Πώς τα κύτταρα αντιστέκονται στην τοξικότητα του οξυγόνου;
1. Αντιοξειδωτικά ένζυμα:
* Διπλοτάση υπεροξειδίου (SOD): Μετατρέπει την εξαιρετικά αντιδραστική ρίζα υπεροξειδίου (Ο2-) σε υπεροξείδιο του υδρογόνου (Η2Ο2) και οξυγόνο.
* Καταλάση: Αποσυνθέτει το υπεροξείδιο του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο.
* υπεροξειδάση γλουταθειόνης: Μειώνει το υπεροξείδιο του υδρογόνου στο νερό χρησιμοποιώντας γλουταθειόνη ως αναγωγικό παράγοντα.
2. Αντιοξειδωτικά μόρια:
* γλουταθειόνη: Ένα τριπεπτίδιο που δρα ως αναγωγικός παράγοντας, προστατεύοντας τα κύτταρα από οξειδωτική βλάβη.
* Βιταμίνη C (ασκορβικό οξύ): Ένα υδατοδιαλυτό αντιοξειδωτικό που βοηθά στην εξουδετέρωση των ελεύθερων ριζών.
* Βιταμίνη Ε (Tocopherol): Ένα διαλυτό αντιοξειδωτικό λιπίδιο που προστατεύει τις κυτταρικές μεμβράνες από βλάβη.
* καροτενοειδή (π.χ., βήτα-καροτένιο): Οι χρωστικές που δρουν ως αντιοξειδωτικά, ειδικά στην προστασία από τις βλάβες από την ακτινοβολία της υπεριώδους ακτινοβολίας.
3. Μηχανισμοί επισκευής:
* Ένζυμα επισκευής DNA: Επισκευή βλάβης στο DNA που προκαλείται από αντιδραστικά είδη οξυγόνου (ROS).
* Μηχανισμοί επισκευής πρωτεϊνών: Επισκευάστε τις κατεστραμμένες πρωτεΐνες, εμποδίζοντας τη συσσωμάτωση και τη δυσλειτουργία τους.
4. Μεταλλικές πρωτεΐνες δέσμευσης:
* φερριτίνη και τρανσφερίνη: Δεσμεύστε το σίδερο, εμποδίζοντας τον από την καταλύτη του σχηματισμού επιβλαβών ROS.
* Metallothionein: Δεσμεύει βαριά μέταλλα, εμποδίζοντας τα τοξικά τους αποτελέσματα.
5. Ρυθμιζόμενη κατανάλωση οξυγόνου:
* Μιτοχονδριακή μεταφορά ηλεκτρονίων: Τα κύτταρα ρυθμίζουν αυστηρά τη ροή των ηλεκτρονίων στο κ.λπ., ελαχιστοποιώντας την παραγωγή ROS.
* Επεξεργασμένοι από υποξία παράγοντες (HIF): Αυτοί οι παράγοντες μεταγραφής ρυθμίζουν την γονιδιακή έκφραση σε απόκριση σε χαμηλά επίπεδα οξυγόνου, ελαχιστοποιώντας την παραγωγή ROS και ενισχύοντας τους μηχανισμούς κυτταρικής αμυντικής.
6. Συστήματα κυτταρικής αποτοξίνωσης:
* Το σύστημα κυτοχρώματος P450: Τα ένζυμα που αποτοξινώνουν ένα ευρύ φάσμα ουσιών, συμπεριλαμβανομένων των επιβλαβών μεταβολιτών που μπορούν να παράγουν ROS.
* S-τρανσφεράσες της γλουταθειόνης: Ένζυμα που αποτοξινώνουν τις επιβλαβείς ενώσεις με τη συζεύγησή τους σε γλουταθειόνη.
7. Προσαρμοστικές απαντήσεις:
* Προετοιμασία: Η έκθεση σε χαμηλά επίπεδα στρες (π.χ. σύντομες περιόδους υποξίας) μπορεί να προκαλέσει προστατευτικές αποκρίσεις, καθιστώντας τα κύτταρα πιο ανθεκτικά στο μελλοντικό οξειδωτικό στρες.
* Hormesis: Η έκθεση σε χαμηλές δόσεις άγχους μπορεί να προκαλέσει ευεργετικές προσαρμοστικές αποκρίσεις, συμπεριλαμβανομένων των αυξημένων αντιοξειδωτικών άμυνων.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι:
* Αυτοί οι μηχανισμοί μπορούν να συγκλονιστούν από υψηλά επίπεδα οξυγόνου ή παρατεταμένη έκθεση σε οξειδωτικό στρες.
* Αυτοί οι μηχανισμοί δεν είναι πάντα τέλειοι και κάποιος βαθμός οξειδωτικής βλάβης είναι αναπόφευκτος.
* Το οξειδωτικό στρες εμπλέκεται σε διάφορες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, της γήρανσης και των νευροεκφυλιστικών διαταραχών.
Συμπερασματικά, τα κύτταρα έχουν αναπτύξει μια σύνθετη σειρά αμυντικών συστημάτων για την καταπολέμηση της τοξικότητας του οξυγόνου. Αυτοί οι μηχανισμοί περιλαμβάνουν την απομάκρυνση αντιδραστικών ειδών οξυγόνου, την επιδιόρθωση των κατεστραμμένων μορίων και τη ρύθμιση της κατανάλωσης οξυγόνου. Ενώ αυτές οι άμυνες είναι αποτελεσματικές, δεν είναι ανόητες και το οξειδωτικό στρες εξακολουθεί να αποτελεί σημαντικό παράγοντα για την ανθρώπινη υγεία και τις ασθένειες.
