Hormesis

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Una dosis baja de un agente químico puede provocar desde un organismo la respuesta contraria a una dosis muy alta.
Vea también: Radiación hormesis

Hormesis (del griego hórmēsis "movimiento rápido, impaciencia," del griego antiguo hormáein "para poner en marcha, impel, incité") es el término para las respuestas biológicas generalmente favorables a baja exposición a toxinas y otros factores estresantes. Un contaminante o toxina mostrando hormesis así tiene el efecto contrario en dosis pequeñas como en grandes dosis. Es un concepto relacionado Mitridatismo, que se refiere a la exposición intencional a toxinas en un intento por desarrollar la inmunidad contra ellos. Hormetics es el término propuesto para el estudio y la ciencia de hormesis.

En Toxicología, hormesis es un dosis/respuesta fenómeno caracterizado por una estimulación de bajas dosis, inhibición dosis altas, resultando en forma de J o una respuesta a la dosis en forma de U invertida. Tales factores ambientales que parecen producir respuestas positivas también han sido llamados"Eustress."

El modelo de respuesta a la dosis de hormesis es debatido vigorosamente.[1] La noción hormesis es importante para riesgos químicos regulaciones no es ampliamente aceptado.[2]

Los mecanismos bioquímicos por cual hormesis obras no son bien entendidos. Se conjetura que dosis bajas de toxinas u otros factores de estrés pueden activar los mecanismos de reparación del cuerpo. El proceso de reparación corrige no sólo el daño causado por la toxina, sino también otros daños bajo nivel que pueden haberse acumulado antes sin desencadenar el mecanismo de reparación.

Contenido

  • 1 Historia
  • 2 Ejemplos
    • 2.1 Ejercicio físico
    • 2.2 Alcohol
    • 2.3 Huevos de metilmercurio y ánade real
    • 2.4 Efectos de envejecimiento
    • 2.5 Mitocondria
  • 3 Controversia
  • 4 Consecuencias de la política
  • 5 Véase también
  • 6 Referencias
  • 7 Lectura adicional
  • 8 Enlaces externos

Historia

Alemán farmacólogo Hugo Schulz descrita por primera vez este fenómeno en 1888 tras sus propias observaciones que el crecimiento de la levadura puede ser estimulado por pequeñas dosis de venenos. Esto fue juntada con la labor del médico alemán Rudolph Arndt, que estudió animales dados dosis bajas de fármacos, eventualmente dando lugar a la Regla de Arndt-Schulz.[1] Defensa de Arndt de Homeopatía contribuyó a credibilidad disminuida de la regla en la década de 1920 y 1930.[1] El término "hormesis" fue acuñado y usado por primera vez en un documento científico por C.M. Southam y J. Ehrlich en 1943 en el diario: fitopatología, volumen 33, págs. 517 – 541. Recientemente, Edward Calabrese ha reanimado la teoría hormesis a través de su investigación en menta plantas.[3][4]

Ejemplos

Ejercicio físico

Las personas con bajos niveles de actividad física están en riesgo de niveles altos de estrés oxidativo, como son las personas que participan en programas de ejercicio de alta intensidad; Sin embargo individuos comprometidos en ejercicio moderadamente intenso, regular experiencia menores niveles de estrés oxidativo. Altos niveles de estrés oxidativo se han relacionado por algunos con el aumento de la incidencia de una variedad de enfermedades.[5]

Se ha alegado que esta relación, caracterizada por los efectos positivos en una dosis intermedia del estresor (ejercicio), es característica de hormesis.[5] Sin embargo, es importante señalar que no hay pruebas de que el estrés oxidativo asociado con el ejercicio intenso puede tener beneficios para la salud a largo plazo. Esto implicaría que el estrés oxidativo, sí mismo, constituye un ejemplo de hormesis (véase la sección sobre Hormesis mitocondrial), pero no hace ejercicio físico.[6]

Alcohol

Artículos principales: Salud y consumo de alcohol, Alcohol y cáncer y Alcohol y enfermedad cardiovascular

Alcohol se cree que es hormetic en la prevención de enfermedades del corazón y derrames cerebrales,[7] Aunque los beneficios de beber luz tenga sido exagerados.[8][9]

En 2012, los investigadores de la UCLA encontraron que pequeñas cantidades (1 mM o 0.005%) de etanol duplicaban la vida útil del Caenorhabditis elegans, un gusano redondo utilizado con frecuencia en estudios biológicos. Las dosis mayores de 0.4% no proporcionan ningún beneficio de longevidad.[10]

Huevos de metilmercurio y ánade real

En 2010, un documento publicado en el diario Química y Toxicología Ambiental demostró que las dosis bajas de metilmercurio, un potente neurotóxico contaminante, mejoraba la tasa de eclosión de huevos de pato silvestre.[11] El autor del estudio, Gary Heinz, quien dirigió el estudio para el U.S. Geological Survey en el Patuxent Wildlife Research Center en BeltsvilleMaryland, dijo que otras explicaciones posibles. Por ejemplo, es posible que el rebaño estudió podría haber albergado alguna infección subclínica, baja y que el mercurio, muy conocido por ser antimicrobiana, pudo haber matado a la infección que daño de lo contrario la reproducción en las aves no tratadas.[11]

Efectos de envejecimiento

Una de las zonas donde el concepto de hormesis se ha explorado ampliamente con respecto a su aplicabilidad está envejeciendo.[12][13] Puesto que la capacidad de supervivencia básica de cualquier sistema biológico depende de su homeodynamic (homeostática) la capacidad, biogerontologists propuso que exponer las células y organismos al estrés leve debe resultar en la respuesta adaptativa o hormetic con diversos beneficios biológicos. Esta idea ya ha reunido un gran cuerpo de evidencia de apoyo demuestra que la exposición repetitiva estrés leve tiene efectos antienvejecimiento.[14][15] El ejercicio es un paradigma de hormesis en este sentido.[15] Algunas de las tensiones suaves utilizadas para este tipo de estudios sobre la aplicación de hormesis en investigación anti-envejecimiento y las intervenciones son choque térmico, irradiación, prooxidants, restricción de alimentos e hipergravedad.[14][15][16] Algunas otras moléculas naturales y sintéticos, tales como celasterols de las hierbas medicinales y curcumina de la especia cúrcuma también se han encontrado para tener efectos beneficiosos hormetic.[17] Tales compuestos que traen sobre sus efectos beneficiosos sobre la salud estimulando o modulando las vías de respuesta de estrés en células han sido llamados "hormetins".[14] Las intervenciones Hormetic también se han propuesto a nivel clínico,[18] con una variedad de estímulos, los desafíos y las acciones estresantes, pretenden aumentar la complejidad dinámica de los sistemas biológicos en los seres humanos.[19]

Mitocondria

Mitocondria a veces son descritos como "centrales celulares" porque generan la mayor parte de la oferta de la célula de trifosfato de adenosina (ATP), una fuente de energía química. Especies reactivas de oxígeno (ROS) se han mirado como subproductos no deseados de la fosforilación oxidativa en las mitocondrias por los proponentes de la teoría de radicales libres del envejecimiento promovieron por Denham Harman. El teoría de radicales libres sugiere que el uso de compuestos que inactivan ROS, tales como antioxidantes, podría conducir a una reducción del estrés oxidativo y así producir un aumento de vida útil.

ROS puede llevar a cabo un papel esencial y promover la vida útil como señalización redox moléculas que transducen señales desde el compartimiento mitocondrial a otros compartimentos de la célula.[20] Aumento de la formación de ROS dentro de la mitocondria puede causar una reacción adaptativa que produce resistencia a la tensión creciente y una reducción a largo plazo del estrés oxidativo. Este tipo de efecto inverso de la respuesta al estrés ROS ha sido nombrado hormesis mitocondrial o mitohormesis y se presume para ser responsable de las respectivas capacidades prolongan la vida útil y promoción de la salud de restricción de glucosa y ejercicio físico.[20]

Hormesis puede también ser inducida por endógeno agentes potencialmente tóxicos producidos. Por ejemplo, mitocondria consumir oxígeno lo que genera radicales libres (especies reactivas de oxígeno) como un subproducto inevitable. Previamente se propuso de manera hipotética que estos radicales libres pueden inducir una respuesta endógena que culminó con capacidad mayor de la defensa contra los radicales exógenos (y posiblemente otros compuestos tóxicos).[21] La evidencia experimental reciente sugiere que este es el caso, y tal inducción de la producción endógena de radicales libres se extiende vida útil de un organismo modelo. Lo más importante, se ve impedida por esta extensión de vida útil antioxidantes, proporcionando evidencia directa de que los radicales tóxicos pueden mitohormetically ejercer vida se extiende y efectos de promoción de la salud.[22] Puesto que la actividad mitocondrial fue encontrada para ser aumentada en los estudios antes mencionados, este efecto no puede explicarse por un exceso de radicales libres que puede marcar las mitocondrias para su destrucción por lisosomas, con los radicales libres, actuando como una señal dentro de la célula para indicar que las mitocondrias están listas para su destrucción, como ha propuesto Nick Lane.[23]

Si este concepto se aplica a los seres humanos sigue siendo ser demostrado, aunque recientes epidemiológica los resultados apoyan el proceso de Mitohormesisy ni siquiera sugerir que algunos antioxidante los suplementos pueden aumentar la enfermedad prevalencia en los seres humanos.[24]

Controversia

Hormesis sea común o importante es controvertida. Al menos un artículo de revisión por pares acepta la idea, afirmando que más de 600 sustancias muestran una en forma de U respuesta a la dosis relación. Calaberese y Baldwin escribieron: "uno por ciento (195 de 20.285) de los artículos publicados figuran 668 relaciones dosis-respuesta que cumplieron los criterios de entrada".[25]

Se acepta la idea de que los efectos de dosis bajas pueden ser diferentes (a veces sorprendentemente), pero que es positivo el efecto de dosis bajas es cuestionable.[citación necesitada]

La hipótesis de hormesis ha generado la controversia la mayoría cuando se aplica a radiaciones ionizantes. Esta teoría se llama radiación hormesis. Para fines de formulación de políticas, el modelo comúnmente aceptado de dosis respuesta en Radiobiología es el lineal sin umbral modelo (LNT), que asume una dependencia estrictamente lineal entre la dosis de radiación y el riesgo de efectos adversos para la salud inducida por radiación.[citación necesitada]

El Consejo Nacional de investigaciones de Estados Unidos (parte de la Academia Nacional de Ciencias),[26] el Consejo Nacional de protección contra la radiación y las mediciones (un organismo encargado por el Congreso de Estados Unidos)[27] y el Comité científico de las Naciones Unidas sobre los efectos de radiación ionizante (UNSCEAR) todos coincidimos que hormesis radiación no aparece claramente, ni claramente la regla para la radiación de dosis.

Un informe encargado por la Academia Nacional francesa concluye que hay suficiente evidencia para hormesis que ocurre a dosis bajas y que debería ser reconsiderado LNT como la metodología utilizada para estimar los riesgos de bajos niveles fuentes de radiación, como repositorios geológicos profundos para residuos nucleares.[28] Por otro lado, basados en los Estados Unidos Consejo Nacional de protección contra la radiación y las mediciones afirma que hay pruebas suficientes para radiación hormesis y que las autoridades de protección de la radiación deben seguir aplicar el modelo LNT para propósitos de estimación de riesgos.[27]

Consecuencias de la política

Las agencias reguladoras tales como la Agencia de protección ambiental (EPA), la Food and Drug Administration (FDA) y el Comisión Reguladora Nuclear (NRC) tradicionalmente usan un modelo lineal sin umbral carcinógenos (incluyendo la radiación). En el modelo lineal, la suposición es que no hay ninguna dosis que no tiene ningún riesgo de causar cáncer. Mientras que este enfoque lineal sigue siendo el valor por defecto[citación necesitada], con suficiente evidencia mecanicista sugiriendo una dosis-respuesta no lineales, EPA permite para la derivación de una dosis umbral (también conocido como dosis de referencia) más abajo que es asumieron que no existe riesgo para el cáncer.[citación necesitada]

Mientras que los partidarios de hormesis sostienen que cambiar a un modelo de hormesis probablemente cambiaría los estándares de exposición a estas sustancias tóxicas en aire, agua, alimentos y suelo, haciendo las normas menos estrictos, otros científicos señalan que estímulo de baja dosis puede tener efectos muy adversos. Por ejemplo, investigaciones realizadas por Retha Newbold en los Estados Unidos Instituto Nacional de Ciencias de la salud ambiental ha demostrado que al mismo tiempo relativamente altas dosis de un xenobiótico estrógeno, dietilestilbestrol, durante el desarrollo fetal causa adelgazamiento en la edad adulta, las dosis extremadamente bajas causan obesidad grotesca.[29] Asimismo, baja las dosis de los ftalato DEHP causa aumentó las respuestas alérgicas a alérgenos, mientras que las dosis más altas no tienen ningún efecto.[citación necesitada] Un uso más amplio del modelo hormesis afectaría a cómo los científicos diseñar y realizan estudios y la selección de modelos que estiman riesgos. Con toda probabilidad, reconociendo que no se puede predecir los efectos de dosis bajas de experimentos de alta dosis obligaría a un fortalecimiento de las normas de salud pública, no su debilitamiento, como hormesis sostienen los proponentes.[citación necesitada]

Véase también

  • Restricción calórica
  • Michael Ristow
  • Efecto Petkau
  • Radiación hormesis
  • Resonancia estocástica
  • Regla de Arndt-Schulz

Referencias

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Lectura adicional

  • Mattson, Mark P.; Calabrese, Edward J., eds., (2009). Hormesis: Una revolución en biología, medicina y toxicología. Nueva York: Prensa de Humana. ISBN978-1-60761-495-1.

Enlaces externos

  • Sociedad Internacional de dosis-respuesta

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