– Friedrich Nietzsche (1844–1900)
Hormeesi on johdettu kreikan sanasta hórmēsis, joka tarkoittaa "nopeaa liikettä" tai "liikkeelle panemista". Saksalainen farmakologi Hugo Schulz kuvasi sen ensimmäisen kerran vuonna 1888 tehdessään hiivaa koskevia tutkimuksia. Hän huomasi, että altistamalla hiiva pienille määrille toksisia tai myrkyllisiä aineita hiivan tappamisen sijaan ne saivat hiivan kasvamaan nopeammin. Tieteellisessä kirjallisuudessa termiä hormeesi käyttivät ensimmäisen kerran Southam ja Ehrlich vuonna 1943 artikkelissa, jossa tutkittiin puun hajoavia sieniä.
Hyödyllistä stressitekijää eli eustressiä kutsutaan kirjallisuudessa myös hormeettiseksi stressitekijäksi (stressoriksi). Hormeesi merkitsee jonkin elimistölle stressiä aiheuttavan tekijän biologista vaikutusta, jossa pieni annos on elimistölle hyödyllinen ja vahvistava, mutta suuri annos suorastaan myrkyllinen. Esimerkkejä hormeettisista stressoreista ovat fyysinen harjoittelu, auringonotto, avantouinti, kasvien fytokemikaalit ja tilapäinen energiansaannin rajoittaminen (engl. calorie restriction).
Kuva: Hormeesi hallitsee pleiotrooppista selviytymisohjelmaa.
Lähde: Zimmermann, A. & Bauer, M. & Kroemer, G. & Madeo, F. & Carmona-Gutierrez, D. (2014). When less is more: hormesis against stress and disease. Microbial Cell 1 (5): 150–153.
Hormeesi edustaa keskeistä evoluutiostrategiaa, jota rajoittaa yksilöllinen biologinen joustavuus tai plastisuus. Näillä integroivilla ja mukautuvilla reaktioilla on samanlaisia piirteitä eri lajeilla, mikä tekee niistä evoluution avaintekijän. Jokainen organismi kykenee siten älykkäästi määrittämään biologisen suorituskyvyn esiintymisasteen ja toisaalta tällaisen parannetun suorituskyvyn "kustannukset" kaikissa olosuhteissa tai tilanteissa.
Vasteet hormeettisiin haasteisiin koordinoidaan useiden elinjärjestelmien välillä, joihin kuuluvat solujen itsenäiset molekyylimekanismit ja eri kudosten väliset signaalit. Esimerkiksi liikunta ja paasto pakottavat bioenergeettiset haasteet useille elinjärjestelmille, ja lihakset, maksa, hermoverkot ja rasvakudos ovat erityisen tärkeitä liikunnan aikana.
Mekaanisesti hormeesi näyttää toteutuvan useilla fysiologisilla soluprosesseilla, jotka yhdessä parantavat resilienssiä stressille ja pitkäikäisyyttä. Liilkunta voi ehkäistä ikääntymistä hormeettisen annos-vaste-suhteen ansiosta: liikunnan puute ja ylikunto ovat haitallisia, mutta säännöllinen ja kohtalainen liikunta on hyödyllistä reaktiivisten happilajien (ROS) välitteisen esivakautuksen kautta.
Kuva: Hormeesi ja fyysinen harjoittelu.
Lähde: Pingitore, A. et al. (2015). Exercise and oxidative stress: potential effects of antioxidant dietary strategies in sports. Nutrition 31 (7–8): 916–922.
Eläinmallit ovat osoittaneet, että hormeesi voi tapahtua akuutin vamman jälkeen tai kun krooninen sairaus on alkanut. Esimerkkejä tästä ovat vamman jälkeiset aineenvaihduntahaasteet aivohalvauksessa, sydäninfarkti sekä traumaattiset kudosvammat ja leikkaus. Stressin alaisesta kudoksesta lähtevät hormeettiset signaalit voidaan välittää kauempana oleviin kudoksiin, mikä on luonnollinen ilmiö, jota kutsutaan ”etäkäsittelyksi”, joka auttaa organismia selviytymään stressaavissa ja haastavissa tilanteissa.
Kuva: Examples of metabolic hormesis in the body.
Lähde: Calabrese, E. & Mattson, M. (2017). How does hormesis impact biology, toxicology, and medicine? NPJ Aging and Mechanisms of Disease 3 (1): 1–8.
Hormeesiteorian pohjalla on Toxicological Sciences -lehdessä vuonna 2001 julkaistu tutkimuskatsaus, jossa selvitettiin lähes 700 eri ainesosan vaikutuksia elimistössä. Tutkimuksessa havaittiin, että annos-vastekäyrässä ilmenee U:n tai J:n muotoinen muutos annoksen määrästä riippuen. Pienet annokset olivat hyödyllisiä ja mitä suuremmaksi annos kasvoi, sitä myrkyllisemmäksi aine muuttui. Sittemmin havainto on vahvistettu tarkastelemalla jopa 9 000 eri aineen annos-vastesuhdetta.
Hormeesia on väheksytty toksikologiassa lähes 70 vuotta, mutta viimeaikaisten tutkimusten valossa hormeesia on alettu arvostaa kynnysarvoja tärkeämpänä tekijänä selittämään eri aineiden vaikutuksia.
Kuva: Hormeesin annos-vaste -käyrä.
Lähde: Calabrese, V. & Cornelius, C. & Dinkova-Kostova, A. & Calabrese, E. & Mattson, M. (2010). Cellular stress responses, the hormesis paradigm, and vitagenes: novel targets for therapeutic intervention in neurodegenerative disorders. Antioxidants & Redox Signaling 13 (11): 1763–1811.