Poniższy artykuł jest zapisem webinaru (część 2), który odbył się 5.03.2020 r.
Stres oksydacyjny to stan, w którym dochodzi do zaburzenia równowagi między produkcją reaktywnych form tlenu (ROS) a zdolnością organizmu do ich detoksykacji za pomocą mechanizmów obronnych. Innymi słowy, jest to sytuacja, w której powstaje nadmiar wolnych rodników, których organizm nie jest w stanie zneutralizować, co prowadzi do uszkodzenia komórek, białek i DNA.
Spis treści
- Skutki stresu oksydacyjnego
- Uszkodzenie kolagenu w wyniku stresu oksydacyjnego
- Uszkodzenia DNA, białek i lipidów a stres oksydacyjny
- System antyoksydacyjny
- Inne antyoksydanty w organizmie
- Kwas moczowy, owoce i stres oksydacyjny
- Dieta i suplementacja w walce ze stresem oksydacyjnym
- Czynniki, które mogą nasilać produkcję wolnych rodników
Wolne rodniki to cząsteczki z nieparzystą liczbą elektronów, co czyni je wyjątkowo reaktywnymi. W normalnych warunkach wolne rodniki są neutralizowane przez systemy antyoksydacyjne organizmu, takie jak enzymy antyoksydacyjne (np. dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza, peroksydaza glutationowa) oraz cząsteczki o działaniu antyoksydacyjnym (np. witamina C, witamina E, glutation). Jednakże, kiedy produkcja wolnych rodników przewyższa zdolność organizmu do ich neutralizacji, dochodzi do stresu oksydacyjnego.
Skutki stresu oksydacyjnego
Stres oksydacyjny może przyczyniać się do rozwoju wielu chorób, w tym chorób sercowo-naczyniowych, nowotworów, chorób neurodegeneracyjnych (takich jak choroba Alzheimera czy Parkinsona), a także przyspieszać procesy starzenia się organizmu.
Uszkodzenie DNA przez wolne rodniki może prowadzić do mutacji i zaburzeń w procesie replikacji DNA, co z kolei może prowadzić do rozwoju nowotworów.
Uszkodzenie białek może zaburzać ich funkcje, co może mieć wpływ na różne procesy metaboliczne i strukturalne w komórce.
Uszkodzenie lipidów, szczególnie tych w błonach komórkowych, może prowadzić do ich zwiększonej przepuszczalności i destabilizacji.
Uszkodzenie kolagenu w wyniku stresu oksydacyjnego
Przykładem uszkodzenia białek przez stres oksydacyjny jest uszkodzenie kolagenu, co może prowadzić do problemów ze skórą, takich jak zmarszczki, utrata elastyczności i inne problemy ze strukturą skóry. Uszkodzenie kolagenu może również wpływać na inne tkanki bogate w kolagen, takie jak chrząstki i ścięgna, co może przyczyniać się do problemów związanych z układem ruchu.
Kolagen, który znajduje się również w chrząstkach, żebrach, kościach, przyczepach mięśniowych i więzadłach, jest kluczowy dla ich wytrzymałości. Osłabienie kolagenu przez stres oksydacyjny może zwiększać ryzyko urazów, takich jak złamania kości, zwłaszcza podczas intensywnego wysiłku fizycznego. Stres oksydacyjny nie jest jedyną przyczyną takich urazów, ale jest jednym z głównych czynników, na które należy zwracać uwagę w kontekście długoterminowego zdrowia naszego układu kostnego i mięśniowego.
Niektórzy specjaliści, jak ortopedzi czy rehabilitanci, mogą nie być w pełni świadomi podstawowych przyczyn problemów związanych z kolagenem, które wynikają z nadmiaru wolnych rodników i stresu oksydacyjnego. Problemy te mogą być spowodowane nieprawidłowo funkcjonującymi mitochondriami, które zostały zaniedbane lub nadmiernym wysiłkiem fizycznym, prowadzącym do zwiększonego wycieku wolnych rodników.
Osłabienie kolagenowe w żyłach jest jedną z głównych przyczyn powstawania żylaków i pajączków, czyli teleangiektazji. Dlatego ważne jest, aby wcześniej zadbać o zmniejszenie stresu oksydacyjnego, zanim dojdzie do tych problemów.
W przypadku tętniaków aorty, często uważa się, że są one wynikiem wrodzonych defektów i nie można nic zrobić, aby im zapobiec. Jednakże, osłabienie ściany tętnicy często wiąże się z osłabionym kolagenem.
Uszkodzenia DNA, białek i lipidów a stres oksydacyjny
Omawiając wpływ stresu oksydacyjnego na organizm, mówi się o uszkodzeniach DNA, białek, a także lipidów. Oksydacja lipidów jest kluczowym mechanizmem prowadzącym do rozwoju miażdżycy. Proces ten rozpoczyna się od ataku wolnych rodników tlenowych na LDL, czyli lipoproteinę niskiej gęstości, co prowadzi do utlenienia kwasów tłuszczowych w tych lipidach i czyni je bezużytecznymi. Makrofagi, które są komórkami układu odpornościowego, pochłaniają te utlenione cząsteczki LDL, co prowadzi do tworzenia się blaszek miażdżycowych i może skutkować chorobą niedokrwienną serca, udarami i innymi powikłaniami.
Teoria rodnikowa starzenia się, zaproponowana w 1956 roku przez profesora Harmana, sugeruje, że większość chorób wynika z uszkodzeń DNA, białek i lipidów spowodowanych przez wolne rodniki. Uszkodzenia te mogą zachodzić w różnych częściach komórki, prowadząc do jej choroby i w konsekwencji do starzenia się i śmierci całego organizmu.
System antyoksydacyjny
Aby zwalczać stres oksydacyjny, organizm wykorzystuje system antyoksydacyjny, który składa się z antyoksydantów wytwarzanych wewnątrz organizmu oraz tych dostarczanych z pożywieniem. Zrównoważony system antyoksydacyjny może spowolnić proces starzenia się organizmu.
Wśród antyoksydantów kluczową rolę odgrywają glutation i witamina C. Glutation jest endogennym antyoksydantem produkowanym przez komórki, natomiast witamina C jest antyoksydantem egzogennym, którego ludzie nie potrafią syntetyzować. Witamina C działa jako antyoksydant, oddając protony, a jej działanie jest związane z transportem przez błony komórkowe podobnie jak glukoza.
Glutation jest trójpeptydem zbudowanym z trzech aminokwasów, z których najważniejsza jest cysteina, zawierająca grupę tiolową (-SH). Dostępność cysteiny jest kluczowa dla produkcji glutationu w komórkach. Istnieje debata na temat skuteczności suplementacji glutationu, ponieważ jest on szybko degradowany poza komórkami, a kluczowe jest zapewnienie dostępności cysteiny w każdej komórce.
Witamina C jako antyoksydant
Witamina C, jako rozpuszczalny w wodzie egzogenny antyoksydant, nie magazynuje się w tkance tłuszczowej ani w wątrobie, co oznacza, że ludzie muszą regularnie dostarczać witaminę C z pożywieniem, aby uniknąć niedoborów, takich jak szkorbut.
Nawet krótkotrwały niedobór witaminy C może prowadzić do subklinicznych objawów i wpływać na zdrowie kolagenu oraz zdolność organizmu do radzenia sobie z wolnymi rodnikami.
Witamina C działa jako antyoksydant, oddając wodór i przekształcając się w formę utlenioną, która może być recyklingowana przez glutation, co jest częścią systemu antyoksydacyjnego organizmu.
Glutation – endogenny antyoksydant
Glutation jest endogennym antyoksydantem, który jest w stanie redukować i utleniać inne substancje. W procesie neutralizacji wolnych rodników, glutation przekształca się w swoją utlenioną formę (GSSG), ale dzięki działaniu reduktazy glutationowej może być on przywrócony do aktywnej formy (GSH). To pokazuje, że glutation podlega recyklingowi w organizmie, co pozwala na ciągłe wykorzystywanie go w walce ze stresem oksydacyjnym.
Interesującym aspektem jest to, że glutation może również regenerować witaminę C, tworząc cykl glutationowo-askorbinowy. To oznacza, że witamina C, która normalnie po użyciu jako antyoksydant staje się formą utlenioną i jest wydalana z organizmu, może być „naprawiona” przez glutation i ponownie wykorzystana.
Kluczowym składnikiem dla produkcji glutationu jest cysteina, aminokwas, który może być ograniczony w diecie. Bez odpowiedniej ilości cysteiny, organizm nie będzie w stanie efektywnie regenerować witaminy C ani utrzymać efektywnego systemu antyoksydacyjnego.
Magnez i cysteina
Magnez jest niezbędny dla działania enzymów uczestniczących w syntezie glutationu. Brak magnezu w organizmie może zaburzyć cały system antyoksydacyjny, podkreślając potrzebę dbania o odpowiednią podaż tego minerału w diecie.
Choć magnez nie jest antyoksydantem, to jest niezbędny do produkcji glutationu, podobnie jak cysteina. Cysteina jest aminokwasem siarkowym, który wraz z metioniną stanowi dwa siarkowe aminokwasy w organizmie człowieka. Jest ona niezbędna dla właściwości antyoksydacyjnych glutationu, ponieważ zawiera atom siarki, który jest kluczowy w tej roli.
Cysteina może być syntetyzowana z metioniny w organizmie poprzez proces, w którym metionina jest przekształcana w homocysteinę, a następnie w cysteinę. Ten proces jest związany z witaminą B12, co pokazuje, jak różne składniki odżywcze i procesy metaboliczne są ze sobą powiązane.
Inne antyoksydanty w organizmie
Glutation jest antyoksydantem działającym wewnątrz komórek i nie wykazuje aktywności poza nimi, ponieważ jest szybko rozkładany przez enzymy na indywidualne aminokwasy. W płynach ustrojowych, takich jak krew, działają inne antyoksydanty. Najsilniejszym antyoksydantem we krwi jest kwas moczowy, a drugim w kolejności jest bilirubina. Te substancje, które historycznie były postrzegane jako odpady metaboliczne, są obecnie uznawane za istotne antyoksydanty.
Kwas moczowy, kojarzony z dną moczanową, może akumulować się w tkankach jako część jego funkcji antyoksydacyjnej, neutralizując wolne rodniki. Wysoki poziom kwasu moczowego we krwi może wskazywać na zwiększony stres oksydacyjny, gdzie organizm produkuje go w większych ilościach w celu neutralizacji oksydantów. Z drugiej strony, niski poziom kwasu moczowego może sugerować niski poziom stresu oksydacyjnego w organizmie.
Podkreśla się, że kwas moczowy nie powinien być rozumiany wyłącznie jako zbędny produkt przemiany materii, ale również jako ważny antyoksydant.
Endogenne i egzogenne antyoksydanty
Do endogennych antyoksydantów, działających poza komórkami, należą:
- Ubichinion (koenzym Q10)
- Kwas alfa-lipidowy
- Ferrytyna – znana z transportu żelaza
- Transferyna
- Ceruloplazmina – białko fazy ostrej, które wzrasta w odpowiedzi na stres oksydacyjny związany z zapaleniem
- Melatonina – hormon snu, który jest również silnym antyoksydantem
- Metalotioneina – białko wiążące metale ciężkie
- L-karnityna – występująca w komórkach mięśniowych, zbudowana z metioniny i lizyny.
Egzogenne antyoksydanty, takie jak witamina C, witamina E, witamina A (karotenoidy, w tym luteina i zeaksantyna), polifenole (katechiny, resweratrol, antocjany), oraz inne związki jak indole czy lignany, działają głównie w przestrzeni zewnątrzkomórkowej, w przewodzie pokarmowym, krwi i limfie. Antyoksydanty te nie są w stanie wnikać do wnętrza komórek, w których wolne rodniki wyrządzają najwięcej szkód. Dlatego też, dla ochrony wewnątrzkomórkowej, najważniejszą rolę spełniają glutation i witamina C.
Przeczytaj też: Sirtuiny – enzymy długowieczności
Kwas moczowy, owoce i stres oksydacyjny
Istnieje związek między spożyciem antyoksydantów a produkcją kwasu moczowego w organizmie. Zauważono, że spożywanie owoców może prowadzić do wzrostu stężenia kwasu moczowego we krwi, co sugeruje, że organizm może wytwarzać więcej kwasu moczowego jako mechanizm obronny. Dodatkowo, zbyt duża ilość fruktozy w diecie może również zwiększać produkcję wolnych rodników i stres oksydacyjny, co prowadzi do wzrostu produkcji kwasu moczowego w celu neutralizacji efektów wolno-rodnikowych.
Dieta i suplementacja w walce ze stresem oksydacyjnym
W walce ze stresem oksydacyjnym istotne jest dbanie o mitochondria i ograniczania produkcji wolnych rodników poprzez odpowiednią dietę i suplementację. Pomocne okazują się witaminy z grupy B, koenzym Q10, L-karnityna, a także ćwiczenia oddechowe i dostarczanie organizmowi cysteiny, niezbędnej do produkcji glutationu.
Zarządzanie stresem oksydacyjnym
Aby zarządzać stresem oksydacyjnym:
- Zadbaj o swoje mitochondria, aby efektywnie pracowały i nie produkowały nadmiaru wolnych rodników.
- Dostosuj intensywność ćwiczeń do swojej kondycji, unikając nadmiernego wysiłku.
- Naucz się prawidłowo oddychać, aby optymalnie wykorzystywać tlen.
- Dostarczaj organizmowi cysteiny, niezbędnej do produkcji glutationu, poprzez dietę bogatą w białka zawierające cysteinę i metioninę.
Działania te mogą pomóc w utrzymaniu zdrowego systemu antyoksydacyjnego i zmniejszyć ryzyko uszkodzeń spowodowanych przez wolne rodniki.
Czynniki, które mogą nasilać produkcję wolnych rodników
Należy unikać czynników, które mogą nasilać produkcję wolnych rodników. Należą do nich:
- brom i chlor w wodzie – zaleca się filtrowanie wody, aby unikać chlorowanej wody pitnej,
- środki ochrony roślin – mogą być źródłem rodników, nawet jeśli są reklamowane jako bezpieczne dla ludzi,
- jonizacja dodatnia – wskazano na korzyść przebywania w miejscach z większą ilością jonów ujemnych, np. nad morzem,
- niedobory witaminy C,
- zbyt intensywny wysiłek fizyczny.
