Какво е оксидативния стрес

     Оксидативният стрес, характеризиращ се с дисбаланс между оксиданти и антиоксиданти в полза на оксидантите, води до нарушаване на редокс (кислително-редукционни процеси) сигнализирането и физиологичната функция ( 157 , 158 ). Оксидативният стрес може също да доведе до необратими химични модификации ( 152 , 164 ). Въпреки това остава нарастващ интерес към изследване на техните потенциални клинични приложения.

     Фактът, че животът изисква кислород, който сам по себе си представлява химически агресивна молекула [5] , носи риска биомолекулите във всички аеробни живи видове на земята да са мишени на окислителни модификации в резултат на неконтролирано образуване на реактивни кислородни видове (ROS ² ) и реактивни азотни видове (RNS ³). За да предотвратят окислително увреждане, всички аеробни организми са разработили високоефективни антиоксидантни стратегии по време на еволюцията. Въпреки това, тези силно реактивни видове могат да бъдат генерирани случайно в резултат на променен метаболизъм (напр. по време на митохондриално дишане) или могат да бъдат образувани умишлено (напр. от професионални ензими, произвеждащи ROS в местата на възпаление). Следователно не е изненадващо, че повечето метаболитни заболявания, както и тези патологии, свързани с нискостепенно възпаление, показват увеличени модели на биомаркери на оксидативен стрес [6] . Добре установено е, че сърдечно-съдови [7] , [8] , [9] , невродегенеративни [10] , [11] , метаболитни [12], [13] и възпалителни заболявания [14] , [15] , [16] са свързани с повишен оксидативен стрес (някои редки имунни заболявания са свързани с недостатъчно образуване на ROS [17] ).  

     Най-вероятното обяснение за парадокса антиоксидант/оксидативен стрес може да бъде, че реактивните кислородни и азотни видове (RONS) са не само вредни (оксидативен стрес), но и модулират важни биологични функции (сигнализиране за започване на окислителни процеси в клетките). Съответно, хроничната, системна перорална терапия с антиоксиданти вероятно ще повлияе на важни клетъчни процеси, медиирани от ROS, като адаптиране към стреса чрез исхемично прекондициониране [19] , [21] , [28]. 

    Оксидативният стрес пречи на здравословното стареене ( Szilard 1959 ) и съответно, защитата срещу оксидативен стрес е често срещан механизъм, наблюдаван при дълголетието на животински модели. Реактивните кислородни видове (ROS) са главно страничен продукт от метаболизма на кислорода и производството на аденозин трифосфат (АТФ). Когато ROS превишава антиоксидантния капацитет, както се случва при излагане на радиация, диета с високо съдържание на мазнини, захар, преработени храни, пушене на цигари, други тютюневи изделия, консумация на алкохол, определени лекарства, замърсяване, излагане на пестициди или индустриални химикали, те предизвикват оксидативен стрес, който е пряко свързан с развитието на много заболявания, които ограничават здравословното стареене ( Valko, Leibfritz et al. 2007 , Alfadda and Sallam 2012). 

     Основен механизъм, чрез който оксидативният стрес причинява увреждане на тъканите, е чрез причиняваща от ROS апоптоза (самоунищожаване на клетката) и некроза чрез отваряне на преходните пори на пропускливостта на митохондриалната мембрана и освобождаващи фактори, които ограничават клетъчното оцеляване. 

     За да поддържат клетъчно равновесие, клетките на бозайниците пречистват ROS до нетоксични форми чрез сложна антиоксидантна защитна система, която включва супероксид дисмутаза (SOD), каталаза (CAT) и глутатион пероксидаза (Gpx) ( Алфада и Салам 2012 г).

     Няколко клетъчни/биохимични сигнални механизми предизвикват увеличаване на оксидативния стрес при стареене; един механизъм е намаляване на митохондриалната ефективност, което води до увеличено производство на ROS, за да се поддържа достатъчно производство на АТФ. Значението на митохондриите при стареенето произтича от тяхната особена чувствителност към увреждане на ДНК. По-голямата част от ДНК на организма се съхранява в ядрото на клетката, което поради своята мембрана е по-защитено от увреждане на ДНК от свободните радикали.

                                                       

     Митохондриалната ДНК, разположена в митохондриите, няма защита, осигурена от нуклеозомите и механизмите за възстановяване на ДНК, което прави mtDNA силно податлива на увреждане, причинено от окислител по време на стареене ( Mikhed, Daiber et al. 2015). 

     ROS също играят жизненоважна роля в няколко физиологични функции, като втори пратеник и са критични за функцията на неутрофилите

                                                       

(бели кръвни телца – тяхната основна функция е да предотвратяват инфекции в организма чрез поглъщане и унищожаване на нахлуващи патогени), нарушавайки защитата на гостоприемника срещу микроорганизми и във вродения имунен отговор. Неутрофилите експресират и освобождават цитокини, които от своя страна усилват възпалителните реакции в няколко други типа клетки ( Winterbourn, Kettle et al. 2016 ). Освен това, подобно на ROS, свободните радикали също водят до оксидативен стрес ( Lobo, Patil et al. 2010 ), а активността на ензимите за отстраняване на свободните радикали намалява с напредването на възрастта и допринася за неблагоприятните ефекти на оксидативния стрес с остаряването ( Inal , Kanbak et al. 2001 ).

     Защитата срещу оксидативен стрес е основен механизъм, медииращ увеличеното дълголетие. Други механизми, медииращи увеличеното дълголетие, са обобщени в Таблица II и включват упражнения, защита срещу затлъстяване, повишено β-адренергично сигнализиране и срещу съпътстващи заболявания на стареенето, например диабет, рак, сърдечно-съдови заболявания и неврологични заболявания, включително болестта на Алцхаймер. Нови фармакологични агенти могат да бъдат проектирани въз основа на който и да е от моделите за здравословно дълголетие, отбелязани в Таблица II.