STRES OKSYDACYJNY

Jak wyjaśnia prof. Kuśmierek, w każdym żywym organizmie tlenowym, jako uboczny produkt metabolizmu, powstają niezwykle aktywne cząsteczki, nazywane reaktywnymi formami tlenu (REF). Należą do nich wolne rodniki tlenowe, odpowiadające m.in. za procesy starzenia się organizmu, liczne choroby i powstawanie zmian nowotworowych.

Każda komórka posiada też system obrony przeciw RFT. Składają się na niego związki przeciwutleniające (tzw. antyoksydanty) oraz specjalistyczne enzymy naprawcze. W sprawnie funkcjonującym organizmie istnieje stan równowagi pomiędzy powstawaniem reaktywnych form tlenu a działaniem wymienionych systemów ochronnych.

Jednak czasami równowaga ta może jednak ulec przesunięciu w stronę wzmożonej produkcji RFT. Prowadzi to do powstania tzw. stresu oksydacyjnego - przyczyny poważnych zaburzeń w metabolizmie komórkowym. Reaktywne formy tlenu wchodzą bowiem w reakcje chemiczne ze składnikami komórki, niszcząc białka, błony komórkowe i DNA. Uszkodzenia DNA prowadzą natomiast do mutacji, a te leżą u podłoża procesów nowotworowych.

BŁĘDY I MUTACJE

Rodniki tlenowe chętnie łączą się z podstawowymi składnikami nici DNA – zasadami azotowymi (A, T, C i G), które są swoistymi „literami” naszego kodu genetycznego. W wyniku takich reakcji dochodzi do uszkodzenia zasad. Jednym z ich produktów jest 8-oksoguanina (8-oksoG), powstała w wyniku przemiany w jednej z „liter” - guaniny (G).

8-oksoguanina ma wysoce mutagenny charakter. Sprzyja powstawaniu błędów podczas procesu podziału komórki i tworzenia potomnej nici DNA. Jeżeli nie zostaną one skorygowane przez specjalistyczne enzymy naprawcze, dochodzi do mutacji, które z kolei są główną przyczyną nowotworów.

„Szacuje się, że w ludzkim DNA na każdy milion zasad występuje ok. dziesięciu 8-oksoG, co oznacza, że przeciętna komórka zawiera ok. 104 reszt 8-oksoG" – mówi prof. Kuśmierek. "Takie zmiany, jeśli nie są skorygowane - to nic innego, jak tylko mutacje” - dodaje badacz.

ENZYMY NAPRAWCZE

Uszkodzenia oksydacyjne DNA podlegają intensywnej naprawie przez szereg wyspecjalizowanych enzymów. „Organizm ludzki wykształcił mechanizmy pozwalające na usuwanie tej nieprawidłowej zasady" - mówi Kuśmierek. "Kluczowym elementem tego układu są dwa enzymy hOGGl (8-oksoguanino-glikozylaza) i hMTH1 (8-okso-dGTPaza). Rolą hOGG1 jest wycinanie 8-oksoG obecnej DNA, natomiast hMTH1 eliminuje uszkodzone prekursory DNA zawierające 8-oksoG i tym samym nie dopuszcza do wbudowywania 8-oksoG do nowopowstającej nici DNA. Wykazanie kluczowej roli hMTH1 w utrzymaniu integralności struktury DNA w komórkach ludzkich było najważniejszym wynikiem naszych badań” - tłumaczy.

„W naszej pracy porównywaliśmy wpływ aktywności tych enzymów na poziom 8-oksoG w DNA tkanki nowotworu płuca i dla porównania tkanki zdrowej – wyjaśnia Kuśmierek. – Okazało się, że w tej pierwszej aktywność hOGG1 jest zmniejszona, natomiast hMTH1 zwiększona, w porównaniu z tkanką zdrową”.

„Wydaje nam się, że różnica ta spowodowana jest odmienną regulacją tworzenia tych enzymów w komórkach zdrowych i zmienionych nowotworowo lub późniejszych oddziaływań z innymi komponentami szlaków naprawy DNA. Istnieje także możliwość, że zmiana aktywności jest wynikiem modyfikacji ich struktury przez produkty stresu oksydacyjnego, czyli właśnie reaktywne formy tlenu. Niektóre z tych możliwości badamy w naszych pracowniach” - opowiada naukowiec.

Na razie nie wiadomo, czy można w jakiś sposób wzmocnić korzystne działanie tych enzymów. Naukowcy jednak nie wykluczają tego. „Jeśli poznamy czynniki wpływające na aktywność hOGG1 i hMTH1, być może uda nam się zaprojektować jakieś substancje, które zwiększą ich aktywność, a przez to obniżą poziom uszkodzeń oksydacyjnych” - mówi Kuśmierek

Na razie prof. Kuśmierek poleca jednak stosowanie diety bogatej w antyoksydanty (tzn. dużo jarzyn i owoców), które neutralizują reaktywne formy tlenu, a tym samym zmniejszają prawdopodobieństwo uszkodzeń DNA i mutacji inicjujących proces nowotworowy.

PAP - Nauka w Polsce, Katarzyna Pawłowska

kol