Artykuł jest częścią publikacji pochodzącej z nowej serii Biblioteki Gazety Wyborczej pt.: Wielka Encyklopedia Medyczna, którą nabyć można w Kulturalnym Sklepie lub w każdą środę w kiosku
Cząsteczki posiadające nieparzystą liczbę elektronów, które zazwyczaj występują w atomach i cząsteczkach w postaci sparowanej. W celu uproszczenia tego złożonego zagadnienia, atom można porównać do układu planetarnego, w którego centrum znajduje się jądro, a na peryferiach, czyli na różnych orbitach, krążą elektrony. Elektrony na orbitach występują w parach. W każdej z par elektrony poruszają się w przeciwnym względem siebie kierunku. W normalnych warunkach sytuację tę określa się jako stan podstawowy. Każde zdarzenie powodujące utratę bądź pozyskanie przez atom lub cząsteczkę elektronu prowadzi do zachwiania tej równowagi. Skutkiem tego jest zwiększenie reaktywności atomu lub cząsteczki. Atomy lub cząsteczki o podwyższonej reaktywności noszą nazwę rodników. Okres ich istnienia nie przekracza jednej milionowej lub miliardowej części sekundy.
Teorię rodników w 1956 r. opracował Denham Harman, badacz z uniwersytetu w Nebrasce. Odkrył, że uboczne produkty przemiany materii z biegiem czasu odkładają się w organizmie, wywierając na niego silne i szkodliwe działanie utleniające.
Zgodnie z hipotezą Harmana starzenie się jest następstwem nieodwracalnych szkód spowodowanych długotrwałym działaniem utleniającym rodników na komórki i tkanki. W związku z tym zakłada się, że starzenie jest zarówno skutkiem zwiększania ilości rodników, jak i obniżonej skuteczności mechanizmów przeciwutleniających. Starzenie się i osiągana długość życia są więc wynikiem równowagi pomiędzy mechanizmami zapobiegającymi a mechanizmami sprzyjającymi starzeniu. Do bardziej znanych rodników należą: anionorodnik ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy, tlenek azotu i dwutlenek azotu. Organizm ludzki w największych ilościach wytwarza anionorodnik ponadtlenkowy, który wchodzi w reakcje z nadtlenkiem wodoru H2O2, tworząc silny i niebezpieczny rodnik hydroksylowy (OH). Wśród licznych przyczyn prowadzących do powstawania rodników wymienia się: stan zapalny, dym papierosowy, promieniowanie ultrafioletowe, stres, brak aktywności fizycznej i nadmierne spożycie alkoholu.
Miejsce powstawania
W komórkach organizmów żywych rodniki są wytwarzane w sposób ciągły. Pochodzą z elementów budujących tkanki lub z produktów przemiany materii. Rodniki te określa się mianem endogennych. W prawidłowych warunkach rodniki endogenne są neutralizowane za pomocą mechanizmów fizjologicznych działających w komórkach. Istnieją jednak rodniki, które powstają w wyniku działania czynników zewnętrznych, takich jak: żywność, czynniki środowiskowe, kosmetyki, leki itp. Są to rodniki egzogenne, przeciwko którym komórki również wykształciły szereg czynności obronnych w celu ochrony swojej integralności. Rodniki, które nie zostaną zneutralizowane przez mechanizmy obronne komórek, mogą wejść w reakcję z białkami, kwasami nukleinowymi oraz z kwasami tłuszczowymi wielonasyconymi, prowadząc do uszkodzenia komórek. Do bardzo licznych chorób wywoływanych działaniem rodników należą m.in. astma oskrzelowa i choroba Parkinsona. Jednocześnie rodniki w znaczącym stopniu odpowiadają za procesy starzenia oraz za powstawanie nowotworów. Obecnie prowadzone są badania naukowe nad substancjami chroniącymi przed działaniem rodników. Potwierdzono skuteczność witaminy E, witaminy C, glukozy, prekursorów witaminy A itp. Dostępne są również liczne antyoksydanty. Do najbardziej skutecznych zalicza się betakaroten, witaminy C i E, a także oligoelementy, takie jak selen i cynk, których najlepszym źródłem są zboża z pełnego przemiału, warzywa, świeże i suszone owoce oraz rośliny oleiste.
Antyoksydanty endogenne
Organizm ludzki wytwarza różne związki posiadające zdolność neutralizowania rodników. Do najważniejszych takich substancji należą: dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza i glutation.
Dysmutaza ponadtlenkowa. Jest enzymem zawierającym mangan, cynk i miedź, obecnym we wszystkich komórkach, a w szczególności w komórkach wątroby. Przekształca anionorodniki ponadtlenkowe w nadtlenek wodoru (wodę utlenioną). W procesie starzenia i przy chorobach zwyrodnieniowych, takich jak artroza, często występuje obniżenie poziomu dysmutazy ponadtlenkowej, ze względu na jej zmniejszoną wraz z wiekiem produkcję.
Katalaza. Enzym, który przekształca nadtlenek wodoru w wodę i tlen gazowy. Katalazy, występujące w wysokich ilościach w komórkach, są wzajemnie rozpoznającymi się i szybko działającymi enzymami. Białka te potrafią w ciągu sekundy zneutralizować miliony cząsteczek wody utlenionej. Ogromna liczba cząsteczek katalazy wchodzi w reakcje z cząsteczkami wody utlenionej, które są stale wytwarzane, co sprawia, że ich liczba utrzymuje się na bezpiecznym poziomie. Katalaza jest homotetramerem z atomami żelaza. Ze względu na to, że katalazy rozbijają wysoko reaktywne cząsteczki, są one enzymami bardzo stabilnymi.
Selenozależna peroksydaza glutationowa. Jest jednym z najważniejszych układów enzymatycznych odpowiedzialnych za neutralizację nadtlenku wodoru, który jest związkiem wysoce toksycznym dla komórek. Funkcją tego układu enzymatycznego, działającego wraz z katalazą, jest kontrola szkód występujących w komórkach wskutek ich utleniania i zapobieganie im. W reakcji peroksydazy glutationowej (selenoperoksydazy) współdziałającej z glutationem występującym we wszystkich komórkach, zbudowanym z aminokwasów: cysteiny, kwasu glutamicznego i glicyny. Dostarcza ujemnie naładowanych elektronów do neutralizacji wody utlenionej zawierającej jony o ładunku dodatnim.
Antyoksydanty egzogenne
Przeciwutleniacze egzogenne, wspierające działanie antyoksydantów endogennych, zawarte są w pożywieniu. Przyczyniają się do wzmocnienia mechanizmów obronnych przeciw nadmiernej liczbie rodników. Ich zadanie polega przede wszystkim na wiązaniu rodników poprzez uzupełnienie brakującego elektronu. Proces ten przyczynia się do obniżenia stopnia aktywności i szkodliwości rodników. Następnie rodniki są neutralizowane w układach enzymatycznych komórek.
Podstawowe antyoksydanty egzogenne oraz produkty, które je zawierają:
1) witamina A: żółte, pomarańczowe lub zielone owoce i warzywa;
2) witamina C: kwaśne owoce, zielone warzywa;
3) witamina E: wątroba, jaja;
4) likopen: pomidory;
5) flawonoidy: zboża, mięso, mleko;
6) ekstrakt z zielonej herbaty (GTE): zielona herbata;
7) sole Mg, Zn, Se, Cr;
8) tłuszcze wielonasycone: oliwa z oliwek;
9) kwasy tłuszczowe (omega-6): nasiona roślin;
10) kwasy tłuszczowe (omega-3): ryby.
