Κατά τη διάρκεια της περασμένης δεκαετίας, πολλά πειράματα που αποσκοπούσαν στην περαιτέρω υποστήριξη της ιδέας ότι οι ελεύθερες ρίζες και άλλα αντιδραστικά μόρια οξυγόνου οδηγούν στη γήρανση, τελικά την έθεσαν υπό αμφισβήτηση. Φαίνεται ότι σε ορισμένες ποσότητες και καταστάσεις οι ελεύθερες ρίζες μπορεί να μην είναι επικίνδυνες αλλά χρήσιμες.
Σύμφωνα με τη θεωρία των ελευθέρων ριζών, η ανεξέλεγκτη οξείδωση χαλάει τα λιπίδια, τις πρωτεΐνες, το DNA και άλλα βασικά συστατικά των κυττάρων με την πάροδο του χρόνου, πλήττοντας ιστούς και όργανα. Αυτό τελικά προκαλεί τη γήρανση. Όμως, ένα πείραμα του 2006 θα άλλαζε την εικόνα που είχαν μέχρι τότε οι επιστήμονες για το ρόλο των ελευθέρων ριζών και των αντιοξειδωτικών στη γήρανση.
Ως βοηθός διευθυντής του Institute of Healthy Aging στο University College London, ο David Gems πραγματοποιούσε τακτικά πειράματα με το Caenorhabditis elegans, ένα στρογγυλό σκουλήκι που συχνά χρησιμοποιείται για τη μελέτη της γήρανσης. Ο Gems αποφάσισε να τεστάρει την ιδέα ότι ο κύριος μηχανισμός πίσω από τη γήρανση είναι η συσσώρευση βλαβών που προκαλούνται από την οξείδωση. Τεχνικά οξείδωση είναι η απομάκρυνση ηλεκτρονίων από ένα μόριο λόγω δραστικών μορίων που ονομάζονται ελεύθερες ρίζες -αυτή η απομάκρυνση των ηλεκτρονίων μπορεί να γίνει η αρχή μιας μεγαλύτερης καταστροφής.
Ο Gems δημιούργησε, γενετικά, στρογγυλά σκουλήκια, έτσι ώστε να μην παράγουν ορισμένα ένζυμα που δρουν ως αντιοξειδωτικά τα οποία απενεργοποιούν τις ελεύθερες ρίζες. Σίγουρα, αν δεν υπήρχαν αυτά τα αντιοξειδωτικά, τα επίπεδα των ελεύθερων ριζών στα σκουλήκια θα ανέβαιναν στα ύψη και θα πυροδοτούσαν επιβλαβείς οξειδωτικές βλάβες. Αλλά αντίθετα με τις προσδοκίες του Gems, οι μεταλλαγμένοι σκώληκες δεν πέθαναν πρόωρα. Αντί αυτού έζησαν όσο και οι κανονικοί σκώληκες. Ο Gems ζήτησε από έναν άλλο ερευνητή να ελέγξει τα αποτελέσματα και να επαναλάβει το πείραμα. Πάλι οι πειραματικοί σκώληκες δεν παρήγαγαν τα αντιοξειδωτικά ένζυμα και συσσωρεύτηκαν οι ελεύθερες ρίζες όπως προβλεπόταν αλλά δεν πέθαναν πρόωρα παρά τις εξαιρετικές οξειδωτικές βλάβες.
Άλλοι επιστήμονες, στις ΗΠΑ, βρήκαν παρόμοια συγχυτικά αποτελέσματα σε διαφορετικά εργαστηριακά ζώα. Ο Arlan Richardson, διευθυντής του Barshop Institute for Longevity and Aging Studies στο University of Texas Healthy Science Center του Σαν Αντόνιο, με γενετική μηχανική δημιούργησε 18 διαφορετικά στελέχη ποντικών, μερικά από τα οποία παρήγαγαν περισσότερο από το σύνηθες ορισμένα αντιοξειδωτικά ένζυμα και άλλα παρήγαγαν λιγότερα. Εάν η ζημιά που προκαλείται από την παραγωγή ελευθέρων ριζών και την επακόλουθη οξείδωση ήταν η αιτία της γήρανσης, τότε τα ποντίκια με τα επιπλέον αντιοξειδωτικά στο σώμα τους θα έπρεπε να ζήσουν περισσότερο από τα ποντίκια που δεν διέθεταν τα αντιοξειδωτικά ένζυμα τους. Ωστόσο, η διάρκεια της ζωής δεν είχε κάποια απόσταση μεταξύ τους, ανέφερε ο Richardson ο οποίος δημοσίευσε τα αποτελέσματα σε επιστημονικά περιοδικά από το 2001 έως το 2009.
Εν τω μεταξύ, ο φυσιολόγος Rochelle Buisentein πέρασε πάνω από 10 χρόνια προσπαθώντας να καταλάβει γιατί το μεγαλύτερο τρωκτικό, ο γυμνός τυφλοπόντικας (naked mole rat) μπορεί να ζήσει 25 έως 30 χρόνια -περίπου οκτώ φορές περισσότερο από ένα παρόμοιο μεγέθους ποντίκι. Τα πειράματα του Busentein έδειξαν ότι αυτά τα τρωκτικά έχουν χαμηλότερα επίπεδα φυσικών αντιοξειδωτικών από άλλα τρωκτικά και συσσώρευαν περισσότερες οξειδωτικές βλάβες στους ιστούς τους από μικρότερη ηλικία. Παραδόξως, ζούσαν ουσιαστικά απαλλαγμένα από ασθένειες μέχρι να πεθάνουν σε μεγάλη ηλικία.
Για τους υποστηρικτές της θεωρίας της οξειδωτικής βλάβης της γήρανσης, τα παραπάνω στοιχεία δεν ήταν καθόλου εύκολο να εξηγηθούν. Είναι, ωστόσο, όλο και λιγότερο η εξαίρεση και περισσότερο ο κανόνας.
Η θεωρία των ελευθέρων ριζών
Η θεωρία ότι η γήρανση οφείλεται στις ελεύθερες ρίζες πάει πίσω στον Denham Harman, ο οποίος την σκέφτηκε τον Δεκέμβριο του 1945 (πέθανε το 2014) χάρη στο περιοδικό Ladies’ Home Journal. Η σύζυγός του Helen, έφερε ένα τεύχος του περιοδικού στο σπίτι και του επεσήμανε ένα άρθρο σχετικά με τις πιθανές αιτίες της γήρανσης. Την εποχή εκείνη ο 29χρονος χημικός δούλευε στην Shell Development, τον ερευνητικό βραχίονα της Shell Oil, και δεν είχε πολύ χρόνο να εξετάσει το θέμα. Εννέα χρόνια αργότερα, αφού αποφοίτησε από την ιατρική σχολή και ολοκλήρωσε την εκπαίδευσή του, εργαζόμενος ως ερευνητικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο Μπέρκλεϊ, άρχισε να σκέφτεται σοβαρά την επιστήμη της γήρανσης.
Ένα πρωί, ενώ ήταν στο γραφείο του, ο Harman είχε την ιδέα ότι η γήρανση πρέπει να οφείλεται στις ελεύθερες ρίζες. Παρόλο που μέχρι τότε οι ελεύθερες ρίζες δεν είχαν συνδεθεί ποτέ με τη γήρανση, αυτό είχε νόημα για τον Harman. Γνώριζε ότι η ιοντίζουσα ακτινοβολία από τις ακτινογραφίες και τις ραδιενεργές βόμβες προκαλεί παραγωγή ελεύθερων ριζών στο σώμα. Μελέτες επίσης έδειχναν ότι δίαιτες πλούσιες σε διατροφικά αντιοξειδωτικά, όπως η βιταμίνη C και η βιταμίνη Ε, απενεργοποιούσαν εν μέρει τις παρενέργειες της ακτινοβολίας, υποδηλώνοντας -σωστά όπως αποδείχθηκε- ότι οι ελεύθερες ρίζες ήταν η αιτία αυτών των δράσεων. Οι ελεύθερες ρίζες είναι φυσιολογικά παραπροϊόντα της αναπνοής και του μεταβολισμού. Επειδή τόσο η κυτταρική βλάβη όσο και τα επίπεδα των ελεύθερων ριζών αυξάνονται με την ηλικία, οι ελεύθερες ρίζες πιθανώς να ήταν η αιτία της γήρανσης, σκέφτηκε ο Harman ενώ τα διατροφικά αντιοξειδωτικά να την επιβραδύνουν.
Ο Harman άρχισε να δοκιμάζει την υπόθεσή του. Σε ένα από τα πρώτα του πειράματα, έβαλε τα ποντίκια να καταναλώνουν αντιοξειδωτικά και αυτά έζησαν περισσότερο -σε υψηλές συγκεντρώσεις, ωστόσο, τα αντιοξειδωτικά είχαν επιβλαβείς δράσεις. Άλλοι επιστήμονες σύντομα άρχισαν να τεστάρουν την υπόθεση.
Το 1969, ερευνητές του πανεπιστημίου Duke ανακάλυψαν το πρώτο αντιοξειδωτικό ένζυμο που παράγεται μέσα στο σώμα, την δισμουτάση του υπεροξειδίου (superoxide dismutase ή SOD) και αυτή ήταν πολύ σημαντική εξέλιξη. Γιατί να υπήρχε ένα αντιοξειδωτικό ένζυμο αν οι ελεύθερες ρίζες δεν είχαν σημασία; Η εικασία ήταν ότι ανθρώπινο σώμα εξελίχθηκε με τρόπο που να αντιμετωπίζει τις επιβλαβείς επιδράσεις της συσσώρευσης των ελεύθερων ριζών. Με αυτό το νέο δεδομένο, οι περισσότεροι βιολόγοι άρχισαν να αποδέχονται την ιδέα και σε λίγα χρόνια η θεωρία επικράτησε. Στη συνέχεια, σχεδόν κάθε επιστημονική μελέτη άρχισε να αναφέρεται στα αντιοξειδωτικά, είτε έμμεσα είτε άμεσα.
Τα αντικρουόμενα στοιχεία
Με την πάροδο του χρόνου οι επιστήμονες αντιμετώπισαν κάποια προβλήματα στην αναπαραγωγή των αποτελεσμάτων του Harman. Μέχρι τη δεκαετία του 1970 δεν υπήρχε κάποια ισχυρή απόδειξη ότι η διατροφή των ζώων με αντιοξειδωτικά είχε πραγματικά αντίκτυπο στην διάρκεια της ζωής τους. Ίσως τα ζώα δεν μπορούσαν να απορροφήσουν τα αντιοξειδωτικά της διατροφής τους και έτσι το συνολικό επίπεδο των ελεύθερων ριζών στο σώμα τους δεν άλλαζε.
Στη δεκαετία του 1990, όμως, οι γενετικές πρόοδοι επέτρεψαν στους επιστήμονες να δοκιμάσουν τις επιπτώσεις των αντιοξειδωτικών με πιο ακριβή τρόπο: με το χειρισμό των γονιδίων, κάτι που μεταβάλλει την ποσότητα των αντιοξειδωτικών ενζύμων τα οποία τα ζώα είναι ικανά να παράγουν. Ξανά και ξανά, τα πειράματα του Richardson με τα γενετικά τροποποιημένα ποντίκια έδειξαν ότι τα επίπεδα των ελευθέρων ριζών που κυκλοφορούν στα σώματα των ζώων δεν επηρέαζαν τη διάρκεια της ζωής τους.
Ένας άλλος επιστήμονας, ο Siegfried Hekimi, βιολόγος στο Πανεπιστήμιο McGill, εξέθρεψε νηματοσκώληκες (roundworms) που υπερπαράγουν μια συγκεκριμένη ελεύθερη ρίζα γνωστή ως υπεροξείδιο (superoxide) -παράγεται εν αφθονία στα μιτοχόνδρια και εξουδετερώνεται από τη δισμουτάση του υπεροξειδίου. Ο Hekim προέβλεψε ότι τα σκουλήκια θα πεθάνουν σε νεαρή ηλικία αλλά αντί γι’ αυτό ανέφερε το 2010 σε ένα άρθρο στο PLOS Biology ότι δεν εμφάνισαν υψηλά επίπεδα οξειδωτικής βλάβης και ότι έζησαν 32% παραπάνω από τα κανονικά σκουλήκια. Ακόμα πιο περίεργο, ότι κατανάλωση της αντιοξειδωτικής βιταμίνης C από αυτά τα γενετικά τροποποιημένα σκουλήκια εμπόδισε την αύξηση της διάρκειας ζωής τους. Έτσι ο Hekim θεώρησε ότι το υπεροξείδιο δεν δρα καταστρεπτικά αλλά ως ένα προστατευτικό σήμα στα σώματα των σκουληκιών, προκαλώντας την έκφραση γονιδίων που βοηθούν στην αποκατάσταση της κυτταρικής βλάβης.
Μελέτη του 1996 σε περίπου 18.000 άντρες και γυναίκες βρήκε 28% περισσότερους καρκίνους του πνεύμονα και 17% περισσότερους θανάτους σε μια ομάδα που έλαβε βήτα-καροτένιο και ρετινόλη (βιταμίνη Ε) σε σύγκριση με άτομα που δεν έλαβαν αυτά τα αντιοξειδωτικά. Ο αυξημένος κίνδυνος κατέστη σαφής μετά από 18 μήνες, ιδιαίτερα στους πολύ καπνιστές, και ήταν ισχυρότερος μεταξύ των καπνιστών που είχαν εκτεθεί στον αμίαντο, ένα γνωστό καρκινογόνο.
Σε ένα επόμενο πείραμα, ο Hekimi εξέθεσε φυσιολογικά σκουλήκια, από τη γέννησή τους, σε χαμηλά επίπεδα ενός κοινού ζιζανιοκτόνου το οποίο προκαλεί παραγωγή ελεύθερων ριζών σε ζώα και φυτά. Στην ίδια μελέτη του 2010 ανέφερε το αντίθετο από το προσδοκώμενο αποτέλεσμα: τα σκουλήκια που “λούστηκαν” με την τοξίνη έζησαν κατά 58% περισσότερο. Και πάλι, η σίτιση των σκουληκιών με αντιοξειδωτικά αναίρεσε τις ωφέλιμες δράσεις της τοξίνης. Τον Απρίλιο του 2012, ο Hekimi και οι συνάδελφοί του έδειξαν ότι η απενεργοποίηση όλων των γονιδίων που κωδικοποιούν τη δισμουτάση του υπεροξειδίου σε σκουλήκια δεν είχε πρακτικά κανένα αποτέλεσμα στην διάρκεια ζωής τους.
Οι ανακαλύψεις αυτές σημαίνουν ότι η θεωρία των ελευθέρων ριζών είναι λανθασμένη; Το θέμα είναι απίθανο να είναι τόσο απλό.
Πότε οι ελεύθερες ρίζες μπορεί να κάνουν καλό
Οι ελεύθερες ρίζες μπορεί να είναι ωφέλιμες σε ορισμένες περιπτώσεις και βλαβερές σε άλλες. Έχει αποδειχθεί ότι μεγάλες ποσότητες οξειδωτικής βλάβης προκαλούν καρκίνο και βλάβη των οργάνων. Πολλά στοιχεία δείχνουν ότι η οξειδωτική βλάβη παίζει ρόλο στην ανάπτυξη χρόνιων παθήσεων, όπως είναι οι καρδιακές παθήσεις. Επιπλέον, τα ποντίκια ζουν περισσότερο όταν είναι γενετικά τροποποιημένα για να παράγουν υψηλά επίπεδα ενός αντιοξειδωτικού γνωστού ως καταλάση. Άρα, προσοχή στις γενικεύσεις. Η γήρανση πιθανότατα δεν είναι μια μονολιθική οντότητα με μία και μόνο αιτία.
Η παραγωγή ελευθέρων ριζών μπορεί να είναι μεγαλύτερη καθώς γερνάμε αλλά αυτό δεν είναι κατ’ ανάγκη η αιτία της γήρανσης. Οι ελεύθερες ρίζες άλλωστε, για την ακρίβεια κάποιες από αυτές, φαίνεται πως είναι μέρος του αμυντικού μηχανισμού. Σε ορισμένες περιπτώσεις παράγονται ως απάντηση στην κυτταρική βλάβη, ως ένας τρόπος που σηματοδοτεί την ενεργοποίηση των μηχανισμών επισκευής του σώματος. Σε αυτό το σενάριο, οι ελεύθερες ρίζες είναι συνέπεια των ζημιών που σχετίζονται με την ηλικία και όχι η αιτία. Σε μεγάλες ποσότητες, όμως, οι ελεύθερες ρίζες μπορεί επίσης να προκαλέσουν βλάβες.
Η γενική ιδέα ότι μικρές ζημιές μπορούν να κάνουν το σώμα πιο ανθεκτικό δεν είναι καινούργια. Για παράδειγμα, αυτός είναι ο τρόπος που γίνονται ισχυρότεροι οι μύες μας όταν γυμναζόμαστε, ως απόκριση μιας σταθερής αύξησης της άσκησης με αντιστάσεις. Πολλοί περιστασιακοί αθλητές, από την άλλη πλευρά, έχουν μάθει από την επώδυνη εμπειρία τους ότι μια απότομη αύξηση των φυσικών απαιτήσεων για το σώμα μπορεί να καταλήξει εύκολα σε τραυματισμό.
Το 2002, ερευνητές του University of Colorado Boulder εξέθεσαν σκουλήκια σε θερμότητα ή σε χημικές ουσίες που προκάλεσαν παραγωγή ελεύθερων ριζών, δείχνοντας ότι αυτοί οι παράγοντες στρες ενισχύουν την ικανότητα των σκουληκιών να επιβιώσουν αργότερα σε μεγαλύτερες αντιξοότητες. Οι παρεμβάσεις αυτές αύξησαν το προσδόκιμο ζωής των σκουληκιών κατά 20%. Το 2010, ερευνητές του University of California, στο Σαν Φρανσίσκο, ανέφεραν ότι μερικές ελεύθερες ρίζες ενεργοποιούν ένα γονίδιο που ονομάζεται HIF-1 το οποίο με τη σειρά του είναι υπεύθυνο για την ενεργοποίηση άλλων γονιδίων που εμπλέκονται στην κυτταρική επισκευή, συμπεριλαμβανομένου ενός που βοηθά στην αποκατάσταση του μεταλλαγμένου DNA.
Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν επίσης να εξηγήσουν, εν μέρει, γιατί η άσκηση είναι ωφέλιμη. Για χρόνια οι ερευνητές υποθέτουν ότι η άσκηση είναι καλή παρά το γεγονός ότι παράγει ελεύθερες ρίζες, αλλά όχι εξαιτίας των ελευθέρων ριζών. Ωστόσο, σε μια μελέτη του 2009 που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, ο καθηγητής διατροφής Michael Ristow και οι συνεργάτες του συνέκριναν ασκούμενους που λάμβαναν αντιοξειδωτικά και άλλους που δεν λάμβαναν. Ο Ristow διαπίστωσε ότι οι αθλούμενοι που δεν λάμβαναν αντιοξειδωτικές βιταμίνες ήταν πιο υγιείς και, μεταξύ άλλων, εμφάνισαν λιγότερα σημάδια ανάπτυξης διαβήτη τύπου 2.
Η έρευνα της Beth Levine, μιας μικροβιολόγου στο University of Texas Southwestern Medical Center, έδειξε ότι η άσκηση αυξάνει επίσης μια βιολογική διαδικασία που ονομάζεται αυτοφαγία, κατά την οποία τα κύτταρα ανακυκλώνουν τα φθαρμένα κομμάτια πρωτεϊνών και άλλα άχρηστα μόρια εντός των κυττάρων. Το εργαλείο που χρησιμοποιείται σε αυτή την διαδικασία ανακύκλωσης είναι οι ελεύθερες ρίζες. Η έρευνα της Levine έδειξε ότι η αυτοφαγία μειώνει το συνολικό επίπεδο των ελεύθερων ριζών, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι τύποι και οι ποσότητες των ελεύθερων ριζών σε διαφορετικά μέρη του κυττάρου μπορεί να διαδραματίζουν διάφορους ρόλους ανάλογα με τις περιστάσεις.
Βιταμίνες και αντιοξειδωτικά
Αν οι ελεύθερες ρίζες δεν είναι πάντα κακές τότε τα αντίδοτά τους, τα αντιοξειδωτικά, μπορεί να μην είναι πάντα καλά κι αυτό είναι ανησυχητικό όταν κάποιος λαμβάνει σημαντικές δόσεις αντιοξειδωτικών καθημερινά μέσω συμπληρωμάτων διατροφής, όπως π.χ. η βιταμίνη Ε και το βήτα-καροτένιο. Μελέτη του 1996 σε περίπου 18.000 άντρες και γυναίκες βρήκε 28% περισσότερους καρκίνους του πνεύμονα και 17% περισσότερους θανάτους μεταξύ αυτών που έλαβαν βήτα-καροτένιο και ρετινόλη (βιταμίνη Ε) σε σύγκριση με άτομα που δεν έλαβαν αυτά τα αντιοξειδωτικά. Ο αυξημένος κίνδυνος κατέστη σαφής μετά από 18 μήνες, ιδιαίτερα στους πολύ καπνιστές, και ήταν ισχυρότερος μεταξύ των καπνιστών που είχαν εκτεθεί στον αμίαντο, ένα γνωστό καρκινογόνο.
Το 2007 δημοσιεύθηκε στο Journal of the American Medical Association μια ανασκόπηση 68 μελετών καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι τα αντιοξειδωτικά συμπληρώματα δεν μειώνουν τον κίνδυνο θανάτου. Όταν οι συγγραφείς περιόρισαν την ανασκόπησή τους στις κλινικές μελέτες που ήταν πιο πιθανό να είναι αντικειμενικές -στις τυχαιοποιημένες και διπλά τυφλές- βρήκαν ότι ορισμένα αντιοξειδωτικά συνδέονται με αυξημένο κίνδυνο θανάτου, σε ορισμένες περιπτώσεις έως και 16%. Σήμερα, αρκετοί οργανισμοί υγείας και ειδικοί συμβουλεύουν ότι οι άνθρωποι δεν θα πρέπει να λαμβάνουν συμπληρώματα βιταμινών εκτός κι αν υπάρχει διάγνωση ανεπάρκειας βιταμινών.
Τα στοιχεία λοιπόν δείχνουν ότι η γήρανση είναι κάτι πιο περίπλοκο από αυτό που ο Harman φαντάστηκε πριν από 65 χρόνια πριν. Επίσης δείχνουν προς μια νέα θεωρία, ότι η γήρανση κυρίως προέρχεται από ορισμένες βιολογικές διεργασίες που εμπλέκονται στην ανάπτυξη και την αναπαραγωγή.
Πηγή: American Scientific
