Oksüdatiivne stress

Oksüdatiivne stress on olukord organismis, kus on häiritud oksüdatiivsete stressorite ja antioksüdantide omavaheline tasakaal. Ülekaalus on oksüdatiivsed stressorid, mis on kahjustavad tegurid. Teatud lühiajaline mõõdukas hästi kontrollitud oksüdatiivne stress on normaalne ja vajalik organismi kaitsemehhanismide käivitamiseks. Kestev sügav oksüdatiivne stress võib põhjustada või süvendada mitmesuguseid haigusi, nagu vähk , kardiovaskulaarsed haigused, ateroskleroos, hüpertensioon, isheemia-reperfusioonikahjustused, suhkurtõbi, närvisüsteemi kahjustavad haigused (Alzheimeri tõbi ja Parkinsoni tõbi) ning reumatoidartriit.

Reaktiivsete hapnikuühendite (ROS) allikad

Üks reaktiivsete hapnikuühendite allikas normaalsetel tingimustel on nende lekkimine mitokondrist oksüdatiivsel fosforüleermisel. On hinnatud, et 3–5% kogu elektronide voolust viib reaktiivsete hapnikuühendite moodustamisele. •O₂- tootmine võib toimuda ka spetsiifiliste ensüümide toimel (eelkõige oksüdaaside) ning puriinide (ksantiini oksüdaas), katehhoolamiinide (monoamiini oksüdaas), prostanoidide (lipoksügenaas) ja ksenobiootikumide (tsütokroom P450) metabolismil.
Reaktiivsed hapnikuühendid võivad eelmainitud reaktsioonides tekkida Ca²⁺ homöostaasi häirete, trauma või isheemia tagajärjel. Peamine •OH moodustumise allikas on H₂O₂ reaktsioon siirdemetalliioonidega, nagu Fe²⁺ või Cu²⁺ (Fentoni reaktsioon) või Fe²⁺ katalüüsitud reaktsioon H₂O₂ ja •O₂- vahel (Haberi-Weissi reaktsioon). Hüdroksüülradikaalid tekivad ka preoksünitritist, mis füsioloogilisel pH-l laguneb. H₂O₂ moodustub •O₂- dismutatsioonil, mida katalüüsib ensüüm superoksiidi dismutaas. H₂O₂ moodustub ka teiste oksüdaasensüümide toimel (näiteks aminohapete oksüdaasid).
Lämmastikoksiid (NO•) sünteesitakse aminohappest L-arginiin ensüümi lämmastikoksiidi süntaas katalüüsil endoteeli rakkudes (kui vaskulaarse toonuse regulaatorit), samuti ka paljudes teistes rakutüüpides (kui sekundaarset signaalmolekuli).
Aktiveeritud fagotsüüdid on võimelised genereerima •O₂-, H₂O₂, HOCl ja NO• ühendeid, mis kõik võivad kaasa aidata koekahjustuse tekkele põletikuprotsessis.

Oksüdatiivne stress ja haigused

Oksüdatiivset stressi peetakse oluliseks neurodegeneratiivsete haiguste patogeneesis, nagu Lou Gehrigi haigus (ehk motoneuroni haigus), Parkinsoni tõbi ja Alzheimeri tõbi Oksüdatiivset stressi seostatakse ka kardiovaskulaarsete haigustega, kuna madala tihedusega lipoproteiinide (LDL) oksüdatsioon endoteelis on prekursoriks kolesterooli ladestusele. Oksüdatiivne stress mängib ka rolli biokeemilises kaskaadis hüpoksiajärgse reperfusioonikahjustuse tekkel. Oksüdatiivne stress süvendab koekahjustust hüperoksiajärgselt ka diabeedi korral.
Oksüdatiivne stress on tõenäoliselt seotud kõrgest vanusest tulenevate vähkkasvajate moodustumisega. Aktiivsed ühendid võivad otseselt kahjustada DNA-d ja seega olla mutageensed ning samuti võivad maha suruda apoptoosi, indutseerida proliferatsiooni, invaseerumist ja metastaasi. Helicobacter pylori põhjustatud põletik, mille tõttu suureneb reaktiivsete hapniku- ja lämmastikuühendite tootmine maos, on oluline tegur maovähi tekkes.

Antioksüdandid lisanditena

Antioksüdantide manustamine haiguste ennetamiseks on leidnud vastakaid arvamusi. Suure riskiga gruppides, nagu seda on suitsetajad, võib suur doos sünteetilist beetakaroteeni kopsuvähki haigestumise tõenäosust suurendada. Väiksema riskiga grupis tundub E-vitamiini kasutamine vähendavat südamehaiguste väljakujunemise riski. Toit sisaldab laia valikut karotinoide ja E-vitamiine (tokoferoole ja tokotrienoole), seega ex post facto epidemioloogiliste uuringute tulemused võivad erineda pärast tehislikke eksperimente tehtud järeldustest, kuna viimasel juhul kasutatakse isoleeritud aineid. Siiski on ravimifirma AstraZeneca väljatöötatud radikaale eemaldav nitroonipõhine ravim NXY-059 näidanud efektiivset toimet insuldi tagajärgede ravis.

Immuunkaitse

Immuunsüsteem kasutab ära oksüdantide letaalseid efekte, tootes oksüdeerivaid ühendeid patogeenide tapmiseks. Aktiveerunud fagotsüüdid toodavad hapniku ning lämmastiku reaktiivseid ühendeid, nende seas •O₂- ja •NO ja ONOO-  Kuigi nende väga reaktiivsete ühendite kasutamine fagotsüütide tsütotoksilises vastuses kahjustab ka oma kudesid, on oksüdantide mittespetsiifilisus eelis, kuna kahjustab märklaudraku peaaegu igast aspektist, vältides olukorra teket, kus patogeen pääseb sellise immuunvastuse käest ühe märklaudmolekuli mutatsiooni abil.