Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου στο σώμα θεωρούνται γενικά επικίνδυνες επειδή μπορούν να προκαλέσουν κάτι που ονομάζεται οξειδωτικό στρες, το οποίο σχετίζεται με την ανάπτυξη πολλών χρόνιων ασθενειών όπως ο καρκίνος και οι καρδιαγγειακές παθήσεις.
Σε μελέτες σε ποντίκια, οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Goethe της Φρανκφούρτης ανακάλυψαν τώρα πώς οι ρίζες οξυγόνου, αντίθετα με ότι πιστεύεται, μπορούν επίσης να μειώσουν τον κίνδυνο καρκίνου και να μετριάσουν τη βλάβη του DNA.
Αρχικά, οι ρίζες οξυγόνου -αντιδραστικά είδη οξυγόνου, ή ROS (reactive oxygen species)- θεωρήθηκαν αποκλειστικά επιβλαβείς στο σώμα. Παράγονται, για παράδειγμα, από το κάπνισμα ή την υπεριώδη ακτινοβολία. Λόγω της υψηλής αντιδραστικότητας τους, μπορούν να βλάψουν πολλά σημαντικά μόρια στα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένου του DNA. Ως αποτέλεσμα, υπάρχει ο κίνδυνος φλεγμονωδών αντιδράσεων και ο εκφυλισμός των προσβεβλημένων κυττάρων σε καρκινικά κύτταρα.
Λόγω της καταστροφικής τους επίδρασης, ωστόσο, οι ρίζες οξυγόνου παράγονται σκόπιμα από το σώμα, για παράδειγμα από ανοσοποιητικά ή πνευμονικά επιθηλιακά κύτταρα, τα οποία καταστρέφουν με αυτόν τον τρόπο τα βακτήρια και ιούς που εισβάλλουν στο σώμα. Αυτό απαιτεί σχετικά υψηλές συγκεντρώσεις ελευθέρων ριζών. Σε χαμηλές συγκεντρώσεις, από την άλλη πλευρά, οι ελεύθερες ρίζες παίζουν σημαντικό ρόλο ως μόρια σηματοδότησης. Για αυτές τις δουλειές, οι ελεύθερες ρίζες παράγονται ειδικά από μια ολόκληρη ομάδα ενζύμων.
Το υπεροξείδιο του υδρογόνου
Ένας εκπρόσωπος αυτής της ομάδας ενζύμων είναι το Nox4, το οποίο παράγει συνεχώς μικρές ποσότητες H2O2 δηλαδή υπεροξείδιο του υδρογόνου (hydrogen peroxide). Το ένζυμο Nox4 βρίσκεται σχεδόν σε όλα τα κύτταρα του σώματος, και το προϊόν του H2O2 διατηρεί μεγάλο αριθμό εξειδικευμένων λειτουργιών σηματοδότησης, συμβάλλοντας, για παράδειγμα, στην αναστολή φλεγμονωδών αντιδράσεων.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Goethe της Φρανκφούρτης, με επικεφαλής την καθηγήτρια Katrin Schröder, ανακάλυψαν ότι με την παραγωγή H2O2, το Nox4 μπορεί να αποτρέψει την ανάπτυξη καρκίνου.
Εξετάστηκαν ποντίκια που δεν μπορούσαν να παράγουν Nox4 λόγω γενετικής τροποποίησης. Όταν αυτά τα ποντίκια εκτέθηκαν σε μια καρκινογόνα περιβαλλοντική τοξίνη, η πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου διπλασιάστηκε. Δεδομένου ότι τα ποντίκια υπέφεραν από πολύ διαφορετικούς τύπους όγκων όπως τα σαρκώματα του δέρματος και τα καρκινώματα του παχέος εντέρου, οι ερευνητές υποψιάστηκαν ότι το Nox4 έχει θεμελιώδη επίδραση στην κυτταρική υγεία.
Οι μοριακές έρευνες έδειξαν ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου που σχηματίστηκε από το Nox4 διατηρεί έναν καταρράκτη μεταβολών σε εξέλιξη που εμποδίζει ορισμένες σημαντικές πρωτεΐνες σηματοδότησης (φωσφατάσες) να εισέλθουν στον κυτταρικό πυρήνα. Εάν το Nox4 και κατά συνέπεια το υπεροξείδιο του υδρογόνου απουσιάζει, αυτές οι πρωτεΐνες σηματοδότησης μεταναστεύουν στον πυρήνα του κυττάρου και η βλάβη του DNA δύσκολα αναγνωρίζεται.
Ο ρόλος της σηματοδότησης
Σοβαρή βλάβη στο DNA συμβαίνει στο σώμα κάθε μέρα. Τα κύτταρα αντιδρούν σε τέτοιες βλάβες στο DNA, δημιουργώντας ένα ολόκληρο ρεπερτόριο ενζύμων επιδιόρθωσης. Εάν αυτό δεν βοηθήσει, το κύτταρο ενεργοποιεί το πρόγραμμα κυτταρικού θανάτου του, ένα προληπτικό μέτρο του σώματος κατά του καρκίνου. Όταν όμως η βλάβη δεν αναγνωρίζεται, όπως συμβαίνει όταν απουσιάζει το Nox4, αναπτύσσεται καρκίνος.
Η καθηγήτρια Katrin Schröder ανέφερε: “Εάν λείπει το Nox4 και επομένως δεν υπάρχει H2O2, τα κύτταρα δεν αναγνωρίζουν πλέον τη βλάβη του DNA. Οι μεταλλάξεις συσσωρεύονται και τα κατεστραμμένα κύτταρα συνεχίζουν να πολλαπλασιάζονται. Εάν προστεθεί μια περιβαλλοντική τοξίνη που καταστρέφει μαζικά το DNA, η ζημιά δεν αναγνωρίζεται πλέον και δεν επισκευάζεται. Τα προσβεβλημένα κύτταρα δεν εξαλείφονται αλλά πολλαπλασιάζονται, μερικές φορές πολύ γρήγορα και ανεξέλεγκτα, γεγονός που τελικά οδηγεί στην ανάπτυξη όγκων. Μια μικρή ποσότητα H2O2 διατηρεί την εσωτερική ισορροπία στο κύτταρο που το προστατεύει από τον εκφυλισμό του”.
