ГОРМЕЗИС ЯК ПРОЯВ БІОЛОГІЧНОЇ ПЛАСТИЧНОСТІ ДО ВПЛИВІВ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

А. Є. Мудра

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2026.i3.16734

Автор(и)

А. Є. Мудра ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ І. Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО МОЗ УКРАЇНИ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2026.i3.16734

Ключові слова:

гормезис; біологічна пластичність; молекулярні механізми; сигнальні шляхи; оксидативний стрес; клітинна адаптація

Анотація

Вступ. Гормезис є фундаментальним біологічним явищем, що характеризується двофазною залежністю доза – ефект, за якої низькоінтенсивні стресові впливи індукують адаптивні та захисні реакції, тоді як високі рівні експозиції спричиняють клітинну дисфункцію та ушкодження. Накопичені наукові дані свідчать, що горметичні механізми відіграють ключову роль у підтриманні клітинного гомеостазу, підвищенні стійкості до стресу та сприяють здоровому довголіттю. Мета дослідження – провести аналіз основних молекулярних шляхів, що беруть участь у горметичних процесах, та їхньої ролі у сприянні довголіттю, клітинній стійкості та захисті від шкідливих агентів. Проведено аналітичний огляд публікацій 2016–2025 років, відібраних у базі “MEDLINE/PubMed” за ключовими словами, що стосуються механізму гормезису, клітинних шляхів реакції на стрес, спричинений впливом подразників у малих і надмалих дозах. Результати й обговорення. Аналіз сучасних літературних джерел засвідчив, що гормезис є еволюційно консервативним адаптаційним механізмом, реалізація якого забезпечується координованою активацією численних стрес-чутливих сигнальних шляхів. Молекулярну основу горметичної відповіді формує інтегрована взаємодія шляхів NF-κB, Nrf2/Keap1, AMPK, MAPK, мітохондріальної сигналізації та активних форм кисню, які за низьких концентрацій виконують функцію вторинних месенджерів. Узгоджена активація цих регуляторних мереж стимулює антиоксидантний захист, підтримує редокс-гомеостаз, посилює аутофагію, регулює апоптоз, сприяє мітохондріальному біогенезу й оптимізації енергетичного метаболізму, а також індукує експресію генів клітинного захисту. Важливу роль у формуванні довготривалої адаптивної відповіді відіграють епігенетичні механізми, зокрема метилювання ДНК, модифікації гістонів і регуляція за участю некодуючих РНК, які забезпечують формування клітинної «стресової пам’яті». Висновки. Гормезис варто розглядати як складний багаторівневий адаптаційний процес, а не лише як дозозалежну біологічну відповідь. Поглиблене розуміння молекулярних механізмів гормезису формує наукове підґрунтя для розроблення інноваційних профілактичних і терапевтичних стратегій, спрямованих на запобігання оксидативному стресу, хронічному запаленню, метаболічним порушенням і залежним від віку захворюванням. Перспективними напрямами подальших досліджень є ідентифікація надійних біомаркерів горметичної відповіді та визначення оптимальних параметрів впливу горметичних стимулів для їх практичного застосування в сучасній медицині.

Посилання

1. Calabrese, E. J., & Agathokleous, E. (2022). Hormesis is an evolutionary expectation: Implications for aging. Biogerontology, 23 (3), 381–384. https://doi.org/10.1007/ s10522-022-09964-z DOI: https://doi.org/10.1007/s10522-022-09964-z

2. Calabrese, E. J., Pressman, P., Hayes, A. W., Dhawan, G., Kapoor, R., Calabrese, V., Agathokleous, E., Iavicoli, I., & Giordano, J. (2023). Hormesis, biological plasticity, and implications for clinical trial research. Ageing Research Reviews, 90, Article 102028. https://doi.org/10.1016/j.arr.2023.102028 DOI: https://doi.org/10.1016/j.arr.2023.102028

3. Calabrese, E. J. (2018). Originator of the hormesis concept: Rudolf Virchow or Hugo Schulz. Human & Experimental Toxicology, 37 (9), 889–890. https://doi.org/10.1177/ 0960327117751237 DOI: https://doi.org/10.1177/0960327117751237

4. Calabrese, E. J. (2016). The emergence of the dose-response concept in biology and medicine. International Journal of Molecular Sciences, 17 (12), 2034. https://doi.org/10.3390/ijms17122034 DOI: https://doi.org/10.3390/ijms17122034

5. Cano-Martínez, A., Rubio-Ruiz, M. E., & Guarner-Lans, V. (2024). Homeostasis and evolution in relation to regeneration and repair. The Journal of Physiology, 602 (11), 2627–2648. https://doi.org/10.1113/JP284426 DOI: https://doi.org/10.1113/JP284426

6. Greenwood, S. N., Belz, R. G., & Weiser, B. P. (2022). A conserved mechanism for hormesis in molecular systems. Dose-Response: A Publication of International Hormesis Society, 20 (3), Article 15593258221109335. https://doi.org/10.1177/ 15593258221109335

7. Yao, Z., Wang, D., Wu, X., Lin, Z., Long, X., & Liu, Y. (2019). Hormetic mechanism of sulfonamides on aliivibrio fischeri luminescence based on a bacterial cell-cell communication. Chemosphere, 215, 793–799. https://doi.org/10.1016/j. chemosphere.2018.10.045 DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.10.045

8. Bondy, S. C. (2023). The Hormesis concept: Strengths and shortcomings. Biomolecules, 13 (10), 1512. https://doi.org/10.3390/biom13101512 DOI: https://doi.org/10.3390/biom13101512

9. Costantini, D. (2019). Hormesis promotes evolutionary change. Dose-Response: A Publication of International Hormesis Society, 17 (2), Article 1559325819843376. https://doi.org/10.1177/1559325819843376 DOI: https://doi.org/10.1177/1559325819843376

10. Calabrese, E. J., & Mattson, M. P. (2017). How does hormesis impact biology, toxicology, and medicine? NPJ Aging and Mechanisms of Disease, 3, 13. https://doi.org/10.1038/ s41514-017-0013-z DOI: https://doi.org/10.1038/s41514-017-0013-z

11. Mitchell, S., Vargas, J., & Hoffmann, A. (2016). Signaling via the nfκb system. Wiley Interdisciplinary Reviews. Systems Biology and Medicine, 8 (3), 227–241. https://doi.org/10.1002/wsbm.1331 DOI: https://doi.org/10.1002/wsbm.1331

12. Sies, H., Mailloux, R. J., & Jakob, U. (2024). Fundamentals of redox regulation in biology. Nature Reviews. Molecular Cell Biology, 25 (9), 701–719. https://doi.org/10.1038/s41580-024-00730-2 DOI: https://doi.org/10.1038/s41580-024-00730-2

13. Yue, J., & L’opez, J. M. (2020). Understanding MAPK signaling pathways in apoptosis. International Journal of Molecular Sciences, 21 (7), 2346. https://doi.org/10.3390/ ijms21072346 DOI: https://doi.org/10.3390/ijms21072346

14. Clark, H. R., McKenney, C., Livingston, N. M., Gershman, A., Sajjan, S., Chan, I. S., Ewald, A. J., Timp, W., Wu, B., Singh, A., Regot, S. (2021). Epigenetically regulated digital signaling defines epithelial innate immunity at the tissue level. Nat Commun, 12 (1), 1836. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22070-x DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-22070-x

15. Calabrese, E. J., Osakabe, N., Di Paola, R., Siracusa, R., Fusco, R., D’Amico, R., Impellizzeri, D., Cuzzocrea, S., Fritsch, T., Abdelhameed, A. S., Wenzel, U., Franceschi, C., & Calabrese, V. (2023). Hormesis defines the limits of lifespan. Ageing Research Reviews, 91, Article 102074. https://doi.org/10.1016/j. arr.2023.102074 DOI: https://doi.org/10.1016/j.arr.2023.102074

16. Dhyani, N., Tian, C., Gao, L., Rudebush, T. L., & Zucker, I. H. (2024). Nrf2-Keap1 in cardiovascular disease: Which is the cart and which the horse? Physiology (Bethesda, Md.), 39 (5). https://doi.org/10.1152/physiol.00015.2024 DOI: https://doi.org/10.1152/physiol.00015.2024

17. Son, M., Wang, A. G., Keisham, B., Tay, S. (2023). Processing stimulus dynamics by the NF-κB network in single cells Exp Mol Med. 55 (12), 2531–2540. https://doi.org/10.1038/s12276-023-01133-7 DOI: https://doi.org/10.1038/s12276-023-01133-7

18. Calabrese EJ. (2022). Hormesis Mediates Acquired Resilience: Using Plant-Derived Chemicals to Enhance Health. Annu Rev Food Sci Technol. 12, 355–381. https://doi.org/10.1146/annurev-food-062420-124437 DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-food-062420-124437

19. Calabrese, E. J., Kozumbo, W. J. (2021). The hormetic dose-response mechanism: Nrf2 activation. Pharmacol Res. 167: 105526. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105526 DOI: https://doi.org/10.1016/j.phrs.2021.105526

20. Greenwood, S. N., Belz, R. G., & Weiser, B. P. (2022). A conserved mechanism for hormesis in molecular systems. Dose-Response: A Publication of International Hormesis Society, 20 (3). Article 15593258221109335. https://doi.org/10.1177/15593258221109335 DOI: https://doi.org/10.1177/15593258221109335

21. Merry, T. L., Ristow, M. (2016). Mitohormesis in exercise training, Free Radic Biol Med. 98, 123–130. https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2015.11.032 DOI: https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2015.11.032

22. Lesmana, R., Parameswari, C., Mandagi, G. F., Wahyudi, J. F., Permana, N. J., Radhiyanti, P. T., & Gunadi, J. W. (2022). The role of exercise-induced reactive oxygen species (ROS) hormesis in aging: Friend or foe. Cellular Physiology and Biochemistry: International Journal of Experimental Cellular Physiology, Biochemistry, and Pharmacology, 56 (6), 692–706. https://doi.org/10.33594/000000594 DOI: https://doi.org/10.33594/000000594