Οξειδωτικό στρες: Τι κρύβεται πίσω από την άσπρη τρίχα των μαλλιών σου;
της Σοφίας Ισαακίδου
Είδες την άσπρη τρίχα στα μαλλιά σου και η απορία ‘’γιατί συμβαίνει αυτό;!’’ σε πλημμύρισε. Μην ανησυχείς, συμβαίνει και στις καλύτερες οικογένειες, και η απάντηση στο γιατί, κρύβεται στο οξειδωτικό στρες. Για να δούμε όμως τι εστί οξειδωτικό στρες είναι απαραίτητο να εξηγήσουμε τον όρο αντιδραστικές μορφές οξυγόνου (Reactive Oxygen Species, ROS). Ανέπνευσε καλά και έλα σε ένα ταξίδι “γήρανσης”!
Μιτοχόνδρια: Το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας των κυττάρων μας
Υπάρχει ένα οργανίδιο λίγο πιο ‘’τσαχπίνικο’’ απ’ όλα τα άλλα, αφού είναι το μοναδικό που διαθέτει το δικό του γενετικό υλικό. Αυτό δεν είναι άλλο από το μιτοχόνδριο, το οποίο είναι το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας του κυττάρου. Σε αυτό λαμβάνει χώρα και η παραγωγή των ελεύθερων ριζών του οξυγόνου και, συνεπώς, είναι το υπεύθυνο οργανίδιο για την εμφάνιση των σημαδιών του χρόνου πάνω στο σώμα μας. Είναι ενδιαφέρον πως αν θέλετε να πάρετε μια ιδέα ‘’πώς θα επιδράσει ο χρόνος πάνω σας’’, μπορείτε να ρίξετε μία ματιά στις μητέρες σας, μιας και τα μιτοχόνδρια και συνεπώς το γενετικό υλικό που περιέχουν, τα κληρονομούμε αποκλειστικά από την μητέρα μας.
Ρίζες οξυγόνου: ναι διαφέρουν από αυτές των μαλλιών σου
Το οξυγόνο αποτελεί στοιχείο βασικό για την επιβίωσή μας, καθώς η ύπαρξή του στην ατμόσφαιρα, καθιστά την Γη, πλανήτη με ζωή. Αναπνέουμε οξυγόνο, εκπνέουμε διοξείδιο του άνθρακα, είναι κοινώς γνωστό άλλωστε. Το οξυγόνο, λοιπόν, αποτελεί στοιχείο κλειδί για τον μεταβολισμό μας, τι είναι, όμως, οι αντιδραστικές μορφές οξυγόνου; Ο όρος αυτός είναι συλλογικός και περιλαμβάνει τις ρίζες οξυγόνου. Οι ρίζες οξυγόνου είναι μορφές οξυγόνου, που επειδή διαθέτουν “ελεύθερα” ηλεκτρόνια, μπορούν να επάγουν διάφορες αντιδράσεις. Οι ενώσεις αυτές παράγονται κυρίως από τα μιτοχόνδρια, τόσο φυσιολογικά ως προϊόντα του μεταβολισμού του οξυγόνου, όσο και όταν το κύτταρο βρίσκεται σε συνθήκες παθογένειας.
Fun fact
Οι γνωστές σε όλους μας αντιοξειδωτικές ουσίες δεσμεύουν τις ρίζες του οξυγόνου και μας προστατεύουν από την επιβλαβή τους δράση.
Οξειδωτικό στρες: Εκτός από σένα και τα κύτταρά σου στρεσάρονται
Οι ρίζες αυτές, λοιπόν, μπορούν να προκαλέσουν μέσω της δράσης τους, το λεγόμενο οξειδωτικό στρες. Το οξειδωτικό στρες είναι το φαινόμενο κατά το οποίο παρατηρείται μια διαταραχή της ισορροπίας ανάμεσα στη παραγωγή των αντιδραστικών μορφών οξυγόνου και στην άμυνα του αντιοξειδωτικού μας συστήματος, δηλαδή της ικανότητας του κυττάρου να ‘’καθαρίσει’’ τις ρίζες του οξυγόνου.
Fun fact
Οι αντιδραστικές μορφές του οξυγόνου οδηγούν σε συσσώρευση μεταλλάξεων στα μελανοκύτταρα, τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για τη παραγωγή της χρωστικής μελανίνης και τον χρωματισμό της τρίχας. Αποτέλεσμα βλαβών στα κύτταρα αυτά είναι ο αποχρωματισμός της τρίχας. Έτσι τα μαλλιά μας αποκτούν το χαρακτηριστικό άσπρο χρώμα.
Και τι επιπτώσεις έχει το οξειδωτικό στρες για τα κύτταρα μας;
Τα ROS (αντιδραστικές μορφές οξυγόνου) που παράγονται, φυσιολογικά, από τα μιτοχόνδρια έχουν όμως και ευεργετικές δράσεις, για την εύρυθμη λειτουργία του οργανισμού μας. Έχουν, λοιπόν, επίδραση σε μερικά από τα πιο σημαντικά ενδοκυτταρικά συστατικά όπως:
στις μεμβράνες και στο DNA των μιτοχονδρίων. Ως αποτέλεσμα, η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία και η περαιτέρω παραγωγή ROS επιβαρύνουν τη φυσιολογική λειτουργία των κυττάρων.
στο πυρηνικό DNA με το οποίο αλληλεπιδρούν και μπορούν να του προκαλέσουν βλάβες, αλλά και με πρωτεΐνες τις οποίες τροποποιούν.
με τα λιπίδια των κυτταρικών μεμβρανών με συνέπεια τη διατάραξη των λειτουργιών τους.
Τελικά, το οξειδωτικό στρες φαίνεται πως μπορεί να είναι υπεύθυνο για την έναρξη και την εξέλιξη διαφόρων ασθενειών όπως ο καρκίνος, ο διαβήτης, διαταραχές του μεταβολισμού, αθηροσκλήρωση, καρδιαγγειακές διαταραχές, η αρθρίτιδα, η νόσος του Αλτσχάιμερ, η υπογονιμότητα, η νεφροπάθεια.
Science Fact
Οι δραστικές μορφές του οξυγόνου χρησιμοποιούνται ως όπλα ενάντια στους παθογόνους μικροοργανισμούς που εισβάλλουν στον οργανισμό μας, από τα μακροφάγα.
Βέβαια κάθε νόμισμα έχει δύο όψεις…
Έτσι, και οι δραστικές μορφές του οξυγόνου, έχουν και φυσιολογικό ρόλο στα ανθρώπινα κύτταρα, όπως στη σηματοδότηση μεταξύ των κυττάρων, στην αυτοφαγία και στην κυτταρική επιβίωση. Για τον λόγο αυτό είναι απαραίτητη η παραγωγή τους, αλλά παράλληλα και η διατήρησή τους σε χαμηλά επίπεδα. Mέτρον άριστον, που λέγαν και οι αρχαίοι, καθώς βλέπουμε πως όταν διαταραχθούν τα επίπεδα αυτά, και έχουμε αύξηση της παραγωγής ROS, προξενούνται βλάβες σε πολλές σημαντικές κυτταρικές δομές όπως οι πρωτεΐνες, τα λιπίδια και τα νουκλεϊκά οξέα.
Τι προκαλεί την αύξηση του οξειδωτικού στρες;
Ας δούμε, όμως, από που μπορεί να προκληθεί αυτή η “διαταραχή” των ισορροπιών. Η αυξημένη παραγωγή των ελεύθερων ριζών οξυγόνου προκαλείται από:
περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες, όπως είναι για παράδειγμα η υπεριώδης και η ιονίζουσα ακτινοβολία, τα ξενοβιοτικά, η έκθεση σε τοξικές ουσίες, τα συντηρητικά τροφίμων, οι ρύποι,
αυξημένη ανάγκη για παραγωγή ενέργειας μετά από μεγάλη κατανάλωση θερμίδων (ειδικά λίπους, ζάχαρης και επεξεργασμένων τροφίμων),
καταστάσεις στρες, μετά από έντονη σωματική άσκηση, στην εφηβεία,
αυξημένη κατανάλωση αλκοόλ, κάπνισμα,
παχυσαρκία,
Fun fact
Η υπερβολική φυσική άσκηση αυξάνει τον ρυθμό παραγωγής των ελεύθερων ριζών, ωστόσο με την
κατάλληλη διατροφή ενισχύεται ο αντιοξειδωτικός μηχανισμός άμυνας των κυττάρων.
Πως διατηρούνται σε χαμηλά επίπεδα οι ελεύθερες ρίζες του οξυγόνου;
Τα κύτταρά μας διαθέτουν δικό τους σύστημα αποτοξίνωσης ενάντια στις αντιδραστικές μορφές του οξυγόνου. Οι αντιοξειδωτικοί μηχανισμοί, θα μπορούσαμε να πούμε ότι είναι κάτι σαν την “άμυνα” έναντι των ουσιών αυτών, ενεργοποιούνται μετά από παροδική αύξηση των ελευθέρων ριζών, αποκαθιστώντας έτσι την κυτταρική ομοιόσταση. (Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την ομοιόσταση, τσέκαρε εδώ).
Ωστόσο, η ικανότητα των κυττάρων να αντιδρούν στην αύξηση των ελεύθερων ριζών δεν είναι αρκετή για καθαρίσει εντελώς το κύτταρο από αυτές. Διάφορα εξωγενή αντιοξειδωτικά μόρια μπορούν να προσληφθούν μέσω της διατροφής ή ως συμπληρώματα διατροφής. Χρειάζεται λοιπόν, να βάλουμε και εμείς το ‘’χεράκι’’ μας, προσθέτοντας στη διατροφή μας φρούτα και λαχανικά. Ακόμα, η υιοθέτηση της τακτικής άσκησης στη ζωή μας και, παράλληλα, η αποφυγή του αλκοόλ, του καπνίσματος και των επεξεργασμένων τροφίμων, ιδίως αυτών με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά, θα μπορούσαν να είναι παράγοντες περιορισμού του οξειδωτικού στρες.
Fun fact
Τα σπερματοζωάρια είναι πιο ευάλωτα στο οξειδωτικό στρες και την οξειδωτική βλάβη του DNA εξαιτίας των περιορισμένων αντιοξειδωτικών μηχανισμών άμυνας και της περιορισμένης ικανότητας
εντοπισμού και επιδιόρθωσης βλαβών του DNA.
Ποια η σχέση με την γήρανση;
Η φυσική γήρανση είναι μια αργή, σταδιακή, μακροπρόθεσμη διαδικασία η οποία σχετίζεται με τη μεταβολική δυσλειτουργία και τη συσσώρευση οξειδωτικών βλαβών. Καθώς μεγαλώνουμε και ο οργανισμός μας δεν είναι ικανός να ανταποκριθεί με τον ίδιο τρόπο στην αύξηση των ελεύθερων ριζών, αυτές συσσωρεύονται και μαζί τους και οι βλάβες, αυξάνοντας το οξειδωτικό στρες και προκαλώντας εν τέλει τη γήρανση.
Τι να θυμάσαι:
Το οξειδωτικό στρες είναι υπεύθυνο για βλάβες στο DNA και σχετίζεται με την έναρξη πολλών σοβαρών ασθενειών.
Είναι σημαντικό οι αντιδραστικές μορφές του οξυγόνου να υπάρχουν σε μικρές ποσότητες στα κύτταρα μας.
Αύξηση του οξειδωτικού στρες προκαλείται από τις συνήθειές μας αλλά και το περιβάλλον με το οποίο αλληλεπιδρούμε.
Η συσσώρευση της οξειδωτικής βλάβης στα κύτταρά μας έχει ως αποτέλεσμα την διαδικασία της γήρανσης.
Τα επίπεδα του οξειδωτικού στρες μειώνονται από ένα σύστημα αποτοξίνωσης που διαθέτουν τα κύτταρά μας αλλά και από τις διατροφικές μας συνήθειες.
Για περισσότερα, τσέκαρε εδώ:
Belikov AV, Schraven B, Simeoni L. T cells and reactive oxygen species. J Biomed Sci. 2015 Oct 15;22:85. doi: 10.1186/s12929-015-0194-3. PMID: 26471060; PMCID: PMC4608155.
Kudryavtseva AV, Krasnov GS, Dmitriev AA, Alekseev BY, Kardymon OL, Sadritdinova AF, Fedorova MS, Pokrovsky AV, Melnikova NV, Kaprin AD, Moskalev AA, Snezhkina AV. Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in aging and cancer. Oncotarget. 2016 Jul 19;7(29):44879-44905. doi: 10.18632/oncotarget.9821. PMID: 27270647; PMCID: PMC5216692.
Pingitore A, Lima GP, Mastorci F, Quinones A, Iervasi G, Vassalle C. Exercise and oxidative stress: potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition. 2015 Jul-Aug;31(7-8):916-22. doi: 10.1016/j.nut.2015.02.005. Epub 2015 Feb 19. PMID: 26059364.
Pizzino G, Irrera N, Cucinotta M, Pallio G, Mannino F, Arcoraci V, Squadrito F, Altavilla D, Bitto A. Oxidative Stress: Harms and Benefits for Human Health. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:8416763. doi: 10.1155/2017/8416763. Epub 2017 Jul 27. PMID: 28819546; PMCID: PMC5551541.
Van Neste D, Tobin DJ. Hair cycle and hair pigmentation: dynamic interactions and changes associated with aging. Micron. 2004;35(3):193-200. doi: 10.1016/j.micron.2003.11.006. PMID: 15036274.
Wang CH, Wu SB, Wu YT, Wei YH. Oxidative stress response elicited by mitochondrial dysfunction: implication in the pathophysiology of aging. Exp Biol Med (Maywood). 2013 May;238(5):450-60. doi: 10.1177/1535370213493069. PMID: 23856898.
Εικόνες από freepik.com και flickr.com
Λίγα λόγια για την Σοφία Ισαακίδου...
Γειά σας, ονομάζομαι Ισαακίδου Σοφία, κατάγομαι από τη Δράμα και είμαι φοιτήτρια βιολογίας στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Το ενδιαφέρον μου για τη βιολογία υπήρχε μέσα μου από τότε που θυμάμαι τον εαυτό μου, και εκφραζόταν μέσα από τις συνεχείς απορίες μου σχετικά με το ανθρώπινο σώμα, τη δημιουργία της ζωής, την εξέλιξη των ειδών, την διαιώνιση του DNA… Το ενδιαφέρον αυτό έγινε στη συνέχεια αγάπη και έτσι κατέληξα να διαλέξω αυτή την υπέροχη επιστήμη να με συντροφεύσει στην καθημερινότητα μου. Ιδιαίτερα με έχουν κερδίσει η αναπτυξιακή βιολογία και η συμβολή της βιολογίας στην αναπαραγωγή, με τα οποία και επιθυμώ να ασχοληθώ στο μέλλον. Εκτός από την Βιολογία, αγαπώ τον χορό, λατρεύω τις εξορμήσεις σε βουνό και θάλασσα για εξερεύνηση και χαίρομαι να περνώ τον χρόνο μου δημιουργώντας, με τη καλύτερη παρέα, τα παιδιά.