Τι είναι το οξειδωτικό στρες – Πως προκαλείται και τι επιπτώσεις έχει

Τα ROS ανήκουν σε μια μεγαλύτερη κατηγορία χημικών ουσιών υψηλής αντίδρασης, που ονομάζονται ελεύθερες ρίζες. Επειδή τα κύτταρα χρειάζονται ROS για να λειτουργήσουν, ορισμένοι ερευνητές έχουν περιγράψει το οξειδωτικό στρες ως καλό πράγμα σε ορισμένα πλαίσια. Άλλοι λένε ότι το οξειδωτικό στρες, εξ ορισμού, είναι κακό.

Η οξειδωτική βλάβη εμπλέκεται στη γήρανση και σε αρκετές ασθένειες. Οι χημικές ουσίες που αναστέλλουν την οξείδωση και την παραγωγή ROS ονομάζονται αντιοξειδωτικά. Ορισμένες έρευνες δείχνουν ότι τα αντιοξειδωτικά θα μπορούσαν να βοηθήσουν στον περιορισμό της οξειδωτικής βλάβης. Ωστόσο, δεν είναι σαφές πόσο ή με ποιο αποτέλεσμα.

Από τι προκαλείται το οξειδωτικό στρες

Τα ROS παράγονται φυσικά όταν το σώμα διασπά το οξυγόνο ως μέρος της κυτταρικής αναπνοής, της διαδικασίας εξαγωγής ενέργειας από τη γλυκόζη (ζάχαρη). Aυτό συμβαίνει στα μιτοχόνδρια, το λεγόμενο “εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας” ενός κυττάρου. Ως μέρος του τελευταίου σταδίου της κυτταρικής αναπνοής, το κύτταρο διαχωρίζει τα ηλεκτρόνια (αρνητικά υποατομικά σωματίδια) από τα υποπροϊόντα της γλυκόζης. Αυτό επιτρέπει στο κύτταρο να δημιουργήσει ένα μόριο που ονομάζεται τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), την κύρια πηγή ενέργειας του. Το κύτταρο χρειάζεται οξυγόνο για να δεχτεί τα ηλεκτρόνια στο τέλος αυτής της διαδικασίας και τα περισσότερα μόρια οξυγόνου τελικά μετατρέπονται σε νερό.

Ωστόσο, ορισμένα μόρια οξυγόνου λαμβάνουν λιγότερα ηλεκτρόνια και αντ’ αυτού μετατρέπονται σε ελεύθερες ρίζες και, ειδικά, σε ROS. Τα ηλεκτρόνια που λείπουν από αυτές τις ουσίες είναι κι εκείνα που τις καθιστούν εξαιρετικά αντιδραστικές. Έτσι αντιδρούν με πολλές ουσίες στο κύτταρο για να αποκτήσουν ηλεκτρόνια και να γίνουν πιο χημικά σταθερές. Μερικά κοινά ROS είναι τα υπεροξείδια (όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου).

“Παράγουμε συνεχώς αυτά τα αντιδραστικά είδη οξυγόνου, όπως τα λέμε, σε κάθε κύτταρο του σώματος”, λέει η δρ. Ursula Jakob, καθηγήτρια μοριακής, κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν. Εκτός από το ότι είναι υποπροϊόντα της αναπνοής, τα ROS χρησιμοποιούνται στη σηματοδότηση κυττάρων (αποστολή “μηνυμάτων” εντός ή μεταξύ των κυττάρων).

Οι ανοσολογικές αποκρίσεις, η έκθεση στην ακτινοβολία και άλλες κυτταρικές αποκρίσεις σε ρύπους ή τοξικές ουσίες μπορούν επίσης να δημιουργήσουν ROS.

Ωστόσο, η παραγωγή ROS δεν προκαλεί από μόνη της βλάβη, καθώς τα κύτταρα χρειάζονται κάποια ROS για να λειτουργήσουν. Τα κύτταρα χρησιμοποιούν αντιοξειδωτικά, για να απαλλαγούν από τα υπερβολικά ROS, περιορίζοντας τις πιθανές βλάβες. Όταν η ποσότητα των ROS υπερκαλύπτει το αντιοξειδωτικό σύστημα του κυττάρου, τα ROS συσσωρεύονται, δημιουργώντας οξειδωτικό στρες, είπε η δρ. Jakob. Αυτό θα μπορούσε να οφείλεται σε αυξημένη παραγωγή ROS ή σε μειωμένη αποβολή τους από το κύτταρο.

Τι επιπτώσεις έχει το οξειδωτικό στρες

Κανονικά, τα κύτταρα χρησιμοποιούν ROS ως μέρος της διαδικασίας σηματοδότησης, που αναφέραμε παραπάνω. Ωστόσο, η περίσσεια ROS προκαλεί οξειδωτική βλάβη: οξείδωση τμημάτων του κυττάρου. Ακριβώς όπως η οξείδωση του σιδήρου σχηματίζει σκουριά, αυτή η διαδικασία μπορεί να μεταμορφώσει και να βλάψει τα μόρια που συνθέτουν τα κύτταρα. Έτσι προκαλούνται μεταλλάξεις σε DNA και RNA, σχηματίζονται λανθασμένες πρωτεΐνες και προκύπτουν διάφοροι τύποι βλάβης σε σάκχαρα και λιπίδια.

Τα κύτταρα μπορούν να επιδιορθώσουν κάποια ποσότητα βλάβης, αλλά αν είναι πολύ εκτεταμένη μπορεί να προκαλέσει απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος), ένα είδος μηχανισμού αυτοκαταστροφής των κυττάρων. Σε σοβαρές περιπτώσεις, μπορεί επίσης να προκαλέσει νέκρωση (όταν τα κύτταρα καταστρέφονται γρήγορα και πρόωρα), οδηγώντας σε θάνατο των ιστών.

Έρευνες δείχνουν, ότι το οξειδωτικό στρες παίζει ρόλο σε πολλές καταστάσεις. Μερικά από τα πιο γνωστές είναι ο διαβήτης τύπου 2, ο καρκίνος και η σκλήρυνση των αρτηριών (αθηροσκλήρωση).

Το οξειδωτικό στρες έχει επίσης συσχετιστεί με πολλές διαφορετικές νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως η νόσος Alzheimer, η νόσος Parkinson, η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS) και η πολλαπλή σκλήρυνση (MS). Αυτή η σχέση παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1980, με αυξανόμενες έκτοτε ενδείξεις ότι το οξειδωτικό στρες παίζει ρόλο στα νευροεκφυλιστικά νοσήματα.

“Οι νευρώνες που κινδυνεύουν κατά τη διάρκεια της νόσου Alzheimer επηρεάζονται βαθιά από κάθε γνωστό τύπο οξειδωτικής βλάβης”, δήλωσε ο δρ. George Perry, καθηγητής νευροβιολογίας στο πανεπιστήμιο του Τέξας. Σε ασθενείς με Αλτσχάιμερ και σε ορισμένους ασθενείς με Πάρκινσον, είπε ο δρ. Perry, σημάδια οξειδωτικής βλάβης εμφανίζονται στο κυτταρόπλασμα (κυρίως σώμα) ορισμένων νευρώνων, που είναι γεμάτοι με “μιτοχονδριακά σκουπίδια”: ένζυμα, μαζί με μόρια χαλκού και σιδήρου, που βρίσκονται συνήθως μόνο στα μιτοχόνδρια.

Η οξειδωτική βλάβη είναι ξεκάθαρα μέρος του Αλτσχάιμερ. Ωστόσο, οι ερευνητές δεν έχουν προσδιορίσει ακριβώς το πώς και σε ποιο βαθμό το οξειδωτικό στρες σε όλη τη ζωή ενός ατόμου συμβάλλει στη νόσο. Είναι επίσης δύσκολο να πούμε με σιγουριά εάν προκαλεί γήρανση, μια ιδέα που έχει προταθεί εδώ και καιρό από τους επιστήμονες.

Ποιοι κινδυνεύουν περισσότερο από το οξειδωτικό στρες

Το κάπνισμα “μπορεί να δημιουργήσει μερικά από αυτά τα αντιδραστικά είδη”, είπε ο δρ. Marino Resendiz, καθηγητής Χημείας στο πανεπιστήμιο του Κολοράντο στο Ντένβερ. “Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε βλάβη”.

Αλλά και η υπεριώδης ακτινοβολία, η οποία μπορεί να προκαλέσει οξειδωτική βλάβη, συνδέεται με το δέρμα και άλλους τύπους καρκίνου, σύμφωνα με την Αμερικανική Αντικαρκινική Εταιρεία.

Υπάρχουν κάποια -αδύναμα- επιστημονικά στοιχεία που δείχνουν, ότι η κατανάλωση τροφών που περιέχουν αντιοξειδωτικά θα μπορούσε να μειώσει το οξειδωτικό στρες και -ως εκ τούτου- μια ελλιπής σε αντιοξειδωτικά διατροφή θα μπορούσε να είναι ένας παράγοντας κινδύνου. Ορισμένες κοινές τροφές πλούσιες σε αντιοξειδωτικά περιλαμβάνουν μεταξύ άλλων το μπρόκολο, τα καρότα, τις πατάτες, το σπανάκι και πολλά είδη μούρων.

Ωστόσο, η συσχέτιση μεταξύ αντιοξειδωτικών και οξειδωτικού στρες δεν είναι σαφής. Για παράδειγμα, η κατανάλωση συμπληρωμάτων που περιέχουν αντιοξειδωτικά δεν μείωσε τα σημάδια οξειδωτικού στρες στους εγκεφάλους ατόμων με Αλτσχάιμερ σε μια κλινική δοκιμή του 2012 που δημοσιεύτηκε στο JAMA και συσχετίστηκε ακόμη και με ταχύτερη γνωστική έκπτωση.

Από την άλλη, μια ερευνητική ανασκόπηση του 2019 βρήκε ορισμένα στοιχεία ότι η λήψη ενός συμπληρώματος που περιέχει βιταμίνη Ε, η οποία είναι ένα αντιοξειδωτικό, μπορεί να είναι χρήσιμη για άτομα με Αλτσχάιμερ.

Η παχυσαρκία μπορεί να αυξήσει το οξειδωτικό στρες επειδή οι ελεύθερες ρίζες μπορούν να δεσμευτούν και να καταστρέψουν το λίπος.

Ως εκ τούτου, οι αλλαγές στον τρόπο ζωής, όπως η άσκηση και η ισορροπημένη διατροφή θα μπορούσαν να βοηθήσουν στον περιορισμό του οξειδωτικού στρες, είπε ο δρ. Jakob.

“Η παχυσαρκία είναι ένας τεράστιος παράγοντας κινδύνου”, είπε. Για πάρα πολλούς οργανισμούς, από ζυμομύκητες έως πρωτεύοντα θηλαστικά, η άσκηση και ο περιορισμός των θερμίδων συνδέονται με λιγότερη οξειδωτική βλάβη στα κύτταρα, πρόσθεσε ο ίδιος. Αλλά αυτό δεν έρχεται με τόσο άμεσο τρόπο. Αν και η άσκηση και ο περιορισμός των θερμίδων μπορούν πράγματι να αυξήσουν το οξειδωτικό στρες, σε μια μελέτη του 2019 που δημοσιεύτηκε στο Nature, ο ίδιος και άλλοι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σε ένα είδος στρογγυλού σκουληκιού, το αυξημένο οξειδωτικό στρες στην πρώιμη ζωή μπορεί να βοηθήσει στην προστασία από μεταγενέστερη οξειδωτικό βλάβη.