Окислительный стресс-это стресс на уровне клеток
Окислительный стресс является естественным биохимическим явлением в организме, которое при сверхэкспрессии может привести к дисбалансу на клеточном уровне, который простирается по всему телу. Стресс окисления может рассматриваться через окислительно-восстановительную реакцию (восстановление окисления). Это химическая реакция, в которой один или несколько электронов переносятся, полностью или частично, от одного атома в другой. В такой реакции электрон-доновый агент окисляется, а агент по достижению электронов уменьшается.
На практике окислительный стресс означает, что клетки подвергаются воздействию слишком большой реакции окисления. Этот дисбаланс вызван наличием слишком большого количества окислительных факторов в организме или снижением антиоксидантной способности организма, то есть резерв сниженных факторов. В идеале, между ними существует баланс, который поддерживает естественный гомеостаз.
При окислительном стрессе количество реактивных и свободных кислородных радикалов увеличивается (увеличение числа активных форм кислорода или АФК). Молекулы, содержащие атомы кислорода, обладают нечетным и свободным электроном, что делает их очень нестабильными и недолгими. Образование свободных кислородных радикалов в организме является нормальным, но они становятся вредными для здоровья в больших количествах. Длительный окислительный стресс INcreases Cell Death, что в крайних случаях может привести к некроз в тканях.
Кислородные радикалы вырабатываются в организме в Митохондриальная энергетическая метаболизм (клеточное дыхание), Ферменты печеночного цитохрома P450 и многие другие клеточные окислительные события. Внешние источники кислородных радикалов включают загрязнение воздуха, радиацию, дым, многие препараты, такие как химиотерапия и ксенобиотики, или другие вещества, которые являются чужды организмом. Окислительный стресс также вызван цитокинами в различных воспалительных условиях и, например, бактериальных инфекций. Наиболее распространенными активными формами кислорода являются анион супероксида (O2-), пероксиды, такие как перекись водорода (H2O2), гидроксильные радикалы (OH), алкоксидные радикалы (RO), радикалы пероксид (Ro) и пероксинитрит (OnOO-) (см. Изображение ниже )
Источник изображения: Herb, M. & Schramm, M. (2021). Функции АФК в макрофагах и антимикробном иммунитете. Антиоксиданты 10 (2): 313.
Бесплатная перегрузка радикалов кислорода была связана со многими различными заболеваниями из -за их побочных эффектов на клеточном уровне (перекисное окисление липидов, то есть прогорможность жира, повреждение белка и повреждение ДНК). Окислительный стресс играет значительную роль в развитие Коронарная болезнь сердца, депрессия, Различные аутоиммунные заболевания, инфекции, рак и многие Нейродегенеративные заболевания такой как Паркинсон болезнь, среди других. Длительный чрезмерный окислительный стресс также связан с усталость и постоянная усталость.
Окислительный стресс и укорочение теломер
Теломер - это последовательность ДНК в конце всех хромосом. Его функция заключается в защите хромосомы и клеток от, среди прочего, окислительного стресса и дегенерации. Каждая эукариотическая клетка имеет 46 хромосомов и в общей сложности 92 теломер на их концах. Теломеры заботятся обо всех клеточных деления, а информация о ДНК копируется в новую ячейку. Также известно, что теломер всегда слегка укорачивается с каждым делением-они могут делить примерно на 50–70 раз, после чего клетки больше не могут делиться, но умирают (так называемые Ограничение сена).
Элизабет Блэкберн, нобелевский лауреат и австралийский доктор молекулярной биологии, которая десятилетиями изучала теломеры, обнаружила, что долгосрочное стресс ускоряет укорочение теломер. Психологический стресс, по -видимому, увеличивает окислительный стресс на клеточном уровнеПолем В обширном исследовании, опубликованном в 2010 году, Блэкберн обнаружил, что медитация может замедлить старение. Низкие уровни окислительного стресса и более высокие уровни активности фермента теломеразы, которые предотвращают укорочение теломер, наблюдались у долгосрочных медитаторов.
Изображение: Теломерное истощение, длина теломер и теломераза.
Источник: Vaiserman, A. & Krasnienkov, D. (2021). Длина теломер как маркер биологического возраста: современные, открытые проблемы и будущие перспективы. Границы в генетике 11: 1816.
Тем не менее, свободные кислородные радикалы представляют собой не просто угрозу для здоровья. В определенных ситуациях они также защищают от различных инфекций и, таким образом, действуют как часть иммунной системы. Краткосрочный окислительный стресс может также защитить организм от старения из-за митоорезис.
Митоорезис
Митоорезис - это термин, используемый для определения биологического ответа, где митохондриальный стресс приводит к увеличению здоровья и жизнеспособности в клетке, ткани или целого организма. Реакция митохондриального стресса, активированная потенциально разрушительным стимулом, требует скоординированного диалога с клеточным ядром (Митоядерное общение) Это сотрудничество, вызванное гормотическим ответом в митохондриях, основано на различных сигналах, наиболее важными являются активные формы кислорода (АФК).
Кроме того, митохондриальные метаболиты, протеотоксические сигналы, реакция на стресс -митохондрии -цитозоль и высвобождение митокины играть значительную роль в этом процессе. Было обнаружено, что активация митоорезиса увеличивает продолжительность жизни на животных моделях, а также повышает здоровье, улучшая функциональный метаболизм и иммунную систему.
Антиоксиданты в балансировке окислительного стресса
В соответствии с гипотезой окислительного стресса, с 1950 -х годов и до 1990 -х годов, считалось, что антиоксиданты эффективны при лечении практически любого заболевания. Считалось, что окислительный стресс также существенно связан со старением. Это называется теория старения свободного радикала (FRTA). С тех пор лучше понято, что использование только антиоксидантов не гарантирует здоровья и что многие заболевания подкрепляются окислительным стрессом, а также другими основными факторами.
Тем не менее, антиоксиданты имеют место в рационе каждого, так как чрезмерный окислительный стресс и слабая антиоксидантная способность вредит организму. Антиоксиданты получают из пищи, но организм также имеет внутренне продуцируемые антиоксиданты, которые обычно достаточны для баланса нормального окислительного стресса.
Наиболее важными антиоксидантами в пище являются витамин С, витамин А (каротиноиды, такие как бета-каротин) и витамин E. Результаты исследований, способствующих развитию здоровья, включают в себя диетические антиоксиданты включают астаксантин, ликопен и зеленый чай (особенно его эпигаллокатехин-3-галлат, ECGC).
Источник изображения: Krumova, K. & Gonzalo, C. (2016). Обзор реактивных видов кислорода. Синглет -кислород: применение в биологических науках и нанонаукциях 1: 1–21. Лондон: Королевское общество химии.
Наиболее важными внутренними антиоксидантами в организме являются супероксиддисмутаза (SOD), глутатион сульфгидрил (GSH), коэнзимент Q10, каталаза и глютатион пероксидаза. Пероксидроксины и сульфиредоксин также играют важную роль. Другие важные эндогенные антиоксиданты Включите альфа-липовую кислоту, ферритин, урат, билирубин, металлотионеин, L-карнитин и мелатонин.
Взаимосвязь между окислительным стрессом и антиоксидантной способностью организма может быть точно измерена с использованием различных лабораторных методов (см. Позже).
Орак
Так называемое значение ORAC указывает на антиоксидантное содержание пищи или продуктов питания. Аббревиатура Orac происходит от английских слов Способность поглощения кислорода, что означает способность уменьшать свободные кислородные радикалы. Значение получается, например, путем изучения растения или ягоды в пробирке (in vitroи его реакция с супероксидным анионом. Таким образом, значение ORAC является показательной фигурой, которая не говорит нам о антиоксидантном потенциале пищи в организме.
Согласно различным оценкам, организму требуется от 3000 до 5000 единиц ORAC в день, чтобы защитить клетки от окислительного стресса.
В 2012 году Министерство сельского хозяйства США отозвало значение ORAC для пищевых продуктов из -за недостаточных доказательств здравоохранения. Поэтому неясно, можно ли использовать значение ORAC непосредственно для оценки пользы для здоровья продуктов питания.
Диетические антиоксиданты также имеют множество преимуществ, отличных от их влияния на свободные кислородные радикалы. Сочетая свойства ягод, овощей, фруктов, специй и грибов, таких как тыква, защита от окислительного стресса может быть достигнута в поддержку общего здоровья.
Измерение окислительного напряжения
Окислительный стресс - это дисбаланс между производством свободных радикалов и существующей антиоксидантной способностью (также известной как окислительно -восстановительный баланс). В целом, снижение образования свободных радикалов обусловлено увеличением антиоксидантной способности, и соответствующее снижение антиоксидантной способности может быть связано с увеличением производства свободных кислородных радикалов. Определяя эти концентрации, баланс реакций снижения окисления, то есть общее состояние окислительного стресса, может быть изучен более подробно.
Уровень окислительного стресса также может быть оценен другими лабораторными исследованиями. Наиболее важные исследования, измеряющие окислительный стресс, представлены в таблице ниже.
Стол: Лабораторные маркеры, описывающие окислительный стресс.
|
Маркер |
Действие |
Ссылочный диапазон и оптимальный диапазон |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Тест FRAS (аналитическая система свободного радикала) |
|
|
|
///