Oxidačný stres je stav, pri ktorom dochádza k poškodzovaniu tkanív tela prostredníctvom voľných radikálov. To vyúsťuje do rôznych chorôb. Čo je to vlastne ten oxidačný stres a čo sú voľné radikály? Čo je to oxidačný stres, prečo vzniká a aký má dopad? A ďalšie dôležité informácie.
Voľný radikál je každá molekula alebo jej časť, ktoré môžu existovať nezávisle a obsahujú jeden alebo dva nespárené elektróny. K najdôležitejším z nich patria kyslíkové voľné radikály. Vhodnejším výrazom je označenie reaktívne formy kyslíka. Označujú sa tak látky, ktoré obsahujú jeden alebo viac atómov kyslíka a sú oveľa reaktívnejšie ako molekulový kyslík; môžu to byť kyslíkové radikály alebo látky, ktoré sa v organizme ľahko premieňajú na radikály.
Superoxidové radikály (O2•−), peroxid vodíka (H2O2), hydroxylové radikály (•OH) a singletový kyslík (1O2) patria teda medzi tzv. reaktívne formy kyslíka (ROS), vznikajúce ako vedľajšie produkty metabolizmu v biologických systémoch. Rôzne procesy na bunkovej úrovni totiž závisia od správnej produkcie a prítomnosti týchto reaktívnych foriem kyslíka. Keď sa produkcia ROS zvýši, začnú vykazovať škodlivé účinky na dôležité bunkové štruktúry, na bielkoviny, tuky a nukleové kyseliny.
Oxidačný stres - Normálna bunka - Bunka napadnutá voľnými radikálmi - bunka s oxidačným stresom. Zdroj foto: Shutterstock
Jestvuje veľa dôkazov, že oxidačný stres je v rôznej miere dôležitý pri vzniku a postupnom vývine viacerých chorôb. Súvisí s rakovinou, cukrovkou, metabolickými poruchami, aterosklerózou či kardiovaskulárnymi ochoreniami.
Prečítajte si tiež: Voľné radikály v medicíne: prehľad
Ako vznikajú voľné radikály a oxidačný stres?
Reaktívne formy kyslíka sa produkujú hlavne v mitochondriách, ktoré sú maličkými „bunkovými elektrárňami“. Superoxidový radikál môže byť tvorený napríklad pri bunkovom dýchaní, ďalej počas metabolizmu kyseliny arachidónovej, endotelovými a zápalovými bunkami.
Oxidanty a tvorba voľných radikálov. Produkcia ROS závisí od enzymatických a neenzymatických reakcií. K enzymatickým reakciám schopným tvoriť ROS patria tie, ktoré sa podieľajú na dýchacom reťazci, tvorbe prostaglandínov, fagocytóze a systéme cytochrómu P450. Neenzymatické reakcie môžu byť tiež zodpovedné za tvorbu voľných radikálov. Kyslík v nich reaguje s organickými zlúčeninami; respektíve vtedy, ak sú bunky vystavené ionizujúcemu žiareniu. Neenzymatická produkcia voľných radikálov sa môže vyskytnúť aj počas mitochondriálneho dýchania.
Zjednodušene sa dá povedať, že voľné radikály vznikajú počas rôznych chemických reakcií v organizme. Hovoríme, že sa tvoria z vnútorných aj vonkajších zdrojov. Aktivácia imunitných buniek, zápal, ischémia, rakovina, nadmerné cvičenie, psychický stres, starnutie sú zodpovedné za vnútornú tvorbu voľných radikálov.
Vonkajšia produkcia voľných radikálov môže nastať v dôsledku vystavenia sa znečisťujúcim látkam z prostredia, ťažkým kovom ako kadmium, ortuť, olovo, železo, arzén. Tiež niektoré lieky ako cyklosporín, takrolimus, gentamycín či bleomycín vedú k tvorbe voľných radikálov. Z bežne dostupných látok sú to chemické rozpúšťadlá, použitý olej a tuk, cigaretový dym, alkohol a žiarenie.
Keď tieto zlúčeniny preniknú do tela, sú degradované alebo metabolizované; ako vedľajšie produkty vznikajú voľné radikály.
Prečítajte si tiež: Prehľad o voľných radikáloch a antioxidantoch
Voľné radikály môžu napadnúť akúkoľvek molekulu v našom organizme a spôsobiť tak jej oxidačné poškodenie. Najzávažnejším z nich je poškodenie fosfolipidov bunkových membrán. Tieto poškodenia vedú k poruchám životne dôležitých membránových dejov, či dokonca k zániku celej bunky. Táto situácia môže viesť k poškodeniu nukleových kyselín (mutagenéza, karcinogenéza, apoptóza). Veľmi často dochádza k peroxidácii lipidov.
Táto peroxidácia najčastejšie postihuje viacnasýtené mastné kyseliny, pretože majú viac dvojitých väzieb, medzi nimi sa nachádza metylénová skupina -CH2 so zvláštne reaktívnymi vodíkmi. Lipoperoxidáciu však môžu zastaviť lipofilné „chain-breaking“ antioxidanty, hlavne vitamín E a koenzým Q10. Tie sú schopné viazať lipidové peroxyradikály a prerušiť tak reťazovú reakciu. Voľné radikály môžu poškodiť DNA. Takéto poškodenie sa prejavuje hlavne karcinogénnym a mutagénnym účinkom.
Vo svojej podstate voľné radikály nie sú pre organizmus zlé. Organizmus si ich vytvára, aby dokázal odolávať určitým druhom baktérií a vírusov a potom ich neutralizuje pomocou enzýmov, ktoré sú schopné tieto nestabilné radikály zneškodniť bez toho, aby sa samy stali nestabilné. Problémy sa objavia až vtedy, ak sa organizmus musí dlhšiu dobu vyrovnávať s ich prebytkom, za ktorý môžu zodpovedať vonkajšie faktory ako sú napríklad: tabak, alkohol, znečistené ovzdušie, slnečné žiarenie, nadbytok tuku v jedálničku.
Voľné kyslíkové radikály sú produkované počas normálnych biochemických a metabolických procesov v organizme, ale aj z extrémnych zdrojov, ako je expozícia rozličným enviromentálnym agresorom. Lipidy, proteíny, karbohydráty a DNA sú schopné reagovať s voľnými kyslíkovými radikálmi a podieľať sa na etiológií rozličných ochorení (reumatoidná artritída, ateroskleróza, pľúcne ochorenia a pod.). Proti poškodeniu organizmu pôsobia antioxidanty ako glutationperoxidáza, superoxid dismutáza, kataláza, glutation, ubichinol, kyselina močová a esenciálne mastné kyseliny ako aj prírodné antioxidanty zo stravy, napr.
Voľné radikály významne prispievajú k vzniku a priebehu diabetu, podporujú starnutie, vznik očných ochorení, niektorých pľúcnych ochorení, kožných chorôb, neurodegeneratívnych chorôb (napr. Parkinsonova a Alzheimerova choroba), poruchy imunity, podporujú vírusové infekcie, majú význam pri niektorých intoxikáciach. podieľajú sa napríklad pri reumatickom zápale kĺbov, spolupôsobia pri eklampsii, mužskej neplodnosti.
Prečítajte si tiež: Použitie lecitínu pre zdravie
Každému z nás sa v tele prirodzene vytvárajú tzv. reaktívne kyslíkové formy, známe ako voľné radikály, ktorých prevaha je v organizme nežiadúca. Preto je pre udržanie rovnováhy potrebné prijímať dostatočné množstvo antioxidantov. Vedecké výskumy dokazujú, že zdravá rovnováha je veľmi dôležitá pre správne a bezchybné fungovanie celého organizmu a jeho imunitného systému, kedy práve naopak voľné radikály pomáhajú v boji s patogénmi, ktoré spôsobujú infekcie a zápaly v organizme.
Strata rovnováhy medzi voľnými radikálmi a antioxidantmi sa nazýva oxidačný stres, ktorý je spoluzodpovedný za množstvo zdravotných komplikácií. Oxidačný stres ovplyvňuje vitalitu a imunitný systém nášho organizmu, rýchlosť starnutia buniek, čo v konečnom dôsledku ovplyvňuje kvalitu nášho zdravia a teda aj života. Naše bunky pociťujú stres rovnako ako my!
Pri prevahe radikálov sa zvyšuje hladina stresového hormónu - kortizolu v organizme, čo znižuje tvorbu T-lymfocytov (bielych krviniek) dôležitých pre správne fungujúci imunitný systém. Oxidačný stres tak prispieva k starnutiu buniek, tkanív, a teda aj celého organizmu.
Za normálnych podmienok je oxidácia chemický proces, ktorý je potrebný a bežne prebieha v ľudskom organizme. Voľné radikály obsahujú nepárny počet elektrónov, čo im dovoľuje ľahko reagovať s inými molekulami a preto pri prevahe voľných radikálov vznikajú po celom tele neriadené oxidácie. V takýchto prípadoch dochádza k poškodeniu bunky a DNA, následkom čoho vzniká veľké množstvo ochorení, predovšetkým Parkinsonova a Alzheimerova choroba, diabetes, ateroskleróza (upchávanie krvných ciev), zápaly a infekcie v organizme, hypertenziu (vysoký krvný tlak), srdcové ochorenia, ochorenia degenerujúce nervovú sústavu, a v neposlednom rade rakovina.
Tvorba voľných radikálov je v organizme úplne normálna a je súčasťou zložitého systému tela, ktorým si udržiavame zdravie. Voľné radikály sa tvoria, napr. pri procesoch, akými sú cvičenie, alebo ako odpoveď imunitného systému na lokalizovaný zápal v organizme. Na tvorbu voľných radikálov máme však veľký vplyv aj my sami, ako aj prostredie, v ktorom žijeme.
Nerovnováhu medzi radikálmi a antioxidantmi spôsobuje vystavenie organizmu pôsobeniu ozónu, pesticídov a čistiacich prostriedkov, rôznych druhov žiarenia (slnečné, UV, rádioaktívne, e-smog, ionizujúce). Taktiež veľký podiel má aj kvalita prostredia a ovzdušia, v ktorom žijeme. Stravovanie s vysokým obsahom cukrov a tukov, časté požívanie alkoholických a omamných látok a liekov, či fajčenie. To sú všetko faktory, ktoré dokážeme sami ovplyvniť a prispievať tak každý deň k zdravej rovnováhe medzi voľnými radikálmi a reaktívnymi kyslíkovými formami.
Fyziologické účinky voľných radikálov
Keď sú voľné radikály udržiavané v nízkych alebo stredných koncentráciách, zohrávajú pre organizmus aj niekoľko prospešných úloh:
- Tvorba niektorých bunkových štruktúr
- Boj proti patogénom - využíva ich obranný systém; napríklad bunky schopné požierať patogénne mikróby - tvoria, ukladajú a uvoľňujú voľné radikály v boji proti mikróbom
- Zvýšenie odolnosti organizmu proti infekciám
- Regulačná úloha v signálnych kaskádach - napr. NO, oxid dusnatý je posol medzi bunkami potrebný na správnu moduláciu prietoku krvi. Má aj iné dôležité role.
Škodlivé účinky voľných radikálov
Je teda zrejmé, že keď je voľných radikálov v tele nadbytok, spôsobujú jav známy ako oxidačný stres. Tento škodlivý proces negatívne ovplyvňujúci bunkové štruktúry, hlavne membrány a DNA, neblaho vplýva na tukové, bielkovinové, lipoproteínové komplexy či genetickú informáciu. Oxidačný stres pritom vzniká, keď existuje nerovnováha medzi tvorbou voľných radikálov a schopnosťou buniek ich odstraňovať:
- Lipidová peroxidácia - Nadbytok hydroxylového radikálu a peroxynitritu môže spôsobiť peroxidáciu tukov a tým poškodiť bunkové membrány. Za týchto okolností sa tvorí látka malondialdehyd a iné zlúčeniny, ktoré sú pre bunky toxické a tiež mutagénne; vedú k mutáciám. Ide o radikálovú reťazovú reakciu, ktorá sa šíri rýchlo a ovplyvňuje veľké množstvo lipidových molekúl
- Oxidačné modifikácie bielkovín - Aj bielkoviny môžu byť poškodené oxidačným stresom, čo vedie k strate alebo zhoršeniu ich enzymatickej aktivity.
- Oxidačné poškodenie DNA - Na úrovni DNA tiež môže dôjsť k poškodeniu súvisiacemu s oxidačným stresom- tieto zmeny vedú k mutáciám DNA. Bunka môže zaviesť niekoľko mechanizmov opravy vrátane antioxidantov.
Ak nie je oxidačný stres kontrolovaný, môže byť zodpovedný za vyvolanie niektorých chorôb, hlavne chronických a degeneratívnych. Urýchľuje tiež proces starnutia buniek tela. Oxidačný stres a voľné radikály sú jedným z najrozšírenejších škodných ľudského zdravia.
Oxidačný stres a rôzne ochorenia
Oxidačný stres je spájaný s viacerými ochoreniami:
- Rakovina: V súčasnosti sa považuje oxidačný stres a oxidačné poškodenie DNA za jeden zo stimulov zodpovedných za rozvoj rakoviny. Rozvoj rakoviny sa dáva do súvisu aj s nezdravým životným štýlom, napríklad so zvýšenou konzumáciou tukov v potrave.
- Kardiovaskulárne ochorenia: Výskumy tiež poukazujú na to, že oxidačný stres by sa mal považovať za prvotnú alebo druhotnú príčinu mnohých týchto ochorení. Oxidačný stres tu totiž pôsobí najmä ako spúšťač aterosklerózy, kôrnatenia tepien.
- Neurologické ochorenia: Oxidačné pôsobenie hrá kľúčovú rolu pri strate neurónov a progresii demencie.
- Respiračné ochorenia: Astma a chronická obštrukčná choroba pľúc sú spojené s oxidačným stresom.
- Reumatoidná artritída: Aj pri reumatoidnej artritíde, ktorá je spojená s chronickým zápalom kĺbov a okolitých tkanív, zohrávajú voľné radikály významnú úlohu.
- Obličkové choroby: Oxidačný stres sa podieľa na množstve obličkových ochorení - zápaloch, zlyhaní, ale tiež pri prítomnosti bielkovín v moči a urémií.
- Sexuálne dozrievanie: Podľa niektorých autorov môže byť oxidačný stres zodpovedný za oneskorené sexuálne dozrievanie a nástup puberty.
What Are Oxidants?
Antioxidanty ako ochrana pred oxidačným stresom
Tým, že prostredie je bohaté na voľné radikály, evolúcia viedla k vývoju viacerých obranných systémov proti nim. Jednou z týchto obrán sú antioxidanty. Mechanizmy, akými účinkujú, sú nasledovné:
- Prevencia tvorby voľných radikálov.
- Zastavenie oxidačných procesov vychytávaním voľných radikálov.
- Oprava poškodených bunkových molekúl a štruktúr.
- Tvorba antioxidačných enzýmov na základe DNA.
Antioxidanty buniek je možné rozdeliť na enzýmové a neenzýmové. Enzýmové antioxidanty Patria k nim enzýmy superoxiddismutáza, kataláza a glutationperoxidáza. Bielkoviny, ktoré viažu ióny železa a medi v tele ako transferín, feritín sú tiež antioxidantami. Svoje miesto medzi antioxidantami má aj bielkovina albumín, nachádzajúca sa v krvi.
Antioxidanty, ktoré sa tvoria v organizme chemickou cestou, sú bilirubín, glutatión, kyselina močová, kyselina lipoová, melatonín, koenzým Q, pohlavné hormóny, a iné. Dôležitú skupinu zohrávajú aj tie antioxidanty, ktoré sa nachádzajú v potrave. Patrí k nim vitamín C, E, karotenoidy a rastlinné fenoly.
Flavonoidy predstavujú obrovskú skupinu rastlinných polyfenolov, sú hlavnými predstaviteľmi červených, modrých a žltých rastlinných pigmentov. Nachádzajú sa v ovocí, zelenine, zelenom aj čiernom čaji a červenom víne. K najrozšírenejším z nich patrí kaempferol, kvercetín a rutín.
Zdroje antioxidantov. Zdroj foto: efekt.sk
Osobitnou skupinou antioxidantov sú syntetické antioxidanty. Patria k nim napríklad chelátotvorné látky, ktoré sa používajú pri otravách ťažkými kovmi, ale tiež inhibítory tvorby voľných radikálov ako penicilamín či deferoxamín. Antioxidačné vlastnosti majú aj niektoré iné lieky, napríklad β-blokátory, inhibítory ACE alebo statíny používané k zníženiu koncentrácie cholesterolu v krvi.
Preventívne opatrenia pred oxidačným stresom
Aby sme obmedzili oxidačný stres v našom organizme, sú vhodné niektoré opatrenia na poli prevencie:
- Potrava s dostatkom ovocia, zeleniny, bylín, zeleného čaju a i.
- Pravidelné cvičenie - v primeranej miere znižuje riziko ochorení súvisiacich s oxidačným stresom, zlepšuje vitalitu a spomaľuje starnutie.
- Zákaz fajčenia a vyhýbanie sa fajčiarskym priestorom - aj pasívne fajčenie je zdraviu škodlivé.
- Práca s chemikáliami - napríklad pesticídy používané v záhradkárstve sú potencionálne nebezpečné.
- Opaľovací krém - zabraňuje poškodeniu pokožky ultrafialovým svetlom.
- Obmedzenie príjmu alkoholických nápojov na minimum.
Ako sa teda chrániť pred oxidačným stresom?
Antioxidanty sú látky, ktoré si telo nevie vyrobiť, preto ich musíme záskavať zo stravy. Antioxidanty znižujú reaktivitu alebo úplne deaktivujú voľne radikály. Antioxidanty prispievajú k zachovaniu pôvodných fyzikálnych a chemických vlastností organizmu ,pretože bránia samovoľnej oxidácii potravín a iných prvkov nachádzajúcich sa v organizme. Podľa mnohých vedeckých štúdií ich užívanie má priaznivé účinky na zdravie(znižujú pravdepodobnosť vzniku srdcovo-cievnych chorôb a niektorých typov rakoviny), na správne fungujúci imunitný systém ako aj na spomalenie starnutia organizmu.
Na začiatok je potrebné si uvedomiť, že nie je možné úplne sa vyhnúť voľným radikálom a oxidačnému stresu. Existujú však veci, ktoré môžete urobiť, aby ste minimalizovali účinky oxidačného stresu na vaše telo. Hlavná vec, ktorú môžete urobiť, je zvýšiť hladinu antioxidantov a znížiť tvorbu voľných radikálov.
Získajte zo svojeje stravy viac antioxidantov. Antioxidanty sa dajú deliť na prirodzené (v prírode, alebo v danej potravine sa prirodzene vyskytujú) a syntetické (vytvorené bez patričného relevantného výskytu v prírode).
- Vitamín A (retinol) - spomaľuje procesy starnutia v organizme, zohráva významnú úlohu v imunitných aj reprodukčných procesoch, podieľa sa na raste kostí a pomáha udržať zdravú pokožku (chráni organizmus pred poškodením vplyvom slnečného žiarenia), pomáha udržiavať správnu funkciu očnej sietnice aj dýchacích ciest, pomáha normálnej funkcií žliaz a rezistencií voči infekciám.
- Vitamín E (tokoferol) - je najdôležitejším antioxidantom v našom tele, preto sa používa pri liečbe ochorení, kde hrá oxidačný stres veľkú rolu. Okrem toho ovplyvňuje tvorbu červených krviniek, prispieva k obnove tkanív a spomaľuje proces starnutia buniek a tkanív.
- Vitamín C (kyselina L-askorbová) - reguľuje metabolizmus aminokyselín, udržiava pevnosti cievnych stien (najmä kapilár), podporuje vstrebávanie železa, stimuluje tvorbu bielych krviniek, má veľký podiel na správnom vývoji kostí, zubov a chrupaviek a podporuje tvorbu kolagénu.
- Selén - výborným zdrojom selénu sú ryby, mäkkýše, červené mäso, vajcia, slnečnicové semená, kurča, cesnak a oriešky. Zelenina môže byť takisto dobrým zdrojom, ak sa pestuje na pôde s bohatým obsahom selénu. Pozor! Je možné konzumovať iba v určitých dávkach, pretože väčšie dávky môžu spôsobiť otravu
Dostatok antioxidantov obsahuje aj cibuľa, olivy, z radu korenín majorán, kurkuma, škorica, šalvia, zelený čaj, či melatonín.
7 spôsobov ochrany pred oxidačným stresom
- Pravidelne cvičte, resp. pravidelne sa hýbte.
- Nefajčite. Vyvarujte sa aj dlhšiemu pobytu v zadymených priestoroch (pasívne fajčenie).
- Používajte chemické prostriedky opatrne. Nevystavuje sa alebo svoju pokožku pôsobeniu čistiacich prostriedkov a chemikálií (používajte gumené rukavice a rúško), predchádzajte zbytočnému ožiareniu (slnečnému bez prostriedku na opaľovanie).
- Používajte opaľovací krém.
- Znížte príjem alkoholu a iných omamných látok a liekov.
- Doprajte si dostatok spánku.
- Neprejedajte sa.
Jedzte päť porcií denne zložených z rôznych druhov ovocia a zeleniny. to je najlepším spôsob, ako maximalizovať množstvo antioxidantov v organizme.