Figuur 1. Oxidatieve stress is het resultaat van een disbalans tussen de spiegels van reactieve zuurstof- en stikstofverbindingen (RONS) en antioxidanten (AOX).
De vorming en activiteit van radicalen (reactieve zuurstof- en stikstofverbindingen) is het onvermijdelijke gevolg van onze - van zuurstof afhankelijke - stofwisseling en wordt onder controle gehouden door een verdedigingssysteem van antioxidanten. Ongeveer 1-3% van de opgenomen zuurstof wordt omgezet in radicalen.(1) Een te hoge productie van radicalen en/ of te lage spiegels van antioxidanten leidt tot oxidatieve stress: het verdedigingssysteem van antioxidanten is ontoereikend om ongewenste oxidatieve beschadiging van vitale cel- en weefselstructuren te voorkomen.(2,3) De (cumulatieve) oxidatieve schade draagt bij aan biologische veroudering en vergroot de kans op ziekte(progressie). Daarom is het belangrijk te zorgen voor voldoende inname van antioxidanten, met name uit groenten en fruit. Aanvullend kan een supplement met antioxidanten worden gebruikt.(4)
Bij biochemische reacties met zuurstof worden reactieve zuurstofverbindingen (ROS, reactive oxygen species) en reactieve stikstofverbindingen (RNS, reactive nitrogen species) gevormd, gezamenlijk RONS (reactive oxygen and nitrogen species) genoemd. Het zijn instabiele, hoogreactieve deeltjes (radicalen) die zowel gunstige als ongunstige effecten kunnen hebben, afhankelijk van hun concentratie. Radicalen spelen - in een lage concentratie - een rol bij verschillende fysiologische processen, waaronder de afweerreactie bij infecties, celdeling, apoptose (geprogrammeerde celdood) en celsignalering.(1,3) Cellen communiceren met elkaar en reageren op extracellulaire prikkels door middel van celsignalering. Celsignalering kan - afhankelijk van het celtype - leiden tot bijvoorbeeld spiercontractie, genexpressie, celdeling of zenuwprikkeloverdracht.
Een juiste balans tussen de productie en activiteit van radicalen en inactivering door antioxidanten (redoxbalans of redoxregulatie), waardoor de gunstige effecten van radicalen de overhand hebben, is belangrijk voor het optimaal functioneren van lichaamscellen. Langdurige blootstelling aan grote hoeveelheden radicalen of radicalen die op de verkeerde plaats of op het verkeerde moment worden gemaakt, is ongewenst. Er treedt oxidatieve beschadiging op van biomoleculen en cel- en weefselstructuren zoals DNA, lipiden, membranen, hormonen en eiwitten. De cumulatieve oxidatieve schade door aanvallen van radicalen is geassocieerd met (cel)disfunctie, celdood, (versnelde) veroudering en een grotere kans op ziekte(progressie). Radicalen kunnen zowel de oorzaak van een ziekteproces zijn als het gevolg daarvan. Oxidatieve stress speelt onder meer een rol in de pathogenese* en progressie van chronische ontstekingsziekten, autoimmuunziekten, hart- en vaatziekten, kanker, diabetes, metabool syndroom en neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer.
Overproductie van radicalen kan onder meer worden veroorzaakt door celveroudering (slecht functionerende mitochondriën), toxines (milieuverontreiniging, voedseladditieven, medicijnen, tabaksrook, alcohol, zware metalen), straling (zonlicht, röntgenstraling), lichamelijke inspanning, trauma, stress, infecties, ontstekingen, slechte bloedtoevoer (ischemie), een verhoogde bloedglucosespiegel, obesitas en overmatig eten. Een (relatief ) tekort aan antioxidanten kan het gevolg zijn van onvolwaardige voeding, resorptiestoornissen, stress, ziekte en/of een individueel verhoogde behoefte aan antioxidanten (biochemische individualiteit).
RONS zijn het product van mitochondriën (electronentransportketen) en diverse (strikt gereguleerde) oxidase enzymen, waaronder nicotinamide-adenine dinucleotidefosfaat (NADPH), xanthine-oxidase, NO-synthase (NOS), cyclo-oxygenase, glucose-oxidase en lipoxygenase. De term ‘vrije’ radicalen is voorbehouden aan het superoxideradicaal, hydroxylradicaal en stikstofmonoxideradicaal; deze hebben één of meerdere ongepaarde electronen. Om aan hun zeer instabiele toestand een einde te maken, stelen ze de ontbrekende electronen van moleculen uit hun omgeving. Deze moleculen worden op hun beurt instabiel waardoor het proces zich herhaalt. Andere (niet-vrije) radicalen zoals waterstofperoxide, hypochloorzuur en peroxynitriet ontstaan door interactie met vrije radicalen; ze zijn ook zeer reactief en instabiel en ontketenen ook oxidatiereacties, maar bezitten geen ongepaard electron.
De belangrijkste RONS zijn: (3) (het symbool • betekent dat het een vrije radicaal betreft, + of - betekent dat het positief danwel negatief geladen is.)
Antioxidanten zijn verbindingen die in relatief lage concentraties reageren met RONS zodat vitale structuren niet, in mindere mate of op een later tijdstip door oxidatieve stress beschadigd raken. Het antioxidantsysteem omvat enzymatische en niet-enzymatische antioxidanten, die in hoge mate samenwerken bij het inactiveren en wegvangen van radicalen (radicaalvangers). Enzymatische (endogene) antioxidanten worden in het lichaam gemaakt; niet-enzymatische (exogene) antioxidanten zijn afkomstig uit voeding - met name groenten en fruit - en kunnen daarnaast als supplement worden ingenomen. Sommige niet-enzymatische antioxidanten, waaronder vitamine C, vitamine E, carotenoïden en bioflavonoïden, fungeren niet alleen als radicaalvanger maar remmen ook preventief de vorming van radicalen (preventieve antioxidanten).
Wetenschappers hebben vastgesteld dat oxidatieve stress een rol speelt bij het ontstaan en/of de progressie van meer dan honderd acute en chronische degeneratieve ziekten die voorkomen bij de mens. Suppletie met antioxidanten kan de kans op kanker, hart- en vaatziekten, neurodegeneratieve ziekten en andere aandoeningen waarschijnlijk helpen verlagen. Het is moeilijk dit in wetenschappelijk onderzoek aan te tonen, mede omdat hiervoor kostbare, langlopende studies nodig zijn. (15,16) In de Honolulu-Asia Aging Study werd pas na 10 jaar suppletie een significant omgekeerd verband gevonden tusen de inname van vitamine C en vitamine E uit supplementen en cognitieve achteruitgang.( 16) Uit een aantal humane klinische studies is gebleken dat een hogere inname van antioxidanten - waaronder vitamine E en vitamine C - is geassocieerd met afname van de kans op hart- en vaatziekten. (17) In een preventiestudie is aangetoond dat suppletie met een laaggedoseerd an tioxidantencomplex (vitamine C, vitamine E, betacaroteen, selenium en zink) bij mannen van 45 tot 60 jaar zorgt voor verbetering van de antioxidantverdediging met daling van de kans op kanker en sterfte (alle oorzaken).(18)
Enzymatische en niet-enzymatische antioxidanten werken samen en vullen elkaar aan bij het voorkomen en onschadelijk maken van (vrije) radicalen; er is sprake van een sterke synergie. Daarnaast recyclen antioxidanten elkaar, waardoor ze langer dienst kunnen doen als antioxidant. Voor het bestrijden van oxidatieve stress is een complex van antioxidanten (zoals ze in groenten en fruit voorkomen) in lagere doses waarschijnlijk effectiever dan een afzonderlijke antioxidant in een hoge dosis.(4) Een breed antioxidantencomplex helpt bij het tegengaan van biologische veroudering door oxidatieve stress en draagt bij aan de bescherming tegen chronische degeneratieve (verouderings)ziekten. Afzonderlijke antioxidanten kunnen aanvullend op een antioxidantencomplex worden ingezet om een specifiek gezondheidseffect te bereiken.
Anti-atherogene - tegen aderverkalking
ECTO-NOX (arNOX) - bepaald type eiwitten op het celoppervlak van oudere cellen. Ze zijn gerelateerd aan het verouderingsproces en genereren waterstofperoxide.
Myeloperoxidase (MPO) - een enzym in witte bloedcellen die de vorming van verschillende ROS katalyseert.
Pathogenese - de wijze waarop een ziekte ontstaat.