Какво e оксидативeн стрес?

Оксидативен стрес възниква, когато има дисбаланс между производството на свободни радикали и способността на тялото да им противодейства. Оксидативният стрес описва дисбаланс между производството на клетките и елиминирането на страничните продукти от разграждането на кислорода. Тези странични продукти, известни като реактивни кислородни видове (ROS), са важни за функционирането на клетките, но причиняват значителни щети.

ROS принадлежат към по-голяма категория силно реактивни химикали, наречени свободни радикали. Тъй като клетките се нуждаят от ROS, за да функционират, някои изследователи описват оксидативния стрес като добро нещо в някои контексти. Други казват, че оксидативният стрес по дефиниция е лош. Окислителните увреждания участват в стареенето и в няколко заболявания.

Химикалите, които инхибират окисляването и производството на ROS, се наричат антиоксиданти. Някои изследвания показват, че антиоксидантите могат да помогнат за ограничаване на окислителното увреждане. Не е ясно обаче колко или с какъв ефект.

КАКВО ПРИЧИНЯВА ОКСИДАТИВНИЯ СТРЕС?

ROS се произвеждат естествено, когато тялото разгражда двуатомния кислород (O2) като част от клетъчното дишане, процесът на извличане на енергия от глюкоза (захар). В организмите, които имат такъв, това се случва в митохондриите, така наречената електроцентрала на клетката. Като част от последния етап на клетъчното дишане, клетката отделя електрони или отрицателни субатомни частици от страничните продукти на глюкозата. Това позволява на клетката да произвежда молекула, наречена аденозин трифосфат (АТФ), нейният основен източник на енергия.

Клетката се нуждае от кислород, за да приеме електроните в края на този процес и повечето кислородни молекули накрая се трансформират във вода. Някои кислородни молекули обаче получават по-малко електрони и вместо това се трансформират в свободни радикали, по-специално ROS. Липсващите електрони на тези вещества са това, което ги прави изключително реактивни и те ще реагират с много вещества в клетката, за да получат електрони и да станат по-стабилни химически . Някои често срещани ROS са пероксиди (като водороден пероксид), супероксид и хидроксилен радикал.

„Ние непрекъснато произвеждаме тези реактивни кислородни видове, както го наричаме, във всяка клетка на тялото“, казва Урсула Якоб, професор по молекулярна, клетъчна биология и биология на развитието в Университета на Мичиган, пред Live Science. В допълнение към това, че са страничен продукт на дишането, ROS се използват в клетъчно сигнализиране или изпращане на съобщения в или между клетките.

Имунните реакции, излагането на радиация и други клетъчни реакции към замърсители или токсични вещества също могат да генерират ROS. Производството на ROS обаче не причинява увреждане само по себе си, тъй като клетките се нуждаят от ROS, за да функционират. Клетките използват антиоксиданти, за да се отърват от излишните ROS, ограничавайки потенциалните щети. Когато количеството ROS превиши антиоксидантната система на клетката, ROS се натрупват, създавайки оксидативен стрес, каза Якоб. Това може да се дължи на повишено производство на ROS или намалено елиминиране от клетката.

КАКВИ СА ЕФЕКТИТЕ ОТ ОКСИДАТИВНИЯ СТРЕС?

Обикновено клетките използват ROS като част от своите процеси на сигнализиране – изпращане на съобщения до други части на клетка или до други клетки. Излишните ROS обаче причиняват окислително увреждане, което представлява окисляване на части от клетката. Точно както окисляването на желязото образува ръжда, този процес може да трансформира и повреди молекулите, които изграждат клетките, което включва мутации в ДНК и РНК, неправилно нагънати протеини и други видове увреждане на захарите и липидите.

Клетките могат да поправят известно количество щети, но ако са твърде големи, могат да предизвикат апоптоза (програмирана клетъчна смърт), нещо като механизъм за самоунищожение. В тежки случаи може също да причини некроза, което е, когато клетките се увредят толкова много, че се унищожават преждевременно, което води до смърт на тъканите. Изследванията показват, че оксидативният стрес играе роля при много състояния. Някои от най-утвърдените от тях са диабет тип 2, рак и втвърдяване на артериите или атеросклероза.

Оксидативният стрес също се свързва с няколко различни невродегенеративни заболявания, включително болестта на Алцхаймер, болестта на Паркинсон, амиотрофична латерална склероза (ALS) и множествена склероза (MS). Тази връзка е наблюдавана за първи път в края на 80-те години, според статия от 2004 г., публикувана в Nature Reviews Drug Discovery, с нарастващи доказателства, че оксидативният стрес играе роля в невродегенеративните заболявания оттогава. Статия от 2016 г., публикувана в Experimental Neurology, разглежда доказателства за ролята на оксидативния стрес при МС още от през 1987 г.

„Невроните, които са изложени на риск по време на [болестта на Алцхаймер], са дълбоко засегнати от всеки известен тип оксидативно увреждане“, каза Джордж Пери, професор по невробиология в Тексаския университет. При пациенти с Алцхаймер и някои с Паркинсон, казва Пери пред Live Science, признаци на окислително увреждане се появяват в цитоплазмата или основното тяло на някои неврони, които са пълни с „митохондриален боклук“ – ензими, заедно с молекули на мед и желязо, които обикновено се намират само в митохондриите. Оксидативното увреждане очевидно е част от болестта на Алцхаймер. Изследователите обаче не са успели да определят точно как и до каква степен оксидативният стрес през целия живот на човека допринася за заболяването. Също така е трудно да се каже дали причинява стареене – идея, която отдавна се предлага от изследователи, казва Якобс. „Все още не се знае дали това наистина е така“ за стареенето, каза тя.

КАКВИ СА РИСКОВИТЕ ФАКТОРИ ЗА ОКСИДАТИВЕН СТРЕС?

Пушенето „може да генерира някои от тези реактивни видове“, каза Марино Ресендиз, професор по химия в Университета на Колорадо в Денвър. „Така че това може да доведе до увреждане“, каза той пред Live Science.“ UV радиацията, която може да причини окислително увреждане, също е свързана с кожата и други видове рак, според Американското общество за борба с рака. Някои слаби доказателства сочат, че консумацията на храни, които съдържат антиоксиданти, може да намали оксидативния стрес и следователно диета с дефицит на антиоксиданти може да бъде рисков фактор.

Някои често срещани храни, богати на антиоксиданти, включват броколи, моркови, картофи, спанак и много горски плодове, наред с други. Връзката между антиоксидантите и оксидативния стрес обаче не е ясна. Например, консумацията на добавки, съдържащи антиоксиданти, не намалява признаците на оксидативен стрес в мозъците на хора с болестта на Алцхаймер в клинично изпитване от 2012 г., публикувано в JAMA, и дори се свързва с по-бърз когнитивен спад. Обаче статия за преглед от 2019 г. откри някои доказателства, че приемането на добавка, съдържаща витамин Е, който е антиоксидант, може да бъде полезно за хора с Алцхаймер, включително доказателства от клинични изпитвания.

Затлъстяването може да увеличи оксидативния стрес, тъй като свободните радикали могат да се свържат с мазнините и да ги увредят. Следователно промените в начина на живот като упражнения и балансирана диета могат да помогнат за ограничаване на оксидативния стрес, каза Якоб. „Затлъстяването е огромен рисков фактор“, каза тя. В огромно разнообразие от моделни организми, от дрожди до примати, Якоб казва, че упражненията и ограничаването на калориите са свързани с по-малко оксидативно увреждане на клетките. Но това не е директен ефект. Въпреки, че упражненията и ограничаването на калориите всъщност могат да увеличат оксидативния стрес, както показва проучване от 2019 г., публикувано в Naturе.

От друга страна тя и други изследователи установиха, че при вид кръгли червеи повишеният оксидативен стрес в ранния живот може да помогне за защита срещу по-късни щети от оксидативен стрес. Въпреки че това изследване не е при хора, Якоб казва, че то подчертава значението на ROS, поне в контролирани количества. „Не може да се каже, че като, премахнем всички реактивни кислородни видове това ще е здравословно“, казва тя. „В някои случай всъщност е здравословно да имаме по-високи нива на реактивни кислородни видове.“