استرس اکسیداتیو

استرس اکسیداتیو در پاتوژنز بیماری‌های مرتبط با سبک زندگی، از جمله بیماری‌های قلبی-عروقی، فشار خون بالا، دیابت، سرطان، بیماری‌های تخریب‌کننده‌ی سیستم ایمنی مثل آلزایمر و ... نقش دارد. در فرآیند استرس اکسیداتیو، رادیکال‌های آزاد اکسیژن به مولکول‌های بیولوژیکی مانند لیپیدها، پروتئین‌ها و DNA حمله می‌کنند. با این حال، استرس اکسیداتیو نقش مفیدی نیز در سازگاری فیزیولوژیکی و در تنظیم انتقال سیگنال درون‌سلولی دارد.

رادیکال‌های آزاد، گونه‌های فعال اکسیژن و استرس اکسیداتیو
معمولاً یک اتم از یک هسته مرکزی با جفت الکترون‌هایی که به دور آن می‌چرخند تشکیل شده است. با این حال، برخی از اتم‌ها و مولکول‌ها دارای الکترون‌های جفت‌نشده‌اند و رادیکال‌های آزاد نامیده می‌شوند. رادیکال‌های آزاد معمولاً ناپایدار و بسیار واکنش‌پذیر هستند، زیرا الکترون‌های جفت نشده تمایل دارند با الکترون‌های دیگر جفت تشکیل دهند. متابولیت‌های اکسیژن فعال، واکنش‌پذیرتر از مولکول اصلی اکسیژن هستند و گونه‌های اکسیژن فعال نامیده می‌شوند. سوپراکسید، پراکسید هیدروژن، رادیکال‌های هیدروکسیل و اکسیژن منفرد از گونه‌های اکسیژن فعال هستند. فقط گونه‌های اکسیژن فعال دارای الکترون جفت‌نشده، که با یک نقطه در بالا و سمت راست فرمول شیمیایی در جدول نشان داده شده است، رادیکال‌های آزاد هستند.

استرس اکسیداتیو در برخی موارد مفید واقع می‌شود. به عنوان مثال، استرس اکسیداتیو آپوپتوز را القا می‌کند. همچنین مکانیسم‌های دفاعی بیولوژیکی با استرس اکسیداتیو در طی تمرینات بدنی مناسب و ایسکمی تقویت می‌شوند.

بیومارکرهای استرس اکسیداتیو
بیومارکرها می‌توانند برای ارزیابی استرس اکسیداتیو مورد استفاده قرار گیرند، زیرا ارزیابی دقیق چنین استرسی برای بررسی شرایط پاتولوژیک مختلف و همچنین ارزیابی اثربخشی داروها ضروری است. نشانگرهای زیادی از جمله پراکسیدهای لیپیدی، مالون دی آلدئید و 4-هیدروکسی نوننال به عنوان نشانگرهایی برای آسیب اکسیداتیو به لیپیدها پیشنهاد شده است. ایزوپروستان به عنوان محصول اکسیداسیون رادیکال آزاد آراشیدونیک اسید، 8-اکسوداکسی گوانین به عنوان شاخص آسیب اکسیداتیو به DNA، محصولات مختلف از اکسیداسیون پروتئین و اسیدهای آمینه از جمله پروتئین کربونیل، هیدروکسی لوسین، هیدرووالین، و نیتروتیروزین نیز پیشنهاد شده است.

روش معروف Yagi که موادی را که با اسیدتیوباربیتوریک واکنش می‌دهند اندازه‌گیری می‌کند، در مطالعات بالینی و تجربی بسیار مورد استفاده قرار گرفته است. چنین موادی پرکاربردترین نشانگرهای استرس اکسیداتیو بوده‌اند تا حدی به این دلیل که پراکسیداسیون لیپیدی، مکانیسم بسیار مهمی برای تخریب غشای سلولی است. پراکسیداسیون لیپیدی یک واکنش زنجیره‌ای است که توسط آن اسیدهای چرب غیراشباع (اجزای غشای سلولی) در شرایط مختلف پاتولوژیک اکسید می‌شوند.
هنگامی که یک اتم هیدروژن به دلایلی از یک مولکول اسید چرب حذف می‌شود، واکنش زنجیره‌ای رادیکال آزاد همانطور که در شکل نشان داده شده است ادامه می‌یابد.

استرس اکسیداتیو به عنوان یک تعدیل کننده‌ی بیولوژیکی و به عنوان یک سیگنال استرس اکسیداتیو نه تنها یک اثر سیتوتوکسیک دارد، بلکه نقش مهمی در تعدیل پیام‌رسان‌هایی دارد که عملکردهای غشای سلولی ضروری را که برای بقا حیاتی هستند، تنظیم می‌کنند. وضعیت ردوکس داخل سلولی را تحت تأثیر قرار می‌دهد و منجر به فعال شدن پروتئین کینازها، از جمله یک سری تیروزین کینازهای گیرنده و غیر گیرنده، پروتئین کیناز C می‌شود و از این رو پاسخ‌های سلولی مختلفی را القا می‌کند. این پروتئین کینازها نقش مهمی در پاسخ های سلولی مانند فعال سازی، تکثیر و تمایز و همچنین عملکردهای مختلف دیگر دارند. بر این اساس، پروتئین کینازها بیشترین توجه را در بررسی ارتباط بین استرس اکسیداتیو و بیماری به خود جلب کرده اند.

استرس اکسیداتیو می‌تواند بر بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی مانند آپوپتوز، تکثیر و واکنش‌های التهابی تأثیر بگذارد. در این فرآیندها، فاکتورهای رونویسی ژن زنجیره تنفسی میتوکندری به عنوان منبع اصلی گونه‌های اکسیژن فعال در نظر گرفته می‌شود. همچنین نشان داده شده است که آنتی‌مایسین A، یک مهارکننده انتقال الکترون میتوکندریایی، تولید درون سلولی گونه‌های فعال اکسیژن را افزایش می‌دهد.