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 (RTF) 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 (HOo)
    (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 RTF, a reakcjami usuwania RTF 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 elektromagnetyczne komputerów i telefonów, działanie smogu, leków, ksenobiotyków, deficyty antyoksydantów. W skutek 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 RTF, które posiadają pojedyncze tzw. niesparowane elektrony, dlatego chcę 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 RTF wykształciły się systemy ochronne, które istnieją po to, aby niwelować działanie wolnych rodników. Wyróżniamy dwie linie obrony w organizmie: enzymatyczną oraz nieenzymatyczną (za sprawa antyoksydantów np. glutationu i witaminy C). System enzymatyczny tworzą enzymy: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza (KAT), peroksydaza glutationu (GPX).