Teória oxidačného stresu

Z WikiSkript

Teória oxidačného stresu (tiež teória voľných radikálov) popisuje význam voľných radikálov a oxidačných reakcií, ktoré sa podieľajú na stárnutí organizmu. Bola sformulovaná v roku 1965, kedy už bolo známe, že živé bunky vytvárajú reaktívne voľné radikály ako vedľajší produkt bežných metabolických reakcií.

Voľné radikály a ROS[upravit | editovat zdroj]

Voľné radikály sú atómy, alebo skupiny atómov, ktoré majú nepárový elektrón a tento elektrón má tendenciu tvoriť nonradikálovú časticu prostredníctvom chemickej väzby medzi nepárovými elektrónmi. Okrem voľných radikálov môžu oxidačné poškodenie spôsobovať aj látky označované ako reaktívne formy kyslíku (ROS, z angl. reactive oxygen species). Charakteristickými zástupcami ROS sú superoxidové anióny či peroxid vodíka. Vznikajú v organizme rôznymi pochodmi ako napr. aerobnou fosforyláciou, ale tiež pôsobením ionizujúceho a UV žiarenia.

Mechanizmus[upravit | editovat zdroj]

Voľné radikály, resp. ROS reagujú s bunečnými proteínmi, nukleovými kyselinami, či membránovými fosfolipidmi a vyvolávajú ich oxidačné poškodenie, ktoré môže viesť k zmenám ich biologickej aktivity:

  • k strate prirodzených funkcií proteínov;
  • k vzniku mutácií v DNA;
  • k zmenám membránových funkcií;
  • k poškodeniu a smrti bunky.


V rámci celého organizmu kumulácia takýchto zmien urýchľuje degeneratívne procesy spojené so starnutím. Podľa teórie voľných radikálov je teda príčinou starnutia oxidačné poškodenie makromolekul voľnými radikálmi, ktoré vznikajú ako vedľajšie produkty metabolizmu. Dnes je táto teória skôr označovaná ako teória oxidačného stresu, pretože k oxidačnému poškodeniu významne prispievajú aj látky nonradikálovej povahy (ROS).

Dráhy pôsobenia ROS[upravit | editovat zdroj]

V procese starnutia je pôsobenie ROS ovplyvnené dvoma hlavnými typmi dráh:

  • dráhy, ktoré ovplyvňujú výsledné množstvo ROS v celom organizme;
  • dráhy, ktoré opravujú, alebo de novo syntetizujú štruktúry poškodené ROS, tj. DNA, proteíny a lipidy.

V skupine I. môžeme rozlíšiť dráhy vedúce k produkcii ROS a dráhy likvidujúce výsledné množstvo ROS. Väčšinu kyslíku v bunke spotrebuje dýchací reťazec situovaný v mitochondriách a vedľajšie produkty, ktoré pri ňom vznikajú (superoxidové a hydroxylové radikály, peroxid vodíka), sú potencionálnym zdrojom oxidačného poškodenia jednak samotných mitochondrií, jednak ďalších bunečných štruktúr.

Dráhy likvidujúce ROS vytvárajú komplexný antioxidačný obranný systém' zahrňujúci malé molekuly (tokoferoly, vitamín C, glutathion, atd.) a 'antioxidačné enzymy (superoxid-dismutáza – SOD, glutathion peroxidáza, kataláza, atd.) Rovnováha medzi produkciou a likvidáciou ROS determinuje absolútne hladiny oxidačného stresu.

Zhrnutie[upravit | editovat zdroj]

Voľné radikály spôsobujú v bunke vysoký počet mutácií, čo vyčerpáva kapacitu opravných systémov (ich kapacita sa vekom znižuje). Mutácie sa hromadia nielen v jadrovej DNA ale aj v mt-DNA. Predpokláda sa, že 2–3 % kyslíkových atómov spracovávaných v mitochondriách sú neúčinne redukované za vzniku ROS. To má za následok, že v mitochondriálnom genóme je 10–20× vyššia mutačná rýchlosť než v genóme jadra.

Vo výsledku teda môžeme povedať, že oxidačný stres, ako výsledok pôsobenia ako ROS, tak voľných radikálov, spôsobuje jednak zníženie biologickej aktivity proteínov, k poškodeniu biologických membrán a k vzniku mutácií na úrovni DNA. Všetky tieto zmeny vedú k smrti bunky a tým sa urýchli proces stárnutia.


Odkazy[upravit | editovat zdroj]

Souvisejicí články[upravit | editovat zdroj]

Externí odkazy[upravit | editovat zdroj]

Použitá literatura[upravit | editovat zdroj]

  • NOVOTNÁ, Božena a Jaroslav MAREŠ. Vývojová biologie pro mediky. 1. vyd. Praha: Karolinum, 2005, 99 s. ISBN 80-246-1023-X.