Hipotezy na temat starzenia, cz. 5

powrót

Wiedza

W tej części cyklu przyjrzymy się bliżej wpływowi wolnych rodników i stresu oksydacyjnego na najważniejsze makromolekuły organizmu.
Hipotezy na temat starzenia, cz. 5

Komórki wykorzystują różne strategie antyoksydacyjne do obrony przed stresem oksydacyjnym i wydatkują sporo energii na kontrolowanie poziomu najbardziej reaktywnych wolnych rodników tlenowych. Niektóre składniki przeciwutleniające, jak witamina E (tokoferol), C (kwas askorbinowy), koenzym Q10 (ubichinon) czy też karotenoidy dostarczane z pożywieniem wychwytują rodniki i wyłapując wolny elektron, zmieniają je w stabilne cząstki albo jony. Witamina, która tego dokonuje, staje się rodnikiem, który zostanie albo zniszczony, albo zregenerowany przez inny układ. I tak witamina E jest regenerowana przez enzym – reduktazę askorbinianową. Tego rodzaju antyoksydant nazywany jest wymiataczem. Wiele składników pokarmowych może mieć podobne działanie: polifenole, alkaloidy, fityniany. Istnieją ponadto endogenne substancje syntetyzowane w komórkach, które odgrywają tę samą rolę: najważniejszy jest tu glutation, który broni nie tylko przed tlenowymi rodnikami, ale też przed nadtlenkowymi lub azotowymi.

Inne endogenne składniki, takie jak tioredoksyny, glutaredoksyny, metalotioneiny, kwas liponowy i poliaminy, mają bez wątpienia ważną rolę do odegrania, ale jeszcze mało poznaną. Większość składników biologicznych reaguje z rodnikiem hydroksylowym. Jeśli poziom tych składników w tkankach maleje podczas stresu oksydacyjnego i nie dają one toksycznych pochodnych, określa się je mianem przeciwutleniaczy.
Kolejna strategia obronna ma naturę enzymatyczną i polega na niszczeniu nadtlenków i ponadtlenków. Takie enzymy niewątpliwie stanowią pierwsza linię obrony, ponieważ niszczą nie tylko nadtlenek wodoru, ale też toksyczne nadtlenki organiczne powstałe w wyniku utleniania kwasów tłuszczowych i cholesterolu. Aktywność tych enzymów jest ściśle związana z dostarczaniem w diecie odpowiedniej dawki selenu. Rolą dysmutazy ponadtlenkowej (SOD) i peroksydaz jest uzupełnianie tego działania.

Skutki stresu oksydacyjnego

Nadmierna produkcja wolnych rodników powoduje bezpośrednie uszkodzenia molekuł biologicznych (utlenianie DNA, białek, tłuszczów i węglowodanów), ale też uszkodzenia wtórne, spowodowane szkodliwym działaniem cytotoksycznym i mutagennym metabolitów powstałych przede wszystkim w wyniku utleniania lipidów. Organizm może zareagować na te nietypowe składniki produkcją przeciwciał, które mogę, niestety, przyczynić się do rozwoju chorób z autoagresji.

Skutki biochemiczne

Lipidy, a zwłaszcza wielonienasycone kwasy tłuszczowe, stanowią główny cel ataków rodników. Zachodząca w wyniku tego reakcja ma charakter łańcuchowy. Utlenianie lipidów (np. cholesterolu) doprowadza do zmian miażdżycowych w naczyniach krwionośnych. Jest to zjawisko niezależne od wieku, a związane ściśle z trybem życia i stopniem skażenia środowiska. Uważa się je za jeden z głównych objawów starzenia się organizmu.

W przypadku węglowodanów skutki oddziaływania wolnych rodników są zbadane w mniejszym stopniu niż w przypadku innych makromolekuł, niemniej wiadomo, że wolne rodniki tlenowe atakują mukopolisacharydy i proteoglikany obecne w chrząstkach. Zresztą glukoza może ulec utlenieniu w warunkach fizjologicznych. To zjawisko ma duże znaczenie w przypadku osób chorych na cukrzycę, ponieważ przyczynia się do kruchości naczyń krwionośnych i osłabienia siatkówki oka.

Białka pod wpływem utleniania tracą swoje właściwości biologiczne (enzymów, receptorów itd.) i stają się bardziej podatne na działanie proteaz i proteasomów, które je rozkładają. Stają się także wysoce hydrofobowe. Odkładają się wtedy wokół komórek lub wewnątrz nich i w połączeniu z tłuszczami tworzą złogi lipofuscyny charakterystyczne dla osób w podeszłym wieku.

W przypadku DNA szczególnie groźne są rodniki hydroksylowe, które doprowadzają do oderwania atomów wodoru, niszczą wiązania między składnikami. Wolne rodniki atakują też zasady wchodzące w skład DNA. W ten sposób uniemożliwiają prawidłowe funkcjonowanie – dochodzi do uszkodzenia fragmentów DNA i błędów w transkrypcji.

Biologiczne skutki stresu oksydacyjnego są różne w przypadku rożnych komórek. Niewielki stres oksydacyjny nasila proliferację (mnożenie) komórek, stres średni przyspiesza apoptozę (śmierć komórkowa), z kolei silny sprzyja nekrozie (martwica), a skrajnie silny – niszczy błony komórkowe. Stres oksydacyjny jest odpowiedzialny za wiele anomalii biologicznych o negatywnym charakterze – za zjawiska mutagenne, kancerogenne, deformacje płodu, powstawanie złogów białek i utlenionych lipidów, włóknienie, tworzenie przeciwciał, osłabienie układu odpornościowego.

Dr Stéphane Astié

tlum. Dorota Bury

muzyka relaksacyjna bez opłat ZAiKS