Bevezetés
Az élő szervezetek környezeti stressznek való kitettsége védekező válaszokat vált ki, amelyek a védőfolyamatok aktiválódását eredményezik. Amikor az expozíció alacsony dózisban történik, a védekező hatások felülmúlják az expozíció káros hatásait; ezt az adaptív helyzetet nevezik “hormesis”-nek. A környezeti, fizikai és táplálkozási hormonok a sejtek és szövetek karbantartó és javító rendszereinek stimulálásához és megerősödéséhez vezetnek. A testmozgás, a hő és a besugárzás példák a fizikai hormonokra, amelyek aktiválják a hősokk-, DNS-javító- és antioxidatív stresszválaszokat. A gyümölcsökben és zöldségekben található számos bioaktív anyag egészségjavító hatása úgy tekinthető, mint az enyhén mérgező vegyületek hatása, amelyek kiváltják ezt az adaptív stimulust. Számos tanulmány jelzi, hogy az élő szervezetek rendelkeznek a kedvezőtlen környezeti feltételekhez való alkalmazkodás képességével, amit jól példáz az a tény, hogy a magas légszennyezettségű környezetben élő populációk DNS-károsodása és génexpressziós profilja nem felel meg a szennyezőanyag-koncentrációnak. A hormonválasz molekuláris mechanizmusai közé tartozik a) a glutation szintézisét aktiváló Nrf2 transzkripciós faktor és az azt követő sejtvédelem; b) a DNS-metiláció; és c) a mikroRNS modulációja. Ezek az eredmények bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy a hormonézis egy toxikológiai esemény, amely a környezeti stresszorok alacsony dózisú expozíciója esetén következik be, és az egészséges állapot fenntartása szempontjából előnyös.
Az egyik kutatási terület, ahol a hormonézis fogalma széles körben elfogadott és alkalmazott, a sejtek és szervezetek öregedésének és hosszú élettartamának modulálása , és azon a tényen alapul, hogy a biológiai rendszerek adaptív viselkedése a környezeti vagy saját maga által okozott enyhe stressz(ek)re adott válaszként javítja funkcionalitásukat és túlélésüket. A hormesisnek nevezett fizikai, táplálkozási és mentális stresszek vagy kihívások, amelyek hormesis-t indukálnak, a szervezet karbantartó és javító rendszereinek stimulálásához és erősödéséhez vezetnek . Néhány példa a fizikai hormonózisra a testmozgás, a hő és a besugárzás, amelyek aktiválják az antioxidatív, a hősokk- és a DNS-javító stresszválaszokat . A táplálékban található számos nem kémiai összetevő, mint például a fűszerekben, gyógynövényekben és más forrásokban jelen lévő flavonoidok és polifenolok a táplálkozási hormonhormonok példái, amelyek antioxidatív, gyulladásgátló és autofágia stresszválaszokat indukálnak. Hasonlóképpen, a kalóriakorlátozás (CR) és az időszakos koplalás is hormesis, amelyek aktiválják az autofág és sirtuin-mediált stresszválaszokat .
Úgy tűnik, hogy a CR meghosszabbítja az életet a reaktív oxigénfajok (ROS) által közvetített oxidatív károsodás modulálásával a ROS-képződésen keresztül, amely egy erősen szabályozott folyamat, amelyet az intracelluláris jelátviteli útvonalak összetett hálózata szabályoz . Továbbá, az antioxidáns válaszelemekhez (ARE-k) kötődő nukleáris faktor erythroid 2-related factor (Nrf2) szabályozza a glioxiláz 1 (Glo1), valamint az AKR és az ADH bazális és indukálható expresszióját . Az Nrf2 csökkent aktivitása és a fokozott oxidatív stressz az öregedés és a betegségek során hajlamosíthat a dikarbonil stresszre, amely az öregedéssel összefüggő betegségek patogenezisének egyik hajtóerejeként kezd erőteljesen megjelenni. Hasonló módon az intracelluláris tápanyag- és energiaállapot, a mitokondriumok funkcionális állapota és a mitokondriumokban termelt ROS koncentrációja részt vesz az élettartam szabályozásában fajonként azáltal, hogy összehangolja a több elágazó jelátviteli útvonalak információit és eltéréseit, beleértve a vitagéneket a sejtek homeosztázisának megőrzésében stresszes körülmények között . Az intenzív agyi aktivitás és a koncentrált figyelem magában foglalja a mentális hormezist, amely szintén különböző stresszválaszokat indukál, beleértve a hősokkválaszt is. Hasonló módon az intracelluláris tápanyag- és energiastátusz, a mitokondriumok funkcionális állapota és a mitokondriumokban termelt ROS koncentrációja részt vesz az élettartam szabályozásában a fajok között az információk koordinálásával és a több elágazó jelátviteli útvonalak, köztük a vitagének eltérésével a sejtek homeosztázisának megőrzésében stresszes körülmények között . Az intenzív agyi aktivitás és a koncentrált figyelem magában foglalja a mentális hormézist, amely szintén különböző stresszválaszokat indukál, beleértve a hősokkválaszt .
A hormonézis fontos jellemzője az egészség szempontjából számos független sejtfunkció/végpont egyidejű stimulálása – mindegyiknek saját kvantitatív hormonális jellemzői vannak. Például a DNS-javítás, az antioxidáns védekezés, az autofágia stb. fokozása, amelyek hatását több, egymással kölcsönhatásban álló receptor/jelátviteli útvonal szabályozza, végső soron metabolikusan integrált és koherens sejtválaszt eredményez . Ennél is fontosabb, hogy a hormonális válasz sajátos jellemzőkkel rendelkezik, amelyek meghatározzák mind a biológiai plaszticitás mennyiségi jellemzőit, mind a maximális biológiai teljesítmény lehetőségét, ezáltal megbecsülve azokat a határokat, amelyeken belül számos orvosi és farmakológiai beavatkozás hatással lehet vagy nem lehet az emberre . Ezért a különböző hormonális válaszok kombinációja lehet a gyógyszerek az egészség fenntartására, javítására és helyreállítására az öregedés során .
Biomarkers of Adaptive Responses in Human Health
A WHO meghatározása szerint az egészség a teljes fizikai, mentális és szociális jólét állapota . Ma már létezik az egészségnek egy dinamikusabb definíciója, amely “a szervezetnek a környezethez való alkalmazkodási képessége” .
Az adaptív válaszok nagymértékben magyarázzák a gyümölcsök és zöldségek egészségügyi előnyeit . Valóban, sok természetes kemopreventív szer, az I. fázis/II. fázis anyagcsere reakció által méregtelenít, így aktiválva az érintett enzimeket és szabályozási útvonalakat . Például ez a helyzet jellemzően az indol-3-karbinol és a katechinek esetében fordul elő . Napjainkban azonban egyre inkább felismerik, hogy a környezeti toxikus anyagok is gyakran mutatnak hormonális választ. Ennek óriási következményei vannak a kockázatértékelésben . Ma már ismerjük e hormonális válasz néhány molekuláris mechanizmusát. A tüdőhámsejtek alacsony akrolein-koncentrációval való inkubálása az Nrf2 transzkripciós faktor aktiválódásához vezet. Ez aktiválja a glutation szintézisét és a tüdősejtek ezt követő védelmét a magas akrolein koncentrációval szemben . Továbbá kimutatták, hogy az ezüst nanorészecskék kis dózisa aktiválja az Nrf2-t és ezáltal a hormézist .
Ez a háttérismeret a hormézis mechanisztikus aspektusairól lehetővé teszi, hogy specifikus biomarkereket határozzunk meg e folyamat követésére .
Ennek megfelelően a hermetikus biomarkerek a vizsgált hormonális állapot által kiváltott specifikus mechanizmusoktól függnek, és lehetnek genetikai, epigenetikai vagy metabolikus jellegűek. A genetikai biomarkerek közé tartozik a genotoxikus károsodás csökkenése, amelyet a DNS-adduktok vagy a citogenetikai biomarkerek értékelnek . Az epigenetikai biomarkerek közé elsősorban a miRNS-ek tartoznak az adaptív válasz korai szakaszainak kiváltásában és szabályozásában játszott specifikus és fontos szerepük miatt.
Következtetések
A hormonális hatás létezése a környezeti toxikológiában figyelemre méltó következményekkel jár a megelőző orvoslásban és a környezeti higiéniában. Mivel a hormonhatás csak alacsony expozíciós dózisoknál jelentkezik, kétségtelen, hogy a környezetszennyező anyagok csökkentésére irányuló minden folyamatban lévő erőfeszítést feltétlenül érdemes folytatni. A végső cél azonban nem a környezeti nulla dózis, amely sokszor utópisztikus cél számos természetes forrásból származó szennyezőanyag esetében, vagy a létezés azt jelenti, hogy legalábbis azon környezeti toxikus anyagok esetében, amelyek esetében ez az esemény jól megalapozott, alacsony dózisok tolerálhatók. Ennek az “alacsony dózisnak” a számszerűsítése rendkívül nehéz, mivel a környezeti szennyező anyagok egészségügyi hatásaira való érzékenység egyénenként változó. Valóban, a törékeny alanyok (pl. idős alanyok, gyermekek, magzatok), akiknek a hormonháztartás által aktivált védekező mechanizmusai rosszul indukálhatók, alacsonyabb expozíciós dózisok által is kaphatnak egészségügyi kockázatot, mint a más alanyok által tolerált dózisok.
A hormonháztartásnak ennek megfelelően jelentősége van a megelőző orvoslásban, mint olyan eszköznek, amely képes az endogén védekezést helyes táplálkozással (kemopreventív funkcionális élelmiszerek) és egészséges életmóddal (pl. fizikai aktivitás) fokozni. Ez a megközelítés, párhuzamosan a környezetbe kerülő szennyezőanyagok mennyiségének fokozatos csökkentésével, lehetővé teszi az egészségügyi kockázatok elkerülését jóval a környezetbe kerülő szennyezőanyagok nulla dózisának elérése előtt.
A bejegyzés a 10.3390/ijms21197053
címről származik.