Oxidativ stress er stress på celleniveau
Oxidativ stress er et naturligt biokemisk fænomen i kroppen, som, når det overdrives, kan føre til en ubalance på celleniveau, der strækker sig gennem hele kroppen. Oxidationsstress kan ses gennem en redoxreaktion (reduktion-oxidation). Det er en kemisk reaktion, hvor en eller flere elektroner overføres helt eller delvist fra et atom til et andet. I en sådan reaktion oxideres det elektrondonerende middel, og det elektronaccepterende middel reduceres.
I praksis betyder oxidativ stress, at cellerne udsættes for for meget af oxidationsreaktionen. Denne ubalance skyldes tilstedeværelsen af for mange oxiderende faktorer i kroppen eller et fald i kroppens antioxidantkapacitet, dvs. reserven af reducerende faktorer. Ideelt set er der en balance mellem disse, som understøtter den naturlige homeostase.
Under oxidativ stress øges mængden af reaktive og frie oxygenradikaler (øget antal reaktive oxygenarter eller ROS). De molekyler, der indeholder iltatomer, har en ulige og fri elektron, hvilket gør dem meget ustabile og kortlivede. Dannelsen af frie iltradikaler i kroppen er normal, men de bliver sundhedsskadelige i store mængder. Langvarig oxidativ stress iøger celledød, hvilket i ekstreme tilfælde kan føre til nekrose i væv.
Oxygenradikaler produceres i kroppen i mitokondriernes energimetabolisme (cellulær respiration), cytokrom P450-enzymer i leveren og mange andre cellulære oxidative begivenheder. Eksterne kilder til iltradikaler omfatter luftforurening, stråling, røg, mange lægemidler som kemoterapi og xenobiotika eller andre stoffer, der er fremmede for kroppen. Oxidativt stress forårsages også af cytokiner i forskellige inflammatoriske tilstande og f.eks. bakterielle infektioner.. De mest almindelige reaktive oxygenarter er superoxidanion (O2-), peroxider som hydrogenperoxid (H2O2), hydroxylradikaler (OH), alkoxidradikaler (RO), peroxidradikaler (RO) og peroxynitrit (ONOO-) (se billedet nedenfor).
Billede kilde: Herb, M., & Schramm, M. (2021). ROS-funktioner i makrofager og antimikrobiel immunitet. Antioxidanter 10 (2): 313.
Overbelastning med frie iltradikaler er blevet sat i forbindelse med mange forskellige sygdomme på grund af deres negative virkninger på celleniveau (lipidperoxidation, dvs. harskning af fedt, proteinskader og DNA-skader). Oxidativt stress spiller en væsentlig rolle i udvikling af koronar hjertesygdom, depression, forskellige autoimmune sygdomme, infektioner, kræft og mange andre neurodegenerative sygdomme som f.eks. Parkinsons sygdom sygdom, blandt andre. Langvarig overdreven oxidativ stress er også forbundet med træthed og vedvarende træthed.
Oxidativt stress og forkortelse af telomerer
En telomer er en DNA-sekvens for enden af alle kromosomer. Dens funktion er at beskytte kromosomet og cellerne mod bl.a. oxidativ stress og degeneration. Hver eukaryote celle har 46 kromosomer og i alt 92 telomerer i deres ender. Telomerer tager sig af al celledeling, og DNA-information kopieres til den nye celle. Det er også kendt, at telomeren altid forkortes lidt for hver deling - de kan dele sig ca. 50-70 gange, hvorefter cellerne ikke længere er i stand til at dele sig, men dør (den såkaldte Hayflick-grænse).
Elizabeth Blackburn, nobelprismodtager og australsk doktor i molekylærbiologi, som har studeret telomerer i årtier, har i sin forskning fundet ud af, at langvarig stress fremskynder forkortelsen af telomerer. Psykologisk stress ser ud til at øge det oxidative stress på celleniveau.. I en omfattende undersøgelse, der blev offentliggjort i 2010, fandt Blackburn ud af, at meditation kan bremse aldring. Lave niveauer af oxidativ stress og højere niveauer af telomerase-enzymaktivitet, som forhindrer forkortelse af telomerer, er blevet observeret hos langtidsmediterende..
Billede: Telomerforkortelse, telomerlængde og telomerase.
Kilde: Vaiserman, A., & Krasnienkov, D. (2021). Telomerlængde som markør for biologisk alder: state-of-the-art, åbne spørgsmål og fremtidsperspektiver. Grænser i genetik 11: 1816.
Men frie iltradikaler er ikke kun en trussel mod helbredet. I visse situationer beskytter de også mod forskellige infektioner og fungerer dermed som en del af immunforsvaret.. Kortvarig oxidativ stress kan også beskytte kroppen mod aldring på grund af mitohormesis.
MITOHORMESIS
Mitohormesis er et udtryk, der bruges til at definere en biologisk reaktion, hvor mitokondriestress fører til øget sundhed og levedygtighed i en celle, et væv eller en hel organisme. Den mitokondrielle stressrespons, der aktiveres af en potentielt skadelig stimulus, kræver en koordineret dialog med cellekernen (mitonuklear kommunikation). Dette samarbejde, der fremkaldes af mitokondriernes hormonelle respons, er afhængigt af en række signaler, hvoraf de vigtigste er reaktive iltarter (ROS).
Også mitokondrielle metabolitter, proteotoksiske signaler, mitokondrie-cytosol-stressresponsen og frigivelsen af mitokiner spiller en vigtig rolle i denne proces. Aktivering af mitohormesis har vist sig at øge levetiden i dyremodeller, og det forbedrer også sundheden ved at forbedre metabolismens funktion og immunsystemet..
Antioxidanter til at afbalancere oxidativt stress
Ifølge hypotesen om oxidativt stress troede man fra 1950'erne til langt op i 1990'erne, at antioxidanter var effektive i behandlingen af næsten alle sygdomme. Oxidativt stress blev også anset for at være væsentligt forbundet med aldring. Dette kaldes teorien om frie radikaler i aldring (FRTA).. Siden er man blevet bedre til at forstå, at brugen af antioxidanter alene ikke garanterer sundhed, og at mange sygdomme understøttes af oxidativ stress såvel som andre underliggende faktorer.
Antioxidanter har dog en plads i alles kost, da overdreven oxidativ stress og svag antioxidantkapacitet er skadeligt for kroppen. Antioxidanter fås fra fødevarer, men kroppen har også internt producerede antioxidanter, som normalt er tilstrækkelige til at afbalancere normalt oxidativt stress.
De vigtigste antioxidanter i maden er C-vitamin, A-vitamin (carotenoider som beta-caroten) og E-vitamin. Sundhedsfremmende forskningsresultater om antioxidanter i kosten omfatter astaxanthin, lycopen og grøn te (især dens epigallocatechin-3-gallat, ECGC).
Kilde til billede: Krumova, K. & Gonzalo, C. (2016). Oversigt over reaktive oxygenarter. Singlet Oxygen: Anvendelser inden for biovidenskab og nanovidenskab 1: 1-21. London: Royal Society of Chemistry.
De vigtigste interne antioxidanter i kroppen omfatter superoxiddismutase (SOD), glutathionsulfhydryl (GSH), coenzym Q10, katalase og glutathionperoxidase. Peroxydroxiner og sulfiredoxin spiller også en vigtig rolle. Andre vigtige endogene antioxidanter omfatter alfa-liponsyre, ferritin, urat, bilirubin, metallothionein, L-carnitin og melatonin.
Forholdet mellem oxidativ stress og kroppens antioxidantkapacitet kan måles nøjagtigt ved hjælp af en række laboratoriemetoder (se senere).
ORAC
Den såkaldte ORAC-værdi angiver indholdet af antioxidanter i en fødevare eller et levnedsmiddel. Akronymet ORAC kommer af de engelske ord Oxygenradikal absorptionskapacitethvilket betyder evnen til at reducere frie iltradikaler. Værdien opnås f.eks. ved at undersøge en plante eller et bær i et reagensglas (in vitro) og dens reaktion med en superoxid-anion. ORAC-værdien er således et vejledende tal, der ikke direkte fortæller os om fødevarens antioxidantpotentiale i kroppen.
Ifølge forskellige skøn har kroppen brug for 3.000 til 5.000 ORAC-enheder om dagen for at beskytte cellerne mod oxidativ stress.
I 2012 trak USDA ORAC-værdien for fødevarer tilbage på grund af utilstrækkelig sundhedsevidens. Det er derfor uklart, om ORAC-værdien kan bruges direkte til at vurdere fødevarers sundhedsmæssige fordele.
Antioxidanter i kosten har også et væld af andre fordele end deres virkning på frie iltradikaler. Ved at kombinere egenskaberne ved bær, grøntsager, frugt, krydderier og svampe som f.eks. kalebasser kan man opnå beskyttelse mod oxidativt stress til gavn for den generelle sundhed.
Måling af oxidativ stress
Oxidativt stress er en ubalance mellem produktionen af frie radikaler og den eksisterende antioxidantkapacitet (også kendt som redoxbalance). Generelt skyldes faldet i dannelsen af frie radikaler en øget antioxidantkapacitet, og et tilsvarende fald i antioxidantkapaciteten kan være forbundet med en øget produktion af frie iltradikaler. Ved at bestemme disse koncentrationer kan balancen mellem oxidations-reduktionsreaktioner, dvs. den generelle oxidative stresstilstand, undersøges mere detaljeret..
Niveauet af oxidativt stress kan også vurderes ved hjælp af andre laboratorieundersøgelser. De vigtigste undersøgelser, der måler oxidativt stress, er præsenteret i tabellen nedenfor.
Tabel: Laboratoriemarkører, der beskriver oxidativt stress.
|
Markør |
Handling |
Referenceområde og optimalt område |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
FRAS-test (Free Radical Analytical System) |
|
|
|
///