Hormesis on termi, jota käytetään biologiassa ja farmakologiassa kuvaamaan pienen annoksen myrkkyä tai stressitekijää. Hormeettinen vaste on yleensä kaksivaiheinen, jolloin pienillä annoksilla stressitekijää on stimuloiva vaikutus ja suurilla annoksilla on estävä vaikutus.
"Se, mikä ei tapa meitä, tekee meistä vahvempia."
– Friedrich Nietzsche
Hormesis on johdettu kreikan sanasta hórmēsis , joka tarkoittaa "nopeaa liikettä" tai "liikkumaan". Sen kuvasi ensimmäisen kerran saksalainen farmakologi Hugo Schulz vuonna 1888 tehdessään tutkimuksia hiivasta. Hän huomasi, että altistamalla hiiva pienille määrille myrkyllisiä tai myrkyllisiä aineita sen sijaan, että se tappaisi hiivan, se todella sai hiivan kasvamaan nopeammin . Tieteellisessä kirjallisuudessa termiä hormesis käyttivät ensimmäisen kerran Southam ja Ehrlich vuonna 1943 artikkelissa, jossa tutkittiin puuta lahoavia sieniä .
Hyödyllinen stressitekijä tai eustressin kokemus kuvataan kirjallisuudessa myös hormeettiseksi stressitekijäksi . Yleisesti ottaen hormesis tarkoittaa jonkin stressiä aiheuttavan tekijän biologista vaikutusta kehossa, jossa pieni määrä on hyödyllistä ja vahvistaa kehoa, mutta suuri määrä on lähes myrkyllistä. Esimerkkejä hormeettisista stressitekijöistä ovat fyysinen harjoittelu, auringonotto, ulkouinti, kasvien fytokemikaalit ja väliaikainen kalorirajoitus .
Kuva: Hormesis hallitsee pleiotrooppista eloonjäämisohjelmaa.
Lähde: Zimmermann, A. & Bauer, M. & Kroemer, G. & Madeo, F. & Carmona-Gutierrez, D. (2014). Kun vähemmän on enemmän: hormesis stressiä ja sairauksia vastaan. Mikrobisolu 1 (5): 150-153.
Hormesis edustaa keskeistä evoluutiostrategiaa, jota rajoittaa yksilöllinen biologinen joustavuus tai plastisuus . Näillä integratiivisilla ja mukautuvilla reaktioilla on samanlaiset määrälliset piirteet eri lajeissa, mikä tekee niistä keskeisen evoluutiotekijän. Jokainen organismi pystyy siksi älykkäästi määrittelemään biologisen suorituskyvyn asteen ja toisaalta tällaisen tehostetun suorituskyvyn kustannukset missä tahansa tilanteessa tai tilanteessa.
Vasteet hormeettisiin haasteisiin koordinoidaan useissa elinjärjestelmissä, joihin kuuluvat solujen autonomiset molekyylimekanismit ja eri kudosten välillä välitetyt signaalit. Liikunta ja paasto esimerkiksi pakottavat bioenergeettisiä haasteita useisiin elinjärjestelmiin , ja lihaksen, maksan, hermoverkostojen ja rasvakudoksen vasteet ovat erityisen tärkeitä harjoituksen aikana.
Mekaanisesti hormesis näyttää tapahtuvan useilla fysiologisilla soluprosesseilla, jotka yhdessä lähentyvät parempaan stressinsietokykyyn ja pitkäikäisyyteen. Harjoittelu voi ehkäistä ikääntymistä hormeettisen annos-vaste-suhteen ansiosta: fyysisen aktiivisuuden puute ja ylikunto ovat molemmat haitallisia, mutta säännöllinen ja kohtalainen harjoittelu on hyödyllistä reaktiivisten happilajikkeiden (ROS) välittämän esikunnon kautta.
Kuva: Hormesis ja liikunta.
Lähde: Pingitore, A. et al. (2015). Harjoitus ja oksidatiivinen stressi: antioksidanttisten ruokavaliostrategioiden mahdolliset vaikutukset urheilussa. Nutrition 31 (7–8): 916–922.
Eläinmallit ovat osoittaneet, että hormesis voi ilmaantua akuutin vamman jälkeen tai kun krooninen sairaus on alkanut. Esimerkkejä tästä ovat vamman jälkeiset aineenvaihduntahaasteet aivohalvauksessa, sydäninfarktissa sekä traumaattisissa kudosvammoissa ja leikkauksissa. Stressin alaisena olevasta kudoksesta lähtevät hormeettiset signaalit voidaan välittää kaukaisiin kudoksiin, luonnonilmiö, jota kutsutaan "etäkäsittelyksi", joka auttaa organismia selviytymään stressaavissa ja haastavissa tilanteissa.
Kuva: Esimerkkejä metabolisesta hormeesista kehossa.
Lähde: Calabrese, E. & Mattson, M. (2017). Miten hormesis vaikuttaa biologiaan, toksikologiaan ja lääketieteeseen? NPJ Ikääntyminen ja sairauden mekanismit 3 (1): 1–8.
Moderni Hormesis-teoria perustuu Toxicological Sciences -lehden vuoden 2001 katsaukseen, jossa tutkittiin lähes 700 erilaisen kemikaalin vaikutuksia kehossa. Tutkimuksessa havaittiin, että annos-vastekäyrä näyttää U- tai J-muotoisen käyrän annoksen määrästä riippuen. Pienet annokset auttoivat ja mitä suurempi tämä annos, sitä myrkyllisempää aineesta tuli. Tämä havainto on vahvistettu tarkastelemalla jopa 9 000 eri aineen annos-vastesuhdetta.
Hormesis on jätetty huomiotta toksikologiassa lähes 70 vuoden ajan, mutta viimeaikaisten tutkimusten valossa hormesis on arvostettu arvokynnyksiä tärkeämmäksi tekijäksi eri aineiden vaikutusten selittämisessä.
Kuva: Hormeettinen annosvastekäyrä.