Poniższy artykuł jest zapisem webinaru, który odbył się 17.05.2023 r.
Stres oksydacyjny to stan zaburzenia równowagi między reaktywnymi formami tlenu, czyli wolnymi rodnikami, a zdolnością ciała do ich eliminacji. Oksydanty, posiadające jeden wolny elektron, mogą uszkodzić komórki, białka, tłuszcze i DNA. Chociaż wolne rodniki powstają naturalnie podczas oddychania, istnieją też inne sytuacje sprzyjające ich produkcji. W tym artykule zostanie omówiony ten proces powstawania i sposoby ochrony przed nadmiernym gromadzeniem się oksydantów w organizmie.
Stres oksydacyjny a stres nitrozacyjny
Stres oksydacyjny jest zjawiskiem dobrze znanym w medycynie. Polega on na produkcji reaktywnych form tlenu, nazywanych oksydantami. Jednak równie ważnym, choć mniej rozpowszechnionym mechanizmem, jest stres nitrozacyjny. W tym przypadku w organizmie produkowane są reaktywne formy azotu w procesie nitronizacji. Niestety, te substancje mogą powodować zmiany w strukturze białek, które następnie nie funkcjonują prawidłowo.
Chociaż stres nitrozacyjny nie jest tak często omawiany, jak stres oksydacyjny, oba te mechanizmy są ze sobą ściśle powiązane. Nadmiar wolnych rodników, wynikający ze stresu oksydacyjnego, prowadzi do spadku produkcji energii w mitochondriach, naszych komórkowych centrach energetycznych. To z kolei może prowadzić do różnych dolegliwości, co podkreśla znaczenie monitorowania obu tych procesów podczas diagnozowania pacjentów.
System andyoksydacyjny a geny
Współczesne badania wskazują, że brak równowagi w stresie oksydacyjnym może mieć swoje korzenie w genach oraz w mechanizmach regulujących ekspresję genów.
Kluczowym elementem w tym kontekście jest czynnik transkrypcyjny o nazwie Nrf2. Chociaż specjaliści od genetyki mogliby zagłębić się w ten temat bardziej szczegółowo, warto podkreślić, że Nrf2 jest uważany za główny regulator odpowiedzi oksydacyjnej. Jego działanie nie ogranicza się jedynie do enzymów antyoksydacyjnych. W rzeczywistości moduluje on ekspresję setek genów, w tym tych odpowiedzialnych za różnorodne procesy, takie jak przebudowa tkanek, rakotwórczość, dysfunkcje poznawcze czy nawet zachowania uzależniające. Ta złożoność działania Nrf2 pokazuje, jak ważne jest zrozumienie roli genetyki w kontekście stresu oksydacyjnego i systemu antyoksydacyjnego.
Grupy ryzyka wystąpienia stresu oksydacyjnego
Stres oksydacyjny to stan, który może dotknąć każdego z nas w różnych okolicznościach, takich jak urazy czy zabiegi operacyjne. Jednak istnieją pewne grupy osób, które są na niego szczególnie narażone:
- Właściciele dużych firm i menadżerowie: Ci ludzie często pracują pod presją, mają wiele obowiązków i są narażeni na chroniczny stres, co może prowadzić do wzmożonej produkcji wolnych rodników.
- Sportowcy wyczynowi: Pomimo korzyści zdrowotnych płynących z regularnej aktywności fizycznej, nadmierny wysiłek fizyczny może prowadzić do produkcji wolnych rodników. Wysiłek fizyczny o charakterze umiarkowanym jest korzystny, ale jego nadmiar może prowadzić do problemów zdrowotnych, takich jak dysregulacja układu immunologicznego.
- Młodzież: Współczesna młodzież często boryka się z wieloma wyzwaniami, takimi jak depresja, zaburzenia snu, niewłaściwe odżywianie czy nadmiar obowiązków. Brak snu, niewłaściwa dieta i brak aktywności fizycznej sprawiają, że są oni szczególnie narażeni na stres oksydacyjny.
Warto zwrócić uwagę, że stres oksydacyjny i stres emocjonalny to dwa różne pojęcia, ale oba mogą wpływać na zdrowie. W obu przypadkach kluczem jest zrozumienie, jakie czynniki mogą prowadzić do stresu oksydacyjnego i jak można go unikać lub minimalizować jego skutki.
Przyczyny powstawania stresu oksydacyjnego
Stres oksydacyjny to stan, który może dotknąć każdego z nas, ale istnieją pewne czynniki, które zwiększają ryzyko jego wystąpienia:
- Przewlekły stres: Krótkotrwały stres może być mobilizujący, ale przewlekły stres prowadzi do produkcji prozapalnych cytokin, takich jak cytokina nr 6.
- Nieodpowiednia dieta: Spożywanie tłuszczów trans, produktów przetworzonych, wędzonych, spleśniałych czy smażonych w głębokim tłuszczu może prowadzić do stresu oksydacyjnego.
- Używki: Palenie papierosów, nadmierne spożywanie alkoholu czy używanie niektórych leków, takich jak antykoncepcyjne, antydepresanty, sterydy czy antykoagulanty.
- Zaburzenia snu: Zbyt mała ilość snu czy zaburzenia cyklu dobowego.
- Choroby układowe: Osoby z chorobami układowymi są bardziej narażone na stres oksydacyjny.
- Brak aktywności fizycznej lub nadmierna, cykliczna aktywność fizyczna.
- Nadmierna ekspozycja na słońce bez odpowiedniej ochrony.
- Zanieczyszczenia środowiska, w tym metale ciężkie, takie jak ołów, kadm czy rtęć.
- Wiek – z wiekiem nasze mechanizmy obronne przed wolnymi rodnikami ulegają degradacji.
Rozumienie tych czynników jest kluczem do zapobiegania stresowi oksydacyjnemu i dbania o zdrowie na poziomie komórkowym.
Pierwsze symptomy stresu oksydacyjnego
Stres oksydacyjny, chociaż może wydawać się abstrakcyjnym terminem, ma bardzo konkretne objawy, które mogą wpływać na nasze codzienne życie. Warto zwrócić uwagę na pierwsze symptomy, które mogą wskazywać na obecność stresu oksydacyjnego w organizmie:
- problemy z koncentracją,
- osłabienie i przewlekłe zmęczenie,
- bóle głowy,
- problemy z trawieniem, takie jak zaparcia,
- wysypki skórne,
- bóle stawów,
- utrata siły mięśniowej.
Chociaż te objawy są nieswoiste i mogą występować w wielu innych sytuacjach klinicznych, ich obecność, zwłaszcza w połączeniu, powinna skłonić nas do refleksji. Jeśli doświadczamy kilku z tych objawów jednocześnie, warto zastanowić się nad tym, czy nie są one spowodowane właśnie przez stres oksydacyjny.
Wiele osób może doświadczać tych objawów od czasu do czasu, ale jeśli stają się one przewlekłe i utrzymują się przez dłuższy czas, mogą wskazywać na poważniejsze problemy zdrowotne. Długotrwały stres oksydacyjny, jeśli nie zostanie rozpoznany i odpowiednio leczony, może prowadzić do wielu chorób przewlekłych i poważnych komplikacji zdrowotnych. Dlatego tak ważne jest, aby nie lekceważyć tych objawów i podjąć odpowiednie kroki w celu ich rozpoznania i leczenia.
Choroby powiązane ze stresem oksydacyjnym
Stres oksydacyjny, choć nie jest zjawiskiem nowym, stał się w ostatnich latach przedmiotem intensywnych badań. Współczesna nauka coraz bardziej dostrzega jego wpływ na wiele jednostek chorobowych. Niektóre z chorób i schorzeń, które mogą być powiązane ze stresem oksydacyjnym to:
- zaburzenia układu immunologicznego,
- cukrzyca typu ii, nadwaga i otyłość,
- choroby nowotworowe,
- choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Parkinsona czy Alzheimer’a,
- problemy z płodnością, zarówno u mężczyzn, jak i u kobiet,
- depresje i spadki nastroju związane z zaburzeniami neurologicznymi,
- choroby sercowo-naczyniowe, takie jak miażdżyca czy nadciśnienie tętnicze,
- choroby autoimmunizacyjne, takie jak reumatoidalne zapalenie stawów, toczeń rumieniowaty układowy czy choroba Hashimoto,
- choroby płuc, żołądka, układu moczowego,
- zespół chronicznego zmęczenia,
- pogorszenie wzroku, zaćma.
Współistnienie wielu z tych chorób z podwyższonym poziomem stresu oksydacyjnego wskazuje na potrzebę głębszego zrozumienia tego zjawiska i jego wpływu na zdrowie ludzi. Kluczem jest nie tylko identyfikacja stresu oksydacyjnego, ale także zrozumienie, jak nasz organizm broni się przed nim i jakie mechanizmy obronne są w nim aktywowane w odpowiedzi na nadmiar wolnych rodników.
System antyoksydacyjny – obrona przed stresem oksydacyjnym
Organizm posiada system antyoksydacyjny, który składa się z enzymów i przeciwutleniaczy, chroniących przed uszkodzeniami oksydacyjnymi.
Enzymy antyoksydacyjne to:
- dysmutaza ponadtlenkowa, która neutralizuje ponadtlenki,
- katalaza, która rozkłada nadtlenek wodoru,
- peroksydaza glutationowa, która współdziała z glutationem.
Antyoksydanty z kolei to:
- glutation,
- witamina C,
- witamina E,
- karotenoidy,
- kwas alfaliponowy,
- koenzym Q10,
- selen.
Aby system działał efektywnie, ważne jest dostarczanie organizmowi niezbędnych składników odżywczych.
Diagnostyka stresu oksydacyjnego
Diagnostyka stresu oksydacyjnego opiera się na indywidualnym podejściu do pacjenta. Współczesne narzędzia diagnostyczne skupiają się na analizie różnych biomarkerów, które wskazują na obecność stresu oksydacyjnego i nitronizacyjnego w organizmie. Ważne jest również uwzględnienie elementów przeciwutleniających i proutleniających, które pokazują, jak organizm radzi sobie z wolnymi rodnikami. W przyszłości kluczowymi elementami w diagnozowaniu stresu oksydacyjnego mogą się stać badania genetyczne oraz analiza przeciwciał.
W Polsce w diagnostyce stresu oksydacyjnego bada się poziom glutationu oraz długość telomerów, potocznie przez pacjentów nazywaną „wiekiem biologicznym”. Inne testy to analiza 8-hydroksy-2-deoksyguanozyny, wskaźnika oksydacyjnego uszkodzenia DNA, oraz aktywność enzymów antyoksydacyjnych, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa.
Ważne są również badania poziomu peroksydacji lipidów, markerów stanu zapalnego oraz niedoborów antyoksydantów, w tym witaminy C. Dodatkowo, oznaczanie przeciwciał autoimmunizacyjnych oraz poziomu koenzymu Q10 dostarcza informacji o stanie zdrowia pacjenta w kontekście stresu oksydacyjnego.
Dobre efekty przynosi też oznaczanie poziomu pierwiastków i metali ciężkich w erytrocytach, choć w Polsce ta forma diagnostyki jest stosowana rzadziej. Istotne jest także badanie neurotransmiterów w kontekście cyklu dobowego, zwłaszcza u pacjentów z depresją. Kluczem do skutecznej diagnostyki jest indywidualne podejście do pacjenta oraz dokładny wywiad medyczny.
Glutation
Jednym z najważniejszych antyoksydantów w organizmie ludzkim jest glutation. W zdrowych komórkach stosunek glutationu całkowitego do zredukowanego powinien wynosić 0,99. Wartości poniżej tej normy wskazują na obecność stresu oksydacyjnego, a wartość 0,63 wskazuje na poważne zaburzenia.
Glutation nie tylko redukuje wolne rodniki, ale także współpracuje z witaminą C w szlaku glutationowo-askorbinowym, który jest kluczowym elementem systemu antyoksydacyjnego. Dzięki glutationowi witamina C może się odnawiać. Bez glutationu komórki ulegają utlenianiu, a odporność organizmu ulega osłabieniu. Każda komórka w organizmie produkuje glutation, ale potrzebuje do tego odpowiednich substratów. Glutation jest niezbędny do syntezy i naprawy DNA, a jego brak może prowadzić do uszkodzenia DNA.
Odpowiednie poziomy glutationu pomogą w walce z miażdżycą, opóźniając produkcję, tworzenie płytek w tętnicach. Bez glutationu żaden antyoksydant nie może odpowiednio spełniać swojej funkcji, gdyż nie będzie się odnawiać, czyli nie będzie chronić przed różnego rodzaju chorobami.
Suplementacja glutationu
Chociaż glutation jest dostępny w formie suplementów, takich jak tabletki czy formy liposomalne, jego suplementacja w tej formie jest obecnie uważana za nieskuteczną.
Glutation zawarty w produktach spożywczych, takich jak awokado, szparagi czy brokuły, rozkłada się w jelicie cienkim na trzy aminokwasy. Kluczowym aminokwasem jest L-cysteina, z której organizm może wytwarzać glutation. Jednakże, aby produkować L-cysteinę, potrzebujemy metioniny, aminokwasu egzogennego, który musi być dostarczany w diecie.
Osoby na restrykcyjnych dietach, takich jak dieta wegetariańska, mogą mieć niski poziom metioniny, ale można to zrównoważyć spożywając odpowiednie produkty, takie jak sezam czy orzechy brazylijskie. Ważne jest, aby podejść do suplementacji glutationu z odpowiednią wiedzą dietetyczną, aby była ona skuteczna.
Badanie długości telomerów
Informacji o występowaniu stresu oksydacyjnego w organizmie może też dostarczyć badanie długości telomerów. Telomery są końcowymi fragmentami chromosomów, które skracają się w miarę starzenia się komórek. Przedwczesne skracanie telomerów może wskazywać na obecność stresu oksydacyjnego.
W naturalny sposób telomery skracają się z wiekiem, ale styl życia człowieka, takie czynniki jak palenie papierosów, otyłość czy brak aktywności fizycznej, mogą przyspieszać ten proces. Aby zachować długość telomerów i opóźnić proces starzenia, ważne jest prowadzenie zdrowego stylu życia, unikanie czynników stresogennych i dbanie o odpowiednią dietę oraz aktywność fizyczną.
Istotnym czynnikiem w kontekście długości telomerów jest działanie tak zwanej telomerazy, czyli enzymu, który wydłuża telomery jeszcze przed replikacją, w intensywnie dzielących się komórkach. Aktywna telomeraza wpływa na regenerację komórek w telekamerach.
Interpretacja badania długości telomerów
Długość telomerów jest kluczowym wskaźnikiem zdrowia komórkowego i może być używana jako wskaźnik biologicznego wieku organizmu. Chociaż naturalnie skracają się one z wiekiem, wiele czynników może wpływać na ich długość, zarówno pozytywnie, jak i negatywnie.
Wyniki badań sugerują, że doświadczenia i styl życia matki przed i w trakcie ciąży mogą wpływać na długość telomerów jej dziecka. Wsparcie społeczne, jakie matka otrzymuje w dzieciństwie, może wpływać na zdrowie jej przyszłego dziecka na poziomie komórkowym. Z drugiej strony, negatywne czynniki, takie jak otyłość czy palenie papierosów, mogą skracać telomery, zwiększając ryzyko różnych chorób u potomstwa.
Na długość telomerów jej dziecka, zwłaszcza u płci męskiej, może też wpływać stres psychiczny matki podczas ciąży. Niezależnie od płci dziecka na skracanie telomerów u jej potomstwa może wpływać też otyłość matki.
Choć istnieją pewne badania sugerujące, że suplementacja koenzymem Q10 może odwrócić skutki skracania telomerów spowodowane nieodpowiednim odżywianiem matki, nie można polegać wyłącznie na suplementacji. Trzeba również dbać o zdrowy styl życia.
Choć genetyka odgrywa pewną rolę w określeniu długości telomerów, to jednak większość (około 80%) wpływu na długość telomerów pochodzi z czynników środowiskowych. Innymi słowy, nasze geny mogą predysponować nas do pewnych cech, ale to nasze zachowania i środowisko w dużej mierze decydują o tym, jak te geny są wyrażane.
Czynniki wpływające na aktywność telomerazy
Telomeraza to enzym odpowiedzialny za dodawanie sekwencji nukleotydów na końce telomerów, co pozwala na ich wydłużenie. Dzięki temu komórki mogą dzielić się przez dłuższy czas, zanim telomery skrócą się do tego stopnia, że komórka przestaje się dzielić lub ulega apoptozie (programowanej śmierci komórki).
Aktywność telomerazy jest kluczowa dla zdrowia komórek i długości życia. W wielu badaniach naukowych wykazano, że czynniki takie jak zdrowa dieta, regularna aktywność fizyczna, unikanie stresu oraz pewne suplementy diety mogą wpływać na aktywność telomerazy, co z kolei może wpływać na długość telomerów i zdrowie komórek.
Warto zwrócić uwagę, że telomeraza nie jest aktywna we wszystkich komórkach ciała. W komórkach somatycznych (większość komórek ciała) telomeraza jest zazwyczaj nieaktywna, co prowadzi do naturalnego skracania telomerów z każdym podziałem komórkowym. Jednak w pewnych komórkach, takich jak komórki macierzyste i niektóre komórki nowotworowe, telomeraza jest aktywna, co pozwala im na nieograniczone podziały.
Dlatego też zrozumienie czynników wpływających na aktywność telomerazy i długość telomerów pozwala zrozumieć procesy starzenia się i chorób związanych z wiekiem. Wspieranie zdrowej aktywności telomerazy może być jednym ze sposobów na promowanie zdrowego starzenia się i opóźnianie procesów związanych z wiekiem.
Dieta w stresie oksydacyjnym
Pewnym wzorcem żywieniowym może być dieta śródziemnomorska czy dieta DASH. Wszyscy wiemy, że możemy znacznie zmienić profil lipidowy pacjenta, ale także możemy spowodować, że będziemy mieli mniejszy marker stresu oksydacyjnego wyrażony w psuciu komórek naszego DNA.
Badania pokazują, że mamy wtedy wyższe poziomy enzymów antyoksydacyjnych i co ważniejsze, spadają nam parametry stresu stanu zapalnego, wyrażone na przykład białkiem ostrej fazy CRP czy profilem cytokin prozapalnych, w tym słynną Interleukina 6 czytelną w TNF-alfa.
Dla odmiany w Western diets profil lipidowy nie wygląda tak, jakbyśmy chcieli. Mamy prawdopodobnie nadmierną masę ciała i za mało dostarczanych antyoksydantów, a co za tym idzie i będziemy sobie gorzej radzić z wolnymi rodnikami, więc będzie większa produkcja cytokin prozapalnych. Co możemy z tym zrobić?
Pomocna może się okazać skala ORAC, która została zaaprobowana przez Narodowy Instytut Zdrowia w Stanach Zjednoczonych, ale coraz częściej implementowana także w innych krajach. W dużym uproszczeniu ta skala mierzy potencjał antyoksydacyjny różnych pokarmów.
Wyraża ona w milimolach na 100 miligram zawartość przeciwutleniaczy w różnych produktach, które są nam bardzo potrzebne do tego, by prawidłowo funkcjonował nasz system antyoksydacyjnym. Jest to na tyle ważny element zdrowia publicznego, że w Stanach Zjednoczonych i Kanadzie etykiety produktów muszą zawierać wskaźnik antyoksydacyjny w skali ORAC. Dzięki temu pacjenci, jedząc produkty, wiedzą ile tych antyoksydantów sobie dostarczają.
Chociaż oznaczenia te nie są stosowane w Polsce, to dotyczy ona produktów naturalnie występujących w każdej szerokości geograficznej. Na liście tzw. „polskich super foods-ów” znajduje się na przykład aronia, jeżyny, czarna porzeczka, śliwki i zioła, a także cynamon z ogromnym potencjałem antyoksydacyjnym.
Drugim pomocnym narzędziem jest skala ANDI, czyli skala gęstości odżywczej, sformułowana przez Joela Furhmana.
Bardzo istotna jest wybieranie do swojej diety tych produktów, które w 100 gramach zawierają dużą gęstość różnych składników, błonnika, zawartości różnych składników B1, B2, B6, B12, C, E, cynku i tak dalej i wielu antyoksydantów. Np. jedząc 100 g frytek, dostarczamy 12, a jak zjemy 100 g jarmużu to 1000.
Suplementacja w stresie oksydacyjnym
Chociaż optymalnym sposobem dostarczania składników odżywczych jest dieta, w pewnych sytuacjach lekarze mogą zalecić suplementację, taką jak fitochemikalia, alkaloidy czy terpenowidy, opartą na konkretnych wynikach badań i dowodach naukowych. W takiej sytuacji ważne jest pamiętanie o kluczowych witaminach i składnikach, takich jak witaminy antyoksydacyjne, koenzym Q 10 i Q 9, oraz o naturalnych produktach, takich jak czosnek czy kurkuma, które mają udowodnione działanie antyoksydacyjne. Wspieranie diety tymi produktami pod kontrolą specjalisty, może pomóc w redukcji stresu oksydacyjnego.
Podsumowanie
W kontekście walki ze stresem oksydacyjnym niezwykle istotne jest dbanie o zdrowie psychiczne i fizyczne. Pomocne mogą się też okazać techniki relaksacyjne, takie jak medytacja czy trening mindfulness, których korzyści w postaci obniżania poziomu cytokin prozapalnych zostały udowodnione.
Ważne jest też prowadzenie aktywnego tryb życia i łączenie wysiłku siłowego z aerobowym, bo przynosi to korzyści dla systemu antyoksydacyjnego. Wszystkie te elementy sprowadzają się do dążenia do równowagi w życiu, dbania o zdrowie psychiczne i fizyczne oraz korzystania z wiedzy i wsparcia specjalistów w dziedzinie zdrowia.
