استرس اکسیداتیو یکی از بنیادیترین مفاهیم در بیوشیمی مدرن و زیستشناسی محسوب میشود و به وضعیتی اطلاق میگردد که در آن تعادل دینامیک میان تولید گونههای فعال اکسیژن، نیتروژن و گوگرد (Reactive Oxygen, Nitrogen and Sulfur Species; ROS/RNS/RSS) و ظرفیت مکانیسمهای آنتیاکسیدانی سلول مختل شده و محیط سلولی به سمت شرایط اکسیدکننده سوق مییابد.
برخلاف دیدگاه سنتی که ROS را صرفاً عوامل مخرب تلقی میکرد، امروزه مشخص شده است که این مولکولها در غلظتهای فیزیولوژیک بهعنوان پیامرسانهای ثانویه در تنظیم مسیرهای سیگنالینگ سلولی، تکثیر، تمایز، پاسخ ایمنی، تنظیم اپیژنتیک، عملکرد میتوکندری و سازگاری متابولیک نقش اساسی ایفا میکنند. با این حال، افزایش کنترلنشده تولید ROS یا کاهش ظرفیت دفاع آنتیاکسیدانی منجر به آسیب تجمعی در سطح مولکولی، سلولی و بافتی میشود.
مهمترین منابع درونسلولی تولید ROS شامل کمپلکسهای I و III زنجیره انتقال الکترون میتوکندری، خانواده آنزیمهای NADPH Oxidase (NOX)، زانتین اکسیداز، سیکلواکسیژنازها، لیپواکسیژنازها، سیستم سیتوکروم P450، پراکسیزومها و واکنشهای وابسته به یونهای فلزی واسطه مانند آهن و مس هستند.
در این میان، میتوکندری نهتنها منبع اصلی تولید سوپراکسید محسوب میشود، بلکه بهعنوان هدف اولیه آسیب اکسیداتیو نیز شناخته میشود؛ بهطوریکه اختلال در عملکرد میتوکندری میتواند یک چرخه معیوب از افزایش تولید ROS، کاهش تولید ATP و تخریب ساختارهای سلولی را ایجاد کند.
در سطح مولکولی، استرس اکسیداتیو موجب پراکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع غشایی و تولید متابولیتهای واکنشپذیری نظیر مالوندیآلدئید (MDA)، 4-هیدروکسینوننال (4-HNE) و ایزوپروستانها میشود که خود دارای فعالیتهای بیولوژیک و پاتوژنیک مستقل هستند. همچنین اکسیداسیون پروتئینها منجر به تشکیل گروههای کربونیل، نیتروزیلاسیون تیروزین، اکسیداسیون باقیماندههای سیستئین و متیونین و تغییرات ساختاری برگشتناپذیر میشود که عملکرد آنزیمها، گیرندهها و پروتئینهای انتقالدهنده را مختل میکند. آسیب اکسیداتیو به DNA نیز شامل اکسیداسیون بازهای نوکلئوتیدی، تشکیل 8-هیدروکسی-2′-دئوکسیگوانوزین (8-OHdG)، شکست رشتههای DNA و افزایش ناپایداری ژنومی است که در بروز سرطان و فرآیند پیری نقش محوری دارند.
در پاسخ به این چالش، سلولها شبکهای پیچیده از مکانیسمهای دفاعی را توسعه دادهاند که شامل آنتیاکسیدانهای آنزیمی نظیر سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPx)، پراکسیردوکسینها (Prx) و تیوردوکسینها (Trx) و نیز آنتیاکسیدانهای غیرآنزیمی همچون گلوتاتیون احیاشده (GSH)، کوآنزیم Q10، ویتامین C، ویتامین E، اسید اوریک، بیلیروبین و پلیفنولهای گیاهی است. تنظیم بیان بسیاری از این سیستمهای دفاعی توسط فاکتور رونویسی Nrf2 انجام میشود که امروزه یکی از مهمترین اهداف درمانی در پزشکی مولکولی محسوب میگردد.
از منظر بالینی، شواهد گسترده نشان میدهد که استرس اکسیداتیو در پاتوژنز طیف وسیعی از بیماریها از جمله دیابت ملیتوس، سندرم متابولیک، آترواسکلروز، بیماریهای قلبی–عروقی، سرطان، بیماری آلزایمر، پارکینسون، بیماریهای خودایمنی، نارسایی کلیوی، بیماریهای کبدی و اختلالات مرتبط با سالمندی نقش اساسی دارد. علاوه بر این، تعامل پیچیده میان استرس اکسیداتیو، التهاب مزمن، اختلال عملکرد میتوکندری و تغییرات اپیژنتیک بهعنوان یک محور مرکزی در زیستشناسی بیماریهای مزمن شناخته میشود.
