Stres sa považuje za nešpecifickú reakciu organizmu na pôsobenie vnútorných alebo vonkajších faktorov. Túto definíciu uviedol do praxe G. Selye (kanadský fyziológ). Akýkoľvek čin alebo stav môže vyvolať stres. Nie je však možné vyčleniť jeden faktor a nazvať ho hlavnou príčinou reakcie tela.
Rozlišovacie vlastnosti
Pri analýze reakcie nezáleží na povahe situácie (či je príjemná alebo nepríjemná), v ktorej sa organizmus nachádza. Zaujímavá je intenzita potreby adaptácie alebo reštrukturalizácie podľa podmienok. Organizmus sa pôsobeniu dráždidla bráni predovšetkým svojou schopnosťou reagovať a flexibilne sa prispôsobiť situácii. V súlade s tým možno vyvodiť nasledujúci záver. Stres je súbor adaptačných reakcií produkovaných telom v prípade vplyvu faktora. Tento jav sa vo vede nazýva všeobecný adaptačný syndróm.
Stage
Adaptačný syndrómprebieha po etapách. Najprv prichádza štádium úzkosti. Telo v tejto fáze vyjadruje priamu reakciu na náraz. Druhou fázou je odpor. V tomto štádiu sa telo najefektívnejšie prispôsobuje podmienkam. Poslednou fázou je vyčerpanie. Aby telo prešlo predchádzajúcimi fázami, používa svoje rezervy. V poslednej fáze sú teda výrazne vyčerpané. Výsledkom je, že štrukturálne zmeny začínajú vo vnútri tela. V mnohých prípadoch to však na prežitie nestačí. V dôsledku toho sa vyčerpávajú nenahraditeľné energetické zásoby a telo sa prestáva prispôsobovať.
Oxidačný stres
Antioxidačné systémy a prooxidanty sa za určitých podmienok dostávajú do nestabilného stavu. Zloženie posledne menovaných prvkov zahŕňa všetky faktory, ktoré zohrávajú aktívnu úlohu pri zvýšenej tvorbe voľných radikálov alebo iných typov kyslíka reaktívneho typu. Primárne mechanizmy škodlivého účinku oxidačného stresu môžu byť reprezentované rôznymi činiteľmi. Môžu to byť bunkové faktory: defekty mitochondriálneho dýchania, špecifické enzýmy. Mechanizmy oxidačného stresu môžu byť aj vonkajšie. Ide najmä o fajčenie, lieky, znečistenie ovzdušia a pod.
Voľné radikály
V ľudskom tele sa tvoria neustále. V niektorých prípadoch je to spôsobené náhodnými chemickými procesmi. Napríklad vznikajú hydroxylové radikály (OH). Ich vzhľad je spojený sneustále vystavenie ionizujúcemu žiareniu nízkej úrovne a uvoľňovanie superoxidu v dôsledku úniku elektrónov a ich transportného reťazca. V iných prípadoch je výskyt radikálov spôsobený aktiváciou fagocytov a produkciou oxidu dusnatého endotelovými bunkami.
Mechanizmy oxidačného stresu
Procesy tvorby voľných radikálov a reakcie organizmu sú približne vyrovnané. V tomto prípade je celkom jednoduché posunúť túto relatívnu rovnováhu v prospech radikálov. V dôsledku toho dochádza k narušeniu bunkovej biochémie a vzniku oxidačného stresu. Väčšina prvkov je schopná tolerovať mierny stupeň nerovnováhy. Je to spôsobené prítomnosťou reparačných štruktúr v bunkách. Identifikujú a odstraňujú poškodené molekuly. Na ich miesto nastupujú nové prvky. Okrem toho majú bunky schopnosť zvýšiť ochranu tým, že reagujú na oxidačný stres. Napríklad potkany umiestnené v podmienkach s čistým kyslíkom uhynú po niekoľkých dňoch. Stojí za to povedať, že asi 21 % O2 je prítomných v bežnom vzduchu. Ak sú zvieratá vystavené postupne sa zvyšujúcim dávkam kyslíka, ich ochrana sa zvýši. V dôsledku toho je možné dosiahnuť, že potkany budú schopné tolerovať 100% koncentráciu O2. Silný oxidačný stres však môže spôsobiť vážne poškodenie alebo smrť buniek.
Provokujúce faktory
Ako už bolo spomenuté vyššie, telo si udržiava rovnováhu voľných radikálov a ochrany. Z toho sa dá usudzovaťže oxidačný stres je spôsobený minimálne dvoma príčinami. Prvým je zníženie ochrannej aktivity. Druhým je zvýšenie tvorby radikálov do takej miery, že antioxidanty ich nebudú schopné neutralizovať.
Znížená obranná reakcia
Je známe, že antioxidačný systém je viac závislý od bežnej výživy. Na základe toho môžeme konštatovať, že zníženie ochrany v tele je dôsledkom nesprávneho stravovania. S najväčšou pravdepodobnosťou je veľa ľudských chorôb spôsobených nedostatkom antioxidačných živín. Napríklad neurodegenerácia sa zisťuje v dôsledku nedostatočného príjmu vitamínu E u pacientov, ktorých telo nedokáže správne absorbovať tuky. Existujú tiež dôkazy, že glutatión znížený v lymfocytoch v extrémne nízkych koncentráciách sa zisťuje u ľudí infikovaných HIV.
Fajčenie
Je to jeden z hlavných faktorov, ktoré vyvolávajú oxidačný stres v pľúcach a mnohých ďalších tkanivách tela. Dym a decht sú bohaté na radikály. Niektoré z nich sú schopné napádať molekuly a znižovať koncentráciu vitamínov E a C. Dym dráždi mikrofágy pľúc, čo vedie k tvorbe superoxidu. V pľúcach fajčiarov je viac neutrofilov ako nefajčiarov. Ľudia, ktorí zneužívajú tabak, sú často podvyživení a konzumujú alkohol. V dôsledku toho je ich ochrana oslabená. Chronický oxidačný stres vyvoláva vážne poruchy bunkového metabolizmu.
Zmeny v tele
Na diagnostické účely sa používajú rôzne markery oxidačného stresu. Tieto alebo iné zmeny v tele naznačujú konkrétne miesto porušenia a faktor, ktorý ho vyvolal. Pri štúdiu procesov tvorby voľných radikálov pri rozvoji roztrúsenej sklerózy sa používajú tieto ukazovatele oxidačného stresu:
- Malonový dialdehyd. Pôsobí ako sekundárny produkt oxidácie voľných radikálov (FRO) lipidov a má škodlivý vplyv na štrukturálny a funkčný stav membrán. To zase vedie k zvýšeniu ich priepustnosti pre ióny vápnika. Zvýšenie koncentrácie malondialdehydu počas primárnej a sekundárne progresívnej roztrúsenej sklerózy potvrdzuje prvé štádium oxidačného stresu – aktiváciu oxidácie voľnými radikálmi.
- Schiffova báza je konečným produktom proteínov a lipidov CPO. Zvýšenie koncentrácie Schiffových zásad potvrdzuje tendenciu aktivácie oxidácie voľných radikálov k chronickej. So zvýšenou koncentráciou malondialdehydu navyše k tomuto produktu pri primárnej a sekundárne progresívnej skleróze môže byť zaznamenaný nástup deštruktívneho procesu. Spočíva v fragmentácii a následnej deštrukcii membrán. Zvýšené Schiffove bázy tiež naznačujú prvé štádium oxidačného stresu.
- Vitamín E. Je to biologický antioxidant, ktorý interaguje s voľnými radikálmi peroxidov a lipidov. V dôsledku reakcií vznikajú balastné produkty. Vitamín E je oxidovaný. Je považovanýúčinný neutralizátor singletového kyslíka. Pokles aktivity vitamínu E v krvi poukazuje na nerovnováhu v neenzymatickom prepojení systému AO3 - v druhom bloku rozvoja oxidačného stresu.
Dôsledky
Aká je úloha oxidačného stresu? Treba poznamenať, že sú ovplyvnené nielen membránové lipidy a proteíny, ale aj sacharidy. Okrem toho začínajú zmeny v hormonálnom a endokrinnom systéme. Znižuje sa aktivita enzýmovej štruktúry lymfocytov týmusu, zvyšuje sa hladina neurotransmiterov a začínajú sa uvoľňovať hormóny. V strese začína oxidácia nukleových kyselín, bielkovín, uhlíkov a zvyšuje sa celkový obsah lipidov v krvi. Uvoľňovanie adrenokortikotropného hormónu je zvýšené v dôsledku intenzívneho rozkladu ATP a výskytu cAMP. Ten aktivuje proteínkinázu. To zase za účasti ATP podporuje fosforyláciu cholínesterázy, ktorá premieňa estery cholesterolu na voľný cholesterol. Posilnenie biosyntézy bielkovín, RNA, DNA, glykogénu so súčasnou mobilizáciou z depa tukov, odbúravanie mastných (vyšších) kyselín a glukózy v tkanivách spôsobuje aj oxidačný stres. Starnutie sa považuje za jeden z najzávažnejších dôsledkov tohto procesu. Zvyšuje sa aj pôsobenie hormónov štítnej žľazy. Zabezpečuje reguláciu rýchlosti bazálneho metabolizmu - rast a diferenciáciu tkanív, metabolizmus bielkovín, lipidov, sacharidov. Dôležitú úlohu zohráva glukagón a inzulín. Podľa niektorých odborníkov glukózapôsobí ako signál pre aktiváciu adenylátcyklázy a cMAF pre produkciu inzulínu. To všetko vedie k zintenzívneniu rozkladu glykogénu vo svaloch a pečeni, spomaleniu biosyntézy sacharidov a bielkovín a spomaleniu oxidácie glukózy. Vyvíja sa negatívna dusíková bilancia, zvyšuje sa koncentrácia cholesterolu a iných lipidov v krvi. Glykagón podporuje tvorbu glukózy, inhibuje jej rozklad na kyselinu mliečnu. Zároveň jeho nadmerné vynakladanie vedie k zvýšenej glukoneogenéze. Tento proces je syntézou nesacharidových produktov a glukózy. Prvými sú kyselina pyrohroznová a kyselina mliečna, glycerol, ako aj akékoľvek zlúčeniny, ktoré sa počas katabolizmu môžu premeniť na pyruvát alebo jeden z medzičlánkov cyklu trikarboxylových kyselín.
Hlavnými substrátmi sú tiež aminokyseliny a laktát. Kľúčovú úlohu pri transformácii uhľohydrátov má glukóza-6-fosfát. Táto zlúčenina prudko spomaľuje proces fosfoliritického rozkladu glykogénu. Glukóza-6-fosfát aktivuje enzymatický transport glukózy z uridíndifosfoglukózy do syntetizovaného glykogénu. Zlúčenina tiež pôsobí ako substrát pre následné glykolytické transformácie. Spolu s tým dochádza k zvýšeniu syntézy enzýmov glukoneogenézy. To platí najmä pre fosfoenolpyruvátkarboxykinázu. Určuje rýchlosť procesu v obličkách a pečeni. Pomer glukoneogenézy a glykolýzy sa posúva doprava. Glukokortikoidy pôsobia ako induktory enzymatickej syntézy.
Ketónbody
Pôsobia ako druh dodávateľa paliva pre obličky, svaly. Pri oxidačnom strese sa zvyšuje počet ketolátok. Fungujú ako regulátor zabraňujúci nadmernej mobilizácii mastných kyselín z depa. Je to spôsobené tým, že energetický hlad začína v mnohých tkanivách v dôsledku skutočnosti, že glukóza v dôsledku nedostatku inzulínu nie je schopná preniknúť do bunky. Pri vysokých plazmatických koncentráciách mastných kyselín sa zvyšuje ich absorpcia pečeňou a oxidácia a zvyšuje sa intenzita syntézy triglyceridov. To všetko vedie k zvýšeniu počtu ketolátok.
Extra
Veda pozná fenomén ako „oxidačný stres rastlín“. Stojí za to povedať, že otázka špecifickosti prispôsobenia kultúr rôznym faktorom zostáva dnes diskutabilná. Niektorí autori sa domnievajú, že za nepriaznivých podmienok má komplex reakcií univerzálny charakter. Jeho činnosť nezávisí od povahy faktora. Iní odborníci tvrdia, že odolnosť plodín je určená špecifickými reakciami. To znamená, že reakcia je primeraná faktoru. Medzitým väčšina vedcov súhlasí s tým, že spolu s nešpecifickými odpoveďami sa objavujú aj špecifické. Zároveň ich nemožno vždy identifikovať na pozadí mnohých univerzálnych reakcií.
