Oxidativer Stress: Kennen Sie ihn?
Für Organismen wie den unseren oder den unserer Haustiere ist Sauerstoff unverzichtbar für die Energieproduktion. Die direkt von unseren Zellen nutzbare Energie wird in einer Reaktion namens „oxidative Phosphorylierung“ erzeugt, die in der inneren Membran der Mitochondrien – den Kraftwerken unseres Körpers – stattfindet.
Beim normalen Stoffwechsel erfolgt die Veränderung des Sauerstoffzustands in aufeinanderfolgenden Schritten. In jeder Phase entstehen potenziell instabile Zwischenprodukte – die sogenannten „reaktiven Sauerstoffspezies“ (ROS), die deutlich reaktiver sind als der Sauerstoff, aus dem sie hervorgehen. Um sich zu stabilisieren, streben diese ROS eine Verbindung an, die auf Kosten eines anderen Moleküls erfolgt. Dieses wird dadurch ebenfalls instabil, verwandelt sich in ein freies Radikal und versucht, ein Elektron aus seiner Umgebung aufzunehmen. Dies kann an den Lipiden der Zellmembranen, an einem Protein (einem Rezeptor oder Enzym), an der DNA usw. geschehen. Es entsteht eine Kettenreaktion.
Sind ERO immer schädlich?
Entgegen der weit verbreiteten Annahme… Nein, freie Radikale sind nicht immer schädlich! Viele physiologische Funktionen sind sogar auf diese ROS angewiesen, dank ihrer aktivierenden und/oder regulierenden Wirkung in Signalwegen. Sie fungieren regelmäßig als Botenstoffe. Es kommt sogar vor, dass der Organismus die Produktion der Radikale gezielt erhöht: Dies geschieht beispielsweise bei der antimikrobiellen Abwehr. Wenn ein Krankheitserreger phagozytiert wird (von Phagozyten, den „Fresszellen“, die den Körper von „gefährlichen“ Stoffen oder abgestorbenen Zellen befreien), steigern die Phagozyten ihren Sauerstoffverbrauch deutlich und damit letztlich auch ihre Radikalproduktion, die selbst antibakterielle Eigenschaften besitzt.
Wann spricht man von oxidativem Stress?
Unter normalen Bedingungen sind ROS in angemessenen Mengen vorhanden, und das Gleichgewicht wird durch die körpereigenen antioxidativen Systeme aufrechterhalten: Man spricht davon, dass die Antioxidantien/Pro-Oxidantien-Bilanz oder Redox-Bilanz im Gleichgewicht ist. Letztere kann leicht gestört werden:
- Entweder durch eine übermäßige Produktion von ROS (wie bei Stress, Krankheiten oder mit zunehmendem Alter des Organismus),
- oder durch eine Abnahme der antioxidativen Kapazitäten (wie bei adipösen Tieren).
In diesem Moment spricht man von oxidativem Stress. Wenn dieses Ungleichgewicht durch den Organismus selbst ausgelöst wird, etwa durch die Aktivierung von ROS-produzierenden Systemen (wie bei der zuvor erwähnten antimikrobiellen Abwehr), ist die antioxidative Reaktion wirksam und ausreichend, und die Rückkehr zum Gleichgewicht erfolgt schnell und problemlos. Wenn die Produktion jedoch stark und anhaltend ist, wie beispielsweise bei chronischem Stress, reicht die antioxidative Reaktion nicht aus, und das Ungleichgewicht bleibt bestehen. Dann können körpereigene Bestandteile (Aminosäuren, DNA usw.) von ROS angegriffen oder verändert werden. Dieses Phänomen trägt zur Entstehung zahlreicher Erkrankungen bei, wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurodegenerativen Erkrankungen, Gelenkerkrankungen wie Arthrose, Krebs usw.
Wie bekämpft man oxidativen Stress?
Der Kampf gegen oxidativen Stress erfolgt auf mehreren Ebenen:
- die Bildung von ROS verringern,
- vorhandene ROS beseitigen,
- und die endogenen Antioxidantien erhöhen.
Es gibt zwei Quellen für Antioxidantien: Die eine wird über die Nahrung zugeführt, durch Obst und Gemüse, die reich an Vitamin C, E, Carotinoiden, Flavonoiden usw. sind; die andere ist endogen: Es handelt sich um bestimmte Enzyme (wie Superoxiddismutase, Katalase oder Ubichinon), bestimmte Proteine (wie Ferritin, Transferrin, Coeruloplasmin, Albumin) sowie Reparatursysteme (Endonukleasen). Schließlich wirken einige Spurenelemente (insbesondere Selen, Kupfer und Zink) als Cofaktoren antioxidativer Enzyme.
Quellen:
Oxidativer Stress, Antioxidantien und Bewertung des oxidativen Stresses bei Hunden und Katzen: Diese Literaturübersicht, veröffentlicht im renommierten „Journal of the American Veterinary Medical Association“, gibt einen Überblick über den aktuellen Wissensstand zu oxidativem Stress, den Abwehrmechanismen sowie den Methoden zur Bewertung dieses Stresses.
Reaktive Sauerstoffspezies und oxidativer Stress: Dieser Überblick fasst die wichtigsten Eigenschaften der ROS und ihre paradoxen Auswirkungen zusammen.
Oxidativer Stress: Diese Übersichtsarbeit beleuchtet die Entstehungsmechanismen von oxidativem Stress, seine Hauptziele sowie die verfügbaren Methoden zu dessen Nachweis (in der Humanmedizin).
