Оксидативен стрес; Списание Галенус
Резиме
Производите за оксидација се јавуваат во човечкото тело како физиолошка последица на аеробните метаболички процеси, но количината што се формира може да биде преголема во абнормални услови. Нерамнотежата помеѓу нивото на производи за оксидација и антиоксидантниот капацитет на телото се нарекува оксидативен стрес и е на потекло на разновидна патологија, со голема преваленца во модерната медицина.
Апстракт
Оксидантите се формираат како нормални производи на аеробен метаболизам, но можат да се произведуваат со зголемени стапки во ненормални услови. Нерамнотежата помеѓу оксидантите и антиоксидансите во корист на оксидантите, потенцијално доведувајќи до оштетување, се нарекува „оксидативен стрес“ и е потекло на голем број различни болести, со голема преваленца во модерната медицина.
Поим кој широко циркулираше во последните децении е оксидативен стрес. Дефинирана е како нерамнотежа помеѓу оксиданти и антиоксиданти, во корист на оксиданти, кои имаат деструктивен и патогенетски потенцијал. Оксидирачките супстанции се формираат нормално за време на аеробниот метаболизам, а нивната количина се зголемува под одредени услови. Во такви околности, антиоксидантни физиолошки механизми кои ги деактивираат реактивните видови кислород, ги отстрануваат изменетите молекули и го поправаат оштетувањето може да се покажат недоволни.
Парадоксот на копнениот живот е дека молекулата од суштинско значење за аеробно живеење, кислородот, не само што е основа на енергетскиот метаболизам и дишењето, туку е вклучена и во многу болести и дегенеративни болести. Овие вклучуваат делумно намалени форми на кислород, наречени реактивни видови кислород, кои се релативно мали молекули, неоргански или органски: единечен кислород, супероксиден анјон, водород пероксид, хидроксил радикал, алкокси и перокси радикали и други. Сите овие молекули се многу реактивни поради непарните електрони и играат, под физиолошки услови, многу важни улоги во нормалните метаболички процеси.
Да споменеме само индукција на некои гени на одбраната на домаќинот, мобилизирање на јонски транспортни системи, заздравување на лезии, хомеостаза на крв, системи за редокс сигнализација, имунолошки процеси (со регрутирање леукоцити). Под абнормални услови на животната средина (прекумерно изложување на топлина, ултравиолетово зрачење, загадувачи), нивото на видовите кислород драматично се зголемува, што резултира со сериозно оштетување на клетките. Реактивни видови кислород се формираат и во околината, под дејство на јонизирачко зрачење. Оксидативниот стрес ги акумулира своите ефекти со нитрозативен стрес, како резултат на формирање на реактивни азотни видови (азот). Реактивни азотни видови се семејство на антимикробни молекули добиени од азотен оксид и супероксид, произведени од активноста на ензимите NOS2 и NADPH оксидаза, што резултира со пероксинитрит. NOS2 главно се изразува во макрофагите, по нивната индукција од цитокини и микробиолошки производи, особено липополисахариди и гама интерферон. Самиот пероксинитрит е многу реактивен и може да реагира со различни клеточни компоненти.
Реакциите на реактивните видови со органски подлоги се комплексни. Природата на оксидативната штета што може да предизвика смрт на клетките не е секогаш очигледна. Механизмите со кои слободните радикали ги оштетуваат липидите во мембраната се прифаќаат, но сега е познато дека се вклучени и протеини и нуклеински киселини, што исто така може да значи и апоптоза.
Класификација на оксидативен стрес
Општо, лезиите предизвикани од оксидативен стрес може да се класифицираат во: ДНК оштетување, оксидација на полинезаситени масни киселини во липиди (липидна пероксидација) и оксидација на аминокиселини во протеини.
Клетките можат да се бранат од напад на реактивни видови преку бројни механизми. Прво, постојат голем број на антиоксидантни ензими: супероксид дисмутази (видови 1, 2 и 3), каталази, лактопероксидаза, глутатион пероксидаза и пероксиредоксин. Кон овие се додаваат присуство на голем број мали антиоксидантни молекули: аскорбинска киселина (витамин Ц), токоферол (витамин Е), урична киселина, билирубин, глутатион. Меѓу нив, глутатион е исклучително активен и важен, се обновува со глутатион редуктаза и NADPH. Исто така, може да се обнови со липоична киселина, во согласност со другите антиоксиданти. Кога ендогените антиоксидантни мрежи не успеат да ја вратат рамнотежата на клеточниот редокс, нивото на глутатион паѓа и се јавува оксидативен стрес.
Антиоксиданс кој често се занемарува е урична киселина, чие формирање може дури да обезбеди значајно средство за одбрана од реакциите на нитрозацијата дадени од пероксинитрит во миокардот погодена од хипоксија. Затоа, серумските нивоа на урична киселина се сметаат за важен маркер на оксидативен стрес и, згора на тоа, се силен предиктор за смртност кај пациенти со умерена до тешка хронична срцева слабост. Слично на тоа, полифенолите помагаат да се спречи оштетувањето на реактивните видови со нивно отстранување.
Во пракса, многу метаболички контексти можат да доведат до услови на оксидативен стрес. Состојба во која оксидацијата е важна патогенетска врска е дијабетес тип 2. Кај оваа болест, инсулинската резистенција е основната компонента, со која е поврзана компензаторната хиперсекреција на инсулин. Реактивните видови кислород можат да предизвикаат инактивација на сигналните механизми помеѓу рецепторите на инсулин и системот за транспорт на гликоза, што доведува до инсулинска резистенција.
Од друга страна, самиот дијабетес е генератор на оксидативен стрес, со атерогенетски последици. Хипергликемијата предизвикува генерација на јони на супероксид во ендотелијалните клетки на ниво на митохондрија. Во дијабетес, трансферот на електрони и оксидативната фосфорилација се раздвојуваат, што резултира со производство на супероксидни анјони и неефикасна синтеза на АТП. Затоа, спречувањето на штетата предизвикана од оксидација е терапевтска стратегија кај дијабетисот. Се сметаше дека зголемените нивоа на слободни масни киселини со последователна акумулација на интрамицелуларни липиди се причина за отпорност на инсулин и смрт на бета-панкреатични клетки.
Студиите покажаа дека и гликозата и слободните масни киселини можат да иницираат формирање на слободни радикали преку митохондријални механизми и NADPH оксидаза во мускулите, адипоцитите, бета клетките и другите типови на клетки. Слободните масни киселини продираат во клеточните органи, вклучувајќи ги и митохондриите, каде што високото ниво на реактивни видови кислород може да предизвика пероксидација и оштетување. Неодамнешните студии покажуваат дека дијабетес тип II и отпорност на инсулин се поврзани со намалување на митохондријалната оксидативна функција во скелетните мускули. Покрај тоа, кај овој тип на дијабетес, митохондриите се помали, заоблени и со поголема веројатност да произведат супероксид. Нарушувања на митохондријалниот синџир на транспорт, прекумерна генерација на реактивни видови и липопероксиди, како и намалување на антиоксидантните механизми, исто така, се забележани кај дијабетес и дебелина.
Оксидативен стрес кај атеросклероза и кардиоваскуларни заболувања
Друга група на болести во кои е вклучен оксидативен стрес е онаа на атеросклероза и кардиоваскуларни заболувања. Атеросклерозата е состојба во која нивото на оксидативен стрес е високо, се карактеризира со оксидација на липидите и протеините во васкуларниот wallид. Прекумерното производство на реактивни видови е важна компонента за развој на кардиоваскуларни болести и, особено, атеросклероза.
Ендотелијални дисфункции карактеризирани со губење на биоактивност на азотен оксид, се јавуваат рано во развојот на атеросклероза и предизвикуваат повеќе васкуларни компликации. Општо, реактивните видови кислород се неопходни за функцијата на клетките, но потребни се соодветни нивоа на антиоксидантни системи за борба против негативните ефекти од прекумерното производство. Да не заборавиме дека важен фактор во етиологијата на атеросклероза е производството на оксидирана ЛДЛ, што е специфично за раните фази на болеста и во кое е неопходна интервенција на реактивен кислород и азотни видови. Вклучувањето на оксидативен стрес во атерогенезата дури доведе до идеја дека постои „митохондријална болест“.
Митохондриите се и извори и цели на реактивни видови. Постојат растечки докази дека митохондријалната дисфункција може да биде релевантен механизам со кој кардиоваскуларните фактори на ризик предизвикуваат оштетување на крвните садови. Митохондријалната ДНК е веројатно најчувствителната цел на реактивните видови кислород. Промената на митохондријалната ДНК е во корелација со ширењето на атероматозата. Се покажа дека неколку кардиоваскуларни фактори на ризик можат да предизвикаат митохондријално оштетување. Оксидираната ЛДЛ и хипергликемијата можат да го промовираат производството на реактивни видови кислород во митохондриите на макрофагите и ендотелните клетки. Покажавме погоре дека реактивните видови можат да го зголемат ризикот од дијабетес тип 2. Покрај тоа, хипертензија може да се појави во присуство на мутации на ДНК од митохондрија.
Конечно, други фактори на ризик: Стареењето, хиперхомоцистинемијата и пушењето исто така се поврзани со митохондријална штета и прекумерно производство на слободни радикали. До денес, клиничките студии не покажаа дека антиоксидансите имаат ефект врз атерогенезата кај луѓето, но значајни резултати се добиени преку употреба на антиоксиданти со насочено дејство врз митохондриите.
Кај луѓето, оксидативниот стрес е вклучен во мноштво други состојби: Паркинсонова болест, катаракта, дегенерација на макулата, срцева слабост, Алцхајмерова болест, миокарден инфаркт, кршлив синдром на хромозом Х, синдром на хроничен замор итн. Од друга страна, краткорочниот оксидативен стрес се чини дека е важен за спречување на стареењето. Реактивните видови имаат амбивалентно дејство, и заштитно и деструктивно, а централниот проблем е одржување рамнотежа помеѓу производните и процесите на неутрализација.
Постојат различни тестови кои можат да ги измерат нивоата на антиоксиданти во плазмата кај луѓето, како и можното присуство на производи кои произлегуваат од оксидација. Сепак, толкувањето на резултатите од овие тестови зависи од условите под кои се прават мерењата, бидејќи тие се динамични, еволутивни системи. Зголемувањето на антиоксидантниот капацитет во плазмата не е нужно поволна состојба, бидејќи може да се одрази на реакција на можен оксидативен стрес. Слично на тоа, намалувањето на антиоксидантниот капацитет не е нужно лошо, бидејќи може да рефлектира намалување на производството на реактивни видови. Затоа, за да бидат точни, проценките мора да бидат сложени и повторени.
Како заклучок, оксидативниот стрес е важна патогенетска врска за човечкото суштество и студиите од оваа област може да бидат важни елементи во иднина за разбирање и управување со разни болести.
Библиографија:
1. Allard J. P., Royall D. et al: Ефекти на додаток на бета-каротен врз пероксидацијата на липидите кај луѓето. Имам. J. Клин. Нутр., 1994, 59: 884-890;
2. Anker S. D., Doehner W. et al.: Урична киселина и преживување во хронична срцева слабост: валидација и примена при метаболичко, функционално и хемодинамичко стадирање. Тираж 2003, 107: 1991-199;
3. Браунли М.: Патобиологија на дијабетични компликации: обединувачки механизам. Дијабетес, 2005, 54: 1615-1625;
4. Синџири Е., Дејвис К. J: генерација на митохондријални слободни радикали, оксидативен стрес и стареење. Free Radic Biol Med, 2000, 29: 222-230;
5. Green K., Brand M. D.: Спречување на митохондријална оксидативна штета како терапевтска стратегија кај дијабетисот. Дијабетес, 2004, 53 (Додаток.1): S110-S118;
6. Sies H.: Оксидативен стрес: оксиданти и антиоксиданти, Experimental Physiologv (1997), 82: 291-295;
7. Youngl I. S., Мекенени Ј.: Оксидација на липопротеин и атеросклероза, Трансакции на биохемиско друштво, 2001, том 29, дел 2.
Д-р Корина-Аурелија Зуграву, предавач на универзитет,
УМФ „Керол Давила“, Букурешт