Hormesis is een term die wordt gebruikt in de biologie en farmacologie om een gunstig effect van een lage dosis van een toxine of een stressor te beschrijven. De hormetische respons is over het algemeen biphasisch, waarbij lage doses van de stressor een stimulerend effect hebben en hoge doses een remmend effect hebben.
"Dat wat ons niet doodt, maakt ons sterker."
– Friedrich Nietzsche
Hormesis is afgeleid van het Griekse woord hórmēsis, wat “snelle beweging” of “in beweging zetten” betekent. Het werd voor het eerst beschreven door de Duitse farmacoloog Hugo Schulz in 1888 tijdens studies naar gist. Hij merkte op dat door de gist bloot te stellen aan kleine hoeveelheden toxische of giftige stoffen, in plaats van de gist te doden, de gist eigenlijk de gist sneller deed groeien. In de wetenschappelijke literatuur werd de term hormesis voor het eerst gebruikt door Southam en Ehrlich in 1943 in een artikel dat houtafbrekende schimmels onderzocht.
De gunstige stressfactor of ervaring van eustress wordt in de literatuur ook beschreven als een hormetische stressor. Over het algemeen betekent hormesis het biologische effect van een stressveroorzakende factor in het lichaam, waarbij een kleine hoeveelheid gunstig is en het lichaam versterkt, maar een hoge hoeveelheid bijna toxisch is. Voorbeelden van hormetische stressoren zijn fysieke training, zonnebaden, openluchtzwemmen, plantenfytochemicaliën, en tijdelijke caloriebeperking.
Afbeelding: Hormesis beheerst een pleiotrope pro-overlevingsprogramma.
Bron: Zimmermann, A. & Bauer, M. & Kroemer, G. & Madeo, F. & Carmona-Gutierrez, D. (2014). Wanneer minder meer is: hormesis tegen stress en ziekte. Microbial Cell 1 (5): 150–153.
Hormesis vertegenwoordigt een centrale evolutionaire strategie die beperkt is door individuele biologische veerkracht of plasticiteit. Deze integratieve en adaptieve reacties delen vergelijkbare kwantitatieve kenmerken tussen soorten, wat het een belangrijke evolutionaire factor maakt. Elk organisme is daarom in staat om intelligent de mate te definiëren waarin biologische prestaties plaatsvinden en aan de andere kant de kosten van dergelijke verbeterde prestaties in elke omstandigheid of situatie.
Reacties op hormetische uitdagingen zijn gecoördineerd over meerdere orgaansystemen en omvatten autonome moleculaire mechanismen in cellen en signalen die tussen verschillende weefsels worden overgedragen. Lichaamsbeweging en vasten dwingen bijvoorbeeld bio-energetische uitdagingen af voor meerdere orgaansystemen, met reacties van spieren, lever, neurale netwerken en vetweefsel die bijzonder belangrijk zijn tijdens de oefening.
Mechanistisch lijkt hormesis te worden uitgevoerd door een verscheidenheid aan fysiologische cellulaire processen die in samenwerking samenkomen op verbeterde stressbestendigheid en levensduur. Lichaamsbeweging kan veroudering tegengaan door middel van een hormetische dosis-responsrelatie: gebrek aan fysieke activiteit en overtraining zijn beide nadelig, maar regelmatige en gematigde lichaamsbeweging is gunstig via reactieve zuurstofsoorten (ROS) gemedieerde preconditionering.
Afbeelding: Hormesis en fysieke oefening.
Bron: Pingitore, A. et al. (2015). Lichaamsbeweging en oxidatieve stress: potentiële effecten van antioxidant dieetstrategieën in de sport. Voeding 31 (7–8): 916–922.
Diermodellen hebben aangetoond dat hormesis kan optreden na acute verwondingen of wanneer de aanvang van een chronische ziekte heeft plaatsgevonden. Voorbeelden hiervan zijn metabole uitdagingen na een verwonding bij beroerte, myocardinfarct en traumatische weefselverwondingen en chirurgie. Hormetische signalen die voortkomen uit een weefsel onder stress kunnen worden gecommuniceerd naar verre weefsels, een natuurlijk fenomeen dat "remote conditioning" wordt genoemd, dat het organisme helpt te overleven in stressvolle en uitdagende situaties.
Afbeelding: Voorbeelden van metabole hormesis in het lichaam.
Bron: Calabrese, E. & Mattson, M. (2017). Hoe beïnvloedt hormesis biologie, toxicologie en geneeskunde? NPJ Aging and Mechanisms of Disease 3 (1): 1–8.
De moderne hormesis theorie is gebaseerd op de review uit 2001 over de Toxicological Sciences -tijdschrift, dat de effecten van bijna 700 verschillende chemicaliën in het lichaam onderzocht. De studie vond dat de dosis-responscurve een U- of J-vormige curve vertoont, afhankelijk van de hoeveelheid dosis. Kleine doses waren nuttig en hoe hoger deze dosis, hoe giftiger de stof werd. Deze observatie is bevestigd door te kijken naar de dosis-responsrelatie van tot 9.000 verschillende stoffen.
Hormesis is bijna 70 jaar verwaarloosd in de toxicologie, maar in het licht van recente studies heeft hormesis waardering gekregen als een belangrijker factor dan waardegrenzen bij het verklaren van de effecten van verschillende stoffen.
Afbeelding: Hormetische dosis-responscurve.
Bron: Calabrese, V. & Cornelius, C. & Dinkova-Kostova, A. & Calabrese, E. & Mattson, M. (2010). Cellulaire stressresponsen, het hormesisparadigma en vitagenes: nieuwe doelen voor therapeutische interventie bij neurodegeneratieve aandoeningen. Antioxidants & Redox Signaling 13 (11): 1763–1811.
///
Dit is een uittreksel uit het aanstaande boek The Resilient Being, dat een vervolg is op het Biohacker's Handbook. Je kunt het boek al vooraf bestellen en ons werk steunen!