Kako nastanejo prosti radikali?

Telesni procesi kot metabolizem, ki uporabi kisik za spreobmitev hrane v energijo, vključuje mnogo "stranskih reakcij", ki odstranijo iz kisikovih atomov elektrone. Pri normalni reakciji bi se kisikova elektrona odstranila v paru. Zgodi se, da se odstrani samo en elektron. Tako ostane kisikov atom z neparnim, samcatim elektronom. To je kisikov prosti radikal.  Prosti radikal je aktiven delec molekule. Tisti, ki želijo osnovno, toda tehnièno obrazložitev, lahko definirajo proti radikal kot kemijsko zvrst z neparnim številom elektronov.  Kisik uporabljamo za oksidiranje hrane in za energijo, ki jo potrebujemo. To poteka v prisotnosti mitohondrijev v citoplazmi večine živih celic. Namesto oksidacije hrane in dveh elektronskih prestopov se zgodi, da prestopi samo en elektron (1-2% možnosti). Tako nastane superoksid anion radikal.  Različne vrste kisikovih radikalov in ostalih kisikovih reaktivnih vrst, se lahko oblikujejo med normalnim metabolizmom. Glavne kisikove in reaktivne vrste so naštete spodaj. Hidroksidov radikal je najbolj škodljiv telesu (za bralca ni pomembno razumeti kemijo prostega radikala, razen èe je zdravstveni svetovalec). Prosti radikali, razvršèeni po biološki pomembnosti:  vodikov atom peroksil  kisikova molekula semikvinon  superoksidov anion triklorometil  hidroksil dušikov oksid  alkoksil peroksinitrat  Pogosto uporabljamo izraz reaktivne kisikove vrste (ROS - reactive oxygen species) za uvrščanje še ostalih vrst ne samo radikalov. Npr. kisik singlet, ogljikov peroksid imata parne elektrone in niso prosti radikali, ampak lahko vseeno škodujejo telesu. Ostale reaktivne kisikove vrste po biološki pomembnosti še vključujejo:  vodikov peroksid  kisikov singlet  hipoklorova kislina

Prosti radikali povzročajo znatno škodo

Odkar zakoni narave skrbijo za obnovo atomov in molekul v njihovo normalno stanje, le-ta kisikov atom postane zelo reaktiven in išče elektron z grabljenjem atoma ali molekule. Snov ali atom z enim samim elektronom je zelo reaktivna. V sekundi se lahko prične veriga reakcij tisočih prostih radikalov. Deaktiviramo jih lahko z obnovitvijo elektronskega para. Mogoèe se ne zavedate, toda že sedaj poznate kar nekaj primerov oksidacije in reakcij prostega radikala. Ko železo zarjavi, se kisik združi z železom in rezultat je oksid. Delo prostega radikala je tudi pokvarjeno maslo in pokvarjeno zelenjavno olje. Škodljivost kisikovih molekul pri molekularnih in celiènih ravneh še poveèajo kisikovi radikali. Ko prosti radikal ujame elektron druge molekule, se tvori novi prosti radikal, ker ostane molekuli samo en elektron. Ta prosti radikal išče elektron, da bi postal že spet "normalen". Vsako sekundo nastane na desetine tisoèev prostih radikalov. DNA (genetska materija, ki vodi delovanje vsake naše celice) se lahko spremeni zaradi prostih radikalov. DNA je na udaru prostih radikalov v vsaki celici vsaj 10000 krat na dan. Prosti radikali lahko poškodujejo tudi gene. Posledica teh poškodb so rak in ostale bolezni. Gen je DNAjev "blok", ki s kromosomom kontrolira specifièno celièno funkcijo z reguliranjem produkcije specifiènega proteina. V vsaki celici je 46 kromosomov in v vsakem kromosomu je okoli 50000 do 100000 genov. Geni se sami ohranjajo in so sposobni oblikovati telesne proteine v procesih imenovanih "genetsko izražanje in regulacija". Vsak faktor, ki se vmeša v normalno gensko regulacijo, vpliva na zdravje in na življensko dobo.  Vsaka celica v našem telesu vsebuje 50000 do 100000 genov, toda razlièni geni pridejo do izraza med diferenciacijo. Ta diferencialna regulacija genskih rezultatov aktivnosti v različno oblikovanih proteinih v razliènih celicah doloèi, kateri tip celiceje narejen. Npr. keratini v kožnih celicah in hemoglobin pri razvoju rdečih krvnih celic. Prosti radikali poškodujejo DNA v genih z oksidacijo nukleinske baze DNA (adenin, timin, guanin in citozin), ki delujejo kot lepilo za držanje dvojnih strani helično oblikovanih DNA molekul.  Proteini oblikujejo strukturalne bloke naših organov (koža in mišice). Encimi, ki vodijo večino biokemijskih reakcij v telesu, so tudi proteini. Prosti radikali reagirajo s proteini in nastane karbonil. Če so poškodovani encimi, vaše telo ne deluje kot bi moralo. Manjše so tudi vaše možnosti, da bi se obranili z antioksidantskimi encimi, ki bi popravili nastalo škodo.  Najbolj pogosta škoda, nastala zaradi prostih radikalov, vključuje oksidacijo maščobnih zmesi, imenovanih "lipidi". Kemiki imenujejo maščobe in olja lipidi. Škodo, ki jo povzročijo prosti radikali lipidom pa "lipidna peroksidacija". Po domače se lipidni peroksidaciji reče "pokvarjeno je". Brez vsakršnega znanja o prostih radikalih vam vaš nos pove, da se je maslo pokvarilo. Mašèobe zelo hitro reagirajo s prostimi radikali in razširi se lipidna peroksidacija in ostale verižne rakcije prostih radikalov.  Lipidi niso samo maščoba telesa,spravljena v maščobnih tkivih, ampak tudi vitalne komponente podobne hormonu prostatne žleze in celične membrane. Zaradi poškodovane celiène membrane celica umre, ker ne more uvažati hranil in kisika iz krvi in izvažati odpadnih snovi in ogljikovega dioksida v krvi. Če je celična membrana poškodovana, celica ne uspe prepoznati ali zaslutiti prisotnost sosednjih celic. Zatorej začne rasti brez nadzora. Raščoče celice brez nadzora niso normalne celice, ampak rakave celice.  Prosti radikali lahko poškodujejo celiène komponente - lizosome. Lizosomi so kot nekakšne vreče, polne encimov, ki uničujejo "tuje" snovi (bakterije, viruse). Nepravilno spušèeni lizosomi v celice uničijo ostale celične komponente. Prosti radikali zlijejo, prekrižajo proteine, da priènejo delovati nepravilno. Npr. sončna svetloba povzroči delovanje prostih radikalov v koži, zato pretirano sončenje otrdi kožo in povzroèi kožnega raka.  Vsi procesi prostih radikalov pospešijo tako staranje kot nastop številnih bolezni. Škodljivost prostih radikalov je izražena kot pospešeno staranje ali kot bolezen (rak, osteroskleroza, očesna mrena).

Oksidacijski stres

Prosti radikali in reaktivne kisikove vrste držijo v ravnotežju naš anti-oksidantski obrambni sistem. Le-ta vsebuje malo encimov in razlièna hranila. Na žalost se verižne reakcije prostih radikalov zgodijo neštetokrat na dan. Vse se še poslabša, ker obstajajo še drugi viri nastanka prostih radikalov poleg tistih, ki se množijo med metabolizmom kisika. Kajenje, sonce, radiacija in celo emocionalni stres povzroèi nastanek prostih radikalov in njihovih verižnih reakcij. Če je število prostih radikalov in reaktivnih kisikovih vrst preveliko, je anti-oksidantsko obrambni mehanizem premagan. Enostavno se ne bo uspel spoprijeti z goro prostih radikalov. Vse to vodi k molekulami poškodni in k neaktivnosti funkcij.  Zaradi nepravilnega prehranjevanja z visoko-kalorično hrano, se nam poveèa število prostih radikalov. Hrana potrebuje kisik, da se razvije v energijo ali v maščobo. Proces poteka v tovarnah energije ali v mitohondrijih naših celic. Veè pojemo, več kisika potrebujemo, zato nastane še več prostih radikalov. Živali, ki so uživale nizkokalorièno hrano, so živele bolj zdravo in dalj časa kot ostale. Z manj hrane za metabolizacijo se v telesu naredi manj prostih radikalov. Lažje je preprečiti nastanek prostih radikalov, kot jih skušati uloviti preden naredijo škodo. Ko reaktivne kisikove vrste prevladajo naš obrambni sistem, telo ni več zdravo, ampak je že pod oksidacijskim stresom. Procesi obolenj so že v teku, èeprav še nismo vidno zboleli. Ostane samo še vprašanje časa. Ko se pokažejo prvi simptomi, je ponavadi že prepozno za spreobrnitev procesa z antioksidantskimi hranili. Če ne uživate antioksidantov, nimate neprebojnega jopièa, ki ga v našem organizmu predstavljajo antioksidanti. Prosti radikali ne morejo niè zoper antioksidantom. Zato je dobro, èe ga imate že pred napadom. Če si ga nadenete po izstreljenem metku, je že prepozno. Natančno tak odnos imajo antioksidanti s prostimi radikali. Z uživanjem antioksidantskih hranil ste večni lastnik neprebojnega jopiča.  Bili so časi, ko naša telesa niso bila pod tako številnim navalom prostih radikaIov. Prehranjevanje se je za naše telo prehitro spremenilo, zato telo ni imelo dovolj časa, da bi poskrbelo za večjo proizvodnjo antioksidantsih encimov.  Prehrana je postajala iz dneva v dan slabša kar se tiče antioksidantskih hranil. Obroki vsebujejo premalo sadja, zelenjave in preveè mašèob. Namesto zdravega ravnovesja med viri prostih radikalov in antioksidantskimi hranili, imamo nezdravega. Zato ni niè čudnega, da je čedalje veè rakavosti in ostalih bolezni, ki so povezane s prostimi radikali. Večina ljudi v naši moderni civilizaciji nima zdravega ravnovesja. V današnjih èasih lahko ohranimo ravnovesje z dodatnim uživanjem antioksidantskih hranil. Pred stotimi leti smo dobivali primerno število antioksidantskih hranil v prehrani delovne osebe med 3000 in 5000 kalorij v sadju in zelenjavi. Z današnjim neaktivnim življenjskim načinom potrebujemo antioks. hranilni nadomestek zaradi manjših kolièin sadja in zelenjave, ki spadajo v 2000 do 3500 kalorično prehrano.

Bolezni prostih radikalov

Annals of lnternal Medicine je leta 1987 izdal spisek bolezni, ki jih povzročijo prosti radikali. Število bolezni narašča iz leta v leto. Prosti radikali so vzrok samo nekaterih bolezni, toda sodelujejo pri vse spodaj naštetih:  staranje (slabša imunost, bolezni povezane s staranjem)  rak, revmarični artritis  srčne bolezni, amiloidne bolezni  autoimune bolezni, radiacijske poškodbe  očesna mrena, porfirija  retinopatija, Parkinsonova bolezen

Prosti radikali in obramba

Ker prosti radikali in reaktivne kisikove vrste škodujejo vašemu telesu in povzroèajo smrtno nevarne bolezni, se morate braniti. Na sreèo ima telo svoj obrambni sistem. Če zanj pravilno skrbite, je sposoben proizvesti zadostno število antioks. encimov, ki uničijo reakcije prostih radikalov. Glavni antioks. obrambni encimi so: superoksidni dismutaz, catalase in glutathion peroksidase. Antioks. encimi potrebujejo minerale, vključno s selenom, manganom, bakrom, cinkom in železom. Naše telo se zanaša na hranila, ki so sama antioksidantska in unièujejo reakcije prostih radikalov.  Antioksidanti unièijo reaktivne proste radikale, toda zaradi tega ne postane unièujoè prosti radikal, ampak "miren", nizko energijski, dolgo trajajoèi prosti radikal, ki se razkroji, ne da bi škodoval telesu. Taka antioksidantska hranila so: vitamin A, C in E, karotenoid, bioflavonid in lipoièna kislina. Pogovorimo se o vlogi antioksidantov in začnimo z osnovami.

Kaj so antioksidantska hranila?

Antioksidantska hranila so hranila, ki ustavijo maščobe (primarno polyunsatarated maščobne kisline in lipide), preden se oksidirajo ali preden se prične proces lipidne peroksidacije, ki smo jo že omenili. Formalna definicija antioksidanta je: Antioksidant je substanca, ki odloži ali prepreči oksidacijo substrata. Antioksidanti delujejo katalitično pri preprečitvi oksidacijske škode (katalizator pospeši kemijske reakcije, ne da bi vstopil v reakcijo). Antioksidanti, ki so pomembni za telo so t.i. chain stopping ant. To so fenoli, ki podarijo radikalov atom peroksidovemu radikalu. Nekateri fenoksilovi radikali (vitamin E) in bioflavonidni radikali so tako stabilni, da se jim ni potrebno vkljuèiti v verižne reakcije, ki bi od njih zahtevale izloèitev vodika lipidne molekule. Živijo dovolj dolgo, da prestanejo kombinacije reakcij radikalov, ki ustavijo verigo. Zaradi njihove katalitiène narave je potrebna nizka koncentracija hranilnih oksidantov za zaščito substratov, ki lahko oksidirajo. Dovolj se jih nahaja v naši vsakodnevni prehrani. Pomembno je še, da antioksidantsko hranilo reagira s prostimi radikali hitreje kot telesne komponente. Najpomembnejši antioksidant za lipide je vitamin E. Ostala antioksidantska hranila, vkjučno z vitaminom C, delujejo kot donatorji elektrona. Radikal vitamina E se po dajatvi elektrona spremeni v sam vitamin E. Zdi se, da imata beta-karoten in vitamin A pod določenimi pogoji tudi antioksidantske lastnosti. Bioflavonid vsebuje antioksidantske lastnosti. Koencim Q-10 je fenol, zato se obnaša kot vitamin E v tkivih. Lipoièna kislina in glutation sta zmesi, ki vsebujeta žveplo in reagirata kot donatorja vodikovega atoma, zato se obnašata podobno kot fenoli. Najpomembnejši vitamini so vitamini E, C in vitamin A, ki pa ima že manjši pomen. Razlièni karotenoidi niso vitamini, ampak so pro-vitamini, katere vključujemo k antioksidantskim vitaminom. Nekateri vitamini vitaminov B-kompleksa so sekundarni antioksidantskim vitaminom, ker so vključeni v različne sekundarne reakcije kot npr. encimske poti, ki zadušijo proste radikale ali pa proizvajajo antioksidantske encime.  Glavni antioksidantski minerali so selen, mangan, cink, baker, železo in krom. Toda to niso direktni antioksidanti. Za izdelavo antioksidantskega encima superoksida dizmutaza potrebujemo mangan, ki dizmutatira anionski radikal peroksid v mitohondriji. Cink in baker oblikujeta citosolic superoksid dizmutaz. Za nastanek antioksidatskega encima katalaza potrebujemo železo, ki spremeni vodikov peroksid v vodo. Podatki novih raziskav kažejo, da krom reducira nastanek prostih radikalov med procesom produkcije energije. Glavni antioksidantski tioli vključujejo lipoično kislino, N-acetilcistin (NAC), glutation in amino kisline, ki vsebujejo žveplo (metionin in cistin). Glavni dodatki antioksidantov so različni bioflavonidi, vključno s piknogelom, koencimom Q-10 in s surkuminoidi.    NAJMOČNEJŠI ANTIOKSIDANT - ŽIVLJENSKO DELO DVEH ZNANSTVENIKOV: DR. PATRIC FLANAGANA IN  DR.HENRIJA COANDE : FEHS (MICROHYRINE,ACTIVE-H,LIVING WATER)