Kas yra oksidacinis stresas ir kokia jo įtaka sveikatai?

Dažniausios Europos Sąjungos, taip pat ir Lietuvos piliečių sergamumo bei ankstyvos mirties priežastys yra širdies ir kraujagyslių sistemos ligos, vėžiniai susirgimai bei kvėpavimo organų ligos.

Jau daug dešimtmečių mokslininkai bando aiškintis šių ligų rizikos veiksnius bei ieško pagrindinių jų atsiradimo priežasčių. Daugialypiai moksliniai tyrimai rodo, kad jų priežastys gali būti išsibalansavęs ir per didelis laisvųjų radikalų kiekis, kuris, sukeldamas oksidacinį stresą, silpnina žmogaus imunitetą. Laisvieji radikalai sutrikdo homeostazę žmogaus organizme, todėl ląstelės tampa pralaidesnės įvairiems mikroorganizmams, virusams, bakterijoms ir grybeliams. Manoma, jog laisvieji radikalai dalyvauja atsirandant apie 60 mūsų sveikatai pavojingų būklių (raumenų distrofija, artritas, aterosklerozė, katarakta, širdies ligos, hipertenzija, Alzheimerio ir Parkinsono liga) bei spartina žmogaus senėjimo procesus.

Kodėl deguonis tam tikrais atvejais daro didelę žalą žmogaus organizmui?

Kalifornijos universiteto mokslininkas Bruce’as Amesas teigia, kad per kiekvieną mūsų organizmo ląstelę kiekvieną dieną pereina milijonai deguonies molekulių, o susidarantys laisvieji radikalai turi galimybę apie 100 tūkst. kartų pažeisti genetinę ląstelių medžiagą, arba DNR. Medžiagų apykaitos metu gyvybei palaikyti ląstelės naudoja deguonį (juo kvėpuoja visi gyvi organizmai) tam, kad maisto produktai būtų paversti energija. Mokslininkai nustatė, kad deguonis tam tikrais atvejais daro didelę žalą žmogaus organizmui. Toksinio ir reaktyvaus deguonies molekulės išoriniame apvalkale trūksta vieno elektrono. Todėl jos, norėdamos stabilizuotis, ieško trūkstamo elektrono, ,,puola“ šalia esančias stabilias ir nepažeistas molekules, mėgindamos „atimti“ iš jų elektroną.

Kas sukelia oksidacinį stresą?

Kaip teigia mokslininkai, molekulės (iš kurių atimtas elektronas) pasidaro nestabilios ir jungiasi su kitomis, pradėdamos grandininę reakciją – oksidaciją – bei sukeldamos grandininę reakciją – oksidacinį stresą. Oksidacinis stresas yra oksidacinė žala, kurią sukelia disbalansas tarp laisvųjų radikalų ir kūno antioksidantų. Tik apie 1,5 proc. viso sunaudoto deguonies ląstelėse yra paverčiama endogeniniu laisvuoju radikalu – superoksido anijonu (O2-). Tačiau jį sėkmingai neutralizuoja vidinės antioksidacinės apsaugos fermentas – superoksido dismutazė. Ji dažnai dar vadinama pirmąja antioksidacine apsauga. Adrenalinas, flavino nukleotidai, tiolio junginiai, gliukozė gali oksiduoti deguonį, sudarydami superoksido radikalus. Žmogaus organizme yra daugiau aktyvių bei egzistuojančių trumpą laiką (apie 10 s) deguonies formų (hidroksilo anijonas (OH-), vandenilio peroksidas (H2O2), chloro anijonas (Cl-), hipochlorinė rūgštis (HOCl-), peroksinitritas (ONOO-), kurios susidaro nuolat. Tai yra labai aktyvios molekulės, galinčios pažeisti net lipidines ląstelių membranas, baltymines struktūras, fermentus bei ląstelės branduolio membraną.

Kodėl nuo vienos pakitusios ląstelės gali prasidėti vėžys?

Laisvieji radikalai ląstelėje sukelia DNR grandinės trūkius, baltymų fragmentaciją bei lipidų peroksidaciją. Taip yra pažeidžiamas normalios organizmo ląstelės genetinis kodas (DNR) ir įvyksta mutacija. Paprastai jau nuo vienos pakitusios ląstelės gali pradėti augti vėžys. Šio streso neigiamas poveikis yra įrodytas. Jis taip pat yra daugelio ligų (nervų, imuninės sistemos bei odos ligos, aterosklerozė, infarktas, insultas) kaltininkas.

Laisvieji radikalai – agresyvios molekulių „skeveldros“, sukeliančios oksidacinį stresą

Laisvuosius radikalus 1954 m. atrado amerikiečių biogerontologas Denhamas Harmanas, ieškojęs paaiškinimo, kodėl žmonės sensta. Kad suprastume, kaip atsiranda laisvieji radikalai, turime pažvelgti į mažiausią gyvybės struktūrą – ląstelę. Moksliniais tyrimais yra nustatyta, kad suaugusio žmogaus kūną sudaro apie 100 trln. ląstelių, iš kurių kiekvieną dieną žūsta apie 60 mlrd. Tai yra normalus procesas, užtikrinantis organizmo apsaugą nuo įvairių išorinių veiksnių. Pačias ląsteles sudaro skirtingų tipų molekulės. Molekulės, savo ruožtu, susideda iš vieno ar daugiau atomų. Atomai susideda iš branduolio (neutronų, protonų ir elektronų). Protonų (teigiamai įkrautų dalelių) skaičius branduolyje lemia elektronų (neigiamo krūvio dalelių), supančių atomą, skaičių. Unikalu tai, kad tik elektronai dalyvauja cheminėse reakcijose, sujungdami atomus į molekules. Vidinis branduolio apvalkalas yra pilnas tuomet, kai jis turi du elektronus. Kai pirmasis apvalkalas užsipildo, tuomet elektronai pradeda pildyti antrą apvalkalą iki tol, kol jis prisipildo aštuonių elektronų. Molekulė, turinti užpildytą visą išorinį apvalkalą, yra nelinkusi į chemines reakcijas, nes atomai stengiasi išlaikyti maksimalų stabilumą. Ji praranda stabilumą ir pavirsta laisvuoju radikalu (angl. free radicals) tuomet, kai netenka elektrono. Laisvieji radikalai yra agresyvios ir labai aktyvios molekulių „skeveldros“, linkusios prisijungti ar atiduoti nesuporuotus elektronus kitoms molekulėms. Laisvieji radikalai gali būti endogeniniai (natūraliai susidarantys mūsų organizme dėl ląstelių metabolizmo, streso, pervargimo, nemigos, kai kurių ligų ir uždegiminių procesų) ir egzogeniniai (susidarantys dėl veikiančių išorinių veiksnių, tokių, kaip užterštas oras, vanduo, toksiški metalai, nitratai, pesticidai, ozonas, alkoholis, cigarečių dūmai, radiacija, pramoninės cheminės medžiagos, ultravioletiniai spinduliai). Laisvųjų radikalų susidarymą taip pat skatina prasti valgymo įpročiai, konservantai, emocinis ar psichologinis stresas.

Tačiau reikia neužmiršti, kad esant mažoms koncentracijoms, laisvieji radikalai yra naudingi žmogaus organizmui, nes:

– palaiko kraujagyslių tonusą;

– aktyvuoja leukocitus (leukocituose susidaręs vandenilio peroksidas, hipochlorito rūgštis yra aktyvūs ir stiprūs oksidatoriai, žudantys mikroorganizmus);

– kovoja su organizmui pavojingomis bakterijomis, virusais, grybeliais bei vėžinėmis ląstelėmis (limfocitai ir fibroblastai gamina superoksido radikalą);

– dalyvauja kaip antriniai signalo perdavėjai;

– dalyvauja reguliuojant kraujo spaudimą (azoto oksidas susidaro lygiųjų raumenų ląstelėse).

Koks yra laisvųjų radikalų poveikis mitochondrijoms?

Laisvieji radikalai gali susidaryti įvairiose ląstelės organelėse, tačiau pagrindinis jų šaltinis yra mitochondrijų kvėpavimo grandinė. Pažymėtina, kad moterų organizmo ląstelių mitochondrijos gamina beveik dvigubai mažiau laisvųjų radikalų, palyginti su vyrų ląstelių mitochondrijomis. Dėl to manoma, kad vyrai gyvena vidutiniškai trumpiau nei moterys. Ilgalaikis laisvųjų radikalų pažeidimo poveikis sukelia mitochondrijų senėjimą, nes nustoja veikti normali mitochondrijų veikla ir gyva ląstelė, negaudama reikalingos energijos, yra suardoma. Laisvieji radikalai atakuoja chromosomų galuose esančias apsaugines „kepurėles“, vadinamas telomeromis (jos saugo chromosomose esančią genetinę informaciją nuo mutacijų (susiliejimo ir sulipimo). Telomeros trumpėja ir dėl šios priežasties DNR tampa pažeidžiama. Ląstelės visiškai nustoja dalytis, pradeda senti ir žūti apoptozės būdu. Kartu sensta ir visas žmogaus organizmas. Vėliau yra stebimi išoriniai kūno, odos, plaukų ir kt. pokyčiai.

Kas yra antioksidantai ir kokią reikšmę jie turi oksidacinio streso pažabojimo mechanizme?

Laisvųjų radikalų susidarymo išvengti negalime, nes jie susidaro nuolat vykstant medžiagų apykaitos procesams. Tačiau galime sumažinti jų gamybą bei žalingą poveikį, stiprindami antioksidacines organizmo sistemas, nes žmogus yra vienintelė būtybė, kuri pati pasigamina antioksidantus. Antioksidantai – tai molekulės, kurios gali atiduoti elektroną laisvajam radikalui, taip jį stabilizuodamos, neutralizuodamos ir tokiu būdu apsaugodamos ląsteles bei audinius nuo pažeidimo. Tokį vaidmenį atlieka fermentai (antioksidantai): gliutationo peroksidazė, katalazė, superoksido dismutazė, gliutationas, gliukozės fosfatazės dehidrogenazė, ubikinolis, šlapimo rūgštis – pirminė fermentinė sistema – ir antrinė išorinė nefermentinė sistema – vitaminai (antioksidantai), kuriuos gauname su maistu. Jie klasifikuojami pagal tirpumą. Vieni jų tirpsta riebaluose (vitaminai A, E, K karotenoidai, kofermentas Q10 ir alfa lipoinė rūgštis), kiti – vandenyje (vitaminas С, bioflavanoidai – rutinas, kvercetinas, citrinas, gesperidinas, askorutinas ir restveratrolis, glutationas, polifenoliai). Žmogaus organizmui reikalingi abiejų tipų antioksidantai, nes mūsų ląstelės bei tarpląstelinis skystis yra sudaryti iš vandens, o ląstelių sienelės (membranos) – iš riebalų. Visišką ląstelių apsaugą nuo laisvųjų radikalų poveikio gali užtikrinti tik abiejų tipų antioksidantai. Knygoje „The Antioxidants“ dr. Richardas A. Passwateris teigia, jog žmonės gali džiaugtis dėl to, kad yra visaėdžiai ir su maistu gali gauti daugybę skirtingų antioksidantų. Maisto produktai turi daug flavanoidų, vitaminų, antocianinų. Svarbu žinoti, kad geriausią poveikį organizmui antioksidantai turi, kai veikia kartu (pvz. vit. E ir C).

Kokie maisto produktai yra turtingi antioksidantų?

Daugiausia antioksidantų turi saldžiarūgščiai ar rūgštūs, raudonos ar tamsiai raudonos, mėlynos ir juodos spalvos vaisiai ir daržovės (mėlynės, spanguolės, vynuogės, juodieji serbentai, granatai, slyvos, vyšnios, avietės, žemuogės, braškės). Atskirai reikėtų paminėti mėlynes, nes tai yra bene unikaliausia uoga, turinti savyje daug bioflavanoidų, tarp jų ir antocianinų – pačių stipriausių augalinių antioksidantų. Pektinai bei organinės rūgštys, esančios mėlynėse, turi probiotinį poveikį, normalizuoja žarnyno veiklą bei šalina iš organizmo medžiagų apykaitos produktus. Taip pat mažina trombų susidarymo riziką kraujagyslėse, neleisdami trombocitams prilipti prie kraujagyslių sienelių. Mėlynės rekomenduojamos sergant lengva diabeto forma, nes turi glikozidą – augalinį insuliną, kuris padeda mažinti cukraus kiekį kraujuje. Tinka vartoti sergant skrandžio bei dvylikapirštės žarnos opalige, enterokolitu bei sutrikus žarnyno mikrofloros pusiausvyrai.

Antioksidantų yra daug daržovėse (česnakuose, kopūstuose, ridikuose, burokuose, morkose, svogūnuose, špinatuose, baklažanuose, pupelėse), prieskoniuose (gvazdikėliuose, ciberžolėje, petražolėse), riešutuose (graikiniai, lazdyno, migdolai, pistacijos), po balta citrusinių vaisių odele, kavoje, žaliojoje arbatoje, kakavoje, augaliniame aliejuje.

Svarbiausi antioksidantai, kurių organizmas pats pasigaminti negali, yra vitaminas E (tokoferolis), vitaminas C (askorbo rūgštis), beta karotenas, resveratrolis, likopenas.

Vitamino C šaltiniai yra rauginti kopūstai, citrina, svarainiai, erškėtuogės, juodieji serbentai, paprika, kiviai, brokoliai, braškės, citrusiniai vaisiai.

Vitaminas E ne tik apsaugo ląsteles, bet ir veiksmingai atitolina senėjimą, nes puikiai drėkina odą, stiprina imuninę sistemą, mažina nuovargį, širdies ir kraujagyslių ligų riziką. Vitamino E yra saulėgrąžų aliejuje, riešutuose.

Beta karotenas yra augalinis provitaminas, kuris žmogaus organizme virsta į vitaminą A. Jis yra stiprus antioksidantas, apsaugantis ląsteles bei stimuliuojantis imuninę sistemą. Šio provitamino yra daug geltonos, oranžinės bei tamsiai žalios spalvos vaisiuose ir daržovėse, grūdinėse kultūrose.

Resveratrolis – bene svarbiausias ir stipriausias antioksidantas, kai kalbama apie amžiną jaunystę ir ilgaamžiškumą. Resveratrolio aktyvumas net 20 kartų viršija vitamino C, 17 kartų – kofermento Q10 ir 5 kartus beta karotino antioksidacinį aktyvumą. Mokslininkai nustatė, kad jis aktyvuoja ilgaamžiškumo geną. Augalai gamina resveratrolį kaip apsaugą į stresinę aplinką, norėdami apsisaugoti nuo įvairių nepalankių aplinkos faktorių (pvz., augalo pažeidimas, ultravioletiniai ar radioaktyvūs spinduliai, įvairių patogenų ataka, grybelinė ar virusinė infekcija). Jo yra daug raudonose vynuogėse, daržovėse, riešutuose, kakavoje. Jis gerina kraujo mikrocirkuliaciją organuose ir audiniuose, padeda reguliuoti kapiliarų pralaidumą, stiprina kraujagyslių sieneles bei mažina galimybę susirgti širdies ir kraujagyslių ligomis. Reguliuodamas riebalų sintezę, mažina mažo tankio lipoproteinų oksidaciją (mažėja ,,blogojo“ cholesterolio), todėl tinka aterosklerozės profilaktikai. Rytų medicinoje jau ilgus metus naudojamas imunitetui stiprinti, gripo ir kitų peršalimo ligų profilaktikai, nes slopina viruso DNR (dezoksiribonukleino rūgšties) gamybą.

Likopeno (nudažo daržoves ir vaisius raudona, geltona ir oranžine spalva) yra randama pomidoruose. Daugelyje vaisių ir daržovių, be antioksidantų, yra gausu ir skaidulinių medžiagų, kurios yra labai svarbios žarnyno mikroflorai bei peristaltikai.

Pasaulio sveikatos organizacija, Pasaulinis vėžio tyrimo institutas įspėja, kad sveikiausia vartoti vitaminus (antioksidantus) yra vaisių bei daržovių pavidalu, o ne kaip maisto papildus. Būtina prisiminti, kad papildai su antioksidantais yra žalingi tuomet, kai žmonės vartoja daugiau nei rekomenduojama dienos norma. 2013 m. atlikta analizė parodė, kad didelės dozės beta karotino ar vitamino E žymiai padidino mirties riziką. Moksliniais tyrimais yra nustatyta, jog suvartojant 5 porcijas vaisių ir daržovių kasdien, mūsų organizmas gauna reikiamą antioksidantų kiekį.

Koks yra paprasčiausias laisvųjų radikalų susidarymo slopinimo būdas?

Taip pat reikia priminti, kad vienas pigiausių ir paprasčiausių laisvųjų radikalų susidarymo slopinimo būdų yra prieinamas kiekvienam, tai – mankštinimasis. Jau 2005 m. žurnale „Journal of Exercise science“ buvo išspausdintas straipsnis, kuriame teigiama, kad sportas skatina oksidacijos procesus, bet kartu mankštinantis didėja ir antioksidantų aktyvumas (mažėja laisvųjų radikalų poveikis), todėl mažėja rizika susirgti širdies ir kraujagyslių ligomis (arterine hipertenzija, krūtinės angina, miokardo infarktu) bei vėžiu. Medicina nestovi vietoje, todėl šiais laikais jau tapo įmanoma paprasto diagnostinio testo pagalba vos per 3 min. sužinoti laisvųjų radikalų kiekį šlapime. Gavus rezultatus belieka pasikonsultuoti su savo šeimos gydytoju. Vis atsinaujinančios žinios apie laisvuosius radikalus verčia iš naujo pažvelgti į mūsų sveikatos suvokimą ir teikia naujus, moksliškai pagrįstus ne tik ligų gydymo, bet ir profilaktikos būdus.