ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ

Κεφάλαιο 5 - Οξειδωτικό Στρες: Μοριακοί Μηχανισμοί Πρόκλησης Βλαβών σε Κυτταρικά Συστατικά
Σύνοψη Όλα τα βασικά συστατικά των κυττάρων (DNA, λιπίδια, πρωτεΐνες, υδατάνθρακες) αποτελούν στόχο των δραστικών ελευθέρων ριζών, οι οποίες σχηματίζονται με αφετηρία το οξυγόνο. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η δημιουργία δραστικών ελευθέρων ριζών ξεκινά με την αναγωγή του οξυγόνου με ένα μονό ηλεκτρόνιο σε ανιόν του σουπεροξειδίου (Ο2.-), το οποίο μεταβολίζεται γρήγορα σε Ο2 και Η2Ο2 από τα ένζυμα δισμουτάσες του σουπεροξειδίου (SODs). Επιβάλλεται να τονιστεί ότι ούτε το Ο2.- ούτε το Η2Ο2 αποτελούν ισχυρούς οξειδωτικούς παράγοντες, αλλά χρειάζονται ιδιαίτερους μηχανισμούς για να δημιουργήσουν δραστικές ελεύθερες ρίζες, οι οποίες είναι υπεύθυνες για την οξείδωση των συστατικών των κυττάρων. Η κατανόηση αυτών των μηχανισμών αλλά και η επιτυχής αναστολή τους, όταν χρειάζεται, αποτελούν κεντρικά σημεία για την αντιμετώπιση του οξειδωτικού στρες, μέσω εξωγενών παρεμβάσεων. Ο καλύτερα μελετημένος μοριακός μηχανισμός οξείδωσης κυτταρικών συστατικών είναι αυτός της λιπιδιακής υπεροξείδωσης. Πρόκειται για μια κυκλικά ανατροφοδοτούμενη αλυσιδωτή διαδικασία, η οποία, εάν αρχίσει και δεν ανασταλεί εγκαίρως, μπορεί να οξειδώσει όλο το βιολογικό υλικό. Το DNA μπορεί να υποστεί έναν μεγάλο αριθμό διαφορετικών οξειδωτικών βλαβών, ανάλογα με τους παράγοντες που τις προκαλούν. Σε αντίθεση με τις οξειδωμένες πρωτεΐνες, οι οποίες συνήθως κατακερματίζονται και τα αμινοξέα τους επαναχρησιμοποιούνται, το οξειδωμένο DNA μπορεί να επιδιορθωθεί επί τόπου (in situ). Μη επαρκής επιδιόρθωση του DNA έχει ως αποτέλεσμα, ανάλογα με την ένταση του φαινομένου, την ενσωμάτωση μεταλλάξεων στο γενετικό τους υλικό, με αποτέλεσμα τον μετασχηματισμό τους και, τελικά, τον κυτταρικό θάνατο είτε με νέκρωση είτε με απόπτωση. Οι πρωτεΐνες αποτελούν στόχους οξείδωσης ανάλογα με τα κατάλοιπα αμινοξέων που περιέχει η καθεμιά. Τα αμινοξέα κυστεΐνη, μεθειονίνη, τυροσίνη, φαινυλαλανίνη, τρυπτοφάνη και ιστιδίνη είναι πιο ευαίσθητα σε οξειδωτικές τροποποιήσεις σε σύγκριση με τα υπόλοιπα. Μια σχετικά πρόσφατη και απρόσμενη εξέλιξη στο πεδίο αυτό υπήρξε η κατανόηση του γεγονότος ότι οι οξειδωτικές τροποποιήσεις καταλοίπων αμινοξέων στις πρωτεΐνες, εκτός από τις βλαπτικές επιπτώσεις που μπορεί να έχουν, επιτελούν και φυσιολογικούς ρόλους, συμμετέχοντας στη διαδικασία μεταγωγής σημάτων εντός των κυττάρων (redox signaling).