Stres oksydacyjny – czy wiesz czym jest i jak go uniknąć?

Czym jest stres oksydacyjny?

Stres oksydacyjny powstaje, kiedy produkcja reaktywnych form tlenu (ROS) przewyższa zdolności organizmu do ich neutralizowania za pomocą dostępnych mechanizmów antyoksydacyjnych.

Reaktywne formy tlenu, choć szkodliwe w nadmiarze, są niezbędne do zachodzenia wielu fizjologicznych procesów. Są wysoce reaktywne dzięki obecności niesparowanego elektronu. „Dążąc” do jego sparowania, wchodzą w reakcje z każdą napotkaną strukturą komórkową, co łatwo prowadzi do uszkodzenia lipidów, białek i DNA.

Aby w pełni zrozumieć, czym jest stres oksydacyjny, posłużmy się metaforą, w której pojedynczą komórkę organizmu człowieka porównamy do fabryki. Jak w każdej fabryce efektem głównych produkcji są odpady (nasze reaktywne formy tlenu). Gdy zakład działa sprawnie, nie występują awarie ani przeciążenia, wszyscy pracownicy pracują wydajnie – odpady są utylizowane.

W przypadku ROS odpowiadają za to:

• enzymy antyoksydacyjne: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza, peroksydaza glutationowa,
• związki nieenzymatyczne: glutation, witamina C, witamina E, koenzym Q10.

Jeśli jednak produkcja „odpadów” przewyższa zdolności neutralizujące (bo np. dział oczyszczania pracuje niewydolnie lub akurat na linii produkcyjnej „idą” procesy generujące więcej odpadów), dochodzi do zaburzenia równowagi i ROS zaczynają działać jak agresywne chemikalia w fabryce: atakują i uszkadzają „sprzęt” (denaturują białka, uszkadzają lipidowe składniki błon komórkowych) i „zapisy procedur” (powodują mutacje DNA).

To właśnie ten moment nazywamy stresem oksydacyjnym – kryzysem, w którym „fabryka” nie nadąża z kontrolą nad szkodliwymi produktami ubocznymi swojego własnego metabolizmu.

Objawy stresu oksydacyjnego najpierw ujawniają się tylko w jednej „fabryce”, ale gdy ona traci swą wydajność, rzutuje to na działanie całego „konsorcjum” (organizmu).

Wolne rodniki

W kontekście stresu oksydacyjnego niezmiernie ważne jest zrozumienie, czym są wolne rodniki. Wolne rodniki to cząsteczki lub atomy, które mają niesparowany („wolny”) elektron. A ponieważ elektrony „lubią” występować parami, taka cząsteczka staje się wyjątkowo niestabilna i reaktywna – dąży do tego, by jak najszybciej zdobyć brakujący elektron, najczęściej odbierając go innej cząsteczce.

Innymi słowy: wolny rodnik zachowuje się jak tancerz bez partnera – wchodzi na parkiet i desperacko szuka kogoś, z kim mógłby się sparować. Jest tak zdeterminowany, że odbija partnerkę innemu tancerzowi, który sam staje się nowym wolnym rodnikiem.

W organizmie ten łańcuchowy proces desperackiego odbijania sobie partnerów prowadzi do szeregu niekorzystnych zmian:

• uszkodzenia białek (zmiany ich funkcji),
• niszczenia błon komórkowych przez peroksydację (utlenienie) lipidów,
• mutacji DNA.

Skutkiem działania wolnych rodników może być rozwój wielu chorób, np. nowotworów, chorób neurodegeneracyjnych czy zaburzeń metabolicznych.

Wśród wolnych rodników wyróżnia się:

• wolne rodniki tlenowe,
• wolne rodniki azotowe,
• inne wolne rodniki: rodniki halogenowe (Cl•, Br•), rodniki węglowe.

Przyczyny stresu oksydacyjnego

Przyczyn stresu oksydacyjnego jest wiele. Za zaburzenia równowagi między wolnymi rodnikami a możliwościami organizmu do ich usuwania mogą odpowiadać przyczyny endogenne:

• Wolne rodniki powstają naturalnie podczas oddychania komórkowego oraz reakcji odpornościowych (m.in. zwalczania patogenów). Stres oksydacyjny może więc być wynikiem przewlekłych zakażeń i stanów zapalnych.
• Stres oksydacyjny jest również nierozerwalnie związany z procesem starzenia się organizmu, z wiekiem spada bowiem aktywność enzymów antyoksydacyjnych.

Dużo częściej jednak stres oksydacyjny wynika z czynników egzogennych, do których zalicza się:

• Promieniowanie UV i jonizujące – Nadmierna ekspozycja na promieniowanie słoneczne i jonizujące promuje powstawanie wolnych rodników w skórze i tkankach. To właśnie dlatego opalanie się bez ochrony przeciwsłonecznej prowadzi do szybszego starzenia się, może także inicjować procesy nowotworowe.
• Zanieczyszczenia środowiska i zanieczyszczenia powietrza (np. smog, metale ciężkie, pestycydy) – Obciążenie organizmu obcymi, toksycznymi substancjami zaburza funkcjonowanie mitochondriów i uruchamia nadprodukcję ROS.
• Palenie papierosów i nadmierne spożycie alkoholu – Używki zawierają substancje prooksydacyjne, które bezpośrednio generują wolne rodniki lub osłabiają działanie obrony antyoksydacyjnej.
• Nieprawidłową dietę (ubogą w antyoksydanty, bogatą w tłuszcze trans i cukry proste) – Zwiększa stres metaboliczny, nasila stan zapalny i ogranicza dostępność naturalnych antyoksydantów.
• Długotrwały stres psychiczny – zwiększa poziom kortyzolu i adrenaliny, co aktywuje szlaki zapalne i mitochondrialną produkcję ROS.
• Nadmierny wysiłek fizyczny – Zwiększa zapotrzebowanie tlenowe, a tym samym nasila procesy oddychania komórkowego i produkcję ROS. Przetrenowanie jest szczególnie niebezpieczne, jeśli nie towarzyszą mu odpowiednia regeneracja i dieta, a dla organizmu pod tym względem dużo korzystniejszy jest umiarkowana aktywność fizyczna.

Czy da się uniknąć stresu oksydacyjnego?

Nie da się całkowicie uniknąć stresu oksydacyjnego, ponieważ jest on naturalnym i nieodłącznym elementem metabolizmu – zwłaszcza oddychania komórkowego. Niemniej można ograniczyć nadmierny stres oksydacyjny i zwiększyć zdolność organizmu do neutralizacji wolnych rodników.

Objawy stresu oksydacyjnego

• Przewlekłe zmęczenie i osłabienie: wolne rodniki uszkadzają mitochondria, co obniża produkcję energii w komórkach.
• Zwiększona podatność na infekcje i stany zapalne, związane ze stałym pobudzaniem układu odpornościowego i wzrostem poziomu cytokin prozapalnych.
• Pogorszenie kondycji skóry: w wyniku oddziaływania wolnych rodników cera staje się sucha i pozbawiona kolorytu, obserwuje się również jej szybsze starzenie się i pojawianie się zmarszczek, co jest wynikiem uszkodzenia przez wolne rodniki kolagenu.
• Zaburzenia koncentracji, przewlekły ból głowy, mgła mózgowa: związane z negatywnym wpływem wolnych rodników na przekazywanie sygnałów w układzie nerwowym.
• Przyspieszone starzenie się.
• Bóle mięśni wynikające z nasilonego stanu zapalnego i uszkodzenia komórek mięśni przez wolne rodniki.

Niestety stres oksydacyjny nie daje jednego, charakterystycznego objawu – działa podstępnie i długo może rozwijać się niezauważony, a niespecyficzne symptomy związane z nadmiarem wolnych rodników przypisywane są innym zaburzeniom lub schorzeniom. Niemniej jego obecność można podejrzewać, gdy pojawiają się niecharakterystyczne, powtarzające się dolegliwości, które nie mają innego wyjaśnienia.

Skutki stresu oksydacyjnego

Długotrwały wpływ stresu oksydacyjnego na organizm sprawia, że niecharakterystyczne zaburzenia mogą przekształcić się w pełnoobjawowe dolegliwości. Z nadmierną produkcją wolnych rodników powiązano rozwój różnych chorób:

• Cukrzycy – Wykazano, że nasilona produkcja reaktywnych form tlenu wpływa na liczne wewnątrzkomórkowe szlaki sygnałowe, prowadząc do insulinooporności oraz upośledzenia funkcji komórek β trzustki. Dodatkowo produkcja ROS indukowana hiperglikemią przyczynia się do powikłań cukrzycowych zarówno mikro-, jak i makronaczyniowych.
• Miażdżycy – Stres oksydacyjny jest głównym czynnikiem ryzyka rozwoju i postępu miażdżycy. Choć ROS, dzięki ich silnym właściwościom sygnałowym, są istotne dla utrzymania zdrowia naczyń krwionośnych, te występujące w nadmiarze aktywują również procesy promiażdżycowe, takie jak stan zapalny, dysfunkcja śródbłonka i utlenianie cholesterolu LDL.
• Astmy – Wykazano, że poziom stresu oksydacyjnego u pacjentów z astmą (mierzony poziomem nadtlenków białkowych) jest wyższy niż w grupie kontrolnej. Co więcej dynamika powstawania wolnych rodników jest skorelowana z pogorszeniem funkcjonowania układu oddechowego. Zaobserwowano również, że im bardziej nasilony stres oksydacyjny, tym wyższe stężenia markerów zapalnych zarówno we krwi (CRP), jak w płynie płucno-oskrzelowym (IL-6, IL-12p70, liczba neutrofilów).
• Chorób serca – Stres oksydacyjny i przewlekły stan zapalny odpowiadają za rozwój uszkodzenia śródbłonka i sztywności naczyń, które leżą u podstaw nadciśnienia i innych chorób sercowo-naczyniowych. W badaniu klinicznym z udziałem pacjentów z nadciśnieniem wykazano, że trwająca rok suplementacja antyoksydantu (melatoniny) prowadziła do poprawy w zakresie obu tych parametrów, co powiązano z lepszym funkcjonowaniem systemów antyoksydacyjnych.
• Chorób nowotworowych – Stres oksydacyjny aktywuje różne czynniki transkrypcyjne, w tym NF-κB, AP-1, p53, HIF-1α, PPAR-γ, β-kateninę/Wnt i Nrf2. Skutkuje to ekspresją ponad 500 różnych genów, w tym genów odpowiedzialnych za czynniki wzrostu, cytokiny zapalne, chemokiny oraz cząsteczki regulujące cykl komórkowy. Stres oksydacyjny nie tylko zwiększa ryzyko nowotworzenia, ale wpływa także na przeżywalność komórek nowotworowych, ich proliferację, oporność na chemioterapię i radioterapię, inwazję oraz angiogenezę.
• Chorób neurodegeneracyjnych, np. choroby Alzheimera oraz Parkinsona – Stres oksydacyjny, oprócz tego, że bezpośrednio uszkadza struktury komórkowe neuronów i indukuje stan zapalny, sprzyja procesom demielinizacji, leżącym u podstaw choroby Alzheimera i demencji.
• Reumatoidalnego zapalenia stawów (RZS) – U pacjentów z RZS obserwuje się nadmierne wytwarzanie ROS, zwiększoną peroksydację lipidów, utlenianie białek oraz uszkodzenia DNA, z kolei mechanizmy obrony antyoksydacyjnej są znacznie osłabione. Nadmierny stres oksydacyjny i związane z nim uszkodzenie tkanek jest najprawdopodobniej głównym czynnikiem odpowiedzialnym za przewlekły charakter choroby.

Leczenie stresu oksydacyjnego

Skutki stresu oksydacyjnego znacząco zakłócają prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Jak wygląda leczenie stresu oksydacyjnego? Niestety, w tradycyjnym rozumieniu nie ma terapii ukierunkowanej na stres oksydacyjny. Jeśli dojdzie do rozwoju poważnych chorób przewlekłych czy chorób autoimmunologicznych, niezbędna jest ich celowana terapia pod okiem specjalisty.

Czy zatem wobec zwalczania stresu oksydacyjnego jesteśmy całkowicie bezradni? Zdecydowanie nie! Warto wdrożyć działania, które obniżą stan stresu oksydacyjnego i zapobiegną jego skutkom.

Jak walczyć z nadmiarem wolnych rodników?

W walce ze stresem oksydacyjnym i nadmiarem wolnych rodników pomocne jest:

• ograniczenie spożycia alkoholu,
• ograniczenie stresu,
• unikanie palenia tytoniu (również biernego),
• unikanie toksyn, metali ciężkich i zanieczyszczeń środowiskowych,
• ograniczenie narażenia na promieniowanie UV (promieniowanie słoneczne),
• wdrożenie umiarkowanej, regularnej aktywności fizycznej (pamiętajmy jednak, że zbyt intensywny wysiłek fizyczny może nasilać stres oksydacyjny),
• wdrożenie diety bogatej w antyoksydanty (witaminę C, witaminę A, witaminę E, polifenole, koenzym Q10),
• celowana suplementacja dopasowana do potrzeb.

Nic nie zastąpi zbilansowanej diety i zdrowego trybu życia, niemniej suplementy na stres oksydacyjny mogą wspomóc organizm w walce z wolnymi rodnikami. W ostatnich latach dużą popularnością cieszą się adaptogeny. Do adaptogenów można zaliczyć jedynie nietoksyczne gatunki, które pozwalają ssakom lepiej radzić sobie w sytuacjach stresowych, zapewniając im homeostazę. Powyższe kryteria spełnia ashwagandha, która działa wyciszająco i ułatwia zasypianie.

Ashwagandha (witania ospała) wspomaga utrzymanie optymalnego poziomu kortyzolu w organizmie. W rezultacie człowiek nie zmaga się z nadmiernym pobudzeniem i negatywnymi skutkami wywoływanymi przez hormon stresu. Gdy przez dłuższy czas jego stężenie we krwi jest wysokie, pojawiają się problemy z zasypianiem, zapamiętywaniem, koncentracją oraz przewlekłe stany zapalne. Warto stosować suplementy na stres, a ashwagandha zasługuje na uwagę, gdyż nie tylko niweluje napięcie nerwowe, ale też dostarcza antyoksydanty. Witania ospała wspiera przywrócenie stanu wewnętrznej równowagi. Należy ją traktować jako uzupełnienie zbilansowanej diety i zdrowego stylu życia.

Inne suplementy diety, jakie warto rozważyć to te zawierające silne przeciwutleniacze:

• witaminę C,
• resweratrol,
• witaminę E,
• kurkuminę,
• astaksantynę,
• kwas alfa-liponowy,
• koenzym Q10.

Stres oksydacyjny a dieta

Dieta obfitująca w cukry proste i tłuszcze trans może wzmagać stres oksydacyjny. Aby mu zapobiec, należy zrezygnować ze słodyczy, słonych przekąsek, fast foodów i wyrobów garmażeryjnych. Dieta na stres oksydacyjny dostarcza przeciwutleniacze, które neutralizują wolne rodniki. Aby wesprzeć ten proces, warto włączyć do swojego menu więcej świeżych owoców i warzyw. Szczególnie zasobne w antyoksydanty są te o fioletowym, czerwonym i pomarańczowym zabarwieniu.

Produkty bogate w antyoksydanty:

• owoce jagodowe (zwłaszcza borówki, maliny, jagody)
• owoce cytrusowe
• acerola
• szpinak
• pietruszka
• marchew
• bakłażan
• dynia
• pomidory
• papryka czerwona
• jabłka
• bataty
• rośliny strączkowe
• winogrona
• orzechy

W przeciwdziałaniu stresowi oksydacyjnemu bardzo dobre rezultaty przynosi dieta wegetariańska, dieta DASH oraz dieta śródziemnomorska.

Jakie badania warto zrobić jeśli doświadczamy stresu oksydacyjnego?

Zachwianie równowagi między utleniaczami a przeciwutleniaczami daje mało specyficzne objawy. Bóle głowy, ogólne zmęczenie czy trudności z koncentracją łatwo można pomylić ze zwykłym zmęczeniem czy depresją sezonową. Zbadanie stresu oksydacyjnego w organizmie może być trudne do wykonania, gdyż nie ma aparatury i badań krwi, które jednoznacznie wskażą ilość wolnych rodników i antyoksydantów w organizmie.

Warto wykonywać regularną morfologię krwi i sprawdzać, czy w naszej diecie nie brakuje ważnych składników odżywczych. Jeśli chcemy mieć pewność, że dostarczamy do organizmu wystarczającą ilość antyoksydantów, warto nie tylko włączyć więcej owoców i warzyw do codziennej diety, ale też rozważyć suplementację.