Wolne rodniki, które doprowadzają nas do stresu (oksydacyjnego)

Na etykietach artykułów spożywczych często wykorzystuje się hasło „przeciwutleniacz”/”antyoksydant”. Niestety (a szkoda), trochę rzadziej pojawia się „stres oksydacyjny. Jest to poniekąd zrozumiałe, bo nazwa ta nie wygląda przyjemnie (dla większości populacji), zatem moglibyśmy się wzdrygnąć, widząc wytłuszczonym drukiem: wolne rodniki wpływają na stres oksydacyjny – tylko antyoksydanty mogą temu zapobiec. Obiecuję Wam, że to hasło stanie się dla Was jasne pod koniec artykułu, bo taki jest sens tej strony – zrozumieć (nie)zrozumiałe.

Wolne rodniki

Wolne rodniki to atomy, cząsteczki lub jony, które na swojej powłoce (powłoka położona najdalej od jądra atomowego) mają niesparowany elektron. Są bardzo reaktywne, ponieważ dążą do uwspólnienia elektronów z innym atomem, cząsteczką lub jonem. Przykłady: H₂O₂ – nadtlenek wodoru, O₂ –  rodnik ponadtlenkowy, OH^- - rodnik hydroksylowy. Dążąc do przyłączenia lub oddania elektronu, wykazują dużą aktywność chemiczną, utleniając każdy związek, z którym mają kontakt. W dużym uproszczeniu tak zachodzą reakcje oksydoredukcyjne, czyli tzw. redoks, gdzie donor oddaje elektron, a akceptor go pobiera.

http://water-star.pl/2016/02/15/najsilniejszy-antyoksydant-176-razy-mocniejszy-niz-witamina-c/

Wolne rodniki nie żyją za długo, ale za to bardzo silnie reagują z pobliskimi cząsteczkami. Są naprawdę reaktywne.  Szczególnie niebezpieczne jest reagowanie z lipidami, kwasami nukleinowymi, ponieważ istnieje prawdopodobieństwo wywołania łańcucha reakcji oksydoredukcyjnych (redoks), w wyniku których m.in. powstają toksyczne nadtlenki, które będą dalej silnie reagowały.  W organizmie wolne rodniki głównie powstają w reakcji oddychania komórkowego. Te procesy katalizują enzymy takie jak oksydaza NADPH (dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy), oksydaza ksantynowa, oksydaza aldehydowa, lipooksygenaza, cyklooksygenaza. W reakcjach z wyżej wymienionymi enzymami, powstają rodniki zwane rekatywnymi formami tlenu (RFT).

Stres oksydacyjny

https://www.poradnia.pl/nie-daj-sie-wolnym-rodnikom.html

Stresem oksydacyjnym nazywamy zachwianie równowagi pomiędzy liczbą utleniaczy a przeciwutleniaczy. Jest wynikiem nadmiernej aktywności reaktywnych form tlenu, wynikającym z zaburzenia równowagi pomiędzy wydzielaniem a usuwaniem z komórki wolnych rodników tlenowych przez systemy antyoksydacyjne. Wśród wolnych rodników tlenowych istotne znaczenie ma anionorodnik ponadtlenkowy oraz produkty jego przemiany: nadtlenek wodoru, rodnik hydroksylowy oraz nadtlenoazotyn. Reaktywne rodniki tlenowe są produktami metabolizmu tlenowego zachodzącego w komórkach w warunkach fizjologicznych.

Linie obrony – systemy antyoksydacyjne – antyoksydanty

Co oznacza termin "antyoksydanty"?  Są to związki odznaczające się właściwościami chroniącymi molekuły organizmu przed utlenianiem, które może spowodować zaburzenie ich struktury i funkcji. Wyróżnia się 2 systemy antyoksydacyjne: enzymatyczny i nieenzymatyczny. Neutralizują one wolne rodniki, chronią przed ich szkodliwym działaniem oraz hamują reakcje utleniania. Do systemu enzymatycznego zaliczamy enzymy: katalazę (występuje w peroksysomach i rozkłada nadtlenek wodoru), dysmutazę ponadtlenową, peroksydazę glutationu oraz reduktazę glutationu. Natomiast w skład nieenzymatycznego systemu wchodzą kwas askorbinowy, melatonina i glutation. Zadaniem obu systemów jest neutralizacja RFT. Oprócz tych skomplikowanych związków chemicznych, organizm broni się przed wolnymi rodnikami także w sposób pośredni, czyli poprzez naprawę bądź eliminację tych składników komórki, które zostały uszkodzone.

http://water-star.pl/2016/02/15/najsilniejszy-antyoksydant-176-razy-mocniejszy-niz-witamina-c/

Pozytywne znaczenie RFT

Proszę sobie nie myśleć, że na co dzień jesteśmy zagrożeni od strony naszego organizmu. Reaktywne rodniki tlenowe uwalniane są w ilościach bezpiecznych dla komórki i odgrywają rolę przekaźników oraz regulatorów wielu procesów zachodzących w komórkach. Indukują różnicowanie i zaprogramowaną śmierć komórki,  wpływają na syntezę, uwalnianie lub inaktywację tlenku azotu oraz pobudzają transport glukozy do komórek. Mogą zwiększać przepuszczalność ścian naczyń włosowatych, a tym samym warunkują prawidłowy przebieg reakcji zapalnej. Regulują przekazywanie sygnałów z komórki do komórki oraz w jej obrębie. Komórki fagocytujące (granulocyty, monocyty, makrofagi) wykorzystują wolne rodniki tlenowe do eliminacji (tudzież pożerania) patogenów. Ten mechanizm wymaga ogromnych nakładów tlenu i wiąże się z kilkudziesięciokrotnym wzrostem jego zużycia, dlatego ten proces nazywa się wybuchem tlenowym. Nazwa pochodzi również stąd, że uwalnia się duża ilość anionorodnika ponadtlenkowego. RFT uczestniczą również w eliminacji pasożytów oraz czynników, które zostały uznane za potencjalnie chorobotwórcze, kiedy to w jamie ustnej, w ślinie stwierdza się obecność peroksydazy i mieloperoksydazy. RFT regulują również aktywację limfocytów T i ich adhezję (przyleganie) do śródbłonka, co umożliwia przenikanie tych komórek z naczyń krwionośnych do miejsca zapalenia. Optymalizują specjalizację oraz śmierć komórek w bardzo prosty sposób – kiedy jest niskie stężenie RFT, komórki się różnicują, a kiedy jest wysokie stężenie, obumierają. Dzięki temu możliwa jest eliminacja uszkodzonych komórek.

Druga, szkodliwa strona reaktywnych form tlenu

Nie można niestety popaść w zachwyt nad ideałem naszego organizmu, bo w wyższych stężeniach RFT są naprawdę destrukcyjne. Mają one zdolność do utleniania białek. Nadtlenki białek są oczywiście usuwane przez organizm, jednak w miarę starzenia się organizmu, aktywność proteolityczna spada i zmienione formy białka mają potencjał do gromadzenia się w organizmie. Utlenianie białek może prowadzić również do zmiany ich budowy, przez co tracą swoją funkcję, chociażby jako enzymy.  Reakcje rodnika hydroksylowego oraz tlenu z kwasami nukleinowymi mogą prowadzić do uszkodzenia zasad purynowych i pirymidynowych, reszt cukrowych lub do rozerwania wiązań fosfodiestrowych łączących nukleotydy. Prowadzi to do pęknięć nici kwasów nukleinowych. DNA mitochondrialne jest bardziej podatne na uszkodzenia, ponieważ wszystkie reakcje oddychania komórkowego zachodzą w tym organellum. Jest jeszcze wiele innych destrukcyjnych reakcji dla naszego organizmu, między innymi z utlenianiem lipidów etc.

http://dermestetic.pl/poradnik/wplyw-wolnych-rodnikow-na-starzenie-sie-skory.html

Starzenie się organizmu, choroba Alzheimera, a gdzie w tym wszystkim wolne rodniki?

Wysokie stężenie wolnych rodników tlenowych i innych utleniaczy prowadzi do starzenia się organizmu. Przez ich działanie, utlenione składniki komórki gromadzą się w organizmie, co osłabia mechanizmy naprawcze i systemy degradujące uszkodzone cząsteczki. Narządem najbardziej wrażliwym na uszkodzenia oksydacyjne jest mózg. Zużywa on duże ilości tlenu, NNKT i zawiera stosunkowo duże stężenie jonów metali ciężkich. Sam też nie ma jak się bronić, ponieważ nie zawiera dużo substancji o charakterze antyoksydacyjnym. Za duże wydzielanie reaktywnych rodnikowych form tlenu ma wpływ na komórki nerwowe i prowadzi do ich destrukcji, tutaj można powiązać to z chorobą Alzheimera.  

Spadek aktywności systemów antyoksydacyjnych (enzymatycznych i cząsteczkowych) może prowadzić do osłabienia systemu antyoksydacyjnego, które często obserwuje się w procesach starzenia i neurodegeneracji. Jako uzupełnienie poziomu antyoksydantów, których nie potrafimy wytworzyć, sugeruje się przyjmowanie witaminy A, witaminy C czy witamina E. Być może jest to sposób na  kompensowanie osłabionego działania systemu antyoksydacyjnego.

Jako konkluzję, przetłumaczmy sobie zdanie, które ułożyłam na początku artykułu i spójrzmy na nie krytycznie. Wolne rodniki wpływają na stres oksydacyjny – tylko antyoksydanty mogą temu zapobiec. Wolne rodniki wpływają na stres oksydacyjny, same go nawet tworzą. Tak, tylko antyoksydanty mogą temu zapobiec. Uważam, że nie powinniśmy demonizować wolnych rodników, bo oprócz destrukcyjnego działania, naprawdę są one nam potrzebne. 

Do poczytania:
Antyoksydanty a reaktywne formy tlenu

Dwa oblicza wolnych rodników tlenowych

Komórki nowotworowe a stres oksydacyjny

Stres oksydacyjny

https://www.youtube.com/watch?v=Ryw78worF8Q