Volné Radikály
| Volné radikály exogenního i endogenního původu v přírodě lidskou činností stále přibývají a v současné době je často porušována rovnováha mezi nimi a antioxidanty. Převaha volných radikálů nad antioxidanty se nazývá oxidační stres. Volné radikály jsou charakterizovány nepárovými elektrony. V přítomnosti kyslíku se na místo nepárového elektronu okamžitě naváže molekula kyslíku a vzniká peroxylový radikál, který se snaží získat z jiné sloučeniny chybějící elektron, čímž vytváří jiný volný radikál. Tato řetězová reakce je přerušena buď vazbou dvou radikálů na sebe nebo reakcí s antioxidantem. Nejznámější vznik volných radikálů probíhá v dýchacím řetězci, kde oxidací vzdušným kyslíkem vzniká energie a jako vedlejší produkty volné radikály superoxid (O2) a volný hydroxylový radikál (OH.). |
Za normálních okolností 98-99% energie vzniká cestou přes cytochromový systém a jen 1-2% jednoelektronovou redukcí, tj. přes volné radikály. Ovšem v kritických stavech nemocí může vznikat velká většina energie touto vedlejší cestou. Superoxid je účinkem superoxiddismutázy (SOD) zpracován na peroxid vodíku, který není volným radikálem, ale je neméně škodlivý a proniká přes buněčné membrány a má delší poločas trvání než volné radikály, které mají obvykle poločas v rozmezí 10-5 - 10-9 sek. Tyto metabolické produkty volných radikálů bývají označovány ROS (reactive oxygen species). K ROS látkám patří např. peroxid vodíku, singletový kyslík, kyselina chlorná aj. Ovšem existují i volné radikály s poločasem delším než den. Peroxid vodíku je v organismu zneškodňován hlavně glutathionperoxidázou (GSHPx), méně katalázou (CAT). Ovšem při nedostatku těchto enzymů a v přítomnosti kovů jako Fe, Ni, Co, Cd, Cu vznikají z peroxidu vodíku 2 volné hydroxylové radikály, které teprve s dalším elektronem dají molekulu vody (Fentonova reakce).
Volné radikály poškozují biomolekuly. Nenasycené mastné kyseliny jsou lipoperoxidovány, při čemž vnikají mj. kancerogenní aldehydy (např. malondialdehyd, 4-hydroxynonenal aj.), hydroperoxidy, lipofusciny aj. Lipoperoxidaci podléhají i bílkoviny, dochází k poškození dusíkatých bazí DNA s možností mutací a kancerogeneze. Glykooxidace vede ktvorbě tzv. AGE látek (advanced glycosylation end-products), vytváří se křížové vazby s bílkovinami, které těžce poškozují jejich funkci. AGE látky vznikají nejvíce u pacientů s diabetem.
Lipoperoxidace nastává např. uvolněním Fe2+ superoxidem z jeho sloučenin a dochází k iniciaci, dále propagaci a nakonec terminaci lipoperoxidace.
Z nemocí a stavů, které jsou spolupůsobeny volnými radikály, uvedu alespoň některé:
Volné radikály přispívají významně ke vzniku a průběhu diabetu, podporují stárnutí, vznik očních chorob např. šedého zákalu, vznik zánětů, nádorů, řady plicních chorob, kožních chorob, neurodegenerativních chorob (např. Parkinsonova a Alzheimerova choroba), poruch imunity, podporují virové infekce, mají význam u některých intoxikací, podílí se např. na revmatickém zánětu kloubů, spolupůsobí u eklampsie, působí mužskou neplodnost, vznikají v reperfuzní fázi po ischemii, což má význam např. u transplantací nebo infarktu myokardu, volné radikály vznikají po intenzivní námaze např. u sportovců atd.
Alespoň u 2 velmi frekventních onemocnění se pozastavíme: ateroskleróza, kde volné radikály oxidují LDL-cholesterol. Takto pozměněná molekula není rozpoznána receptory na buňkách a tato pro organismus cizorodá látka je odstraňována zvláštními receptory makrofágů. Přitom se kromě cholesterolu do těchto buněk dostává i kalcium, jsou aktivovány proteázy, to vše s volnými radikály makrofágů vytváří pěnovou buňku - základ aterosklerotických změn.
Karcinom vzniká rovněž účinkem volných radikálů. Každá buňka člověka je za den napadena asi 10 000 volnými radikály. Pokud není antioxidační ochrana a reparační pochody dostatečně účinné vznikají postupně karcinomem iniciovaná buňky, preneoplastická buňka, neoplastická buňka a nakonec klinický nádor
