»Dobri« in »zli« soudeleženci življenjskih procesov

Podaljšanje življenjske dobe v zadnjem stoletju je odprlo vrata degenerativnim obolenjem, kot so Parkinsonova bolezen, Alzheimerjeva demenca, rak, srčno-žilne in druge bolezni, ki so pogostejša v starejšem obdobju življenja. Pri zdravljenju smo nemočni, ker so vzroki še nejasni. Degenerativna obolenja so posledica okvar, ki se s staranjem kopičijo, ker v telesu poleg nadzorovanih potekajo še nenadzorovane kemične reakcije. V njih nastajajo kratkoživi radikali (v slovenščini je ustrezno in pravilno, če za angleški pojem free radical uporabimo besedo radikal, ki ga v konkretnem primeru predstavimo, z oznako skupine, ki ima v nadpisu piko, na primer hidroksilni radikal HO·) nenehno in v izredno nizkih koncentracijah - poškodbe, ki jih povzročajo, pa se kopičijo.

Radikali so koristni, ko jih telo namensko proizvaja in uporablja, ter škodljivi, ko nastajajo in reagirajo nenadzorovano. Povzročajo nenadzorovano nastajanje neradikalskih spojin, ki naključno spreminjajo sestavine celic. Okvare se kopičijo in povzročajo »normalno« staranje, lahko pa tudi degenerativna obolenja.

Kaj so radikali in kako nastajajo?

Radikal nastane, če z ustrezno količino energije pretrgamo kovalentno vez v spojini, tako da vsak nastali del dobi po en elektron iz skupnega elektronskega para, ki tvorita to vez. Tako nastaneta dva radikala. Radikal je atom, ion ali molekula, torej vsaka snov, ki ima v svoji strukturi vsaj en nesparjen elektron. V telesu nastajajo zaradi zunanjih in notranjih vzrokov. Prvi so predvsem radioaktivna sevanja, na primer, pri obsevanju tumorskega tkiva (radioterapija raka), pri čemer radikali uničujejo rakave celice. Radiacijska bolezen (napad z atomskim orožjem, nesreče v jedrskih elektrarnah) je posledica nastanka velikih količin radikalov po vsem telesu in posledičnih poškodb tkiv. Radikali nastajajo v koži pri sončenju (UV-žarki), če kože nismo ustrezno zaščitili. Zunanji vir radikalov je tudi kajenje, ko z vsakim vdihom dima vnesemo v pljuča okoli 1015 radikalov; v gramu cigaretnega katrana pa jih je okoli 1017.

V telesu nastajajo v mitohondrijih, v enoelektronskih oksidacijah oziroma redukcijah in v metabolizmu telesu tujih snovi. Nekateri - dušikov oksid (·NO), nastajajo v encimskih reakcijah. Aktivnost imunskih celic v boju z mikrobi je povezana s tvorbo različnih radikalov in drugih reaktivnih spojin kisika ter dušika (ROS in RNS). Pomembni vir radikalov so tudi vnetni procesi, kjer nastaja še vrsta reaktivnih neradikalskih spojin. Zadnje lahko zaidejo v druge dele telesa in povzročajo poškodbe. Vodikov peroksid, ki je v telesu v nizkih koncentracijah, lahko reagira z železovimi ali bakrovimi ioni (Fe2+ ali Cu+). Pri tem (Fentonova reakcija) nastane hidroksilni radikal (HO·), ki je eden najnevarnejših.

Nesparjeni elektron v radikalu je vzrok za njegovo kemično reaktivnost, paramagnetizem in obarvanost. Življenjska doba je od nano sekunde (10-9s) navzgor. Najnevarnejši HO· ima življenjsko dobo v nano sekundnem območju, superoksidni radikal (O2·-) in dušikov oksid (·NO) pa obstajata nekaj sekund. Bolj reaktivni so manj izbirčni, s čim bodo reagirali. Posledica je nastanek različnih produktov, kar je za telo glavni problem. Pomembni so trije tipi radikalskih reakcij: po prvem in drugem tipu nastane iz primarnega radikala nov radikal zaradi odvzema vodikovega atoma neki snovi ali vezavi radikala na dvojno vez, po tretjem - reakcija dveh radikalov - pa neradikalska spojina. V primeru, če radikal reagira z diradikalom, tudi po tretjem tipu nastaja nov radikal. V telesu se ti tipi reakcij med seboj prepletajo.

Brez radikalov ne bi mogli živeti

Radikali so koristni in brez njih ne bi mogli živeti. Nepogrešljivi so v delovanju imunskega sistema, pri sintezah za celico pomembnih spojih in so obvezni spremljevalci vnetne reakcije. Ko nastajanje ni količinsko nadzorovano, postanejo nevarni. Povzročajo nastajanje ROS in RNS, ki poškodujejo lipide, proteine in nukleinske kisline (mutacije). Sprememba strukture beljakovin povzroči njihovo združevanje (agregacija) in aktivacijo imunskega sistema, ki začne proizvajati protitelesa proti spremenjenim lastnim beljakovinam (avtoimune bolezni). Pri omejenih poškodbah genov (mutacije) celica preživi, vendar se mutacije prenašajo v naslednje generacije celic in s časom njihovo število narašča.

Maloštevilni radikali skozi daljši čas povzročijo degenerativno obolenje s sprožanjem nenadzorovanih verižnih procesov, kjer nekaj začetnih radikalov povzroči nastanek množice produktov.

Radikali so nenadomestljivo vpleteni v življenjske procese in edino, kar lahko storimo, je, da z načinom življenja preprečujemo njihovo čezmerno nastajanje. Ko telo rabi vodo, začutimo žejo, ko je preveč radikalov, pa tega ne zaznamo. Preventivna raba dodatnih antioksidantov zato ni vedno koristna, previsoki odmerki pa so nevarni.

Kaj lahko storimo? Za premik bo potreben drugačen odnos do hitrega razvoja, brzdanje vseh vrst pohlepa ter potrošnje in zmanjševanje obremenitve telesa z oksidativnimi stresi.

Več v četrtkovem tiskanem Delu