Βούρος Μιλτιάδης-Χρήστος ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ Βούρος Μιλτιάδης-Χρήστος

ΟΡΙΣΜΟΣ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΣΤΡΕΣ Διαταραχή της ισορροπίας μεταξύ της παραγωγής δραστικών μορφών οξυγόνου στον οργανισμό και της ικανότητάς του να τις εξουδετερώνει. Βλάπτει όλα τα συστατικά του κυττάρου και κυρίως τις πρωτεΐνες, τα λιπίδια και το DNA.

ΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ Οι δραστικές μορφές οξυγόνου (Reactive Oxygen Species, ROS) ταξινομούνται στις εξής τέσσερις κατηγορίες: Ελεύθερες ρίζες, όπως η ρίζα υδροξυλίου (∙ΟΗ) Ιόντα, όπως το υποχλωριώδες ανιόν (ClO-) Συνδυασμούς ελευθέρων ριζών και ιόντων, όπως το ανιόν σουπεροξειδίου (∙O2-) Μόρια, όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H2O2)

ΔΡΑΣΤΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΟΞΥΓΟΝΟΥ Χαρακτηρίζονται από ένα μονήρες ηλεκτρόνιο στην εξωτερική τους στιβάδα. Είναι πολύ ασταθή μόρια με σύντομη διάρκεια ζωής. Αντιδρούν άμεσα με παρακείμενα μόρια, κλέβοντας από αυτά ένα ηλεκτρόνιο για να ζευγαρώσουν το δικό τους.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΟΞΥΓΟΝΟΥ Οι περισσότερες ROS παράγονται φυσιολογικά σε χαμηλά επίπεδα κατά τον αερόβιο μεταβολισμό. Εμφανίζεται διαρροή ενεργοποιημένου οξυγόνου από τα μιτοχόνδρια, το οποίο φυσιολογικά εμφανίζεται ως ενδιάμεσο κατά τη διάρκεια της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης. Ειδικά κυτταρικά ένζυμα, τα οποία καλούνται οξειδάσες, καταλύουν αντιδράσεις στις οποίες παράγεται υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2). Η υπερβολική προσφορά οξυγόνου στους ιστούς (π.χ. στους μύες κατά την έντονη άσκηση) και η ιονίζουσα ακτινοβολία (λόγω αλληλεπίδρασης με τα μόρια Ο2 και Η2Ο) είναι οι βασικότερες αιτίες πρόκλησης οξειδωτικού στρες.

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΔΡΑΣΤΙΚΩΝ ΜΟΡΦΩΝ ΟΞΥΓΟΝΟΥ Τα στοιχεία μετάπτωσης μπορούν να λειτουργήσουν ως οξειδοαναγωγικοί παράγοντες, προσλαμβάνοντας ή προσφέροντας ηλεκτρόνια σε άλλα μόρια. Η δράση αυτή καταλύει το σχηματισμό ROS. Όταν τα στοιχεία αυτά βρεθούν στον οργανισμό σε ελεύθερη μορφή (χωρίς να είναι δεσμευμένα από πρωτεΐνες) αυξάνουν σημαντικά τα επίπεδα του οξειδωτικού στρες. Με ανάλογο τρόπο δρουν ορισμένα οργανικά συμπλέγματα καταλύοντας την παραγωγή ROS. Η πιο σημαντική τάξη τέτοιων συμπλεγμάτων είναι οι κινόνες.

ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΣΤΡΕΣ Τα κύτταρα διαθέτουν ειδικά ένζυμα που αδρανοποιούν τις ελεύθερες ρίζες: Η δισμουτάση του σουπεροξειδίου (SOD) καταλύει την αντίδραση: ∙Ο2- + 2Η+ → Η2Ο2 Η καταλάση καταλύει την αντίδραση: 2Η2Ο2 → 2Η2Ο + Ο2 Η υπεροξειδάση της γλουταθειόνης καταλύει την αντίδραση: 2GSH + Η2Ο2 → GSSG + 2Η2Ο Ορισμένες ουσίες που ονομάζονται περισυλλέκτες ελεύθερων ριζών αντιδρούν με τις ελεύθερες ρίζες και τις εξουδετερώνουν, προστατεύοντας τα κύτταρα. Τέτοιες είναι οι βιταμίνες A, D και E και οι φαινόλες.

ΠΡΟΚΛΗΣΗ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΒΛΑΒΗΣ Τα μόρια που χάνουν ηλεκτρόνια εξαιτίας των ROS μετατρέπονται τα ίδια σε ελεύθερες ρίζες. Με αυτόν τον τρόπο διαταράσσεται η μοριακή τάξη και ξεκινά μία αλυσιδωτή αντίδραση που έχει ως αποτέλεσμα την κυτταρική βλάβη. Οι μακροπρόθεσμες κυτταρικές βλάβες που προκαλούνται αποδίδονται κυρίως στην προσβολή του DNA.

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗΣ ΒΛΑΒΗΣ Οι επιπτώσεις της οξειδωτικής βλάβης εξαρτώνται από την έκτασή της: Το κύτταρο είναι ικανό να ανακτήσει την αρχική του κατάσταση μετά από περιορισμένη οξειδωτική βλάβη. Σοβαρότερες διαταραχές οδηγούν στον κυτταρικό θάνατο, είτε με τη διαδικασία της απόπτωσης, είτε με άμεση κυτταρική νέκρωση (όταν είναι πολύ ισχυρές). Οι κυριότερες παθήσεις που έχουν συσχετιστεί με το οξειδωτικό στρες είναι ο καρκίνος, η πρόωρη γήρανση και διάφορα εκφυλιστικά νοσήματα (π.χ. αθηροσκλήρωση, νόσος Alzheimer, νόσος Parkinson).

ΕΥΕΡΓΕΤΙΚΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟΥ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ Το ανοσοποιητικό σύστημα χρησιμοποιεί τις φονικές ιδιότητες των ελεύθερων ριζών ως βασικό μηχανισμό προσβολής των παθογόνων. Τα ενεργοποιημένα φαγοκύτταρα παράγουν τόσο ROS όσο και αντιδραστικές μορφές αζώτου (π.χ. ∙ΝΟ και ΟΝΟΟ-). Το μονοξείδιο του αζώτου (∙ΝΟ) αποτελεί ένα σημαντικό μόριο σηματοδότησης καθώς και αγγειοδιασταλτική ουσία. Το υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2) συμμετέχει επίσης σε ορισμένες οδούς σηματοδότησης καθώς και στη σύνθεση της θυροξίνης.