Oksidativni stres

S Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu
Mehanizmi oksidativnog stresa kod ozljeda tkiva. Toksičnost slobodnih radikala izazvana ksenobioticima i naknadna detoksikacija ćelijskim enzimima (terminacija).

Oksidativni stres odražava neravnotežu između sistemske manifestacije reaktivnih vrsta kisika (ROS) i sposobnosti biološkog sistema da lahko detoksificira reaktivne intermedijere ili da popravi nastalu štetu. Poremećaji u normalnom redoks stanju ćelija mogu izazvati toksične efekte, proizvodnjom peroksida i slobodnih radikala koji oštećuju sve komponente ćelije, uključujući proteine, lipide i DNK. Oksidativni stres oksidativnog metabolizma uzrokuje oštećenje baze, kao i prekidanje lanaca u DNK. Oštećenje baze je uglavnom indirektno i uzrokovano je generiranim ROS, npr. O2 (superoksidni radikal), OH (hidroksil radikal) i H2O2 (vodik-peroksid).[1] Nadalje, neke reaktivne oksidativne vrste djeluju kao ćelijski glasnici u redoks signalizaciji. Dakle, oksidativni stres može uzrokovati poremećaje u normalnim mehanizmima ćelijske signalizacije.

Smatra da je kod ljudi se oksidativni stres uključen u razvoj ADHD,[2] kancera,[3] Parkinsonove,[4] Lafora,[5] i Alzheimerove bolesti,[6] te ateroskleroze,[7] srčane insuficijencije,[8] infarkta miokarda,[9][10] sindroma fragilnog X,[11] anemije srpastih ćelija,[12] lichen planus,[13] vitiligoa,[14] autizma,[15] infekcija, sindroma hroničnog umora (ME/CFS),[16] i depresija.[17] Također se čini da je karakterističan za osobe sa Aspergerovim sindromom.[18] Međutim, ROS mogu biti od koristi, jer ih imunski sistem koristi kao način za napad i ubijanje patogena.[19] Kratkotrajni oksidativni stres takođe može biti važan u prevenciji starenja, indukcijom procesa pod nazivom mitohormeza.[20]

Oksidans Opis
•O
2
, superoksidni anion
Jednoelektronsko redukcijsko stanje O2, formirano u mnogim reakcijama autooksidacije i lanca elektronsog transporta. Prilično nereaktivan, ali može osloboditi Fe2+ iz gvožđe-sumpornih proteina i feritina. Podliježe dismutaciji da bi se formirao H2O2, spontano ili enzimskom katalizom i prekursor je formiranja •OH kataliziranog metalom.
H2O2, Vodik-peroksid Dvoelektronsko redukcijsko stanje, formirano dismutacijom •O
2
ili direktnom redukcijom O2. Rastvorljiv u lipidima i stoga može difundirati kroz membrane.
•OH, Hidroksil radikal Troelektronsko redukcijsko stanje, formirano Fentonovom reakcijom i razlaganjem peroksinitrita. Izuzetno reaktivan, napada većinu ćelijskih komponenti
ROOH, Organski hidroperoksid Nastaje radikalnim reakcijama sa ćelijskim komponentama kao što su lipidi i nukleobaze.
RO•, alkoksi i ROO•, peroksi radikali Organski radikali usredsređeni na kisik. Lipidni oblici učestvuju u reakcijama peroksidacije lipida. Proizveden u prisustvu kisika radikalnim dodavanjem dvostrukim vezama ili odvajanjem vodika.
HOCl, Hipohlorna kiselina Formira se od H2O2 pomoću mijeloperoksidaza. Rastvorljiv u lipidima i vrlo reaktivan. Lahko će oksidirati proteinske sastojke, uključujući tiolnu grupu, amino grupu i metionin.
ONOO–, Peroksinitrit Nastaje brzom reakcijom između •O
2
i NO•. Rastvorljiv u lipidima i po reaktivnosti liči na hipohlornu kiselinu. Protoniranjem nastaje peroksinitrozna kiselina, koja se može podvrgnuti homolitskom cijepanju da bi se formirao hidroksilni radikal i dušik-dioksid.

Tabela prema:[21][22][23]

Bolesti[uredi | uredi izvor]

Sumnja se da je oksidativni stres važan u pojavi više ozbiljnih bolesti, kao što neurodegenerativne bolesti uključujući Lou Gehrigovu bolest (MND ili ALS), Parkinsonova bolest, Alzheimerova bolest, Huntingtonova bolest, depresija, autizam,[24] i multipla skleroza.[25][26] Indirektni dokazi putem praćenja biomarkera kao što su reaktivne vrste kisika i proizvodnja reaktivnih vrsta dušika (RNS), ukazuju da oksidativna oštećenja mogu biti uključena u patogenezu ovih bolesti,[27][28] dok je kumulativni oksidativni stres s poremećenim mitohondrijskim disanjem i oštećenjem mitohondrija povezan s Alzheimerovom i Parkinsonovom bolešću, kao i drugim neurodegenerativnim bolestima.[29]

Smatra se da je oksidativni stres povezan sa određenim kardiovaskularnim oboljenjima, budući da je oksidacija LDL u vaskularnom endotelu prekursor formiranja ateroskreroznog plaka. Oksidativni stres također ima ulogu u ishemijskoj kaskadi zbog kisične reperfuzijske povrede nakon hipoksije. Ova kaskada uključuje moždane i srčane udare. Oksidativni stres je također uključen u sindrom hroničnog umora (ME/CFS).[30] Oksidativni stres također doprinosi ozljeđivanju tkiva nakon zračenja i hiperoksija, kao i kod dijabetesa. Kod hematoloških karcinoma, kao što je leukemija, uticaj oksidativnog stresa može biti obostran. Reaktivne vrste kisika mogu poremetiti funkciju imunskih ćelija, promovišući imunsku evaziju leukemijskih ćelija. S druge strane, visoki nivoi oksidativnog stresa također mogu biti selektivno toksični za ćelije raka.[31][32]

Oksidativni stres je vjerovatno uključen u razvoj raka koji je povezan sa starenjem. Reaktivne vrste kisika proizvedene u oksidativnom stresu mogu uzrokovati direktno oštećenje DNK i stoga su mutagene, a također mogu potisnuti apoptoze i promovirati proliferaciju, invazivnost i metastaze.[3] Infekcija putem Helicobacter pylori koji povećava proizvodnju reaktivnih vrsta kisika i dušika u ljudskom želucu također se smatra važnom u razvoju karcinoma želuca.[33]

Imunska odbrana[uredi | uredi izvor]

Imunski sistem koristi smrtonosne efekte oksidansa, tako što proizvodnju oksidirajućih vrsta čini centralnim dijelom svog mehanizma ubijanja patogena; sa aktiviranim fagocitima koji proizvode i ROS i reaktivne vrste dušika. To uključuje superoksid (•O
2
)
, dušik-oksid (•NO) i njihov posebno reaktivni proizvod, peroksinitrit (ONOO–).[34] Iako upotreba ovih visoko reaktivnih spojeva u citotoksičnom odgovoru fagocita uzrokuje oštećenje tkiva domaćina, nespecifičnost ovih oksidansa je prednost jer će oštetiti gotovo svaki dio svoje ciljne ćelije.[23] Ovo sprečava da patogen pobjegne iz ovog dijela imunskog odgovora. mutacijom jedne molekulske mete.

COVID-19 i kardiovaskularne povrede[uredi | uredi izvor]

Predloženo je da oksidativni stres može imati glavnu ulogu u određivanju srčanih komplikacija kod COVID-19.[35]

Također pogledajte[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Birnboin, H. C. (1986). "DNA strand breaks in human leukocytes induced by super-oxide anion, hydrogen peroxide and tumor promoters are repaired slowly compared to breaks induced by ionizing radiation". Carcinogenesis. 7 (9): 1511–1517. doi:10.1093/carcin/7.9.1511. PMID 3017600.
  2. ^ Joseph N, Zhang-James Y, Perl A, Faraone SV (novembar 2015). "Oxidative Stress and ADHD: A Meta-Analysis". J Atten Disord. 19 (11): 915–24. doi:10.1177/1087054713510354. PMC 5293138. PMID 24232168.
  3. ^ a b Halliwell, Barry (2007). "Oxidative stress and cancer: have we moved forward?". Biochem. J. 401 (1): 1–11. doi:10.1042/BJ20061131. PMID 17150040.
  4. ^ Hwang O (mart 2013). "Role of oxidative stress in Parkinson's disease". Exp Neurobiol. 22 (1): 11–7. doi:10.5607/en.2013.22.1.11. PMC 3620453. PMID 23585717.
  5. ^ Romá-Mateo C, Aguado C, García-Giménez JL, Ibáñez-Cabellos JS, Seco-Cervera M, Pallardó FV, Knecht E, Sanz P (2015). "Increased oxidative stress and impaired antioxidant response in Lafora disease". Mol. Neurobiol. 51 (3): 932–46. doi:10.1007/s12035-014-8747-0. hdl:10261/123869. PMID 24838580. S2CID 13096853.
  6. ^ Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronin MT, Mazur M, Telser J (2007). "Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease". Int. J. Biochem. Cell Biol. 39 (1): 44–84. doi:10.1016/j.biocel.2006.07.001. PMID 16978905.
  7. ^ Bonomini F, Tengattini S, Fabiano A, Bianchi R, Rezzani R (mart 2008). "Atherosclerosis and oxidative stress". Histol. Histopathol. 23 (3): 381–90. doi:10.14670/HH-23.381. PMID 18072094.
  8. ^ Singh N, Dhalla AK, Seneviratne C, Singal PK (1995). "Oxidative stress and heart failure". Mol. Cell. Biochem. 147 (1–2): 77–81. doi:10.1007/BF00944786. PMID 7494558. S2CID 21662824.
  9. ^ Ramond A, Godin-Ribuot D, Ribuot C, Totoson P, Koritchneva I, Cachot S, Levy P, Joyeux-Faure M (juni 2013). "Oxidative stress mediates cardiac infarction aggravation induced by intermittent hypoxia". Fundam Clin Pharmacol. 27 (3): 252–61. doi:10.1111/j.1472-8206.2011.01015.x. PMID 22145601. S2CID 40420948.
  10. ^ Dean OM, van den Buuse M, Berk M, Copolov DL, Mavros C, Bush AI (juli 2011). "N-acetyl cysteine restores brain glutathione loss in combined 2-cyclohexene-1-one and D-amphetamine-treated rats: relevance to schizophrenia and bipolar disorder". Neurosci. Lett. 499 (3): 149–53. doi:10.1016/j.neulet.2011.05.027. PMID 21621586. S2CID 32986064.
  11. ^ de Diego-Otero Y, Romero-Zerbo Y, el Bekay R, Decara J, Sanchez L, Rodriguez-de Fonseca F, del Arco-Herrera I (mart 2009). "Alpha-tocopherol protects against oxidative stress in the fragile X knockout mouse: an experimental therapeutic approach for the Fmr1 deficiency". Neuropsychopharmacology. 34 (4): 1011–26. doi:10.1038/npp.2008.152. PMID 18843266.
  12. ^ Amer J, Ghoti H, Rachmilewitz E, Koren A, Levin C, Fibach E (januar 2006). "Red blood cells, platelets and polymorphonuclear neutrophils of patients with sickle cell disease exhibit oxidative stress that can be ameliorated by antioxidants". Br. J. Haematol. 132 (1): 108–13. doi:10.1111/j.1365-2141.2005.05834.x. PMID 16371026.
  13. ^ Aly DG, Shahin RS (2010). "Oxidative stress in lichen planus". Acta Dermatovenerol Alp Pannonica Adriat. 19 (1): 3–11. PMID 20372767.
  14. ^ Arican O, Kurutas EB (mart 2008). "Oxidative stress in the blood of patients with active localized vitiligo". Acta Dermatovenerol Alp Pannonica Adriat. 17 (1): 12–6. PMID 18454264.
  15. ^ James SJ, Cutler P, Melnyk S, Jernigan S, Janak L, Gaylor DW, Neubrander JA (decembar 2004). "Metabolic biomarkers of increased oxidative stress and impaired methylation capacity in children with autism". Am. J. Clin. Nutr. 80 (6): 1611–7. doi:10.1093/ajcn/80.6.1611. PMID 15585776.
  16. ^ Kennedy G, Spence VA, McLaren M, Hill A, Underwood C, Belch JJ (septembar 2005). "Oxidative stress levels are raised in chronic fatigue syndrome and are associated with clinical symptoms". Free Radic. Biol. Med. 39 (5): 584–9. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2005.04.020. PMID 16085177.
  17. ^ Jiménez-Fernández S, Gurpegui M, Díaz-Atienza F, Pérez-Costillas L, Gerstenberg M, Correll CU (decembar 2015). "Oxidative stress and antioxidant parameters in patients with major depressive disorder compared to healthy controls before and after antidepressant treatment: results from a meta-analysis". J Clin Psychiatry. 76 (12): 1658–67. doi:10.4088/JCP.14r09179. PMID 26579881.
  18. ^ Parellada M, Moreno C, Mac-Dowell K, Leza JC, Giraldez M, Bailón C, Castro C, Miranda-Azpiazu P, Fraguas D, Arango C (mart 2012). "Plasma antioxidant capacity is reduced in Asperger syndrome". J Psychiatr Res. 46 (3): 394–401. doi:10.1016/j.jpsychires.2011.10.004. PMID 22225920.
  19. ^ Segal AW (2005). "How neutrophils kill microbes". Annu. Rev. Immunol. 23: 197–223. doi:10.1146/annurev.immunol.23.021704.115653. PMC 2092448. PMID 15771570.
  20. ^ Gems D, Partridge L (mart 2008). "Stress-response hormesis and aging: "that which does not kill us makes us stronger"". Cell Metab. 7 (3): 200–3. doi:10.1016/j.cmet.2008.01.001. PMID 18316025.
  21. ^ Sies, H. (1985). "Oxidative stress: introductory remarks". u H. Sies (ured.). Oxidative Stress. London: Academic Press. str. 1–7.
  22. ^ Docampo, R. (1995). "Antioxidant mechanisms". u J. Marr; M. Müller (ured.). Biochemistry and Molecular Biology of Parasites. London: Academic Press. str. 147–160.
  23. ^ a b Rice-Evans CA, Gopinathan V (1995). "Oxygen toxicity, free radicals and antioxidants in human disease: biochemical implications in atherosclerosis and the problems of premature neonates". Essays Biochem. 29: 39–63. PMID 9189713.
  24. ^ Hollis F, Kanellopoulos AK, Bagni C (august 2017). "Mitochondrial dysfunction in Autism Spectrum Disorder: clinical features and perspectives". Current Opinion in Neurobiology. 45: 178–187. doi:10.1016/j.conb.2017.05.018. PMID 28628841. S2CID 3617876.
  25. ^ Haider L, Fischer MT, Frischer JM, Bauer J, Höftberger R, Botond G, Esterbauer H, Binder CJ, Witztum JL, Lassmann H (juli 2011). "Oxidative damage in multiple sclerosis lesions". Brain. 134 (Pt 7): 1914–24. doi:10.1093/brain/awr128. PMC 3122372. PMID 21653539.
  26. ^ Patel VP, Chu CT (mart 2011). "Nuclear transport, oxidative stress, and neurodegeneration". Int J Clin Exp Pathol. 4 (3): 215–29. PMC 3071655. PMID 21487518.
  27. ^ Nunomura A, Castellani RJ, Zhu X, Moreira PI, Perry G, Smith MA (juli 2006). "Involvement of oxidative stress in Alzheimer disease". J. Neuropathol. Exp. Neurol. 65 (7): 631–41. doi:10.1097/01.jnen.0000228136.58062.bf. PMID 16825950.
  28. ^ Bošković M, Vovk T, Kores Plesničar B, Grabnar I (juni 2011). "Oxidative stress in schizophrenia". Curr Neuropharmacol. 9 (2): 301–12. doi:10.2174/157015911795596595. PMC 3131721. PMID 22131939.
  29. ^ Ramalingam M, Kim SJ (august 2012). "Reactive oxygen/nitrogen species and their functional correlations in neurodegenerative diseases". J Neural Transm (Vienna). 119 (8): 891–910. doi:10.1007/s00702-011-0758-7. PMID 22212484. S2CID 2615132.
  30. ^ Nijs J, Meeus M, De Meirleir K (2006). "Chronic musculoskeletal pain in chronic fatigue syndrome: recent developments and therapeutic implications". Man Ther. 11 (3): 187–91. doi:10.1016/j.math.2006.03.008. PMID 16781183.
  31. ^ Krzysztof D, Agnieszka G, Malgorzata F (2020). "cROSsing the Line: Between Beneficial and Harmful Effects of Reactive Oxygen Species in B-Cell Malignancies". Frontiers in Immunology. 11: 1538. doi:10.3389/fimmu.2020.01538. PMC 7385186. PMID 32793211.
  32. ^ Udensi UK, Tchounwou PB (2014). "Dual effect of oxidative stress on leukemia cancer induction and treatment". J Exp Clin Cancer Res. 33: 106. doi:10.1186/s13046-014-0106-5. PMC 4320640. PMID 25519934.
  33. ^ Handa O, Naito Y, Yoshikawa T (2011). "Redox biology and gastric carcinogenesis: the role of Helicobacter pylori". Redox Rep. 16 (1): 1–7. doi:10.1179/174329211X12968219310756. PMC 6837368. PMID 21605492.
  34. ^ Nathan C, Shiloh MU (2000). "Reactive oxygen and nitrogen intermediates in the relationship between mammalian hosts and microbial pathogens". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97 (16): 8841–8. Bibcode:2000PNAS...97.8841N. doi:10.1073/pnas.97.16.8841. PMC 34021. PMID 10922044.
  35. ^ Loffredo, Lorenzo; Violi, Francesco (august 2020). "COVID-19 and cardiovascular injury: A role for oxidative stress and antioxidant treatment?". International Journal of Cardiology (jezik: engleski). 312: 136. doi:10.1016/j.ijcard.2020.04.066. PMC 7833193. PMID 32505331.