Stres oksydacyjny – jak wpływa na organizm?

Stres oksydacyjny to stan specyficznego rodzaju nierównowagi w naszym organizmie. Do jego rozwoju dochodzi, kiedy ilość wolnych rodników tlenowych (reaktywnych form tlenu, oksydantów) powstających w naszych tkankach oraz szkody jakie wyrządzają, przekraczają możliwości naszych mechanizmów ochronnych. Mimo, że jesteśmy wyposażeni w potężny układ antyoksydantów, wiele czynników związanych z naszym trybem życia i jakością środowiska przyczynia się do jego niewydolności, a tym samym daje wolnym rodnikom pole do popisu… Stres oksydacyjny okazuję się więc prawdziwą chorobą naszej cywilizacji.

Czym są wolne rodniki?

Atomy tlenu, tak jak każdego innego pierwiastka, zbudowane są okrągłego jądra i krążących wokół niego elektronów. Ważną cechą tych ostatnich jest fakt, że zawsze dążą do tego, by występować podwójnie – w parach. Jest to jeden z mechanizmów, dzięki któremu powstają związki chemiczne – atomy różnych pierwiastków łączą się ze sobą oddając lub przyjmując dodatkowy elektron, tak, by zapewnić sobie ich parzystą ilość. 

Wolne rodniki to chemiczne cząsteczki, które zawierają atom tlenu z wolnym (niesparowanym) elektronem. W związku z tym, zgodnie z powyższą zasadą, dążą do tego, żeby jak najszybciej wejść w reakcję z inną cząsteczką i “odebrać” jej brakujący elektron. To właśnie z tego powodu nazywane są one (wysoce) reaktywnymi formami tlenu. 

Pewna ilość wolnych rodników powstaje w naszym organizmie w warunkach fizjologicznych i jest potrzebna do przebiegu ważnych procesów metabolicznych. Część z nich powstaje jako skutek uboczny tlenowych przemian energetycznych zachodzących w komórkowych mitochondriach. Z tego powodu jesteśmy wyposażeni w specjalny “układ antyoksydacyjny”, budowany przez różne enzymy i wewnętrzne przeciwutleniacze, który chroni nasze komórki i mitochondria oddając aktywnym formom tlenu brakujący elektron i prowadząc tym samaym do ich neutralizacji. 

Problem pojawia się, gdy produkcja wolnych rodników się nasila, a nasze zapasy antyoksydantów są zbyt małe by ją zrównoważyć. Kiedy reaktywne formy tlenu nie zostaną w porę zneutralizowane, szukają źródła brakujących elektronów i wchodzą reakcje ze strukturami budującymi komórki, prowadząc do ich uszkodzeń. 

Stres oksydacyjny i jego stuki w organizmie

Wolne rodniki tlenowe niszczą przede wszystkim ważne białka, tłuszcze budujące błony komórek i mitochondriów oraz kwasy nukleinowe. Ich działanie prowadzi do zaburzenia funkcji i uśmiercania komórek a także rozwoju stanów zapalnych i nowotworzenia. Są to procesy, które leżą u podłoża starzenia się organizmu i patogenezy wielu chorób cywilizacyjnych. 

W jakie narządy uderza stres oksydacyjny? Niestety, wolne rodniki są w stanie zaatakować praktycznie każdą komórkę naszego ciała. W zależności od tego w jakiej tkance dojdzie do większych, powtarzających się uszkodzeń, może rozwinąć się w niej stan chorobowy. Stres oksydacyjny wiąże się z powstawaniem przewlekłych stanów zapalnych, w związku z tym, pośrednio może być przyczyną większości chorób cywilizacyjnych, a także powodować osłabienie układu odpornościowego, czy zaburzenia płodności. Stanowi również jedną z ważnych przyczyn starzenia się organizmu. Do najczęściej występujących schorzeń, u podłoża których leży stres oksydacyjny należą: miażdżyca naczyń, nowotwory oraz choroby neurodegeneracyjne. 

Stres oksydacyjny a miażdżyca

Rozwój miażdżycy jest związany z przewlekłymi  stanami zapalnymi wewnętrznych ścian tętnic. Już na tym etapie wolne rodniki mogą odegrać istotną rolę, powodując mikrouszkodzenia nabłonka naczyń. Jeśli nie zostaną one w porę naprawione, stają się przyczyną zapalenia, które stanowi podstawę do odkładania się tzw. blaszki miażdżycowej. Niestety rola stresu oksydacyjnego się na tym nie kończy.  W tym etapie, reaktywne formy tlenu mogą bowiem powodować utlenianie cholesterolu LDL, który po wchłonięciu przez komórki odpornościowe jest włączany w skład blaszki zwężającej naczynie. 

Stres oksydacyjny a nowotwory 

Rozwój nowotworów jest z kolei związany z uszkodzeniami jakie wolne rodniki wywołują w naszym materiale genetycznym, zwłaszcza DNA. Powstające na tej drodze mutacje mogą prowadzić do niekontrolowanego wzrostu komórek, co leży u podstaw procesów nowotworowych. Nie bez znaczenia jest tu również wpływ reaktywnych form tlenu na błonę mitochondriów. Uszkodzenie tych struktur wiąże się ze znaczącymi zmianami w procesach energetycznych komórki. Badania wskazują natomiast, że komórki nowotworowe cechują się innym metabolizmem niż zdrowe. Co ciekawe, te pierwsze charakteryzują się również słabszymi mechanizmami antyoksydacyjnymi, w związku z tym narażenie ich na kontrolowany stres oksydacyjny może okazać się jedną z metod wsparcia leczenia antynowotworowego. 

Stres oksydacyjny a choroby neurodegeneracyjne

Ważną grupą chorób związanych ze szkodliwym działaniem wolnych rodników są również schorzenia neurodegeneracyjne. Nasz mózg jest narządem o intensywnym metabolizmie tlenowym. Zużywa ok 20% zasobów tego gazu. Jest on wyjątkowo narażony na stres oksydacyjny z kilku względów. Po pierwsze, intensywnym przemianom, które zachodzą w mózgu z użyciem tlenu, towarzyszy produkcja stosunkowo dużej ilości jego reaktywnych form, przy jednoczesnej niskiej aktywności enzymów antyoksydacyjnych. Poza tym, ważnym budulcem struktur mózgowych są nienasycone kwasy tłuszczowe, które wykazują wysoką podatność na wolnorodnikowe uszkodzenia. W schorzeniach takich jak choroba Alzheimera, Parkinsona czy stwardnienie rozsiane, stres oksydacyjny jest uważany za ważny czynnik ryzyka, a użycie antyoksydantów w ich leczeniu jest przedmiotem wielu aktualnych badań naukowych. 

Stres oksydacyjny jako przyczyna starzenia się 

Nadmiar reaktywnych form tlenu to również ważna przyczyna starzenia się organizmu. Niestety, wraz z wiekiem, wiele z naszych mechanizmów naprawczych słabnie. Należą do nich także układy antyoksydacyjny i odpornościowy. Działanie wolnych rodników skutkuje więc w późnym okresie życia nie tylko nasilonym powstawaniem zmarszczek czy osłabieniem siły mięśniowej, ale ma również znacznie bardziej dotkliwy wpływ na tkanki wewnętrzne. Jest to jedna z ważnych przyczyn, dla których choroby serca i naczyń, postępujące otępienie czy częstsze infekcje dotyczą głównie osób starszych. To dlatego, u osób dojrzałych profilaktyka zdrowotna oraz dostarczenie odpowiedniej ilości “zewnętrznych” antyoksydantów wraz z dietą i suplementacją nabiera szczególnego znaczenia. 

Chociaż wizja tajemniczych, reaktywnych cząstek uszkadzających nasze tkanki nie jest zbyt optymistyczna, trzeba zdawać sobie sprawę, że mechanizmy antyoksydacji, w które jesteśmy wyposażeni są naprawdę wysoce wyspecjalizowane i mogą działać sprawnie, jeśli tylko im na to pozwolimy. Mimo, że w dzisiejszych czasach jesteśmy narażeni na wiele czynników promujących stres oksydacyjnych, mamy też coraz więcej narzędzi, aby przeciwdziałać jego skutkom (przeczytasz o nich w kolejnych artykułach z tej serii). Ostatecznie więc to od naszych codziennych wyborów zależy czy, i na jak długo, nasz organizm znajdzie w stanie nierównowagi. 

Stres oksydacyjny – literatura:

Julita Kulbacka, Jolanta Saczko, Agnieszka Chwiłkowska, Stres oksydacyjny w procesach uszkodzenia komórek, Pol. Merk. Lek., 2009, XXVII, 157, 44.

Joanna Karolkiewicz, Wpływ stresu oksydacyjnego na strukturę i funkcję komórek oraz konsekwencje wynikające z uszkodzeń wolnorodnikowych — związek z procesami starzenia, Gerontol. Pol. 2011; 19, 2: 59–67.

Patrycja Bojdo, Bartosz Gąsiorkiewicz, Paulina Koczurkiewcz-Adamczyk, Elżbieta Pękala, Rola stresu oksydacyjnego w etiologii wybranych chorób cywilizacyjnych,  Farm Pol, 2021, 77(2): 111-120.

Dorota Ścibior-Bentkowska, Hanna Czeczot, Komórki nowotworowe a stres oksydacyjny, Postepy Hig Med Dosw. (online), 2009; 63: 58-72.

Aleksandra Michalak, Jakub Krzeszowiak, Iwona Markiewicz-Górka, Starzenie się organizmu a stres oksydacyjny oraz zmniejszona sprawność systemów naprawczych, Postepy Hig Med Dosw (online), 2014; 68: 1483-1491.

Paulina Ihnatowicz, Stres oksydacyjny i jego wpływ na funkcjonowanie organizmu w kontekście mitochondrialnym, Food Forum, 01.2019, Nr 2.

Małgorzata Partyka Jerzy Duszyński Joanna Szczepanowska, Zmiany dynamiki mitochondriów w odpowiedzi na stres mitochondrialny w modelach sporadycznej formy Choroby Parkinsona, Postępy Biochemii 62 (2) 2016.

Oxidative stress, aging, and diseases, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29731617/

Dorota Baran

Udostępnij artykuł