Hipotezy na temat starzenia, cz. 4

powrót

Wiedza

Pora na omówienie jednaj z najważniejszych teorii starzenia się organizmów – teorii stresu oksydacyjnego. Wolne rodniki, które są źródłem owego stresu, są niezbędne w organizmie, ale mogą stać się niebezpieczne, gdy produkowane są w nadmiarze.
Hipotezy na temat starzenia, cz. 4

Odkrycie rodnikowych cząstek chemicznych obecnych w organizmie zaburzyło nasze rozumienie mechanizmów biologicznych. Wolne rodniki, produkowane w wyniku różnych mechanizmów fizjologicznych, są niezbędne dla funkcjonowania organizmu, ale ich produkcja może stać się nadmierna i wywoływać stan „zatrucia”. Organizm chroni się przed tym różnymi obronnymi systemami antyoksydacyjnymi.

W normalnych warunkach wolne rodniki produkowane są w niewielkich ilościach. Ta fizjologiczna produkcja jest doskonale kontrolowana przez system obronny, który dostosowuje swoje działanie do poziomu wolnych rodników. Istnieje wtedy równowaga między poziomem rodników i substancji przeciwrodnikowych. Bywa jednak inaczej inaczej – czy to wskutek niedoboru antyoksydantów, czy też w wyniku nadprodukcji wolnych rodników. Nadmiar wolnych rodników nosi nazwę stresu oksydacyjnego. Przyczyny takiego stanu są różne: załamanie równowagi na przykład po zatruciu metalami ciężkimi, napromieniowanie. Zaburzenie równowagi może też być skutkiem błędów dietetycznych albo niedoboru antyoksydantów pochodzenia pokarmowego, takich jak witaminy i mikroelementy. Wreszcie może wynikać z anomalii genetycznych, nieprawidłowego kodowania jakiegoś białka albo zaburzenia poziomu enzymów. Na ogół stres oksydacyjny wynika z połączenia kilku tych czynników i dochodzi do niego w osłabionej tkance, a nie w całym organizmie.

Nieco faktów naukowych

Żywe istoty pozyskują energię z oddychania mitochondrialnego. Na ostatnim etapie tego procesu molekuła tlenu zostaje zredukowana przez cztery elektrony bez wyzwalania rodników. Jednak kontakt między tlenem a pewnymi białkami z układu oddechowego sprzyja powstawaniu anionów nadtlenkowych, co można porównać z nieuniknioną produkcją odpadów w elektrowniach. Ta produkcja pozostaje zwykle niewielka i dotyczy jedynie pewnego procenta tlenu wykorzystywanego w oddychaniu (około 2%), może jednak wzrosnąć, gdy oddychanie staje się intensywniejsze (podczas wysiłku fizycznego, hiperwentylacji) albo gdy dochodzi do stanu zapalnego, zaburzeń dietetycznych (niedobór ubichinonu), które nasilają się z wiekiem. Stan zapalny jest zresztą źródłem rodników tlenowych produkowanych przez komórki układu odpornościowego, w których zachodzi zjawisko nazywane wybuchem oksydacyjnym. Ten mechanizm, kiedy jest kontrolowany, jest bardzo ważny w walce z infekcjami, ponieważ umożliwia zwalczanie bakterii i innych ciał obcych.

Ważnym źródłem wolnych rodników są mechanizmy cyklu redox, w wyniku których dochodzi w organizmie do utleniania takich substancji jak chinony. Cykl redox zachodzi albo spontanicznie, albo podczas utleniania tych składników w cytochromie P450. Ten mechanizm jest często obarczany winą za toksyczne działanie alkoholu i składników dymu tytoniowego lub różnych leków.

Metale toksyczne (chrom, miedź wanad) są źródłem wolnych rodników hydroksylowych, bardzo reaktywnych. Wdychane substancje zanieczyszczające powietrze również są źródłami wolnych rodników. Wreszcie do ich powstawania prowadzi promieniowanie.

Kluczowa sprawa: równowaga

Paradoks wolnych rodników polega na tym, że stanowią one cząstki bardzo niebezpieczne, zdolne zapoczątkować wiele chorób, a jednocześnie pozostają niezbędne dla życia. Spełniają bowiem wiele bardzo użytecznych funkcji, które niedawno zbadano dokładniej.

Wolne rodniki uczestniczą w działaniu niektórych enzymów, w przewodzeniu sygnałów komórkowych, w obronie immunologicznej przed patogenami, w apoptozie komórek nowotworowych, w cyklu komórkowych, w różnicowaniu komórek, w regulacji rozszerzania naczyń krwionośnych, w funkcjonowaniu niektórych neuronów, zwłaszcza tych związanych z pamięcią, w zagnieżdżaniu się zarodka w macicy, w regulowaniu pracy genów. Jako mediatory informacji komórkowych wolne rodniki uczestniczą w reakcji komórkowej na bodźce takie jak wysoka i niska temperatura, promieniowanie itp. Pożyteczną stronę tych substancji chemicznych poznajemy pod warunkiem, że ilość wolnych rodników w stosunku do ilości substancji antyoksydacyjnych pozostaje w równowadze. Co się dzieje, gdy ta proporcja zostanie zachwiana? O tym w następnej części artykułu.

 dr Stéphan Astié

tlum. Dorota Bury

muzyka relaksacyjna bez opłat ZAiKS