Stressi peetakse keha mittespetsiifiliseks reaktsiooniks sisemiste või väliste tegurite toimele. Selle määratluse rakendas praktikas G. Selye (Kanada füsioloog). Iga tegevus või seisund võib stressi vallandada. Siiski on võimatu välja tuua ühte tegurit ja nimetada seda keha reaktsiooni peamiseks põhjuseks.
Eritunnused
Reaktsiooni analüüsimisel ei oma tähtsust olukorra iseloom (kas see on meeldiv või ebameeldiv), milles organism asub. Huvitav on kohanemis- või ümberstruktureerimisvajaduse intensiivsus vastav alt tingimustele. Organism astub ärritaja mõjule vastu eelkõige oma võimega reageerida ja olukorraga paindlikult kohaneda. Sellest lähtuv alt võib teha järgmise järelduse. Stress on kohanemisreaktsioonide kogum, mille keha tekitab mõne teguri mõju korral. Seda nähtust nimetatakse teaduses üldiseks kohanemise sündroomiks.
Etapid
Kohanemise sündroomkulgeb etapiviisiliselt. Kõigepe alt tuleb ärevuse staadium. Keha väljendab selles etapis otsest reaktsiooni löögile. Teine etapp on vastupanu. Selles etapis kohandub keha tingimustega kõige tõhusam alt. Viimane etapp on kurnatus. Eelmiste etappide läbimiseks kasutab keha oma reserve. Seetõttu on viimaseks etapiks need märkimisväärselt ammendunud. Selle tulemusena algavad keha sees struktuurimuutused. Kuid paljudel juhtudel ei piisa sellest ellujäämiseks. Sellest tulenev alt ammenduvad asendamatud energiavarud ja keha lakkab kohanemast.
Oksüdatiivne stress
Antioksüdandid ja prooksüdandid muutuvad teatud tingimustel ebastabiilseks. Viimaste elementide koostis sisaldab kõiki tegureid, mis mängivad aktiivset rolli vabade radikaalide või muude reaktiivse tüüpi hapniku suurenenud moodustumisel. Oksüdatiivse stressi kahjustava toime esmaseid mehhanisme võivad esindada erinevad ained. Need võivad olla rakulised tegurid: mitokondriaalse hingamise defektid, spetsiifilised ensüümid. Oksüdatiivse stressi mehhanismid võivad olla ka välised. Nende hulka kuuluvad eelkõige suitsetamine, ravimid, õhusaaste ja nii edasi.
Vabad radikaalid
Neid moodustuvad inimkehas pidev alt. Mõnel juhul on see tingitud juhuslikest keemilistest protsessidest. Näiteks tekivad hüdroksüülradikaalid (OH). Nende välimus on seotudpidev kokkupuude madala tasemega ioniseeriva kiirgusega ja superoksiidi vabanemine elektronide ja nende transpordiahela lekkimise tõttu. Muudel juhtudel on radikaalide ilmnemine tingitud fagotsüütide aktiveerumisest ja lämmastikoksiidi tootmisest endoteelirakkude poolt.
Oksüdatiivse stressi mehhanismid
Vabade radikaalide moodustumise protsessid ja keha vastuse avaldumine on ligikaudu tasakaalus. Sel juhul on üsna lihtne seda suhtelist tasakaalu radikaalide kasuks nihutada. Selle tulemusena on rakkude biokeemia häiritud ja tekib oksüdatiivne stress. Enamik elemente talub mõõdukat tasakaalustamatust. See on tingitud reparatiivsete struktuuride olemasolust rakkudes. Nad tuvastavad ja eemaldavad kahjustatud molekulid. Asemele tulevad uued elemendid. Lisaks on rakkudel võime tugevdada kaitset, reageerides oksüdatiivsele stressile. Näiteks surevad puhta hapnikuga tingimustesse pandud rotid mõne päeva pärast. Tasub öelda, et umbes 21% O2 on tavalises õhus. Kui loomad puutuvad kokku järk-järgult suurenevate hapnikuannustega, suureneb nende kaitse. Selle tulemusena on võimalik saavutada, et rotid taluvad 100% O2 kontsentratsiooni. Tõsine oksüdatiivne stress võib aga põhjustada tõsiseid kahjustusi või rakusurma.
Provokeerivad tegurid
Nagu eespool mainitud, säilitab keha vabade radikaalide ja kaitse tasakaalu. Sellest võib järeldadaet oksüdatiivset stressi põhjustavad vähem alt kaks põhjust. Esimene on kaitsetegevuse vähendamine. Teine on suurendada radikaalide moodustumist sellisel määral, et antioksüdandid ei suudaks neid neutraliseerida.
Vähenenud kaitsereaktsioon
On teada, et antioksüdantide süsteem sõltub rohkem normaalsest toitumisest. Sellest lähtuv alt võime järeldada, et keha kaitse vähenemine on vale toitumise tagajärg. Suure tõenäosusega on paljud inimeste haigused põhjustatud antioksüdantsete toitainete puudusest. Näiteks neurodegeneratsioon tuvastatakse ebapiisava E-vitamiini tarbimise tõttu patsientidel, kelle keha ei suuda rasvu korralikult omastada. Samuti on tõendeid selle kohta, et HIV-nakkusega inimestel tuvastatakse glutatiooni sisaldus lümfotsüütides väga madalates kontsentratsioonides.
Suitsetamine
See on üks peamisi tegureid, mis kutsub esile oksüdatiivse stressi kopsudes ja paljudes teistes kehakudedes. Suits ja tõrv on rikkad radikaalide poolest. Mõned neist on võimelised rünnama molekule ja vähendama vitamiinide E ja C kontsentratsiooni. Suits ärritab kopsude mikrofaage, mille tulemusena moodustub superoksiid. Suitsetajate kopsudes on neutrofiile rohkem kui mittesuitsetajatel. Tubakat kuritarvitavad inimesed on sageli alatoidetud ja tarvitavad alkoholi. Seetõttu on nende kaitse nõrgenenud. Krooniline oksüdatiivne stress kutsub esile tõsiseid häireid raku ainevahetuses.
Muutused kehas
Diagnostilistel eesmärkidel kasutatakse erinevaid oksüdatiivse stressi markereid. Need või muud muutused kehas näitavad konkreetset rikkumise asukohta ja tegurit, mis selle esile kutsus. Vabade radikaalide moodustumise protsesside uurimisel hulgiskleroosi tekkes kasutatakse järgmisi oksüdatiivse stressi näitajaid:
- Malondialdehüüd. See toimib lipiidide vabade radikaalide oksüdatsiooni (FRO) sekundaarse produktina ja avaldab kahjulikku mõju membraanide struktuursele ja funktsionaalsele seisundile. See omakorda suurendab nende k altsiumiioonide läbilaskvust. Malondialdehüüdi kontsentratsiooni tõus primaarse ja sekundaarse progresseeruva hulgiskleroosi ajal kinnitab oksüdatiivse stressi esimest etappi – vabade radikaalide oksüdatsiooni aktiveerumist.
- Schiffi alus on CPO valkude ja lipiidide lõpptoode. Schiffi aluste kontsentratsiooni tõus kinnitab tendentsi, et vabade radikaalide oksüdatsiooni aktiveerumine on krooniline. Malondialdehüüdi suurenenud kontsentratsiooniga lisaks sellele tootele primaarse ja sekundaarse progresseeruva skleroosi korral võib täheldada hävitava protsessi algust. See seisneb membraanide killustatuses ja järgnevas hävitamises. Kõrgenenud Schiffi baasid näitavad ka oksüdatiivse stressi esimest etappi.
- E-vitamiin. See on bioloogiline antioksüdant, mis interakteerub peroksiidide ja lipiidide vabade radikaalidega. Reaktsioonide tulemusena tekivad ballastiproduktid. E-vitamiin on oksüdeeritud. Teda peetakseefektiivne üksiku hapniku neutraliseerija. E-vitamiini aktiivsuse vähenemine veres viitab AO3 süsteemi mitteensümaatilise lüli tasakaalustamatusele – oksüdatiivse stressi tekke teises blokis.
Tagajärjed
Mis roll on oksüdatiivsel stressil? Tuleb märkida, et mõjutatud on mitte ainult membraani lipiidid ja valgud, vaid ka süsivesikud. Lisaks algavad muutused hormonaal- ja endokriinsüsteemis. Harknääre lümfotsüütide ensüümstruktuuri aktiivsus väheneb, neurotransmitterite tase tõuseb ja hormoonid hakkavad eralduma. Stressi korral algab nukleiinhapete, valkude, süsiniku oksüdatsioon ning veres suureneb lipiidide üldsisaldus. Adrenokortikotroopse hormooni vabanemine suureneb ATP intensiivse lagunemise ja cAMP esinemise tõttu. Viimane aktiveerib proteiinkinaasi. See omakorda soodustab ATP osalusel koliinesteraasi fosforüülimist, mis muudab kolesterooli estrid vabaks kolesterooliks. Valkude, RNA, DNA, glükogeeni biosünteesi tugevdamine samaaegse mobilisatsiooniga rasvadepoost, rasvhapete (kõrgemate) hapete ja glükoosi lagunemine kudedes põhjustab samuti oksüdatiivset stressi. Vananemist peetakse protsessi üheks kõige tõsisemaks tagajärjeks. Samuti suureneb kilpnäärmehormoonide toime. See reguleerib põhiainevahetuse kiirust - kudede, valkude, lipiidide, süsivesikute metabolismi kasvu ja diferentseerumist. Olulist rolli mängivad glükagoon ja insuliin. Mõnede ekspertide sõnul glükoostoimib signaalina adenülaattsüklaasi aktiveerimiseks ja cMAF insuliini tootmiseks. Kõik see põhjustab glükogeeni lagunemise intensiivistumist lihastes ja maksas, süsivesikute ja valkude biosünteesi aeglustumist ning glükoosi oksüdatsiooni aeglustumist. Tekib negatiivne lämmastiku tasakaal, suureneb kolesterooli ja teiste lipiidide kontsentratsioon veres. Glükagoon soodustab glükoosi teket, pärsib selle lagunemist piimhappeks. Samal ajal suurendab selle ülekulu glükoneogeneesi. See protsess on süsivesikuteta toodete ja glükoosi süntees. Esimesed on püruviinhape ja piimhape, glütserool, aga ka kõik ühendid, mis katabolismi käigus võivad muutuda püruvaadiks või üheks trikarboksüülhappe tsükli vaheelemendiks.
Peamised substraadid on samuti aminohapped ja laktaat. Võtmeroll süsivesikute muundamisel kuulub glükoos-6-fosfaadile. See ühend aeglustab järsult glükogeeni fosfoiriidi lagunemise protsessi. Glükoos-6-fosfaat aktiveerib glükoosi ensümaatilise transpordi uridiindifosfoglükoosilt sünteesitud glükogeeniks. Ühend toimib ka substraadina järgnevate glükolüütiliste transformatsioonide jaoks. Koos sellega suureneb glükoneogeneesi ensüümide süntees. See kehtib eriti fosfoenoolpüruvaadi karboksükinaasi kohta. See määrab protsessi kiiruse neerudes ja maksas. Glükoneogeneesi ja glükolüüsi suhe nihkub paremale. Glükokortikoidid toimivad ensümaatilise sünteesi indutseerijatena.
Ketoonkeha
Nad toimivad omamoodi kütusevarustajana neerudele ja lihastele. Oksüdatiivse stressi korral suureneb ketokehade arv. Need toimivad regulaatorina, mis takistab rasvhapete liigset mobiliseerimist depoost. See on tingitud asjaolust, et energianälg algab paljudes kudedes, kuna glükoos ei suuda insuliinipuuduse tõttu rakku tungida. Rasvhapete kõrge plasmakontsentratsiooni korral suureneb nende imendumine maksas ja oksüdatsioon ning triglütseriidide sünteesi intensiivsus. Kõik see toob kaasa ketoonkehade arvu suurenemise.
Extra
Teadus teab sellist nähtust nagu "taime oksüdatiivne stress". Tasub öelda, et küsimus kultuuride erinevate teguritega kohanemise spetsiifikast on tänapäeval vaieldav. Mõned autorid usuvad, et ebasoodsates tingimustes on reaktsioonide kompleksil universaalne iseloom. Selle aktiivsus ei sõltu teguri olemusest. Teised eksperdid väidavad, et põllukultuuride vastupidavuse määravad konkreetsed vastused. See tähendab, et reaktsioon on tegurile adekvaatne. Samal ajal nõustub enamik teadlasi, et koos mittespetsiifiliste vastustega ilmnevad ka spetsiifilised. Samas ei saa viimast arvukate universaalsete reaktsioonide taustal alati tuvastada.
