Stres oksydacyjny - co to jest? Objawy, przyczyny

Stres oksydacyjny to stan ściśle związany z tak zwanymi wolnymi rodnikami. Wolne rodniki to formy tlenu i azotu, które powstają w każdej komórce, głównie tam, gdzie produkowana jest energia. W stanie stresu oksydacyjnego równowaga pomiędzy tworzeniem, a neutralizowaniem wolnych rodników zostaje zaburzona. Choć jest to zjawisko naturalne, to nadmierny i przewlekły stres oksydacyjny prowadzi do wielu problemów zdrowotnych wynikających z uszkodzeń komórkowych.

1. Definicja stresu oksydacyjnego
2. Konsekwencje stresu oksydacyjnego
3. Przyczyny stresu oksydacyjnego
4. Zwalczanie stresu oksydacyjnego

Definicja stresu oksydacyjnego

W prawidłowych warunkach stres oksydacyjny jest niezbędny, ponieważ bierze udział w procesach biologicznych, takich jak przekazywanie sygnałów między komórkami, czy obrona przed drobnoustrojami.

Problem pojawia się, gdy ilość wolnych rodników staje się zbyt duża, a naturalny układ antyoksydacyjny organizmu nie nadąża z działaniem. Wtedy nadmiar reaktywnych cząsteczek zaczyna reagować z błonami komórkowymi, prowadząc do utraty szczelności, z białkami, zmieniając ich działanie, oraz z kwasami nukleinowymi, co może prowadzić do mutacji w DNA. W efekcie dochodzi do zaburzenia funkcjonowania komórek i tkanek, a im dłużej taki stan się utrzymuje, tym większe staje się ryzyko trwałych uszkodzeń.

Konsekwencje stresu oksydacyjnego

W badaniach obserwacyjnych u osób z podwyższonym poziomem markerów oksydacyjnych częściej notowano niektóre zaburzenia stanu zdrowia.

Układ nerwowy

W analizach dotyczących układu nerwowego wykazano, że stres oksydacyjny wiąże się z zaburzeniami funkcji poznawczych, zmęczeniem, pogorszeniem pamięci i koncentracji oraz większym ryzykiem neurodegeneracji (np. choroby Parkinsona), zwłaszcza u osób starszych.

Układ krążenia

W układzie krążenia nadmiar reaktywnych form tlenu przyczynia się do dysfunkcji śródbłonka, obniżonej elastyczności naczyń i przyspieszonego rozwoju miażdżycy.

Wątroba i trzustka

Wątroba i trzustka, które mają istotny udział w metabolizmie, również cierpią z powodu nasilonego stresu oksydacyjnego.  Sprzyja on insulinooporności i gromadzeniu tłuszczu w komórkach, co obserwowano w analizach dotyczących cukrzycy i zespołu metabolicznego.

Odporność, skóra i tkanki łączne

Stres oksydacyjny nie bez znaczenia jest również dla odporności. W układzie odpornościowym przewlekłość tego stanu zwiększa produkcję substancji prozapalnych, prowadząc do utrwalenia zapalenia o zasięgu ogólnoustrojowym. W badaniach dotyczących skóry i tkanek łącznych stres oksydacyjny wiązano z utratą kolagenu, zmniejszoną elastycznością i pogorszeniem procesu gojenia ran.

Przyczyny stresu oksydacyjnego

Zanieczyszczenie powietrza i metale ciężkie

Do najczęstszych czynników nasilających stres oksydacyjny należą zanieczyszczenia powietrza, szczególnie pyły PM2.5 i PM10, które w badaniach populacyjnych korelowały ze wzrostem stężeń wskaźników świadczących o uszkodzeniu błon komórkowych i DNA. Ekspozycja na metale ciężkie, takie jak kadm, ołów czy rtęć, również prowadziła do spadku aktywności enzymów antyoksydacyjnych i nasilenia degradacji lipidów.

Pestycydy, alkohol, papierosy

W badaniach środowiskowych dodatkowo potwierdzono rolę pestycydów i niektórych toksyn organicznych jako źródeł reaktywnych form tlenu. W przeglądach dotyczących stylu życia palenie papierosów i nadużywanie alkoholu były uznawane za jedne z najsilniejszych czynników prooksydacyjnych, wyczerpujących zasoby systemu antyoksydacyjnego.

Niedobory minerałów w diecie, otyłość i cukrzyca

W badaniach żywieniowych niedobór antyoksydantów i pierwiastków mineralnych takich jak cynk, miedź, selen i żelazo powiązano z osłabieniem mechanizmów ochronnych.  W analizach obejmujących osoby z otyłością i cukrzycą typu drugiego hiperglikemia (nadmiar glukozy we krwi) i insulinooporność (zaburzenia działania insuliny obniżającej poziom cukru we krwi) powodowały nadmierną generację wolnych rodników w mitochondriach.

Przewlekłe choroby zapalne

Przewlekłe choroby zapalne, jak reumatoidalne zapalenie stawów, czy nieswoiste zapalenia jelit, również wiązano z nadprodukcją wolnych rodników przez komórki układu odpornościowego. W badaniach nad infekcjami wirusowymi i bakteryjnymi wykazano, że przewlekła aktywacja układu immunologicznego utrwala podwyższone poziomy markerów oksydacyjnych.

Stres i bezsenność

Badania psychologiczne pokazały również, że długotrwały stres, bezsenność i depresja zwiększają poziom hormonów stresu, co przekłada się na wzrost produkcji reaktywnych form tlenu w neuronach i osłabienie rezerw antyoksydacyjnych.

Nadmierna aktywność fizyczna

W kontekście wysiłku fizycznego zaobserwowano, że zbyt intensywny i zbyt często powtarzany trening może czasowo zwiększać stres oksydacyjny poprzez nasiloną pracę mitochondriów i mikrourazy mięśni. Warto jednak zauważyć, że nadmierne hamowanie stresu oksydacyjnego w sporcie może ograniczać adaptację, czyli przystosowanie do narzuconego wysiłku.

Wewnętrzne i zewnętrzne czynniki nasilające stres oksydacyjny.

Zwalczanie stresu oksydacyjnego

W analizach badających naturalne sposoby wzmacniania ochrony antyoksydacyjnej często podkreśla się, że dieta bogata w roślinne związki bioaktywne i mikroskładniki ma korzystny wpływ na równowagę oksydacyjno-redukcyjną organizmu.

Jakie antyoksydanty i zioła?

W wielu publikacjach naukowych wykazano, że wyższe stężenia witaminy C, E, karotenoidów oraz selenu we krwi wiążą się z niższymi poziomami markerów oksydacyjnych i mniejszym ryzykiem chorób przewlekłych. Korzyści obserwowano m.in. u osób z cukrzycą typu drugiego, czy kobiet z zespołem policystycznych jajników.

W innych pracach zwracano uwagę na naturalne substancje roślinne, takie jak szafran, którego składniki bioaktywne, głównie krocyna, w badaniach klinicznych wiązały się z wyraźnym obniżeniem markerów oksydacyjnych i wzrostem całkowitej pojemności antyoksydacyjnej. Wśród przypraw warto zwrócić też uwagę na kurkumę i zawartą w niej kurkuminę, która dodatkowo wykazuje potencjał przeciwzapalny.

Owoce, warzywa, orzechy

Granat, bogaty w polifenole, również wykazywał korzystne działanie w licznych badaniach interwencyjnych, prowadząc do wyższego poziomu całkowitej pojemności antyoksydacyjnej i enzymów obronnych.

W analizach dotyczących wzorców żywieniowych konsekwentnie potwierdza się, że diety bogate w owoce, warzywa, orzechy, nasiona i oliwę z oliwek, wiążą się z wyższą aktywnością enzymów antyoksydacyjnych i niższym poziomem markerów zapalnych, co podkreśla rolę diety typu śródziemnomorskiej w kształtowaniu zdrowia.

Źródło:

• Luo, X., Xie, D., Hu, J., Su, J., & Xue, Z. (2022). Oxidative Stress and Inflammatory Biomarkers for Populations with Occupational Exposure to Nanomaterials: A Systematic Review and Meta-Analysis. Antioxidants (Basel, Switzerland), 11(11), 2182. https://doi.org/10.3390/antiox11112182
• Viola, T. W., Orso, R., Florian, L. F., Garcia, M. G., Gomes, M. G. S., Mardini, E. M., Niederauer, J. P. O., Zaparte, A., & Grassi-Oliveira, R. (2023). Effects of substance use disorder on oxidative and antioxidative stress markers: A systematic review and meta-analysis. Addiction biology, 28(1), e13254. https://doi.org/10.1111/adb.13254
• Palta, P., Samuel, L. J., Miller, E. R., 3rd, & Szanton, S. L. (2014). Depression and oxidative stress: results from a meta-analysis of observational studies. Psychosomatic medicine, 76(1), 12–19. https://doi.org/10.1097/PSY.0000000000000009
• Armstrong, E., & Boonekamp, J. (2023). Does oxidative stress shorten telomeres in vivo? A meta-analysis. Ageing research reviews, 85, 101854. https://doi.org/10.1016/j.arr.2023.101854
• Ghasemi, S., Farokhpour, F., Mortezagholi, B., Movahed, E., Ghaedi, A., Gargari, M. K., Khanzadeh, M., Bazrgar, A., & Khanzadeh, S. (2023). Systematic review and meta-analysis of oxidative stress and antioxidant markers in recurrent aphthous stomatitis. BMC oral health, 23(1), 960. https://doi.org/10.1186/s12903-023-03636-1
• Smith, S. M., Nager, R. G., & Costantini, D. (2016). Meta-analysis indicates that oxidative stress is both a constraint on and a cost of growth. Ecology and evolution, 6(9), 2833–2842. https://doi.org/10.1002/ece3.2080
• Klisic, A., Ahmad, R., Haddad, D., Bonomini, F., & Sindhu, S. (2024). Editorial: The role of oxidative stress in metabolic and inflammatory diseases. Frontiers in endocrinology, 15, 1374584. https://doi.org/10.3389/fendo.2024.1374584
• Jayedi, A., Rashidy-Pour, A., Parohan, M., Zargar, M. S., & Shab-Bidar, S. (2018). Dietary Antioxidants, Circulating Antioxidant Concentrations, Total Antioxidant Capacity, and Risk of All-Cause Mortality: A Systematic Review and Dose-Response Meta-Analysis of Prospective Observational Studies. Advances in nutrition (Bethesda, Md.), 9(6), 701–716. https://doi.org/10.1093/advances/nmy040
• Bjelakovic, G., Nikolova, D., Gluud, L. L., Simonetti, R. G., & Gluud, C. (2012). Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases. The Cochrane database of systematic reviews, 2012(3), CD007176. https://doi.org/10.1002/14651858.CD007176.pub2
• Besora-Moreno, M., Llauradó, E., Valls, R. M., Tarro, L., Pedret, A., & Solà, R. (2022). Antioxidant-rich foods, antioxidant supplements, and sarcopenia in old-young adults ≥55 years old: A systematic review and meta-analysis of observational studies and randomized controlled trials. Clinical nutrition (Edinburgh, Scotland), 41(10), 2308–2324. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2022.07.035