Oksidativni stres
Oksidativni stres odražava neravnotežu između sistemske manifestacije reaktivnih vrsta kisika (ROS) i sposobnosti biološkog sistema da lahko detoksificira reaktivne intermedijere ili da popravi nastalu štetu. Poremećaji u normalnom redoks stanju ćelija mogu izazvati toksične efekte, proizvodnjom peroksida i slobodnih radikala koji oštećuju sve komponente ćelije, uključujući proteine, lipide i DNK. Oksidativni stres oksidativnog metabolizma uzrokuje oštećenje baze, kao i prekidanje lanaca u DNK. Oštećenje baze je uglavnom indirektno i uzrokovano je generiranim ROS, npr. O2– (superoksidni radikal), OH (hidroksil radikal) i H2O2 (vodik-peroksid).[1] Nadalje, neke reaktivne oksidativne vrste djeluju kao ćelijski glasnici u redoks signalizaciji. Dakle, oksidativni stres može uzrokovati poremećaje u normalnim mehanizmima ćelijske signalizacije.
Smatra da je kod ljudi se oksidativni stres uključen u razvoj ADHD,[2] kancera,[3] Parkinsonove,[4] Lafora,[5] i Alzheimerove bolesti,[6] te ateroskleroze,[7] srčane insuficijencije,[8] infarkta miokarda,[9][10] sindroma fragilnog X,[11] anemije srpastih ćelija,[12] lichen planus,[13] vitiligoa,[14] autizma,[15] infekcija, sindroma hroničnog umora (ME/CFS),[16] i depresija.[17] Također se čini da je karakterističan za osobe sa Aspergerovim sindromom.[18] Međutim, ROS mogu biti od koristi, jer ih imunski sistem koristi kao način za napad i ubijanje patogena.[19] Kratkotrajni oksidativni stres takođe može biti važan u prevenciji starenja, indukcijom procesa pod nazivom mitohormeza.[20]
| Oksidans | Opis |
|---|---|
| •O– 2, superoksidni anion | Jednoelektronsko redukcijsko stanje O2, formirano u mnogim reakcijama autooksidacije i lanca elektronsog transporta. Prilično nereaktivan, ali može osloboditi Fe2+ iz gvožđe-sumpornih proteina i feritina. Podliježe dismutaciji da bi se formirao H2O2, spontano ili enzimskom katalizom i prekursor je formiranja •OH kataliziranog metalom. |
| H2O2, Vodik-peroksid | Dvoelektronsko redukcijsko stanje, formirano dismutacijom •O– 2 ili direktnom redukcijom O2. Rastvorljiv u lipidima i stoga može difundirati kroz membrane. |
| •OH, Hidroksil radikal | Troelektronsko redukcijsko stanje, formirano Fentonovom reakcijom i razlaganjem peroksinitrita. Izuzetno reaktivan, napada većinu ćelijskih komponenti |
| ROOH, Organski hidroperoksid | Nastaje radikalnim reakcijama sa ćelijskim komponentama kao što su lipidi i nukleobaze. |
| RO•, alkoksi i ROO•, peroksi radikali | Organski radikali usredsređeni na kisik. Lipidni oblici učestvuju u reakcijama peroksidacije lipida. Proizveden u prisustvu kisika radikalnim dodavanjem dvostrukim vezama ili odvajanjem vodika. |
| HOCl, Hipohlorna kiselina | Formira se od H2O2 pomoću mijeloperoksidaza. Rastvorljiv u lipidima i vrlo reaktivan. Lahko će oksidirati proteinske sastojke, uključujući tiolnu grupu, amino grupu i metionin. |
| ONOO–, Peroksinitrit | Nastaje brzom reakcijom između •O– 2 i NO•. Rastvorljiv u lipidima i po reaktivnosti liči na hipohlornu kiselinu. Protoniranjem nastaje peroksinitrozna kiselina, koja se može podvrgnuti homolitskom cijepanju da bi se formirao hidroksilni radikal i dušik-dioksid. |
Bolesti
Sumnja se da je oksidativni stres važan u pojavi više ozbiljnih bolesti, kao što neurodegenerativne bolesti uključujući Lou Gehrigovu bolest (MND ili ALS), Parkinsonova bolest, Alzheimerova bolest, Huntingtonova bolest, depresija, autizam,[24] i multipla skleroza.[25][26] Indirektni dokazi putem praćenja biomarkera kao što su reaktivne vrste kisika i proizvodnja reaktivnih vrsta dušika (RNS), ukazuju da oksidativna oštećenja mogu biti uključena u patogenezu ovih bolesti,[27][28] dok je kumulativni oksidativni stres s poremećenim mitohondrijskim disanjem i oštećenjem mitohondrija povezan s Alzheimerovom i Parkinsonovom bolešću, kao i drugim neurodegenerativnim bolestima.[29]
Smatra se da je oksidativni stres povezan sa određenim kardiovaskularnim oboljenjima, budući da je oksidacija LDL u vaskularnom endotelu prekursor formiranja ateroskreroznog plaka. Oksidativni stres također ima ulogu u ishemijskoj kaskadi zbog kisične reperfuzijske povrede nakon hipoksije. Ova kaskada uključuje moždane i srčane udare. Oksidativni stres je također uključen u sindrom hroničnog umora (ME/CFS).[30] Oksidativni stres također doprinosi ozljeđivanju tkiva nakon zračenja i hiperoksija, kao i kod dijabetesa. Kod hematoloških karcinoma, kao što je leukemija, uticaj oksidativnog stresa može biti obostran. Reaktivne vrste kisika mogu poremetiti funkciju imunskih ćelija, promovišući imunsku evaziju leukemijskih ćelija. S druge strane, visoki nivoi oksidativnog stresa također mogu biti selektivno toksični za ćelije raka.[31][32]
Oksidativni stres je vjerovatno uključen u razvoj raka koji je povezan sa starenjem. Reaktivne vrste kisika proizvedene u oksidativnom stresu mogu uzrokovati direktno oštećenje DNK i stoga su mutagene, a također mogu potisnuti apoptoze i promovirati proliferaciju, invazivnost i metastaze.[3] Infekcija putem Helicobacter pylori koji povećava proizvodnju reaktivnih vrsta kisika i dušika u ljudskom želucu također se smatra važnom u razvoju karcinoma želuca.[33]
Imunska odbrana
Imunski sistem koristi smrtonosne efekte oksidansa, tako što proizvodnju oksidirajućih vrsta čini centralnim dijelom svog mehanizma ubijanja patogena; sa aktiviranim fagocitima koji proizvode i ROS i reaktivne vrste dušika. To uključuje superoksid (•O–
2), dušik-oksid (•NO) i njihov posebno reaktivni proizvod, peroksinitrit (ONOO–).[34] Iako upotreba ovih visoko reaktivnih spojeva u citotoksičnom odgovoru fagocita uzrokuje oštećenje tkiva domaćina, nespecifičnost ovih oksidansa je prednost jer će oštetiti gotovo svaki dio svoje ciljne ćelije.[23] Ovo sprečava da patogen pobjegne iz ovog dijela imunskog odgovora. mutacijom jedne molekulske mete.
COVID-19 i kardiovaskularne povrede
Predloženo je da oksidativni stres može imati glavnu ulogu u određivanju srčanih komplikacija kod COVID-19.[35]
Također pogledajte
- Antioksidativni stres
- Akatalazija
- Malondialdehid, marker oksidativnog stresa
- Mitohondrijska teorija starenja slobodnih radikala
- Mitohormeza
- Dušik-oksid
- Prooksidans
- Reduktivni stres