Окислювальний стрес: роль, механізм, показники

Стресом вважається неспецифічна реакція організму на дію внутрішніх або зовнішніх факторів. Це визначення було введено в практику Г. Сельє (канадським фізіологом). Будь-яка дія або умова може спровокувати стрес. Однак не можна виділити один фактор і назвати його основною причиною виникнення реакції організму.

відмінні ознаки

При аналізі реакції не має значення характер ситуації (приємна вона чи неприємна), в якій знаходиться організм. Інтерес представляє інтенсивність потреби в адаптації або перебудові відповідно до умов. Організм в першу чергу протиставляє впливу дратівної агента свою можливість відповідати і гнучко пристосовуватися до ситуації. Відповідно, можна зробити наступний висновок. Стрес є комплекс пристосувальних відповідей, які видаються організмом в разі впливу фактора. Таке явище називається в науці загальним адаптаційним синдромом.

стадії

Адаптаційний синдром протікає поетапно. Спочатку настає стадія тривоги. Організм на цьому етапі висловлює безпосередню реакцію на вплив. Друга стадія - резистенции. На цьому етапі організм максимально ефективно адаптується до умов. На останній стадії настає виснаження. Для проходження попередніх етапів організм задіє свої резерви. Відповідно, до останньої стадії вони значно виснажені. В результаті всередині організму починаються структурні перебудови. Однак у багатьох випадках цього недостатньо для виживання. Відповідно, непоправні запаси енергії виснажуються, і організм перестає адаптуватися.

окислювальний стрес

антиоксидантні системи і прооксиданти при тих чи інших умовах приходять в нестійкий стан. До складу останніх елементів входять всі фактори, які відіграють активну роль в посиленому формуванні вільних радикалів або інших видів кисню реактивного типу. Первинні механізми шкідливої дії окисного стресу можуть бути представлені різними агентами. Це можуть бути клітинні фактори: дефекти мітохондріального дихання, специфічні ферменти. Механізми окисного стресу можуть бути і зовнішніми. До таких, зокрема, відносять куріння, прийом ліків, забруднення повітря і так далі.

вільні радикали

Вони постійно утворюються в людському організмі. У деяких випадках це обумовлено випадковими хімічними процесами. Так, наприклад, виникають гідроксильні радикали (ОН). Їх поява пов`язана з постійною схильністю іонізуючим випромінюванням низького рівня і виділенням супероксида внаслідок витоку електронів і ланцюги їх транспорту. В інших випадках виникнення радикалів обумовлено активированием фагоцитів і продукуванням ендотеліальними клітинами оксиду азоту.

Механізми окисного стресу

Процеси виникнення вільних радикалів і вирази організмом відповіді приблизно збалансовані. При цьому досить легко зрушити це відносна рівновага на користь радикалів. В результаті порушується біохімія клітки і виникає окислювальний стрес. Велика частина елементів в змозі переносити помірну ступінь дисбалансу. Це обумовлюється наявністю в клітинах репаративних структур. Вони виявляють і видаляють пошкоджені молекули. На місце останніх приходять нові елементи. Крім цього, клітини мають здатність посилити захист, відповідаючи на окислювальний стрес. Наприклад, щури, поміщені в умови з чистим киснем, гинуть через кілька днів. Варто сказати, що в звичайному повітрі присутній близько 21% Про₂. Якщо впливати на тварин поступово збільшуються дозами кисню, їх захист буде посилюватися. В результаті можна добитися того, що щури цілком зможуть переносити і 100% концентрацію Про₂. Тим не менш сильний окислювальний стрес здатний викликати серйозні руйнування або загибель клітин.

провокуючі фактори

Як вище було сказано, в організмі підтримується баланс вільних радикалів і захистом. З цього можна зробити висновок, що окислювальний стрес викликається як мінімум двома причинами. Перша полягає в зниженні активності захисту. Друга полягає в підвищенні освіти радикалів до такої міри, що антиоксиданти виявляться не в змозі їх нейтралізувати.

Зниження захисної реакції

Відомо, що антиоксидантна система в більшій мірі залежить від нормального харчування. Відповідно, можна зробити висновок, що зниження захисту в організмі є наслідком поганого раціону. Цілком ймовірно, безліч захворювань людини обумовлюється дефіцитом антиоксидантних нутрієнтів. Наприклад, нейродегенерации виявляється внаслідок недостатнього надходження вітаміну Е у хворих, організм яких не може засвоювати жири належним чином. Є також відомості про те, що у осіб, інфікованих ВІЛ, виявляється відновлений в лімфоцитах глутатіон в вкрай низьких концентраціях.

Відео: Вітамін D і простудні інфекції

куріння

Воно є одним з основних чинників, що провокують окислювальний стрес в легких і багатьох інших тканинах організму. Дим і смоли багаті радикалами. Деякі з них здатні атакувати молекули і знижувати концентрацію вітамінів Е і С. Дим подразнює мікрофаги легких, внаслідок чого утворюється супероксид. У легких курців присутні більше нейтрофілів, ніж у некурящих. Зловживають тютюном люди часто погано харчуються і споживають алкоголь. Відповідно, їх захист ослаблена. Хронічний окислювальний стрес провокує важкі порушення клітинного метаболізму.

Зміни в організмі

У діагностичних цілях використовуються різні маркери окисного стресу. Ті чи інші зміни в організмі свідчать про конкретній ділянці порушення і факторі, його спровокував. При дослідженні процесів утворення вільних радикалів при розвитку розсіяного склерозу використовуються такі показники окисного стресу:

1. Малоновий діальдегід. Він виступає вторинним продуктом вільнорадикального окислення (СРО) ліпідів і надає шкідливу дію на структурно-функціональний стан мембран. Це, в свою чергу, призводить до збільшення їх проникності для кальцієвих іонів. Підвищення концентрації малонового діальдегіду в ході первинно і вторинно-прогресуючого розсіяного склерозу підтверджує перший етап оксіслітельного стресу - активізацію вільнорадикального окислення.
2. Підстави Шиффа є кінцевим продуктом СРО-білків і ліпідів. Підвищення концентрації підстав Шиффа підтверджує тенденцію хронізації активації вільнорадикального окислення. При підвищеній концентрації малонового діальдегіду на додаток до цього продукту при первинно і вторинно-прогресуючому склерозі може відзначатися початок деструктивного процесу. Він полягає у фрагментації і подальшому руйнуванні мембран. Підвищений вміст підстав Шиффа також вказує на перший етап окисного стресу.
3. Вітамін Е. Він являє собою біологічний антиоксидант, який взаємодіє з вільними радикалами перекисів і ліпідів. В результаті реакцій утворюються баластні продукти. Вітамін Е при цьому окислюється. Він вважається ефективним нейтралізатором синглетного кисню. Зменшення показника активності вітаміну Е в крові вказує на дисбаланс в неферментативне ланці системи АО3 - у другому блоці розвитку окисного стресу.

наслідки

яка роль окислювального стресу? Варто зазначити, що впливу піддаються не тільки ліпіди мембран і білки, а й вуглеводи. Крім цього, зміни починаються в гормональної та ендокринній системах. Активність ензимної структури лімфоцитів тимуса знижується, підвищується рівень нейромедіаторів, починають вивільнятися гормони. При стресі починається окислення нуклеїнових кислот, протеїнів, вуглеводів, підвищується загальний вміст в крові ліпідів. Посилюється вивільнення адренокортикотропного гормону внаслідок інтенсивного розпаду АТФ і виникнення цАМФ. Останній при цьому активація протеїн. Вона, в свою чергу, за участю АТФ сприяє Фосфолірованіе холінестерази, трансформує холестеринові ефіри у вільний холестерин. Посилення біосинтезу білка, РНК, ДНК, глікогену при одночасній мобілізації з депо жирів, розпаді в тканинах жирних (вищих) кислот і глюкози також викликає окислювальний стрес. старіння вважається одним з найбільш серйозних наслідків процесу. Також відзначається посилення дії гормонів щитовидки. Вона забезпечує регуляцію швидкості основного обміну - зростання і диференціювання тканин, білкового, ліпідного, вуглеводного обміну. Важлива роль відводиться глюкагону і інсуліну. На думку ряду фахівців, глюкоза виступає в якості сигналу для активації аденілатциклази, а цМАФ - для продукції інсуліну. Все це призводить до інтенсифікації розпаду глікогену в м`язах і печінці, уповільнення біосинтезу вуглеводів і білків, уповільнення окислення глюкози. Розвивається негативний азотистий баланс, збільшується концентрація холестерину та інших ліпідів в крові. Глікагон сприяє формуванню глюкози, гальмує її розпад до молочної кислоти. При цьому її перевитрата призводить до посилення глюконеогенезу. Цей процес являє собою синтез невуглеводних продуктів і глюкози. Як перші виступають пировиноградная і молочна кислоти, гліцерин, а також будь-які сполуки, які при катаболизме можуть трансформуватися в піруват або один з проміжних елементів трікарбоновокіслотного циклу. Основними субстратами також є амінокислоти і лактат. Ключова роль у трансформаціях вуглеводів належить глюкозо-6-фосфату. Це з`єднання різко уповільнює процес фосфолірітіческого розщеплення глікогену. Глюкозо-6-фосфат активує ферментативний транспорт глюкози з урідіндіфосфоглюкози на синтезується глікоген. З`єднання також виступає як субстрат для наступних гликолитических перетворень. Разом з цим відзначається посилення синтезу ферментів глюконеогенезу. Особливо це характерно для фосфоенолпіруват-карбоксікінази. Вона визначає швидкість процесу в нирках і печінці. Співвідношення глюконеогенезу і гліколізу зміщується вправо. Як індукторів ферментного синтезу виступають глюкокортикоїди.

кетонові тіла

Вони виступають в якості свого роду постачальників палива для нирок, мускулатури. При окислювальному стресі кількість кетонових тіл збільшується. Вони функціонують як регулятор, що запобігає надлишкову мобілізацію жирних кислот з депо. Це обумовлюється тим, що в багатьох тканинах починається енергетичний голод внаслідок того, що глюкоза через нестачу інсуліну не здатна проникнути в клітину. При високій концентрації в плазмі жирних кислот зростає їх поглинання печінкою і окислення, підвищується інтенсивність синтезу тригліцеридів. Все це і призводить до збільшення числа кетонових тел.

Відео: РОЛЬ PH, слаболужна ВОДИ ДЛЯ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ, РОЛЬ ПШ ДЛЯ ВІДНОВЛЕННЯ!

додатково

Науці відомо і таке явище, як "окислювальний стрес рослин". Варто сказати, що питання про специфічність адаптації культур до різних факторів залишається сьогодні дискусійним. Одні автори вважають, що при несприятливих умовах комплекс реакцій має універсальний характер. Його активність не залежить від природи чинника. Інші фахівці стверджують, що стійкість культур визначається специфічними відповідями. Тобто реакція адекватна фактору. Тим часом більшість учених сходиться на думці, що разом з неспецифічними відповідями проявляються і специфічні. При цьому останні далеко не завжди можна виявити на тлі численних універсальних реакцій.