Mitochondrialna ochrona przed bólem i stanem zapalnym

Podstawowym warunkiem zachowania zdrowia jest utrzymanie w organizmie homeostazy – równowagi. Homeostaza jest kluczowa na poziomie naszych komórek, gdzie dotyczy m.in. balansu między reakcjami utleniania i redukcji. To właśnie podczas tych reakcji powstają reaktywne formy tlenu (RFT), których określona ilość jest potrzebna, natomiast nadmiar może okazać się bardzo szkodliwy.  

Reaktywne formy tlenu (RFt) powstają stale w organizmie z 2-3% wdychanego przez nas tlenu. Najprościej mówiąc, są to produkty redukcji tlenu, które posiadają w swojej strukturze niesparowane elektrony. W uproszczeniu określane są jako wolne rodniki tlenowe. Należą do nich:

• nadtlenek (O₂^-o)
• rodnik hydroksylowy (HO^o)
  (bardziej reaktywny i powstaje w zależności od pH otoczenia)
• nadtlenek wodoru (H₂O₂)

W stanie homeostazy, reaktywne formy tlenu powstają w ilościach fizjologicznych i odgrywają rolę regulatorów wielu procesów komórkowych. Jednak zbyt duża ilość reaktywnych form tlenu ma działanie szkodliwe i powoduje powstanie stresu oksydacyjnego i nitrozacyjnego. Zatem stres oksydacyjny to nic innego jak właśnie brak homeostazy między reakcjami wytwarzania RFT a reakcjami usuwania RFT przez systemy ochronne. Skąd zatem bierze się nadmiar reaktywnych form tlenu?

Przyczyny nadmiaru wolnych rodników

W obecnych czasach wpływa na nas wiele czynników powodujących nadprodukcję wolnych rodników. Przede wszystkim silny stres i nieumiejętność radzenia sobie z emocjami, skłonność do przejadania się, nadmierny wysiłek fizyczny, z którego konsekwencji nie zdajemy sobie sprawy. Dochodzi do tego ciągłe przebywanie pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego komputerów i telefonów, działanie smogu, leków, ksenobiotyków, deficyty antyoksydantów. Wskutek działania tych czynników wzrasta ilości reaktywnych form tlenu, a co za dużo, to nie zdrowo…

Groźny nadmiar

W naturze wszystko dąży do stanu równowagi – także RFT, które posiadają pojedyncze tzw. niesparowane elektrony, dlatego chce koniecznie odebrać je innym związkom, aby móc je do siebie przyłączyć. Wtedy ofiarami ich ataku stają się struktury lipidów (np. błon komórkowych i mitochondrialnych) oraz białek (np. enzymów i DNA)². Szczególnie wrażliwe na uszkodzenia jest DNA mitochondriów, które nie posiada białek ochronnych (histonów) obecnych jedynie w DNA komórkowym². Czym grozi nadmiar reaktywnych form tlenu dla mitochondriów?

Wolne rodniki a mitochondria

Nadmiar wolnych rodników tlenowych zaburza równowagę jonów wapnia w mitochondriach. Brak równowagi tych jonów powoduje rozprzężenie łańcucha oddechowego i spadek potencjału błony mitochondrialnej. W wyniku tych zmian zmniejsza się aktywność enzymu (ATP-azy wapnia) odpowiedzialnego za wytwarzanie energii ATP³. Spadek produkcji energii ATP prowadzi do dysfunkcji mitochondriów i rozwoju licznych chorób – mitochondriopatii. Długo utrzymujące się niedobory energii i nadmiar wolnych rodników powodują stany zapalne i związane z nimi dolegliwości. Konsekwencjami są choroby o podłożu zapalnym, którym towarzyszy stres oksydacyjny, a nierzadko silne bóle.

Na pomoc – enzymy!

Aby zapobiec niekorzystnym skutkom działania RFT, wykształciły się systemy ochronne, które istnieją po to, aby niwelować działanie wolnych rodników. Wyróżniamy dwie linie obrony w organizmie: enzymatyczną oraz nieenzymatyczną (za sprawą antyoksydantów np. glutationu i witaminy C). System enzymatyczny tworzą enzymy: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza (KAT), peroksydaza glutationu (GPX).

SOD – KAT – GPX – pierwsza linia obrony przed stresem oksydacyjnym

W skład enzymatycznego systemu ochronnego wchodzą 3 enzymy, które stanowią główny układ zabezpieczający komórkę przed aktywnymi formami tlenu i nazywane są „enzymatyczną triadą”, należą do nich:

Dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) – najistotniejszy z enzymów białkowych w walce ze stresem oksydacyjnym. Jego rola polega na przekształcaniu rodnika nadtlenowego w cząsteczkę tlenu i nadtlenek wodoru, który następnie w obecności katalazy rozkładany jest na wodę i tlen. Posiadamy 3 rodzaje SOD, które różnią się miejscem występowania oraz kofaktorem – substancją niezbędną do ich działania.

• Wnętrze naszych komórek chronią SOD-1 w (cytozolu i mitochondrialnej przestrzeni międzybłonowej), a jej działanie zależy od obecności cynku oraz miedzi.
• Natomiast w samych mitochondriach działa SOD-2 zależna od manganu.
• Ponadto w naczyniach krwionośnych i limfatycznych (w śródbłonku) istnieje także zawierająca miedź dysmutaza ponadtlenkowa SOD-3.

Deficyty kofaktorów SOD: cynku, miedzi lub manganu prowadzą do ograniczenia zdolności obronnych enzymów. Następstwem niewystarczającej ochrony są uszkodzenia mitochondriów i ograniczenie ich funkcjonowania i spadek produkcji energii ATP.

Katalaza (KAT) – występuje głównie w mitochondriach, gdzie przeprowadza reakcje dysproporcjonowania nadtlenku wodoru. Jej kofaktorem jest hem. Peroksydaza glutationowa (GPX) – enzym zawierający w swoim centrum selen, a z udziałem glutationu wychwytuje nadtlenki wodoru – produkty peroksydacji lipidów, białek i DNA oraz redukuje je do nieszkodliwych form. Niezbędnymi do jej działania kofaktorami są: selen i glutation.

Kofaktory – współtwórcy

Z łaciny (cofactor) „co” – oznacza „współ” a „factor” – sprawca. Kofaktory są to „współsprawcy” enzymów i ich działania. W wypadku enzymów ochronnych kofaktory są niezbędnym ogniwem do obrony naszych komórek przed wolnymi rodnikami. SOD wraz z kofaktorami chroni komórki przed różnymi czynnikami rakotwórczymi, takimi jak toksyczne chemikalia i materiały radioaktywne, stres oksydacyjny i stan zapalny⁴. Do działania SOD-1 niezbędna jest obecność cynku oraz miedzi. Miedź jest elementem IV kompleksu mitochondrialnego łańcucha oddechowego oraz dysmutazy ponadtlenkowej SOD-3. Jest niezbędna do połączenia się żelaza z transferyną oraz syntezy hemoglobiny. Do działania SOD-2 niezbędny jest mangan, którego działanie jest nieocenione w neutralizowaniu wolnych rodników tlenowych w mitochondriach^5,6. Niedobór manganu zmniejsza aktywność SOD-2, co prowadzi do uszkodzenia komórek i dysfunkcji mitochondriów⁷.

Innym ważnym enzymem zawierającym mangan jest katalaza. Jest to niezbędny enzym, który przekształca nadtlenek wodoru w tlen i wodę, zmniejszając w ten sposób stres oksydacyjny⁸. Selen aktywuje enzym peroksydazę glutationową (GSH – Px), który usuwa szkodliwy nadtlenek wodoru, z którego tworzone są wolne rodniki¹. Przede wszystkim zaś jest niezbędnym do odzyskiwania glutationu – silnego antyksydantu działającego przeciwko wolnym rodnikom. Ponadto niedobór selenu i zmniejszona aktywność peroksydazy glutationowej nasilają peroksydację lipidów (utlenianie lipidów obecnych w błonach mitochonriów), co nasila stres oksydacyjny i stany zapalne.

Reklama

Oregano-Intercell® Sprawdź

Immun-Intercell® dla dzieci Sprawdź

Immun-Intercell Sprawdź

Mangan MSE Sprawdź

Selen MSE Sprawdź

Cynk dwuwartościowy MSE Sprawdź

Evolenz III MSE Sprawdź

Enzymy na silny ból

Badania potwierdzają rolę enzymów ochronnych w łagodzeniu silnego bólu. Wykazano, że SOD ma zdolności do zmniejszania stanu zapalnego, powszechnej przyczyna bólu⁹. Dowiedziono również, że SOD w połączeniu z kwasem alfa-liponowym zmniejsza bóle pleców i pozwala zmniejszyć ilość przyjmowanych z tego powodu niesterydowych leków przeciwzapalnych (NLPZ)⁹. Opisano także terapeutyczne działanie SOD w różnych stanach fizjologicznych i patologicznych, takich jak rak, choroby zapalne, mukowiscydoza, procesy starzenia, reumatoidalne zapalenie stawów, choroby neurodegeneracyjne i cukrzyca¹⁰.

Diagnostyka

W przypadku podejrzenia stresu oksydacyjnego/nitrozacyjnego lub osłabionego działania enzymów ochronnych można wykonać badania diagnostyczne. Wartości te zaleca się też ustalić u sportowców wyczynowych, przed rozpoczęciem chemioterapii czy innych silnych obciążeń organizmu¹.