Hormesis

LichaamsbewegingEdit

Individuen met een laag niveau van lichamelijke activiteit lopen het risico op hoge niveaus van oxidatieve stress, net als individuen die zeer intensieve trainingsprogramma’s volgen; maar individuen die matig intensieve, regelmatige lichaamsbeweging volgen, ervaren lagere niveaus van oxidatieve stress. Hoge niveaus van oxidatieve stress zijn door sommigen in verband gebracht met de verhoogde incidentie van een verscheidenheid van ziekten.

Er is beweerd dat deze relatie, die wordt gekenmerkt door positieve effecten bij een intermediaire dosis van de stressor (lichaamsbeweging), kenmerkend is voor hormese. Het is echter belangrijk erop te wijzen dat er aanwijzingen zijn dat de oxidatieve stress die met intensieve lichaamsbeweging gepaard gaat, op lange termijn gezondheidsvoordelen kan hebben. Dit zou impliceren dat oxidatieve stress, zelf, een voorbeeld is van hormese (zie sectie over Mitochondriale hormese), maar lichaamsbeweging niet.

AlcoholEdit

Alcohol wordt verondersteld hormetisch te werken bij het voorkomen van hartaandoeningen en beroertes, hoewel de voordelen van licht drinken mogelijk zijn overdreven.

In 2012 ontdekten onderzoekers van UCLA dat minieme hoeveelheden (1 mM, of 0,005%) ethanol de levensduur verdubbelden van Caenorhabditis elegans, een ronde worm die vaak wordt gebruikt in biologische studies, die waren uitgehongerd van andere voedingsstoffen. Hogere doses van 0,4% leverden geen voordeel op voor de levensduur. De wormen die aan 0,005% werden blootgesteld, ontwikkelden zich echter niet normaal (hun ontwikkeling werd stopgezet). De auteurs stellen dat de wormen ethanol gebruikten als een alternatieve energiebron bij gebrek aan andere voeding, of dat ze een stressreactie hadden geïnitieerd. Ze hebben het effect van ethanol niet getest op wormen die een normaal dieet kregen.

Methylkwik en wilde eendeneierenEdit

In 2010 toonde een paper gepubliceerd in het tijdschrift Environmental Toxicology & Chemistry aan dat lage doses methylkwik, een krachtige neurotoxische verontreinigende stof, de uitkomsnelheid van wilde eendeneieren verbeterde. De auteur van de studie, Gary Heinz, die de studie leidde voor de U.S. Geological Survey in het Patuxent Wildlife Research Center in Beltsville, Md., verklaarde dat er ook andere verklaringen mogelijk zijn. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat het koppel dat hij bestudeerde een lage, subklinische infectie had en dat kwik, waarvan bekend is dat het antimicrobieel is, de infectie zou kunnen hebben gedood die anders de voortplanting in de onbehandelde vogels zou hebben geschaad.

Effecten bij verouderingEdit

Eén van de gebieden waar het concept van hormese uitgebreid is onderzocht met betrekking tot de toepasbaarheid ervan is veroudering. Aangezien het fundamentele overlevingsvermogen van elk biologisch systeem afhangt van zijn homeostatische vermogen, stelden biogerontologen voor dat blootstelling van cellen en organismen aan lichte stress zou moeten leiden tot een adaptieve of hormetische respons met verschillende biologische voordelen. Dit idee heeft nu een grote hoeveelheid ondersteunend bewijs verzameld dat aantoont dat herhaalde blootstelling aan lichte stress anti-verouderingseffecten heeft. Oefening is in dit opzicht een paradigma voor hormese. Enkele van de milde vormen van stress die worden gebruikt voor dergelijke studies naar de toepassing van hormese bij onderzoek naar veroudering en interventies zijn hitteschok, bestraling, prooxidanten, hyperzwaartekracht en voedselbeperking. Van sommige andere natuurlijke en synthetische moleculen, zoals celastrolen uit geneeskrachtige kruiden en curcumine uit het kruid kurkuma, is ook gevonden dat zij hormetisch gunstige effecten hebben. Dergelijke verbindingen, die hun gunstige effecten op de gezondheid teweegbrengen door stimulering of modulatie van de stressresponsroutes in de cellen, worden “hormetines” genoemd. Hormetische interventies zijn ook voorgesteld op klinisch niveau, met een verscheidenheid van stimuli, uitdagingen en stressvolle acties, die tot doel hebben de dynamische complexiteit van de biologische systemen in de mens te verhogen.

MitochondriënEdit

Mitochondriën worden soms omschreven als “cellulaire krachtcentrales”, omdat zij het grootste deel van de voorraad adenosinetrifosfaat (ATP) van de cel genereren, een bron van chemische energie. Reactieve zuurstofspecies (ROS) worden beschouwd als ongewenste bijproducten van oxidatieve fosforylering in mitochondria door de voorstanders van de vrije-radicalentheorie van veroudering die door Denham Harman werd gepromoot. De vrije-radicalentheorie suggereert dat het gebruik van verbindingen die ROS inactiveren, zoals antioxidanten, zou leiden tot een vermindering van oxidatieve stress en daardoor tot een verlenging van de levensduur.

ROS kunnen een essentiële en mogelijk levensduurbevorderende rol vervullen als redox-signaalmoleculen die signalen van het mitochondriale compartiment naar andere compartimenten van de cel overbrengen. Verhoogde vorming van ROS binnen de mitochondriën kan een adaptieve reactie veroorzaken die een verhoogde stressbestendigheid en een langdurige vermindering van oxidatieve stress teweegbrengt. Dit soort omgekeerd effect van de reactie op ROS-stress wordt mitochondriale hormese of mitohormese genoemd en zou verantwoordelijk zijn voor de respectievelijke levensduurverlengende en gezondheidsbevorderende mogelijkheden van glucosebeperking en lichaamsbeweging.

Of dit concept van toepassing is op de mens moet nog blijken, hoewel recente epidemiologische bevindingen het proces van mitohormese ondersteunen, en zelfs suggereren dat sommige anti-oxidant supplementen de ziekteprevalentie bij de mens kunnen verhogen.

Ioniserende stralingEdit

Hormese is in een aantal gevallen waargenomen bij mensen en dieren die aan chronische lage doses ioniserende straling zijn blootgesteld. Overlevenden van de A-bom die hoge doses kregen, vertoonden een verkorte levensduur en een verhoogde sterfte aan kanker, maar bij lage doses straling zijn de ratio’s van sterfgevallen aan kanker bij overlevenden van de A-bom kleiner dan die van de Japanse gemiddelden.

In Taiwan werd gerecycleerd radioactief besmet staal onopzettelijk gebruikt bij de bouw van meer dan 100 flatgebouwen, waardoor 10.000 mensen langdurig (10 jaar) werden blootgesteld. Het gemiddelde dosistempo bedroeg 50 mSv/jaar en een subgroep van de bevolking (1.000 personen) ontving een totale dosis van meer dan 4.000 mSv gedurende tien jaar. Volgens de door de regelgevingsinstanties gebruikte Linear No Threshold (LNT)-theorie zouden de verwachte sterfgevallen door kanker in deze populatie 302 zijn geweest, waarvan 70 veroorzaakt door de extra ioniserende straling en de rest door natuurlijke achtergrondstraling. Het waargenomen aantal sterfgevallen was met 7 echter vrij laag, terwijl 232 volgens de LNT-theorie te verwachten waren geweest als zij niet aan de straling van de bouwmaterialen waren blootgesteld. Ioniserende stralingshormesis lijkt aan het werk te zijn. Beschreven door Professor Charles L. Sanders, Korea Advanced Institute of Science and Technology.

Chemische en ioniserende straling gecombineerdEdit

Geen enkel experiment kan in perfecte isolatie worden uitgevoerd. Een dikke loodafscherming rond een experiment met chemische doses om de effecten van ioniserende straling uit te sluiten, wordt in het laboratorium gebouwd en streng gecontroleerd, en zeker niet in het veld. Hetzelfde geldt voor onderzoek met ioniserende straling. Ioniserende straling komt vrij wanneer een onstabiel deeltje straling afgeeft, waarbij twee nieuwe stoffen en energie in de vorm van een elektromagnetische golf ontstaan. De resulterende stoffen zijn dan vrij om te interageren met om het even welke omgevingselementen, en de vrijgekomen energie kan ook worden gebruikt als katalysator in verdere ioniserende stralingsinteracties.

De daaruit voortvloeiende verwarring op het gebied van blootstelling aan lage doses (straling en chemisch) is het gevolg van een gebrek aan aandacht voor dit concept zoals beschreven door Mothersill en Seymory.