Czym jest stres oksydacyjny – i co ma wspólnego ze starzeniem się?
Stres oksydacyjny często opisuje się jako coś, co należy wyeliminować. Biologia jest jednak bardziej złożona.
Nasze komórki w naturalny sposób wytwarzają reaktywne cząsteczki w ramach prawidłowego metabolizmu. Na kontrolowanym poziomie cząsteczki te uczestniczą w niezbędnych procesach, w tym w sygnalizacji komórkowej i odpowiedzi immunologicznej.
Problem zaczyna się, gdy ich wytwarzanie stale przekracza zdolność organizmu do kontrolowania powstających uszkodzeń.
Czym dokładnie jest stres oksydacyjny?
W wielu reakcjach w organizmie powstają cząsteczki nazywane reaktywnymi formami tlenu.
Część z nich wytwarzają mitochondria podczas produkcji energii przez komórki. Inne powstają z udziałem enzymów uczestniczących w prawidłowych funkcjach komórek i obronie immunologicznej.
Organizm ma więc wiele układów, które utrzymują te reaktywne cząsteczki pod kontrolą. Należą do nich mechanizmy obrony antyoksydacyjnej oraz mechanizmy naprawy lub usuwania uszkodzonych składników komórek.
Stres oksydacyjny rozwija się, gdy równowaga przesuwa się w stronę nadmiernej aktywności oksydantów, a układy ochronne organizmu nie są już w stanie tego odpowiednio zrównoważyć.
Może to nasilać uszkodzenia DNA, białek i lipidów – ważnych składników naszych komórek.
Dlaczego stres oksydacyjny nasila się z wiekiem?
Starzenie się wpływa na wiele układów odpowiedzialnych za utrzymanie stabilności komórek.
Mitochondria mogą działać mniej wydajnie. Mechanizmy naprawy i recyklingu komórkowego mogą słabnąć. Przewlekły stan zapalny o niskim nasileniu może się nasilać, a uszkodzone i senescentne komórki mogą się gromadzić.
Te procesy mogą nasilać stres oksydacyjny.
Jednocześnie uszkodzenia oksydacyjne mogą dodatkowo upośledzać mitochondria, DNA i układy naprawy komórkowej.
Oznacza to, że stres oksydacyjny może stać się częścią biologicznego sprzężenia zwrotnego, obejmującego uszkodzenia komórek, stan zapalny i słabnącą odporność organizmu.
Jaką rolę odgrywa środowisko?
Stres oksydacyjny może wynikać z procesów zachodzących w organizmie, ale ekspozycje zewnętrzne mogą zwiększać to obciążenie.
Badania wykazały, że zanieczyszczenie powietrza, niektóre metale, pestycydy i inne zanieczyszczenia środowiska mogą zwiększać wytwarzanie reaktywnych form tlenu przez kilka różnych mechanizmów.
Na przykład niektóre zanieczyszczenia mogą zaburzać funkcję mitochondriów. Inne mogą aktywować komórki zapalne lub bezpośrednio uczestniczyć w reakcjach chemicznych, w których powstają reaktywne cząsteczki.
To jeden z powodów, dla których stres oksydacyjny bada się jako możliwe biologiczne ogniwo łączące ekspozycję środowiskową z chorobami związanymi ze starzeniem się.
Czy stres oksydacyjny powoduje starzenie się?
Stres oksydacyjny wyraźnie uczestniczy w wielu procesach biologicznych związanych ze starzeniem się. Starzenia się nie da się jednak sprowadzić wyłącznie do stresu oksydacyjnego.
Starzenie się człowieka obejmuje wzajemnie powiązane zmiany funkcji mitochondriów, naprawy DNA, regulacji odporności, metabolizmu, senescencji komórkowej, regulacji epigenetycznej i wielu innych układów.
Stres oksydacyjny może wpływać na kilka z tych szlaków, a te szlaki z kolei mogą wpływać na stres oksydacyjny.
Lepiej więc rozumieć go jako jeden z wzajemnie powiązanych elementów biologii starzenia się, a nie jedyne wyjaśnienie tego, dlaczego się starzejemy.
Czy przyjmowanie antyoksydantów spowalnia starzenie się?
W tym miejscu wiarygodna idea biologiczna łatwo zamienia się w przesadzone twierdzenie zdrowotne.
Skoro nadmierny stres oksydacyjny może uszkadzać komórki, logiczne może się wydawać, że przyjmowanie większej ilości antyoksydantów powinno spowalniać starzenie się.
Biologia człowieka nie jest jednak aż tak prosta.
Reaktywne formy tlenu pełnią też ważne funkcje fizjologiczne. Ich całkowite stłumienie nie byłoby ani możliwe, ani pożądane.
Co ważniejsze, dowód na to, że dana substancja ma działanie antyoksydacyjne, nie oznacza, że przyjmowanie jej w postaci suplementu spowalnia starzenie biologiczne lub wydłuża życie w zdrowiu u ludzi.
Badania kliniczne suplementacji antyoksydantów dawały niespójne wyniki, a efekt zależy od rodzaju antyoksydantu, dawki, badanej populacji i ocenianego wyniku zdrowotnego.
W kontekście zdrowego starzenia się sama etykieta „antyoksydant” nie jest więc dowodem działania przeciw starzeniu.
Czy stres oksydacyjny można zmierzyć?
Można go oceniać pośrednio, mierząc produkty uszkodzeń oksydacyjnych lub niektóre aspekty równowagi redoks organizmu.
Przykładami są markery oksydacji lipidów, oksydacyjnego uszkodzenia DNA i układów antyoksydacyjnych.
Stres oksydacyjny to jednak dynamiczny proces biologiczny. Obecnie nie istnieje jedno badanie laboratoryjne, które dawałoby pełny pomiar całkowitego stresu oksydacyjnego danej osoby lub mówiło, jak szybko ta osoba się starzeje.
Dlatego biomarkery stresu oksydacyjnego należy interpretować zgodnie z tym, co faktycznie mierzą, a nie traktować ich jak ogólnych testów wieku biologicznego.
