Reaktívne formy kyslíka a oxidačný stres

Keďže stabilná konfigurácia vyžaduje párové zoskupenie elektrónov, snažia sa voľné radikály chýbajúci elektrón doplniť. Z toho plynie malá stabilita a vysoká reaktivita väčšiny voľných radikálov. Svoj nespárený elektrón spárujú s elektrónom, ktorý odoberajú iným látkam, čím ich oxidujú. Preto ich voláme oxidanty. Z voľných radikálov sa tvoria ďalšie reaktívne metabolity, ktoré sú častokrát ešte reaktívnejšie a teda aj toxickejšie, ako ich materské molekuly. Naštartuje sa tak reťazová reakcia, ktorá vedie k poškodeniu celej rady molekúl. Ukončená je vtedy, keď sa stretnú dva radikály, alebo keď je radikál stabilizovaný antioxidantom.

Voľným radikálom je organizmus vystavovaný neustále. Reaktívne kyslíkové druhy alebo voľné radikály sa v biologickom systéme môžu tvoriť prooxidatívnymi enzýmovými systémami, lipidovou oxidáciou, ožiarením, zápalom v tele, fajčením, látkami znečisťujúcimi ovzdušie a procesom glykoxidácie.

Prevládajúci stav voľných radikálov sa nazýva oxidačný stres. Klinické štúdie potvrdili, že reaktívne kyslíkové druhy spolu s voľnými radikálmi spôsobujú s vekom spojené degeneratívne ochorenia, zahrňujúc aterosklerózu, rakovinu, mozgovú príhodu, astmu, artritídu, srdcový infarkt, poškodenie pečene, periodontitídu a ďalšie.

Najjednoduchším radikálom je atóm vodíka (H.), ktorý má len jeden elektrón a ten je nespárený. Reaktívne formy kyslíka zahrňujú nielen voľné radikály v pravom slova zmysle, ale aj látky, ktoré síce nemajú štruktúru radikálu, ale buď sa na tieto radikály menia, alebo ľahko oxidujú iné látky. Medzi voľné radikály odvodené od kyslíka patrí napr. superoxidový aniónový radikál (O2.-) a hydroxylový radikál (HO.).

Oxidačný stres

Za fyziologických podmienok antioxidačné a reparačné mechanizmy účinne chránia bunky a tkanivá pred potenciálnym poškodením reaktívnymi formami kyslíka. V zdravom organizme existuje medzi prooxidačnými a antioxidačnými procesmi rovnováha. V prípade nadmernej tvorby alebo nedostatočného odstraňovania vysoko reaktívnych molekúl dochádza k porušeniu tejto prirodzenej rovnováhy v prospech reaktívnych foriem. Stav, keď aktivita prooxidačných procesov prevýši antioxidačnú kapacitu, bol definovaný ako oxidačný stres.

Pri miernom stupni oxidačného stresu organizmus obnoví rovnováhu. Dochádza k posilneniu antioxidačných obranných systémov, vďaka čomu sa organizmus na oxidačný stres adaptuje. Zosilnené obranné mechanizmy neskôr chránia pred ešte silnejším oxidačným stresom. Pokiaľ však adaptácia nie je dostatočná, nastáva bunkové poškodenie a v niektorých prípadoch až bunková smrť.

Ak je bunková smrť v tkanive masívna, prejavuje sa ako poškodenie tkanív, ktoré môže byť príčinou závažných funkčných orgánových a systémových porúch. Reaktívne formy kyslíka ľahko reagujú s väčšinou biologických makromolekúl v podmienkach in vitro a spôsobujú ich oxidačnú degradáciu. Hĺbka poškodenia oxidačným stresom závisí na viacerých faktoroch, najmä na type oxidanta, mieste a intenzite jeho produkcie, na zložení a aktivite rôznych antioxidantov a na schopnostiach reparačných systémov.

Oxidačný stres je spájaný so vznikom a rozvojom mnohých ochorení. Patrí sem ateroskleróza a kardiovaskulárne ochorenia, neurodegeneratívne ochorenia, ako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba, diabetes mellitus a metabolický syndróm, kožné a nádorové ochorenia, defekty červených krviniek a prílišné zaťaženie organizmu železom, ale aj psychické choroby, ako je schizofrénia. Oxidačný stres sa dokonca dáva do súvislosti s niektorými fyziologickými procesmi, napr. so starnutím.