Dołącz do czytelników
Brak wyników

Stres oksydacyjny i jego wpływ na funkcjonowanie organizmu w kontekście mitochondrialnym

Artykuł | 19 stycznia 2019 | NR 2
97

Stresem oksydacyjnym nazywamy stan zaburzenia równowagi między przeciwutleniaczami a utleniaczami wynikający z nadmiaru ostatnich i/lub niedoboru tych pierwszych.
Oksydację, czyli utlenianie, powodują tzw. wolne rodniki, które przez posiadanie niesparowanego elektronu są związkami chemicznie agresywnymi. To znaczy wpływają negatywnie na błony komórkowe, niszczą molekuły biologiczne. To może skutkować dysfunkcją strukturalną, funkcjonalną, komórkową i rozwojem choroby [1].
W organizmie ludzkim utlenianie jest naturalną i potrzebną do prawidłowego funkcjonowania organizmu częścią metabolizmu. Na przykład układ odpornościowy wytwarza rodniki do zwalczania infekcji bakteryjnych. Gdy przeciwutleniacze organizmu będące „strażą przeciwpożarową” nie nadążają z neutralizacją utleniaczy, uszkodzenia komórkowe są większe [1].
Najważniejszym przeciwutleniaczem wytwarzanym przez układ odpornościowy organizmu jest glutation. Żywność, przede wszystkim roślinna, także jest ich bogatym źródłem [2]. Związki przeciwutleniające wytwarzane przez organizm bądź pochodzące z żywności, reagując z utleniaczami, „pozwalają” się utlenić, ale nowo powstały związek jest nietoksyczny dla naszego organizmu. Dlatego mówi się o neutralizowaniu rodników.
Stan, w którym liczba utleniaczy i przeciwutleniaczy jest zrównoważona, nazywa się równowagą oksydacyjno-redukcyjną (redoks). Zaburzenie tego balansu jest zalążkiem i motorem napędowym rozwoju wielu chorób.

Źródła stresu oksydacyjnego w organizmie

Jedną z głównych przyczyn stresu oksydacyjnego u ludzi jest nadmiernie podniesiony poziom glukozy w surowicy krwi, zwany hiperglikemią, która bezpośrednio prowadzi do wytwarzania wolnych rodników. Na przykład glukoza, przyłączając się do białek (w procesie zwanym glikacją, przykładem jest badana hemoglobina glikowana HbA1c u cukrzyków), czyni je samymi w sobie prooksydacyjnymi i prozapalnymi [3]. Ale też stresuje organizm przez zubożenie go w związki regulujące równowagę redoks [4].

Najważniejsze przyczyny powstawania wolnych rodników:

  • palenie papierosów, dym tytoniowy,
  • zanieczyszczenie powietrza, pożary,
  • stany zapalne w organizmie,
  • choroby, szczególnie te przebiegające z gorączką,
  • używanie alkoholu,
  • stres,
  • nadużywanie leków,
  • hiperglikemia,
  • przejadanie się – nadmiar kalorii.

 

Stres oksydacyjny stymuluje zapalenie, które samo w sobie jest prooksydacyjne. W stanach patologicznych procesy te nasilają i tak już występujące uszkodzenia [5].

Kolejnym stresorem jest lipemia poposiłkowa oznaczająca nadmierny wzrost związków lipidowych we krwi po posiłku. Związki te same w sobie są zdolne do penetracji ściany naczynia krwionośnego, gdzie stymulują procesy zapalne i wytwarzanie wolnych rodników. Przede wszystkim cukrzycy i pacjenci z hipertriglicerydemią mają z tym poważny problem [6]. 

Zewnętrznymi źródłami wolnych rodników są ponadto promieniowanie jonizujące i nadfioletowe, ultradźwięki, zanieczyszczone powietrze, dym papierosowy i pożary. Niezależnie od źródła rodniki są rodnikami i atakując molekuły biologicznie, niszczą je [1].

Jedną z głównych przyczyn stresu oksydacyjnego u ludzi jest nadmiernie podniesiony poziom glukozy w surowicy krwi, zwany hiperglikemią, która bezpośrednio prowadzi do wytwarzania wolnych rodników.

 

Mitochondria komórkowe

Mitochondria utleniają związki odżywcze z udziałem tlenu w celu wytworzenia energii. Produkcja energii zachodzi przez transport elektronów wzdłuż błony mitochondrialnej. Stres oksydacyjny może prowadzić do uszkodzeń mitochondriów, zaburzać ich funkcję i nasilać wyciek elektronów z łańcucha oddechowego, co dalej może potęgować stres oksydacyjny i uszkodzenia [7]. 

Jedną z głównych przyczyn stresu oksydacyjnego u ludzi jest nadmiernie podniesiony poziom glukozy w surowicy krwi, zwany hiperglikemią, która bezpośrednio prowadzi do wytwarzania wolnych rodników.

 

Mitochondria jako źródło wolnych rodników 

Mitochondria są głównym źródłem rodników, przy czym ich gradient redoks najbardziej o tym decyduje. W przypadku nadmiaru substratów energetycznych wzrost gradientu faworyzuje transport elektronów z łańcucha oddechowego na cząsteczkę tlenu, z czego powstaje główny rodnik pochodzenia mitochondrialnego, zwany anionem ponadtlenkowym [7].

Od ok. 0,2 do 2% konsumowanego tlenu przekształcane jest do rodników w mitochondrium. W przypadku niewystarczającej efektywności systemów zwalczających rodniki mitochondrialne sieją one spustoszenie i mogą prowadzić nawet do śmierci komórki, co obserwujemy m.in. w niealkoholowym stłuszczeniu wątroby [7].

Niesprawne mitochondria, m.in. w wyniku stresu oksydacyjnego, są w stanie zainicjować nowotworzenie i jego progresję. Głównym powodem tego są mutacje genetyczne i zmiana metabolizmu komórki.

 

Skutki dysfunkcji mitochondrialnej dla organizmu 

Stres oksydacyjny w mitochondrium uszkadza zarówno błonę, jak i pojedyncze elementy mitochondrium, w tym DNA mitochondrialne. Zaburza to transport elektronowy i biogenezę mitochondrialną.

Najbardziej interesująca jest relacja między dysfunkcjami mitochondriów a chorobami neurodegeneracyjnymi. Pojawiają się one we wczesnych etapach rozwoju choroby Alzheimera, Parkinsona, stwardnienia zanikowego bocznego i są częścią etiologii tych chorób [8]. Osoby z niesprawnymi mitochondriami częściej też cierpią na uczucie niepokoju czy depresję [9].

Skoro niesprawne mitochondria mogą potęgować stres oksydacyjny i procesy zapalne, tym samym mogą sprzyjać rozwojowi chorób o pod...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy