesami starzenia, Gerontologia Polska, tom 19, nr 2, 59–67.
4. Sylwia Jopkiewicz, Stres oksydacyjny. Część I. Stres oksydacyjny jako czynnik rozwoju chorób cywilizacyjnych, Medycyna Środowiskowa - Environmental Medicine 2018, Vol. 21, No. 2, 48-52.
5. Sylwia Jopkiewicz, Stres oksydacyjny. Część II. Profilaktyka powstawania uszkodzeń wolnorodnikowych, Medycyna Środowiskowa - environmental medicine 2018, Vol. 21, no. 2, 53-59.