Ce este stresul oxidativ

Stresul oxidativ apare atunci când există un dezechilibru între producția de radicali liberi și capacitatea organismului de a-i contracara.

Stresul oxidativ descrie un dezechilibru între producția și eliminarea de către celule a subproduselor rezultate din descompunerea oxigenului. Acești produși secundari, cunoscuți sub numele de specii reactive de oxigen (ROS), sunt importanți pentru funcționarea celulelor, dar provoacă daune în cantități mari. ROS fac parte dintr-o categorie mai mare de substanțe chimice foarte reactive numite radicali liberi. Deoarece celulele au nevoie de ROS pentru a funcționa, unii cercetători au descris stresul oxidativ ca fiind un lucru bun în anumite contexte. Alții spun că stresul oxidativ, prin definiție, este rău.

Deteriorarea oxidativă este implicată în îmbătrânire și în mai multe boli. Substanțele chimice care inhibă oxidarea și producția de ROS se numesc antioxidanți. Unele cercetări sugerează că antioxidanții ar putea ajuta la limitarea daunelor oxidative. Cu toate acestea, nu este clar cât de mult sau cu ce efect.

Care sunt cauzele stresului oxidativ

ROS sunt produse în mod natural atunci când organismul descompune oxigenul diatomic (O2) ca parte a respirației celulare, procesul de extragere a energiei din glucoză (zahăr). La organismele care au una, acest lucru se întâmplă în mitocondrii, așa-numita centrală electrică a celulei. Ca parte a ultimei etape a respirației celulare, celula separă electronii, sau particulele subatomice negative, de subprodusele din glucoză. Acest lucru permite celulei să producă o moleculă numită adenozin trifosfat (ATP), principala sa sursă de energie. Celula are nevoie de oxigen pentru a accepta electronii la finalul acestui proces, iar majoritatea moleculelor de oxigen sunt transformate în cele din urmă în apă.

Cu toate acestea, unele molecule de oxigen primesc mai puțini electroni și sunt transformate în radicalii liberi, mai exact în ROS. Electronii lipsă ai acestor substanțe sunt cei care le fac extrem de reactive și vor reacționa cu multe substanțe din celulă pentru a câștiga electroni și a deveni mai stabile din punct de vedere chimic. Unii ROS comuni sunt peroxizii (cum ar fi peroxidul de hidrogen), superoxidul și radicalul hidroxil.

„Noi producem în mod constant aceste specii reactive de oxigen, așa cum le numim, în fiecare celulă a corpului”, a declarat, pentru Live Science, Ursula Jakob, profesor de biologie moleculară, celulară și de dezvoltare la Universitatea din Michigan. Pe lângă faptul că sunt un produs secundar al respirației, ERO-urile sunt folosite în semnalizarea celulară, sau trimiterea de mesaje în interiorul sau între celule.

Răspunsurile imunitare, expunerea la radiații și alte răspunsuri celulare la poluanți sau substanțe toxice pot genera, de asemenea, ROS.

Cu toate acestea, producția de ROS nu provoacă daune de la sine, deoarece celulele au nevoie de unii ROS pentru a funcționa. Celulele folosesc antioxidanți pentru a scăpa de excesul de ROS, limitând daunele potențiale. Atunci când cantitatea de ROS depășește sistemul antioxidant al celulei, ROS se acumulează, creând stresul oxidativ, a spus Jakob. Acest lucru se poate datora unei producții crescute de ROS sau unei eliminări reduse din celulă.

Care sunt efectele stresului oxidativ

În mod normal, celulele folosesc ROS ca parte a proceselor de semnalizare – trimițând mesaje către alte părți ale celulei sau către alte celule. Cu toate acestea, excesul de ROS provoacă leziuni oxidative, care reprezintă oxidarea unor părți ale celulei. La fel cum oxidarea fierului formează rugina, acest proces poate transforma și deteriora moleculele care alcătuiesc celulele, ceea ce include mutații în ADN și ARN, proteine prost pliate și alte tipuri de deteriorări ale zaharurilor și lipidelor.

Celulele pot repara o anumită cantitate de daune, dar dacă acestea sunt prea extinse, pot declanșa apoptoza (moartea celulară programată), un fel de mecanism de autodistrugere. În cazuri grave, poate provoca și necroză, adică atunci când celulele sunt atât de deteriorate încât sunt distruse prematur, ceea ce duce la moartea țesutului.

Cercetările sugerează că stresul oxidativ joacă un rol în multe afecțiuni. Unele dintre cele mai bine stabilite dintre acestea sunt diabetul de tip 2, cancerul și întărirea arterelor sau ateroscleroza.

Stresul oxidativ a fost, de asemenea, asociat cu mai multe boli neurodegenerative diferite, inclusiv boala Alzheimer, boala Parkinson, scleroza laterală amiotrofică (ALS) și scleroza multiplă (SM). Această relație a fost observată pentru prima dată la sfârșitul anilor 1980, potrivit unui articol din 2004 publicat în Nature Reviews Drug Discovery, de atunci existând tot mai multe dovezi că stresul oxidativ joacă un rol în bolile neurodegenerative. Un articol din 2016 publicat în Experimental Neurology a trecut în revistă dovezile privind rolul stresului oxidativ în SM încă din 1987.

„Neuronii care sunt expuși riscului în timpul [bolii Alzheimer] sunt profund afectați de fiecare tip cunoscut de leziuni oxidative”, a declarat George Perry, profesor de neurobiologie la Universitatea din Texas. La pacienții cu Alzheimer și la unii pacienți cu Parkinson, a declarat Perry pentru Live Science, semnele de deteriorare oxidativă apar în citoplasma, sau corpul principal, al unor neuroni, care sunt pline de „gunoi mitocondrial” – enzime, împreună cu molecule de cupru și fier, care se găsesc de obicei doar în mitocondrii.

Deteriorarea oxidativă este în mod clar o parte a bolii Alzheimer. Cu toate acestea, cercetătorii nu au reușit să precizeze exact cum și în ce măsură stresul oxidativ de-a lungul vieții unei persoane contribuie la apariția bolii. De asemenea, este greu de spus dacă acesta provoacă îmbătrânirea – o idee care a fost propusă de mult timp de cercetători, a declarat Jakobs.

Care sunt factorii de risc pentru stresul oxidativ

Fumatul „poate genera unele dintre aceste specii reactive”, a declarat Marino Resendiz, profesor de chimie la Universitatea Colorado din Denver: „Așa că apoi asta poate duce la daune”. Radiațiile UV, care pot provoca daune oxidative, sunt, de asemenea, legate de cancerul de piele și de alte tipuri de cancer, potrivit Societății Americane de Cancer.

Unele dovezi sugerează că consumul de alimente care conțin antioxidanți ar putea reduce stresul oxidativ și, prin urmare, o dietă deficitară în antioxidanți ar putea fi un factor de risc. Unele alimente comune bogate în antioxidanți includ broccoli, morcovi, cartofi, spanac și multe fructe de pădure, printre altele.

Cu toate acestea, legătura dintre antioxidanți și stresul oxidativ nu este clară. De exemplu, consumul de suplimente care conțin antioxidanți nu a diminuat semnele de stres oxidativ în creierul persoanelor cu boala Alzheimer într-un studiu clinic din 2012 publicat în JAMA și a fost chiar asociat cu un declin cognitiv mai rapid. Cu toate acestea, un articol de analiză din 2019 a găsit unele dovezi că administrarea unui supliment care conține vitamina E, care este un antioxidant, poate fi utilă pentru persoanele cu Alzheimer, inclusiv dovezi din studiile clinice.

Obezitatea poate crește stresul oxidativ, deoarece radicalii liberi se pot lega de grăsimi și le pot deteriora. Prin urmare, schimbările în stilul de viață, cum ar fi exercițiile fizice și o dietă echilibrată, ar putea ajuta la limitarea stresului oxidativ, a spus Jakob.

„Obezitatea este un factor de risc uriaș”, a spus ea. Într-o mare varietate de organisme model, de la drojdie la primate, a spus Jakob, exercițiile fizice și restricția de calorii sunt asociate cu mai puține daune oxidative asupra celulelor. Dar nu este un efect direct. Deși a spus că exercițiile fizice și restricția calorică pot crește de fapt stresul oxidativ, într-un studiu din 2019 publicat în Nature, ea și alți cercetători au descoperit că, la o specie de viermi rotunzi, stresul oxidativ crescut la începutul vieții poate ajuta la protejarea împotriva daunelor oxidative ulterioare.

Deși a subliniat că această cercetare nu a fost efectuată la oameni, Jakob a spus că subliniază importanța ROS, cel puțin în cantități controlate: „Nu este ca și cum, oh, noi eliminăm toate speciile reactive de oxigen și asta este sănătos. În acest caz, este de fapt sănătos să avem unele niveluri mai ridicate de specii reactive de oxigen”.