Κωνσταντίνος Βαμβακερός ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣΣ Κωνσταντίνος Βαμβακερός

Σκοπός του άρθρου/εργασίας Να διασαφηνίσει: Τι είναι «το οξειδωτικό στρες» Ποιοι είναι οι γενεσιουργοί παράγοντές του και ποια τα μέσα αδρανοποίησης αυτών Ποιες είναι οι επιπτώσεις του στην ανθρώπινη υγεία Ποιες είναι οι τυχόν «ευεργετικές δράσεις» του για τον οργανισμό

Τι είναι το «οξειδωτικό στρες»: Μια διαταραχή της «κυτταρικής ομοιόστασης» οφειλόμενη σε ρήξη της ισορροπίας ανάμεσα στην παραγωγή τοξικών δραστικών μορφών οξυγόνου (Reactive Oxygen Species, ROS) και στην ικανότητα αδρανοποίησής τους από το βιολογικό σύστημα.

Επιπτώσεις Εκτεταμένες βλάβες στα συστατικά του κυττάρου (π.χ. πρωτεΐνες, λιπίδια) Προσβολή του DNA ως και κυτταρική νέκρωση Συνεπώς: κυτταρική νέκρωση < μακροπρόθεσμες κυτταρικές βλάβες < διαταραχή της κυτταρικής ομοιόστασης < διαταραχή ισορροπίας ROS- βιολογικής ικανότητας αδρανοποίησης / επισκευής κυτταρικών βλαβών

Τρόπος παραγωγής ελεύθερων ριζών Μορφές ROS Ελεύθερες ρίζες (οι πλέον επικίνδυνες): ρίζες ΟΗ- Ιόντα (υποχλωριώδες ιόν ClO-) Συνδυασμοί των ανωτέρω (ανιόν του σουπεροξειδίου ·Ο2-) Διάφορα μόρια (π.χ. το υπεροξείδιο του υδρογόνου H2Ο2-) Τρόπος παραγωγής ελεύθερων ριζών Ρίζες με μονήρες e- στην εξωτερική στιβάδα αντιδρούν/ ζευγαρώνουν με παρακείμενα μόρια κλέβοντας e- διαταραχή μοριακής τάξης κυτταρική βλάβη

Πηγές παραγωγής ROS Διαρροή ενεργοποιημένου Ο2 (ως ενδιάμεσου στην οξειδωτική φωσφορυλίωση) από μιτοχόνδρια Διαρροή e- στο Ο2 με αντιδράσεις ουβικινόνης της αναπνευστικής αλυσίδας Σχηματισμός Ο2- από το οξυγόνο της αναπνοής Ένζυμα (οξειδάσες) που παράγουν H2Ο2- (π.χ. NADPH, κυτόχρωμα P 450)

Αδρανοποίηση ROS – διατήρηση κυτταρικής ομοιόστασης Δισμουτάση του σουπεροξειδίου (SOD) Καταλάση Υπεροξειδάση της γλουταθειόνης Ένζυμα με αντιοξειδωτικές ιδιότητες (π.χ. αφυδρογονάση αλδεϋδών) «Περισυλλέκτες» /αδρανοποιητές ελεύθερων ριζών, όπως οι βιταμίνες Α, D, E & τα διάφορα φυτοχημικά (φαινόλες, φλαβινοειδή)

Άλλοι οξειδοαναγωγικοί παράγοντες Καταλύτες: Μεταλλικοί Στοιχεία μετάπτωσης Fe, Cu, Co, Cr, V Με πρόσληψη/προσφορά e- σε άλλα μόρια καταλύουν αντιδράσεις και παράγουν ROS Επιπτώσεις στην υγεία: Αύξηση των επιπέδων οξειδωτικού στρες (< παρουσία μετάλλων μη δεσμευμένων από πρωτεΐνες) Αιμοχρωμάτωση στον άνθρωπο (< υψηλά επίπεδα Fe στους ιστούς) Ασθένεια Wilson (< υψηλά επίπεδα Cu στους ιστούς) Γήρανση (< αντιδράσεις μετάλλων με οξειδωμένες από ROS πρωτεΐνες) Νόσος Alzheimer (< σώρευση υπεροξειδωμένων λιπιδίων/ πρωτεϊνών στα λυσοσώματα των εγκεφαλικών κυττάρων)

Άλλοι οξειδοαναγωγικοί παράγοντες Καταλύτες: Μη μεταλλικοί Μη μεταλλικοί καταλύτες αντιδράσεων παραγωγής ROS Οργανικά συμπλέγματα κινονών (π.χ. υδροκινόνες) ως καταλύτες στην παραγωγή H2Ο2- (από μοριακό οξυγόνο) Επιπτώσεις στην υγεία: Σύνδρομο Lesch-Nyhan (< πιθανή εμπλοκή οξειδωτικού στρες οφειλόμενου σε ουρικό οξύ) Ομοκυστινουρία (< ROS παρουσία ομοκυστεΐνης) Αθηροσκλήρωση Εγκεφαλικά επεισόδια Νόσος Alzheimer

Γενική χημική δράση του οξειδωτικού στρες και ασθένειες Το οξειδωτικό στρες δρα παράγοντας αυξημένες ποσότητες ROS μειώνοντας τις αντιοξειδωτικές εφεδρείες του οργανισμού   Η έκταση της οξειδωτικής βλάβης στο κύτταρο καθοριστικός παράγοντας της διαταραχής: Περιορισμένη βλάβη: το κύτταρο ανακτά την αρχική κατάσταση Εκτεταμένη και μακροπρόθεσμη βλάβη: κυτταρικός θάνατος (απόπτωση ή νέκρωση)

Γενικευμένες ασθένειες Καρκίνος (π.χ. καρκίνος των πνευμόνων από υπεροξείδια καπνού του τσιγάρου) Νευροεκφυλιστικές νόσοι (Alzheimer, Parkinson, Huntington) Καρδιαγγειακές παθήσεις (από οξείδωση λιποπρωτεϊνών χαμηλής LDL) Ιστικές βλάβες (από τραυματισμό και επαναιμάτωση κατόπιν υποξίας) Δρεπανοκυτταρική αναιμία, σχιζοφρένεια, σύνδρομο χρόνιας κοπώσεως, σύνδρομο ευθραύστου Χ χρωμοσώματος (με εμπλοκή του οξειδωτικού στρες ) Διαταραχές στην υγεία των αθλητών από το αυξημένο οξειδωτικό φορτίο

Η άλλη όψη του νομίσματος: «Ευεργετικές επι-δράσεις» στο Ανοσοποιητικό σύστημα από το οξειδωτικό στρες* πάντα σε μικρές ποσότητες «Αγγελιοφόροι» (π.χ το ·ΝΟ) σε αντιδράσεις «οξειδοαναγωγικής σηματοδότησης» ή ως αγγειοδιασταλτικοί παράγοντες  Σύνθεση θυροξίνης Επιβράδυνση γήρανσης από ολιγόζωο οξειδωτικό στρες μέσω του μηχανισμού της «όρμησης» (=κινητοποίηση της κυτταρικής επιδιόρθωσης) Ως «όπλα» του ανοσοβιολογικού συστήματος για την προσβολή παθογόνων κυττάρων μέσω μετάλλαξης του κυτταρικού συστατικού των παθογόνων & πλήξης της ανθεκτικότητάς τους (με δράση ּΝΟ ή δραστικού περοξυνιτρίτη ΟΝΟΟ- ).