Stres jest uważany za niespecyficzną reakcję organizmu na działanie czynników wewnętrznych lub zewnętrznych. Definicja ta została zastosowana w praktyce przez G. Selye (kanadyjskiego fizjologa). Każde działanie lub stan może wywołać stres. Nie da się jednak wyodrębnić jednego czynnika i nazwać go główną przyczyną reakcji organizmu.
Wyróżniające cechy
Podczas analizy reakcji nie ma znaczenia charakter sytuacji (przyjemnej czy nieprzyjemnej), w której znajduje się organizm. Interesująca jest intensywność potrzeby adaptacji lub restrukturyzacji w zależności od warunków. Organizm przede wszystkim przeciwstawia się działaniu czynnika drażniącego swoją zdolnością reagowania i elastycznego dostosowywania się do sytuacji. W związku z tym można wyciągnąć następujący wniosek. Stres to zestaw reakcji adaptacyjnych wytwarzanych przez organizm w przypadku wpływu czynnika. Zjawisko to nazywane jest w nauce ogólnym zespołem adaptacyjnym.
Etapy
Syndrom adaptacjiprzebiega etapami. Najpierw przychodzi etap niepokoju. Ciało na tym etapie wyraża bezpośrednią reakcję na uderzenie. Drugi etap to opór. Na tym etapie organizm najskuteczniej dopasowuje się do warunków. Ostatnim etapem jest wyczerpanie. Aby przejść poprzednie etapy, organizm wykorzystuje swoje rezerwy. W związku z tym na ostatnim etapie są one znacznie uszczuplone. W rezultacie wewnątrz organizmu zaczynają się zmiany strukturalne. Jednak w wielu przypadkach to nie wystarczy do przeżycia. W związku z tym niezastąpione rezerwy energii zostają wyczerpane, a organizm przestaje się dostosowywać.
Stres oksydacyjny
Systemy przeciwutleniaczy i prooksydanty w pewnych warunkach przechodzą w stan niestabilny. W skład tych ostatnich elementów wchodzą wszystkie czynniki, które odgrywają aktywną rolę w wzmożonym tworzeniu się wolnych rodników lub innych typów tlenu typu reaktywnego. Podstawowe mechanizmy niszczącego wpływu stresu oksydacyjnego mogą być reprezentowane przez różne czynniki. Mogą to być czynniki komórkowe: wady oddychania mitochondrialnego, określone enzymy. Mechanizmy stresu oksydacyjnego mogą być również zewnętrzne. Należą do nich w szczególności palenie, leki, zanieczyszczenie powietrza i tak dalej.
Wolne rodniki
Są one stale formowane w ludzkim ciele. W niektórych przypadkach jest to spowodowane przypadkowymi procesami chemicznymi. Na przykład powstają rodniki hydroksylowe (OH). Ich wygląd kojarzy się zstała ekspozycja na promieniowanie jonizujące o niskim poziomie i uwalnianie ponadtlenku w wyniku wycieku elektronów i ich łańcucha transportowego. W innych przypadkach pojawienie się rodników jest spowodowane aktywacją fagocytów i produkcją tlenku azotu przez komórki śródbłonka.
Mechanizmy stresu oksydacyjnego
Procesy powstawania wolnych rodników i wyrażania odpowiedzi przez organizm są w przybliżeniu zrównoważone. W tym przypadku dość łatwo jest przesunąć tę względną równowagę na korzyść rodników. W rezultacie biochemia komórki zostaje zakłócona i dochodzi do stresu oksydacyjnego. Większość elementów jest w stanie tolerować umiarkowany stopień braku równowagi. Wynika to z obecności w komórkach struktur naprawczych. Identyfikują i usuwają uszkodzone cząsteczki. Ich miejsce zajmują nowe elementy. Ponadto komórki mają zdolność wzmacniania ochrony poprzez reagowanie na stres oksydacyjny. Na przykład szczury umieszczone w warunkach z czystym tlenem umierają po kilku dniach. Warto powiedzieć, że w zwykłym powietrzu występuje około 21% O2. Jeśli zwierzęta będą narażone na stopniowo rosnące dawki tlenu, ich ochrona zostanie wzmocniona. W rezultacie możliwe jest osiągnięcie, że szczury będą w stanie tolerować 100% stężenie O2. Jednak silny stres oksydacyjny może spowodować poważne uszkodzenia lub śmierć komórek.
Czynniki prowokujące
Jak wspomniano powyżej, organizm utrzymuje równowagę wolnych rodników i ochrony. Z tego można wywnioskowaćże stres oksydacyjny jest spowodowany co najmniej dwiema przyczynami. Pierwszym z nich jest ograniczenie aktywności ochronnej. Drugim jest zwiększenie powstawania rodników do takiego stopnia, że antyoksydanty nie będą w stanie ich zneutralizować.
Zmniejszona reakcja obronna
Wiadomo, że system antyoksydacyjny jest bardziej zależny od normalnego odżywiania. W związku z tym możemy stwierdzić, że spadek ochrony organizmu jest konsekwencją złej diety. Najprawdopodobniej wiele ludzkich chorób jest spowodowanych niedoborem przeciwutleniających składników odżywczych. Na przykład neurodegeneracja jest wykrywana z powodu niewystarczającego spożycia witaminy E u pacjentów, których organizm nie może prawidłowo wchłaniać tłuszczów. Istnieją również dowody na to, że glutation zredukowany w limfocytach w wyjątkowo niskich stężeniach jest wykrywany u osób zakażonych wirusem HIV.
Palenie
Jest to jeden z głównych czynników wywołujących stres oksydacyjny w płucach i wielu innych tkankach organizmu. Dym i smoła są bogate w rodniki. Niektóre z nich są w stanie atakować molekuły i zmniejszać stężenie witamin E i C. Dym podrażnia mikrofagi płuc, powodując powstawanie nadtlenku. W płucach palaczy jest więcej neutrofili niż osób niepalących. Osoby nadużywające tytoniu są często niedożywione i spożywają alkohol. W związku z tym ich ochrona jest osłabiona. Przewlekły stres oksydacyjny wywołuje poważne zaburzenia metabolizmu komórkowego.
Zmiany w ciele
W celach diagnostycznych wykorzystywane są różne markery stresu oksydacyjnego. Te lub inne zmiany w ciele wskazują na konkretne miejsce naruszenia i czynnik, który je sprowokował. Badając procesy powstawania wolnych rodników w rozwoju stwardnienia rozsianego stosuje się następujące wskaźniki stresu oksydacyjnego:
- Dialdehyd malonowy. Działa jako wtórny produkt utleniania wolnorodnikowego (FRO) lipidów i ma szkodliwy wpływ na stan strukturalny i funkcjonalny błon. To z kolei prowadzi do zwiększenia ich przepuszczalności dla jonów wapnia. Wzrost stężenia dialdehydu malonowego w przebiegu pierwotnego i wtórnie postępującego stwardnienia rozsianego potwierdza pierwszy etap stresu oksydacyjnego – aktywację utleniania wolnych rodników.
- Zasada Schiffa jest produktem końcowym białek i lipidów CPO. Wzrost stężenia zasad Schiffa potwierdza tendencję do przewlekłej aktywacji utleniania wolnych rodników. Wraz ze wzrostem stężenia dialdehydu malonowego oprócz tego produktu w stwardnieniu pierwotnym i wtórnie postępującym można zauważyć początek procesu destrukcyjnego. Polega na rozdrobnieniu, a następnie zniszczeniu błon. Podwyższone podstawy Schiffa wskazują również na pierwszy etap stresu oksydacyjnego.
- Witamina E. Jest biologicznym przeciwutleniaczem, który oddziałuje z wolnymi rodnikami nadtlenków i lipidów. W wyniku reakcji powstają produkty balastowe. Witamina E ulega utlenieniu. Uważany jest zaskuteczny neutralizator tlenu singletowego. Spadek aktywności witaminy E we krwi wskazuje na brak równowagi w ogniwie nieenzymatycznym układu AO3 – w drugim bloku w rozwoju stresu oksydacyjnego.
Konsekwencje
Jaka jest rola stresu oksydacyjnego? Należy zauważyć, że dotyczy to nie tylko lipidów i białek błonowych, ale także węglowodanów. Ponadto zmiany zaczynają się w układzie hormonalnym i hormonalnym. Zmniejsza się aktywność struktury enzymatycznej limfocytów grasicy, wzrasta poziom neuroprzekaźników i zaczynają uwalniać się hormony. Pod wpływem stresu rozpoczyna się utlenianie kwasów nukleinowych, białek, węgli, a całkowita zawartość lipidów we krwi wzrasta. Uwalnianie hormonu adrenokortykotropowego jest zwiększone z powodu intensywnego rozpadu ATP i występowania cAMP. Ten ostatni aktywuje kinazę białkową. To z kolei, przy udziale ATP, sprzyja fosforylacji cholinesterazy, która przekształca estry cholesterolu w wolny cholesterol. Wzmocnienie biosyntezy białka, RNA, DNA, glikogenu z jednoczesną mobilizacją ze składu tłuszczów, rozpad kwasów tłuszczowych (wyższych) i glukozy w tkankach powoduje również stres oksydacyjny. Starzenie się uważane jest za jedną z najpoważniejszych konsekwencji tego procesu. Następuje również nasilenie działania hormonów tarczycy. Zapewnia regulację tempa metabolizmu podstawowego – wzrostu i różnicowania tkanek, metabolizmu białek, lipidów, węglowodanów. Ważną rolę odgrywają glukagon i insulina. Według niektórych ekspertów glukozadziała jako sygnał do aktywacji cyklazy adenylanowej, a cMAF do produkcji insuliny. Wszystko to prowadzi do nasilenia rozpadu glikogenu w mięśniach i wątrobie, spowolnienia biosyntezy węglowodanów i białek oraz spowolnienia utleniania glukozy. Rozwija się ujemny bilans azotowy, wzrasta stężenie cholesterolu i innych lipidów we krwi. Glikagon wspomaga tworzenie glukozy, hamuje jej rozpad do kwasu mlekowego. Jednocześnie jej nadmierne wydatkowanie prowadzi do wzmożonej glukoneogenezy. Proces ten polega na syntezie produktów niewęglowodanowych oraz glukozy. Pierwszymi są kwasy pirogronowy i mlekowy, glicerol, a także wszelkie związki, które podczas katabolizmu mogą zostać przekształcone w pirogronian lub jeden z elementów pośrednich cyklu kwasów trikarboksylowych.
Głównymi substratami są również aminokwasy i mleczan. Kluczową rolę w przemianie węglowodanów odgrywa glukozo-6-fosforan. Związek ten gwałtownie spowalnia proces fosfolirytowego rozkładu glikogenu. Glukozo-6-fosforan aktywuje enzymatyczny transport glukozy z difosfoglukozy urydyny do zsyntetyzowanego glikogenu. Związek pełni również rolę substratu do kolejnych przemian glikolitycznych. Wraz z tym następuje wzrost syntezy enzymów glukoneogenezy. Dotyczy to zwłaszcza karboksykinazy fosfoenolopirogronianowej. Decyduje o szybkości procesu w nerkach i wątrobie. Stosunek glukoneogenezy i glikolizy przesuwa się w prawo. Glikokortykosteroidy działają jako induktory syntezy enzymatycznej.
Ketonciało
Działają one jako rodzaj dostawcy paliwa dla nerek, mięśni. Pod wpływem stresu oksydacyjnego wzrasta liczba ciał ketonowych. Pełnią funkcję regulatora zapobiegającego nadmiernej mobilizacji kwasów tłuszczowych z magazynu. Wynika to z faktu, że głód energetyczny zaczyna się w wielu tkankach, ponieważ glukoza z powodu braku insuliny nie jest w stanie przeniknąć do komórki. Przy wysokich stężeniach kwasów tłuszczowych w osoczu wzrasta ich wchłanianie przez wątrobę i utlenianie oraz wzrasta intensywność syntezy trójglicerydów. Wszystko to prowadzi do wzrostu liczby ciał ketonowych.
Dodatkowe
Nauka zna takie zjawisko jak „roślinny stres oksydacyjny”. Warto powiedzieć, że kwestia specyfiki adaptacji kultur do różnych czynników pozostaje dziś dyskusyjna. Niektórzy autorzy uważają, że w niesprzyjających warunkach zespół reakcji ma charakter uniwersalny. Jego aktywność nie zależy od charakteru czynnika. Inni eksperci twierdzą, że odporność upraw zależy od konkretnych reakcji. Oznacza to, że reakcja jest adekwatna do czynnika. Tymczasem większość naukowców zgadza się, że wraz z odpowiedziami niespecyficznymi pojawiają się również te specyficzne. Jednocześnie tych ostatnich nie zawsze można zidentyfikować na tle wielu uniwersalnych reakcji.
