Wolne rodniki tlenowe - rola, skutki niedoboru i nadmiaru

Wolne rodniki tlenowe uznano za wroga numer jeden naszego zdrowia. Nikogo już nie trzeba przekonywać, że to ich nadmiar odpowiada m.in. za rozwój chorób cywilizacyjnych i stany zapalne oraz przyczynia się do rozwoju nowotworów, przyspieszając także starzenie się organizmu. O sposobach ich unieszkodliwiania napisano już całe tomy, a zwalczanie stresu oksydacyjnego uznano za podstawę leczenia wielu chorób.

Ale… biologia naszego organizmu nie jest zero-jedynkowa, zatem prosty podział na wrogów i przyjaciół się tu nie sprawdza. Okazuje się bowiem, że aktywne formy tlenu są nam bardzo potrzebne, nie są jedynie produktem ubocznym wytwarzania energii, szkodliwym metabolitem, którego trzeba zneutralizować.

Potrzebujemy wolnych rodników m.in. do obrony przed infekcjami, oczyszczania organizmu i gojenia ran. Nasze komórki wykorzystują je także do komunikacji między sobą i pomiędzy organellami. Jak to jest zatem z wolnymi rodnikami? 

Wolne rodniki tlenowe, nazywane także aktywnymi bądź reaktywnymi formami tlenu, odkryto i opisano w 1969 roku. Dokonali tego amerykańscy naukowcy, Joe M. McCord i Irwin Fridovich, badający enzym, dysmutazę ponadtlenkową (SOD), który neutralizuje jeden z rodników. Niejako przy okazji udowodnili oni istnienie i opisali wytwarzanie wielu innych wolnych rodników tlenowych – to właśnie wtedy dowiedzieliśmy się, że są one produktem ubocznym procesów metabolicznych, a zwłaszcza oddychania komórkowego, w którym wytwarzana jest energia.

Po tym odkryciu naukowcy rozpoczęli pracę nad powiązaniem działania wolnych rodników z chorobami i procesami starzenia się organizmu. Praca amerykańskich naukowców była kontynuacją wcześniejszych badań, prowadzonych na początku XX wieku przez twórcę pojęcia wolnych rodników, Mosesa Gomberga, kontynuowanych następnie w latach 50. i 60. ubiegłego wieku, które potwierdziły istnienie w organizmach systemów, służących do unieszkodliwiania aktywnych form tlenu. Zatem wolne rodniki tlenowe od ponad stu lat są przedmiotem badań naukowców z całego świata i nie zdradziły nam jeszcze wszystkich swoich sekretów.

Czym są wolne rodniki?

Chemicznie, wolne rodniki tlenowe to cząsteczki lub jony, zawierające tlen, które mają niesparowany elektron i właśnie ta cecha czyni je niezwykle reaktywnymi cząstkami. Dlaczego? Otóż wszystko w przyrodzie, od najmniejszej cząsteczki do wielkich układów, dąży do uzyskania stanu równowagi energetycznej.

Brak elektronu zaburza równowagę, zatem cząstka pozbawiona tego ujemnego ładunku, usilnie dąży do jej odzyskania. A jak to robi? W kontakcie z innymi cząstkami wyrywa im brakujący elektron, co ma, niestety, zgubne konsekwencje dla uszkodzonej w ten sposób cząstki – nie może ona pełnić już swojej roli i jeśli nie można jej naprawić, zostaje zniszczona.

Jeżeli w ten sposób uszkodzone zostanie białko, podlega ono najczęściej autofagii (odzyskane w ten sposób przez komórkę składniki zostają wykorzystane do wytworzenia prawidłowego składnika), bo organizm nie wykorzysta uszkodzonego; podobnie dzieje się, jeśli uszkodzenie dotknie błony lipidowej, tworzącej np. jedno z organelli komórkowych i nie może ono pełnić już swojej roli lub działa nieprawidłowo.

A jeżeli, co najgorsze, wolny rodnik uszkodzi DNA komórki, może dojść do mutacji, która może z kolei prowadzić do wzbudzenia nowotworu. Jeśli natomiast dojdzie do dużej kumulacji uszkodzeń struktur komórkowych, szlaków metabolicznych i ich produktów, organizm może zdecydować o zniszczeniu dysfunkcyjnej komórki w procesie apoptozy, czyli programowanej śmierci, który chroni nas przed rozprzestrzenianiem się uszkodzeń i powstawaniem nieprawidłowych metabolitów.

Tajemniczy redoks

Wolne rodniki tlenowe to przede wszystkim produkt uboczny wytwarzania energii w mitochondriach – to mikroskopijne struktury wewnątrzkomórkowe, które przetwarzają glukozę lub kwasy tłuszczowe, przy udziale tlenu, w adenozynotrójfosforan (ATP), czyli substancję, w której wiązaniach chemicznych magazynowana jest energia. Badania dowodzą, że około 1–2% tlenu, zużywanego przez komórkę, może przekształcić się w wolne rodniki tlenowe. Ponadto powstają one m.in. wskutek działania niektórych enzymów i w toku reakcji zapalnej.

Powstałe w trakcie tych naturalnych procesów wolne rodniki tlenowe są unieszkodliwiane w miejscu powstania z pomocą antyoksydantów, czyli przeciwutleniaczy. Mogą to być substancje pochodzące z pokarmu, takie jak witaminy A, C i E oraz polifenole, lub wytwarzane przez nasz organizm – obrona antyoksydacyjna jest bowiem zbyt ważna, byśmy mogli polegać jedynie na składnikach pokarmowych. Dlatego natura wyposażyła nas w endogenne (wytwarzane przez nasz organizm) enzymy i substancje, które sprawnie wymiatają wolne rodniki tlenowe.

Ich zadaniem jest utrzymanie tzw. równowagi redoks, czyli stanu zdrowej harmonii pomiędzy reakcjami utleniania i redukcji, a tym samym pomiędzy utleniaczami, czyli wolnymi rodnikami tlenowymi, a substancjami przeciwutleniającymi, które je unieszkodliwiają. A że reakcje utleniania-redukcji zachodzą nieprzerwanie w komórkach naszego organizmu, potrzebujemy sprawnych mechanizmów regulujących te procesy i substancji antyoksydacyjnych.

Wolne rodniki potrzebują równowagi

Pora odpowiedzieć sobie zatem na pytanie, czy wolne rodniki są naszymi przyjaciółmi, czy śmiertelnymi wrogami? I odpowiedź ta nie jest prosta, bo są tym i tym, w biologii niezwykle rzadko mamy bowiem do czynienia z sytuacjami jednoznacznymi. Wolne rodniki tlenowe nie są ani dobre, ani złe, mają jedynie określone zadanie do spełnienia, a kluczem do zrozumienia ich znaczenia jest słowo: równowaga.

Dopóki organizm nie traci kontroli nad ich wytwarzaniem, dopóty trwa stan równowagi redoks, konieczny do utrzymania naszego organizmu w zdrowiu, rodniki nam nie szkodzą – i chodzi tu zarówno o ich nadmiar, jak i niedobór. Czasami jednak równowaga redoks ulega zachwianiu na korzyść wolnych rodników tlenowych i organizm traci zdolność sprawnego kontrolowania ilości tych reaktywnych form tlenu – stan taki nazywamy stresem oksydacyjnym.

Gdy ilość wolnych rodników w ustroju rośnie, zwiększa się ryzyko powstania uszkodzeń na poziomie komórkowym, a te z kolei prowadzą do poważnych zaburzeń metabolizmu, nieodwracalnych uszkodzeń DNA i mogą zagrażać życiu komórek. Uszkodzenia dotykają także mitochondriów, czyli miejsc powstawania wolnych rodników, a to zaburza równowagę energetyczną komórek i w ten sposób, pośrednio, także negatywnie wpływa na metabolizm.

Co ciekawe, samo uszkodzenie mitochondriów, nawet przy braku innych szkód w komórce, może doprowadzić do jej śmierci w wyniku apoptozy, ponieważ komórka niewydolna energetycznie stanowi zagrożenie dla organizmu. Wskutek stresu oksydacyjnego dochodzi również do rozwoju stanu zapalnego, a ten przyczynia się do rozwoju chorób, z których każda stanowi zagrożenie dla naszego zdrowia.

Jest też i druga strona tego medalu, bowiem, choć mówi się o tym dużo mniej niż o nadmiarze wolnych rodników, może dojść do ich niedoboru. Dzieje się tak najczęściej wskutek przyjmowania nadmiaru antyoksydantów, które zamiast pomóc w zachowaniu równowagi, prowadzą do niedoboru wolnych rodników, czyli stresu redukcyjnego.

Mogą go powodować także niektóre choroby genetyczne, w przebiegu których dochodzi do mutacji zmieniających aktywność enzymów biorących udział w reakcjach redoks, jak również pewne leki. Stres redukcyjny może być także efektem naturalnego starzenia się mitochondriów. Skutkiem stresu redukcyjnego, podobnie jak stresu oksydacyjnego, jest rozwój chorób i pogorszenie naszego stanu zdrowia.

Nadmiar wolnych rodników - przyczyny i skutki

Skoro wolne rodniki tlenowe powstają w sposób naturalny w naszym organizmie, czy tego chcemy, czy nie, to czy mamy jakikolwiek wpływ na tempo ich powstawania? Co sprawia, że zaczynamy wytwarzać większe ich ilości niż normalnie?

Przyjrzyjmy się czynnikom, które pobudzają wytwarzanie wolnych rodników tlenowych i przyczyniają się do rozwoju stresu oksydacyjnego. W każdym z poniższych przypadków konieczne jest wzmocnienie ochrony antyoksydacyjnej organizmu, którą omówimy oddzielnie, w dalszej części Tematu Numeru, dlatego tutaj podamy jedynie przykłady innych działań zapobiegawczych.

Wśród wolnych rodników (są ich 4 rodzaje) wymienia się także trzy reaktywne formy tlenu: nadtlenek wodoru, tlen singletowy i kwas podchlorawy, które chemicznie wolnymi rodnikami nie są, ale ulegają przekształceniu do rodników lub są podobnie reaktywne.

Promieniowanie UV (słońce, solarium)

Promieniowanie ultrafioletowe (UV) jest jednym z najsilniejszych czynników środowiskowych, wywołujących stres oksydacyjny w skórze. Promieniowanie UVA i UVB przenika przez naskórek i skórę właściwą, gdzie bezpośrednio i pośrednio pobudza wytwarzanie reaktywnych form tlenu, które uszkadzają lipidy tworzące błony komórkowe, białka i kolagen, odpowiedzialny za sprężystość i elastyczność skóry oraz tworzący jej rusztowanie.

Ponadto promieniowanie UV uszkadza DNA, a to może prowadzić do rozwoju nowotworów skóry. Skutkiem zbyt długiej ekspozycji na słońce lub częstych wizyt w solarium jest zatem przyspieszenie starzenia się skóry i pogorszenie jej wyglądu – skóra staje się sucha, podrażniona, pojawiają się na niej zmarszczki i rozwija stan zapalny oraz nadmiernie łuszczy się uszkodzony naskórek – a także znaczący wzrost ryzyka rozwoju czerniaka i raka płaskonabłonkowego. Dlatego należy ograniczać przebywanie na słońcu w godzinach najsilniejszego nasłonecznienia i wizyty w solarium, a skórę zabezpieczać kremami z odpowiednim filtrem.

Zanieczyszczenia powietrza (smog, pył zawieszony, spaliny)

Zawierające szkodliwe substancje powietrze, po przedostaniu się do naszych płuc, aktywuje enzym, oksydazę NADPH, która pobudza wytwarzanie wolnych rodników tlenowych. Smog i spaliny osiadają także na skórze i również w niej zaczyna rozwijać się stres oksydacyjny. Najgroźniejszy jest pył zawieszony PM 2.5, którego mikroskopijne cząstki nie tylko osiadają w drogach oddechowych.

i pęcherzykach płucnych, ale mogą także łatwo przenikać do krwi. Często niosą one na swojej powierzchni metale ciężkie, związki azotu i inne szkodliwe substancje chemiczne, silnie pobudzające wytwarzanie wolnych rodników tlenowych, zwłaszcza rodnika hydroksylowego, który uszkadza głównie DNA i białka.

W miejskim powietrzu znajduje się także ozon, który po wniknięciu do naszego organizmu rozpada się na dwa rodniki, wspomniany już rodnik hydroksylowy i tlen singletowy, które uszkadzają nabłonek dróg oddechowych, powodując kaszel i duszność.

Wdychanie smogu może również prowadzić do rozwoju astmy i przewlekłego zapalenia oskrzeli oraz płuc, a także zaostrzać przebieg obturacyjnej choroby płuc.

Z kolei związki azotu, zawarte w powietrzu, osłabiają naszą naturalną ochronę antyoksydacyjną, a lotne związki organiczne, takie jak benzen czy formaldehyd, stałe składniki smogu, wywołując stres oksydacyjny w układzie nerwowym – powodują mgłę mózgową, sprzyjają rozwojowi depresji i chorób neurodegeneracyjnych, a ponadto uszkadzają wątrobę i szpik kostny.

Dlatego warto śledzić ostrzeżenia o smogu i unikać spacerów, jeśli zalega on w naszej okolicy, a także chronić się z pomocą masek antysmogowych i kosmetyków, zabezpieczających skórę przed jego szkodliwym wpływem. A po powrocie do domu dokładnie umyć odsłonięte partie ciała, głównie twarz i dłonie. Z kolei podrażniony przez zanieczyszczenia układ oddechowy oczyści się, jeśli udamy się na spacer do parku lub lasu – olejki eteryczne, wydzielane przez drzewa, ruch i czyste powietrze pomogą pozbyć się zalegającej wydzieliny i toksyn⁴.

Dym papierosowy i e-papierosy

W czasie jednego wdechu podczas palenia papierosa, do naszego organizmu trafia ponad 7 tysięcy szkodliwych substancji chemicznych, w tym kilkadziesiąt rakotwórczych i wolne rodniki tlenowe. Każda z nich działa drażniąco i pobudza wydzielanie aktywnych form tlenu oraz prowadzi do stresu oksydacyjnego.

W płucach dym uszkadza nabłonek oskrzelików i aktywuje neutrofile, które w odpowiedzi wytwarzają jeszcze więcej wolnych rodników, a to działa jak dolewanie oliwy do ognia. Dochodzi następnie do uszkodzenia błon komórkowych i śródbłonka naczyń krwionośnych, zablokowania enzymów antyoksydacyjnych oraz rozprzestrzeniania się stresu oksydacyjnego i stanu zapalnego na inne tkanki i narządy.

E-papierosy, reklamowane jeszcze niedawno jako bezpieczniejsza alternatywa dla palaczy, okazują się być wilkiem w owczej skórze i szkodzić podobnie, o ile nie bardziej, niż klasyczne papierosy. Podczas ich podgrzewania powstaje bowiem para pełna wolnych rodników i zawierająca pobudzające ich wytwarzanie substancje oraz metale ciężkie.

Dlatego także wskutek wapowania rozwija się stres oksydacyjny i dochodzi do uszkodzenia nie tylko dróg oddechowych, ale także innych tkanek. Jednocześnie znacznie osłabiona zostaje naturalna obrona antyoksydacyjna. Rozwiązanie jest jedno – porzucenie nałogu. Już po około 48 godzinach od ostatniego papierosa lub e-papierosa, obniżeniu ulega poziom wolnych rodników, a po 2–3 tygodniach odbudowują się rezerwy antyoksydantów, po czym organizm zaczyna się regenerować i stopniowo wraca do zdrowia⁵.

Nadmierny wysiłek fizyczny (przetrenowanie)

Nagły zryw do ćwiczeń, bez wcześniejszego przygotowania organizmu, wysiłek ponad siły i bez odpoczynku, przetrenowanie, gdy chcemy osiągnąć efekty w przyspieszonym tempie – to wszystko wprowadza organizm w stan stresu oksydacyjnego. Dlaczego tak się dzieje, że zdrowa i polecana aktywność fizyczna zaczyna nam szkodzić?

Odpowiedź kryje się w mitochondriach – organellach, wytwarzających energię, której olbrzymich ilości potrzebują nasze mięśnie. W normalnych warunkach to właśnie w nich powstaje, siłą rzeczy, najwięcej wolnych rodników tlenowych, ale organizm kontroluje ich poziom, a nawet wykorzystuje do naprawy i wzmocnienia mięśni.

Jeśli natomiast zaczynamy trenować lub zwiększamy wysiłek, mitochondria zużywają coraz więcej tlenu i glukozy (niektóre źródła wskazują na nawet ponad 100-krotnie wyższe zużycie tlenu), a przy okazji powstaje jeszcze więcej aktywnych form tlenu – a to już zbyt wiele i może wyczerpać rezerwy antyoksydantów. Dochodzi ponadto do mikrouszkodzeń włókien mięśniowych wskutek działania wolnych rodników.

Co w takiej sytuacji robi nasz organizm? Wysyła do mięśni neutrofile i makrofagi, aby uprzątnęły te mikrouszkodzenia, ale jednocześnie krwinki te same wytwarzają wolne rodniki, co niejednokrotnie nam nie pomaga i prowadzi do rozwoju stanu zapalnego. W efekcie trening nie daje zamierzonych rezultatów, a po wysiłku jesteśmy bez życia i trudno jest nam odzyskać równowagę.

Jak zatem zdrowo trenować? Na miarę swoich możliwości, najlepiej pod okiem specjalisty. Trzeba też w planie treningowym uwzględnić czas na odpoczynek i regenerację, organizm nie może cały czas działać na maksymalnych obrotach. A po dużym wysiłku, nie będącym treningiem, ale nagłym zrywem, warto dać sobie czas na powrót do równowagi, odpocząć i wzmocnić organizm porządną dawką antyoksydantów⁶.

Nieprawidłowa dieta - cukier, tłuszcze trans, fast food

To bodajże jeden z najbardziej niedocenianych czynników ryzyka stresu oksydacyjnego, który niszczy nasze zdrowie niepostrzeżenie, a gdy już pojawią się problemy to są one poważne i przybierają postać jednej lub kilku na raz chorób cywilizacyjnych, w których rozwoju ważną rolę odgrywają wolne rodniki tlenowe. Co nam szkodzi w pokarmie?

Dodatki do żywności

Przede wszystkim dodatki do żywności: emulgatory, zagęstniki, sztuczne barwniki, polepszacze smaku i konserwanty – choć każda z tych substancji jest dopuszczona do spożycia, w nadmiarze nam szkodzą i pobudzają wydzielanie wolnych rodników tlenowych. Dlatego nic się nie stanie, jeśli raz na jakiś czas sięgniemy po kolorowy napój z puszki czy konserwę – obrona antyoksydacyjna upora się ze skutkami takiego posiłku, ale jeżeli żywność wysokoprzetworzona na stałe zagości w naszym menu, może rozwinąć się stres oksydacyjny.

Nadmiar cukru

Niewykorzystana glukoza, której komórki nie przetworzą na energię, nie może bez końca krążyć w ustroju i zostaje zamieniona na kwasy tłuszczowe i w tej formie zmagazynowana w tkance tłuszczowej na czasy niedoboru. Jej część może zostać także przyłączona do białek – w ten sposób powstają końcowe produkty zaawansowanej glikacji (AGEs), szkodliwe związki chemiczne, które m.in. pobudzają neutrofile do wytwarzania wolnych rodników tlenowych, a te sieją spustoszenie w całym organizmie.

Przykład: jeden duży napój słodki (0,5 l), zawierający około 10 łyżeczek cukru, powoduje skok poziomu glukozy we krwi o 100 mg/dl, a to z kolei wzrost ilości wolnych rodników tlenowych w śródbłonku naczyń o około 300% w ciągu godziny od spożycia.

Tłuszcze trans

Podobnie szkodliwe są tłuszcze trans, pochodzące głównie z fast foodów, które aktywują w jelitach oksydazę NADPH, a ta z kolei zwiększa wytwarzanie aktywnych form tlenu. Aby zatem uniknąć szkodliwego wpływu diety, warto do niej wprowadzić źródła antyoksydantów, a wysokoprzetworzoną żywność zamienić na świeże warzywa i owoce, zdrowe tłuszcze oraz dobrej jakości mięso i ryby⁷.

Leki i toksyny

Wpływ leków na rozwój stresu oksydacyjnego jest dwukierunkowy – niektóre leki przyczyniają się do powstawania wolnych rodników tlenowych, co jest skutkiem ubocznym ich działania, podczas gdy inne są celowo wykorzystywane jako środki prooksydacyjne w terapii np. nowotworów. Wśród leków, nasilających wytwarzanie aktywnych form tlenu, są niektóre antybiotyki, leki przeciwnowotworowe, wysokie dawki witaminy C (w dawkach normalnych działa jako antyoksydant), antykoncepcja hormonalna i medykamenty, stosowane w psychiatrii. Pomimo tego zaleca się je, ponieważ korzyści przewyższają szkody, a te można łagodzić odpowiednią dietą i zmianą stylu życia. Dlatego nigdy nie rezygnuj z ich stosowania samodzielnie, a swoje wątpliwości omów z lekarzem².

Infekcje i stany zapalne

Wniknięcie patogenów do organizmu zawsze wyzwala reakcję układu odpornościowego, w tym prowadzi do aktywacji neutrofilów i makrofagów, które wykorzystują wolne rodniki tlenowe do zwalczania zagrożenia i regulacji odpowiedzi immunologicznej. Ich nadmierne pobudzenie, np. wskutek silnej lub przewlekłej infekcji, może powodować stres oksydacyjny.

Z infekcjami wiąże się także nierozłącznie stan zapalny, który nie dość, że może być wywołany przez nadmiar wolnych rodników, to sam w sobie nasila ich wytwarzanie. To błędne koło trudno przerwać, a pomóc może naturalne wzmacnianie odporności, by infekcje i czas rekonwalescencji trwały jak najkrócej, zmiana diety i włączenie do niej źródeł antyoksydantów¹.

Starzenie się organizmu

Jest uznawane za jeden z kluczowych czynników, wpływających na wytwarzanie wolnych rodników tlenowych i rozwój stresu oksydacyjnego. Dzieje się tak z kilku przyczyn.

• Po pierwsze wraz z wiekiem dochodzi do kumulacji uszkodzeń oksydacyjnych, a każde z nich, samo w sobie, może napędzać wytwarzanie wolnych rodników np. wskutek pobudzania aktywności makrofagów lub rozwoju stanu zapalnego.
• Po drugie, im jesteśmy starsi, tym słabsza jest nasza ochrona antyoksydacyjna, często też obserwuje się, że seniorzy spożywają mniej źródeł naturalnych przeciwutleniaczy, co tylko pogłębia ich niedobory.
• Trzecim czynnikiem jest starzenie się mitochondriów, które wraz z wiekiem pracują mniej wydajniej i wytwarzają coraz mniej energii, ale jednocześnie wzrasta w nich wytwarzanie wolnych rodników tlenowych. Organelle te wolniej się także regenerują, co często prowadzi do ich śmierci, a jeśli w komórce braknie mitochondriów, także ona wchodzi na szlak apoptozy. Jak temu zaradzić?

Nie jesteśmy w stanie zatrzymać starzenia się organizmu, ale możemy uczynić je zdrowszym, poprzez zmianę trybu życia, diety i ograniczenie używek, aby organizmowi nie dokładać dodatkowych porcji wolnych rodników. Dobrym rozwiązaniem dla seniorów jest także stosowanie suplementów diety, zawierających antyoksydanty¹.

Promieniowanie elektromagnetyczne (EMF)

To niewidoczne gołym okiem zagrożenie, nie bez przyczyny nazywane jest elektrosmogiem. Jego związek z wytwarzaniem wolnych rodników tlenowych i stresem oksydacyjnym jest przedmiotem intensywnych badań, ponieważ nasz świat jest coraz bardziej zależny od źródeł EMF i praktycznie nie da się uciec przed elektrosmogiem.

Telefony komórkowe, routery Wi-Fi, telewizory, komputery, laptopy, tablety, linie wysokiego napięcia, stacje bazowe telefonii komórkowej, anteny, radioodbiorniki… wszystkie te osiągnięcia techniki narażają nas na kontakt z promieniowaniem elektromagnetycznym.

Badania dowodzą, że stała ekspozycja na EMF pobudza powstawanie wolnych rodników i prowadzi do stresu oksydacyjnego oraz uszkadza DNA. Może także prowadzić do zmian w funkcjach komórek nerwowych, które same wykorzystują zjawisko elektryczności do przewodzenia impulsów nerwowych, zatem są szczególnie wrażliwe na EMF oraz zaburzeń pracy serca, które z kolei zależne jest od własnego "rozrusznika".

Okazuje się także, że pole elektromagnetyczne powoduje zmiany przepływu elektronów w łańcuchu oddechowym, co może nasilać wytwarzanie wolnych rodników i prowadzi do aktywacji enzymów, odpowiedzialnych za rozwój stresu oksydacyjnego. EMF zaburza również funkcje kanałów jonowych, odpowiedzialnych za sygnalizację komórkową, co może pobudzać wytwarzanie aktywnych form tlenu.

Jednocześnie obserwuje się obniżenie poziomu antyoksydantów i zahamowanie ich aktywności, co utrudnia bombardowanemu zewsząd przez EMF organizmowi regenerację. A problem jest poważny, ponieważ przewlekła ekspozycja na promieniowanie elektromagnetyczne stanowi potencjalny czynnik ryzyka rozwoju nowotworów, stanów zapalnych, osłabienia odporności, chorób neurodegeneracyjnych i chorób sercowo-naczyniowych oraz zaburzeń płodności. Co zatem zrobić, by ustrzec się przed EMF?

Potrzebne jest zdroworozsądkowe podejście, ponieważ nie mamy możliwości całkowitego odizolowania się od technologii, generującej pole elektromagnetyczne. Warto zatem zacząć od uzbrojenia organizmu w antyoksydanty, aby w przypadku zwiększenia wytwarzania wolnych rodników, mógł sobie z nimi poradzić. Pozostałe sposoby służą ograniczeniu ekspozycji na EMF do niezbędnego minimum.

Zaleca się korzystanie z zestawów głośnomówiących lub trybu głośnomówiącego i trzymanie telefonu z dala od ciała podczas długotrwałego używania, wyłączanie na noc urządzeń Wi-Fi, unikanie przebywania w bliskości linii wysokiego napięcia i stacji bazowych telefonii komórkowej. Warto także ograniczyć dostęp EMF do mieszkań poprzez zastosowanie ekranujących farb i zasłon okiennych. Telefon można zabezpieczyć specjalną nakładką, a ciało, podczas pracy z komputerem, specjalnym ekranującym kocem^8,9.

Chroniczny stres

To kolejne zagrożenie, przed którym nie uciekniemy. Jego źródłem jest m.in. praca, szkoła, problemy ekonomiczne i osobiste, zagrożenia lokalne i globalne, przemęczenie, brak czasu… słowem życie. Jeśli silny stres zdarza się raz na jakiś czas, nasz organizm ma zdolność kompensowania jego negatywnego wpływu i potrafi poradzić sobie z wygenerowanym przez niego stresem oksydacyjnym i niekorzystnymi zmianami w funkcjonowaniu organizmu.

Poważniejszym problemem jest przewlekły stres, który nie odpuszcza nawet po relaksującej kąpieli czy spokojnie przespanej nocy, stres który powraca i wyniszcza. Prowadzi on bowiem do wzrostu stężenia kortyzolu, czyli hormonu stresu, wydzielanego przez nadnercza, a to z kolei powoduje zaburzenie osi regulującej pracę tych gruczołów i pozostałych, współzależnych od niej osi hormonalnych. A to już poważne wyzwanie dla organizmu, wyczerpujące zapasy antyoksydantów.

Pod wpływem działania kortyzolu dochodzi do zwiększenia stężenia glukozy we krwi, a to prowadzi do wzrostu wytwarzania wolnych rodników, podobnie działają zaburzenia snu wskutek nadmiaru tego hormonu. Co równie ważne, przewlekły stres aktywuje współczulną gałąź autonomicznego układu nerwowego, co zwiększa wytwarzanie energii i tym samym może prowadzić do stresu oksydacyjnego wskutek intensywnej pracy mitochondriów. Wysoki poziom kortyzolu pobudza także neutrofile i makrofagi oraz sprzyja rozwojowi stanów zapalnych, a jak już wiemy w ten sposób także wzrasta w organizmie stężenie aktywnych form tlenu^10,11.

Zaburzenia snu

Sen jest jednym z najbardziej niedocenianych czynników, regulujących homeostazę ciała człowieka. To nie bierny odpoczynek, ale aktywny stan, w którym układy w naszym organizmie intensywnie regenerują się. Skrócony, przerywany lub nieregularny sen zakłóca homeostazę i zaburza równowagę redoks. Dzieje się tak dlatego, że podczas fazy N3 snu wolnofalowego, gdy śpimy głęboko i spada ciśnienie krwi oraz spowalnia oddech i w fazie REM, gdy śnimy, następuje obniżenie aktywności metabolicznej i hamuje wytwarzanie wolnych rodników tlenowych.

Jednocześnie wzrasta w organizmie poziom antyoksydantów – sen jest zatem czasem najbardziej efektywnego unieszkodliwiania reaktywnych form tlenu, a jego zakłócenie pozbawia organizm tej możliwości. To dlatego niewyspani czujemy się źle, zarówno fizycznie, jak i psychicznie, a w dłuższej perspektywie zaczynamy chorować i obniża się nasza odporność na infekcje.

Warto podkreślić, że sen nie jest luksusem, tylko podstawowym mechanizmem antyoksydacyjnej obrony naszego ciała i nie można lekceważyć jego znaczenia. Dlatego trzeba zadbać nie tylko o jego długość, ale także jakość – kłaść się spać o stałych porach, w wygodnym łóżku i wywietrzonej sypialni².

Niedobór wolnych rodników - przyczyny i skutki

Z ust lekarzy i naturopatów często słyszymy o konieczności zwalczania wolnych rodników tlenowych, co niemal jednoznacznie czyni z nich czarny charakter i wskazuje na konieczność radykalnego zmniejszania ich ilości i hamowania procesów, w których powstają. Ale gdzie jest granica tej walki?

Drastyczne zmniejszenie ilości reaktywnych form tlenu, zwane stresem redukcyjnym lub stresem antyoksydacyjnym, jest stanem równie niebezpiecznym, co stres oksydacyjny. Na co zatem zwrócić uwagę, byśmy w tej walce o zdrowie nie zapędzili się zbyt daleko? Jakie czynniki zwiększają ryzyko stresu redukcyjnego?

Nadmierne spożycie antyoksydantów

Praktycznie nie da się przedawkować antyoksydantów jedynie wskutek włączenia ich źródeł do diety. O nadmiernym spożyciu mówimy zatem raczej w kontekście przyjmowania zbyt wielu lub zbyt wysokich dawek zawierających je suplementów diety. Dochodzi wtedy bowiem do rozregulowania naturalnych mechanizmów adaptacyjnych organizmu, uruchamianych wskutek oddziaływania aktywnych form tlenu i służących kontroli ich poziomu w ustroju.

Ponadto nadmierne spożycie antyoksydantów może zaburzać wchłanianie tych substancji, które przecież, jak w przypadku witamin czy polifenoli, mają wiele innych zadań do wykonania w naszym organizmie, co stanowi dodatkowe obciążenie dla organizmu.

Nadmierna produkcja białek antyoksydacyjnych

Wynika z rzadkich zaburzeń równowagi redoks, które mają najczęściej charakter wrodzony i polegają na zaburzeniu mechanizmów antyoksydacyjnych, w tym działania szlaków sygnałowych i aktywności enzymów.

Stosowanie niektórych leków

Do stresu redukcyjnego może przyczyniać się także stałe przyjmowanie niektórych leków i suplementów, które same w sobie nie są uznawane za przeciwutleniacze, ale ingerują w szlaki obrony antyoksydacyjnej organizmu lub poza swoimi podstawowymi właściwościami wykazują działanie przeciwutleniające.

Są to m.in. N-acetylocysteina (NAC), stosowana w leczeniu chorób płuc, chorób psychicznych i uzależnień; L-karnityna zalecana w leczeniu niepłodności, odchudzaniu, chorobach układu krążenia, zespole metabolicznym i w chorobach neurodegeneracyjnych; leki przeciwpadaczkowe, które zaburzają równowagę redoks w mitochondriach; dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD+) stosowany w hamowaniu starzenia się, stanach wyczerpania i w celu wsparcia mitochondriów¹².

Po co nam wolne rodniki tlenowe?

Sygnalizacja komórkowa Komórki naszego ciała nie działają oddzielnie, każda z nich wpływa na funkcjonowanie innych, komunikują się między sobą i współpracują w celu utrzymania równowagi w organizmie. Sygnały przekazywane są także wewnątrz każdej komórki, w celu synchronizacji jej rozmaitych funkcji.

Jedną z wielu cząstek sygnalizacyjnych, wykorzystywanych przez komórki naszego ciała, są właśnie wolne rodniki tlenowe. W ten sposób aktywne formy tlenu kontrolują m.in. sygnalizację prozapalną, gojenie tkanek, namnażanie komórek, autofagię, apoptozę i szereg innych procesów biologicznych oraz utrzymują równowagę redoks w poszczególnych organellach komórek.

Ponadto stan redoks, a zatem pośrednio aktywne formy tlenu, odpowiadają za aktywację enzymów, transport białek, funkcje receptorów i wykorzystanie genów oraz sposób, w jaki komórka odpowiada na działanie czynników wzrostu czy hormonów. Można zatem śmiało powiedzieć, że równowaga redoks i wolne rodniki tlenowe są niezbędne nie tylko do przeżycia, ale także utrzymania prawidłowych funkcji każdej komórki naszego ciała oraz do tego, aby komunikowały się one między sobą.¹

Odporność organizmu

Oksydazy NADPH to enzymy, biorące udział w wytwarzaniu wolnych rodników tlenowych, obecne w makrofagach, czyli białych krwinkach o właściwościach żernych, które pochłaniają i unieszkodliwiają wirusy, bakterie, grzyby czy alergeny oraz w neutrofilach, innej grupie białych krwinek, które stoją na pierwszej linii obrony organizmu. Wskutek ich działania dochodzi do tzw. wybuchu oksydacyjnego, czyli nagłego wzrostu zużycia tlenu i wyrzutu wolnych rodników tlenowych, które niszczą patogeny i komórki rozpoznane jako nowotworowe.

Jest to super broń naszego układu odpornościowego, niezwykle szybka i skuteczna, ale także… obosieczna. Jeżeli bowiem dojdzie do nadmiernego pobudzenia makrofagów, wybuch oksydacyjny może uszkadzać zdrowe tkanki organizmu. Ponadto, wolne rodniki tlenowe biorą udział w przekazywaniu informacji o tym, z jakim rodzajem zagrożenia zetknął się organizm i prezentacji antygenu limfocytom T, które z kolei zawiadują dalszą obroną.

Kolejną rolą tych aktywnych form tlenu jest regulowanie wydzielania cytokin zapalnych przez białe krwinki – substancje te służą kontrolowaniu odpowiedzi immunologicznej organizmu i dostosowywaniu jej do skali zagrożenia. Dodatkowo, aktywne formy tlenu regulują migrację białych krwinek przez ściany naczyń krwionośnych do tkanek docelowych¹.

Stany zapalne

Wolne rodniki tlenowe uczestniczą w kluczowych szlakach regulujących stan zapalny m.in. poprzez aktywację enzymów, biorących udział w inicjowaniu reakcji zapalnej i regulację wydzielania cytokin, odpowiadających za jej przebieg. Przy czym podwyższony poziom mitochondrialnych wolnych rodników tlenowych, odpowiedzialny za przewlekły stan zapalny, hamuje usuwanie nieprawidłowo funkcjonujących mitochondriów poprzez autofagię, co sprzyja zaburzeniom energetycznym i nasila reakcję zapalną.

Badania dowodzą także, że przewlekły stan zapalny może prowadzić do nadmiernego pobudzenia układu odpornościowego i rozwoju chorób z autoagresji. Co równie ważne, wolne rodniki tlenowe regulują przepuszczalność naczyń krwionośnych w reakcji zapalnej, co ma wpływ na migrację białych krwinek z krwiobiegu do okolicznych tkanek¹.

Apoptoza

Dzięki programowanej śmierci komórek, organizm może sprawować kontrolę nad ich funkcjami. Okazuje się bowiem, że uszkodzone lub starzejące się komórki, w których dochodzi do zaburzeń szlaków metabolicznych, stanowią zagrożenie dla homeostazy, czyli stanu równowagi organizmu. Dlatego jeśli ich naprawa nie jest możliwa, zostają uśmiercone.

Podobnie dzieje się z komórkami rozpoznanymi przez organizm jako nowotworowe. Cienka granica pomiędzy przeżyciem i ratowaniem komórki, a jej uśmierceniem, jest kontrolowana przez wolne rodnikitlenowe. Ich wysokie stężenie w komórce prowadzi do apoptozy, a niskie umożliwiają przeżycie i aktywacje mechanizmów naprawczych¹.

Starzenie się

To proces wieloczynnikowy, z jednej strony sterowany przez mechanizmy genetyczne, neurologiczne i endokrynologiczne, a z drugiej przez stres oksydacyjny. Choć aktywne formy tlenu same w sobie nie aktywują starzenia się organizmu, mogą mieć wpływ na jego tempo i przebieg, m.in. poprzez uszkodzenia mitochondriów, do których się przyczyniają.

To właśnie mitochondria, miejsce, gdzie powstaje najwięcej wolnych rodników, są najbardziej narażone na ich niszczycielskie działanie. Wolne rodniki powodują bowiem uszkodzenia oksydacyjne składników komórki, wpływając na jej homeostazę, w tym prowadzą do szybszego skracania się telomerów – te końcówki chromosomów, skracające się w sposób naturalny wraz z wiekiem, niczym zegar odmierzają czas życia komórki. Ponadto zaburzenie równowagi redoks może aktywować szlaki apoptozy i przyspieszać starzenie się^1,2.

Nowotworzenie

Uszkodzenia DNA spowodowane przez wolne rodniki tlenowe mogą prowadzić do powstania nieprawidłowości w komórce, mogących stanowić zaczątek procesu nowotworowego. Do tego dochodzi sprzyjające rozwojowi raka osłabienie układu odpornościowego, zaangażowanego w zwalczanie stanów zapalnych, generowanych przez stres oksydacyjny.

Razem oba te czynniki znacząco zwiększają ryzyko zachorowania na nowotwory. Nie bez znaczenia jest także wpływ, jaki wolne rodniki mogą wywierać na ekspresję genów, także tych, związanych z powstawaniem nowotworów. Jednocześnie, w komórkach rakowych obserwuje się wyższy niż w zdrowych komórkach, poziom wolnych rodników, a to sprawia, że są one o krok bliżej do apoptozy i te mechanizmy staramy się wykorzystywać w medycynie dl leczenia nowotworów, poprzez zmuszanie ich do programowanej śmierci¹.

Jak rozpoznać stres oksydacyjny?

Choć dzieje się na poziomie komórkowym, jego objawy dotyczą całego organizmu. Często są one niestety bagatelizowane i zrzucane na karb stresu lub mylnie przypisywane innym problemom zdrowotnym, pod które się podszywają. Tymczasem podstawowa przyczyna, stres oksydacyjny, pozostaje niezauważona i sieje spustoszenie. Jak zatem rozpoznać, że niszczycielska fala wolnych rodników, przetacza się przez organizm? Jakie są objawy stresu oksydacyjnego?

• przewlekłe zmęczenie, brak energii i obniżenie wydolności organizmu – nadmierne zużycie energii organizmu na walkę z wolnymi rodnikami prowadzi do chronicznego zmęczenia i osłabienia wytrzymałości fizycznej,
• bóle mięśni i stawów, sztywność ciała – mikrouszkodzenia tkanek i stan zapalny powodują utratę elastyczności tkanki łącznej, co skutkuje zwiększoną sztywnością i powoduje ból stawów oraz mięśni,
• osłabienie odporności – stres oksydacyjny osłabia mechanizmy obronne komórek, co zwiększa podatność na infekcje i wydłuża czas rekonwalescencji po chorobie,
• problemy sercowo-naczyniowe – wynikają z uszkodzenia śródbłonka, czyli wewnętrznej wyściółki naczyń krwionośnych i mogą objawiać się palpitacjami serca, podwyższeniem ciśnienia krwi i zwiększeniem ryzyka rozwoju miażdżycy,
• problemy skórne – w wyniku przyspieszenia procesów starzenia i uszkodzenia struktur kolagenu w skórze, pojawiają się zmarszczki, a sama skóra staje się sucha i traci jędrność,
• zaburzenia metaboliczne – zaburzenia szlaków metabolicznych prowadzą do wzrostu ryzyka rozwoju chorób metabolicznych, w tym cukrzycy, insulinooporności, otyłości i zespołu metabolicznego,
• depresja i obniżenie nastroju – wzrost poziomu markerów oksydacyjnych, towarzyszący stresowi oksydacyjnemu, powiązano z ciężkością objawów depresyjnych, anhedonią i myślami samobójczymi,
• zaburzenia lękowe – wysokie poziomy wolnych rodników w mózgu zakłócają sygnalizację neuronalną, nasilając objawy lęku i przyczyniają się do ataków paniki,
• problemy z koncentracją i mgła mózgowa – wolne rodniki, uszkadzając struktury mózgu, powodują trudności ze skupieniem uwagi i pamięcią,
• funkcje poznawcze – uszkadzając błony komórkowe w komórkach nerwowych, stres oksydacyjny przyczynia się pogorszenia funkcji poznawczych i trudności w nauce,
• wahania nastroju – brak równowagi redoks w centralnym układzie nerwowym może zaburzać szlaki regulujące nastrój i odpowiadające za stabilizację samopoczucia psychicznego¹³.

Jak rozpoznać stres redukcyjny?

Niedobory wolnych rodników, podobnie jak ich nadmiar, negatywnie wpływają na nasz organizm, jednak świadomość szkodliwości stresu redukcyjnego jest dużo mniejsza, niż oksydacyjnego. O wiele więcej mówi się bowiem o szkodliwości aktywnych form tlenu, zapominając, że nasz organizm potrzebuje pewnych ilości tych cząstek do zachowania homeostazy, czyli stanu zdrowej równowagi. Jak rozpoznać, że brakuje nam wolnych rodników?

• zahamowanie wzrostu – spowodowane jest zaburzeniami sygnalizacji komórkowej, w której udział biorą wolne rodniki tlenowe,
• zaburzenia regeneracji tkanek – także są wynikiem zaburzenia sygnalizacji i objawiają się wydłużeniem czasu rekonwalescencji i dłuższym gojeniem się ran,
• osłabienie odporności – jest wynikiem niedoborów wolnych rodników, dzięki którym białe krwinki niszczą patogeny, dlatego dochodzi do zakażeń bakteryjnych i grzybiczych, a infekcje trwają długo i mają ciężki przebieg,
• tworzenie ropni i ziarniniaków – przy braku wolnych rodników organizm nie jest w stanie skutecznie zwalczyć bakterii, a jedynie oddziela je od zdrowych tkanek, tworząc ropień,
• przyspieszone starzenie się lub choroba nowotworowa – apoptoza, czyli programowana śmierć komórek, to jeden z podstawowych sposobów, w jaki organizm stara się usunąć nieprawidłowe, starzejące się i rakowe komórki z ustroju, a wykorzystuje do tego celu m.in. wolne rodniki tlenowe,
• nadciśnienie tętnicze – wolne rodniki tlenowe biorą udział w rozszerzaniu naczyń krwionośnych, co jest podstawowym mechanizmem regulowania ciśnienia krwi,
• brak efektów treningu – wolne rodniki są cząstkami sygnałowymi wzrostu mięśni, zatem ich niedobór zmniejsza siłę i wytrzymałość mięśni i uniemożliwia im rozbudowę,
• obniżenie odporności na stres – organizm traci zdolność adaptacji do sytuacji stresowych, w tym zarówno stresu fizycznego, jak i psychicznego¹².

Antyoksydacyjna armia

Organizm potrafi skutecznie chronić się przed nadmiarem wolnych rodników tlenowych, dzięki endogennym przeciwutleniaczom. Tę rolę pełnią przede wszystkim enzymy, takie jak trzy rodzaje dysmutazy ponadtlenkowej – jedna z nich działa w cytoplazmie komórek, druga w przestrzeni komórkowej, a trzecia w mitochondriach, czyli bezpośrednio w miejscu wytwarzania największych ilości wolnych rodników tlenowych. Innymi enzymami antyoksydacyjnymi są:

• katalaza, która działa wewnątrzkomórkowo;
• peroksydaza glutationowa, która wykorzystuje antyoksydacyjny glutation i działa zarówno w cytoplazmie jak i mitochondriach;
• reduktaza glutationowa, która z kolei zajmuje się ponowną aktywacją wykorzystanego glutationu.

Silnym antyoksydantem, wytwarzanym przez nasz organizm jest także, obok glutationu, koenzym Q10. Każda komórka naszego organizmu wyposażona jest jeszcze w kilka enzymów, które chronią ich wrażliwe błony komórkowe, organella i jądro przed wolnymi rodnikami. Co ważne, nasz organizm niezwykle oszczędnie gospodaruje antyoksydantami w taki sposób, by nie zabrakło tych cennych substancji. Dlatego też odzyskuje "zużyty" glutation, a także regeneruje wykorzystane witaminy o działaniu przeciwutleniającym.