Voľné radikály a oxidačný stres

Voľné radikály a oxidačný stres

Vas-trener.sk: dnes už každý vie, že najlepším spôsobom ako si udržať pevné zdravie a mladistvý vzhľad je racionálna strava, racionálny pohyb a racionálny život. Pod pojmom racionálny rozumiem - s rozumom a teda, strava s rozumom, pohyb s rozumom a život s rozumom. Na druhej strane sa môžeme akokoľvek snažiť, predsa len starnutie príde. A so starnutím prichádzajú bohužiaľ poväčšine aj choroby. Vedci a výskumníci postupom času zistili, že jednou z hlavných príčin poškodzovania organizmu, starnutia a rôznych chorôb s ním spojených je nadbytok voľných radikálov. Témou voľné radikály a zdravie sa v minulosti zaoberali hlavne vedecko-populárne časopisy. Počas posledných rokov sa však touto zaujímavou témou začala zaoberať aj veda o výžive a dokonca už aj medicína.

Voľné radikályvolny radikal.jpg

Voľné radikály sú atómy alebo molekuly, v ktorých elektrónovom obale sa vyskytuje jeden nepárový elektrón. Preto sú veľmi nestabilné a snažia sa tento chýbajúci elektrón z okolitých štruktúr znovu získať.
Voľné radikály pri vstupe do organizmu pohotovo (mikro- a milisekundy) reagujú s rôznymi biologickými štruktúrami – mastnými kyselinami a lipidmi, aminokyselinami a proteínmi, nukleovými kyselinami a s radou nízkomolekulárnych metabolitov, koenzýmov a iných súčastí živej hmoty, ktoré za určitých okolností (pri oxidačnom strese) môžu poškodzovať.
Všeobecne sa väčšinou jedná o reaktívne formy kyslíka a dusíka (reactive oxygen and nitrogen species – RONS, prípadne ROS = reaktívne formy kyslíka a RNS = reaktívne formy dusíka).
Na druhej strane pôsobia voľné radikály aj prospešne. Sú významnými prostredníkmi prenosu energie, faktormi imunitnej ochrany a signálnymi molekulami bunkovej regulácie. Ide teda o látky, ktoré majú v určitých množstvách značný (nepostrádateľný) fyziologický význam. Avšak len do určitej miery.

Vznik voľných radikálov

V organizme vznikajú voľné radikály pri rade procesov. Ich hlavnými zdrojmi v živých organizmoch za bežných podmienok sú nasledujúce procesy:

1. Bežné životné pochody, pri ktorých bunka získava energiu (o.i. aj na svalovú prácu) alebo štiepi látky potrebné pre bunkovú výživu (napr. bielkoviny, sacharidy, tuky).

2. Niektoré chemické reakcie spontánne prebiehajúce vo vnútri buniek najmä za prítomnosti cudzorodých látok (napr. ťažkých kovov – najmä ortuti, kadmia, olova, titanu, nikla, ďalej napríklad z dymu tabakových aj marihuánových cigariet, ale taktiež rozkladom liekov napr. cytostatiká).

3. Ionizujúce žiarenie reprezentované najčastejšie ultrafialovým žiarením pochádzajúcim zo Slnka, ale aj röntgenové a rádioaktívne žiarenie.

K poškodeniu organizmu voľnými radikálmi prispieva tiež rastúce znečistenie životného prostredia a z neho vyplývajúce stresotvorné procesy v tele. Zo vzduchu na nás vplývajú napríklad výfukové plyny, produkty spaľovania tuhých palív, ale aj pasívne fajčenie a pod. Z pôdy a vody sú to napríklad pesticídy a herbicídy, ktoré sa môžu dostať do našej potravy a vody. Voľné radikály však môžu pochádzať aj z výrobkov a obalov , ktoré každodenne používame. Taktiež tu, bohužiaľ, patrí aj zvýšená námaha organizmu vyvolaná napríklad športom, kde platí, že koncentrácia voľných kyslíkových radikálov v organizme je priamo úmerná intenzite a dĺžke fyzického výkonu.

Najvýznamnejším organickým procesom vzniku voľných radikálov je ich produkcia vo vnútri buniek pri bunkovom dýchaní (oxidácií) ako jednom z najdôležitejších metabolických procesov. V dýchacom reťazci oxidácie vzdušným kyslíkom vzniká energia a ako vedľajší produkt voľné radikály a to superoxid (O2.) a voľný hydroxylový radikál (OH.).
Pre pochopenie negatívneho pôsobenia voľných radikálov sa musíme jemne dotknúť biológie, presnejšie bunky a ešte presnejšie jej bunkových obalov.

Hranica oddeľujúca živý obsah buniek (DNA, mitochondrie, ER, lyzozómy a i.) od okolia bunky a zabezpečujúca kontakt s vonkajším prostredím sa nazýva cytoplazmatická membrána. Túto povrchovú membránu tvorí dvojitá vrstva molekúl fosfolipidov, do ktorých sú vsadené molekuly bielkovín zabezpečujúce aktívny prenos látok cez membránu. Cytoplazmatická membrána je polopriepustná (semipermeabilná, alebo selektívne permeabilná), čo znamená, že veľkosť, náboj, chemické vlastnosti a tvar molekúl prítomných vo vonkajšom alebo vnútornom prostredí rozhoduje o tom, či sa im podarí prejsť cez membránu. Užitočné substancie voľne vstupujú a vystupujú z bunky, ale škodlivé odpadové produkty môžu iba von.

Pokiaľ sa táto unikátna vlastnosť bunky nejakým spôsobom naruší, môže dôjsť k jej poškodeniu a dokonca i odumretiu. Počas posledných desiatich rokov podnikli vedci mnoho pokusov smerovaných k zisteniu, čím je bunka poškodzovaná. Došli k záveru, že jedným z veľkých nepriateľov bunkovej membrány je oxidácia, ktorá nielenže vedie k poškodeniu bunky, ale môže byť tiež prispievajúcim faktorom v procese starnutia celého organizmu.

Neutralizácia a detoxikácia voľných radikálov

Pri neutralizácii voľných radikálov existujú 4 možné postupy:
1. Voľný radikál môže reagovať s iným vysoko nestabilným voľným radikálom, čo spôsobí len veľmi malé, alebo žiadne poškodenie organizmu.
2. Voľné radikály môžu byť kombinované s normálnou biologickou látkou, čo bude viesť k vážnemu poškodeniu tkaniva a k deštrukcii buniek.
3. Môže dôjsť k deštrukcii voľných radikálov pôsobením špeciálnych enzýmov ako je napríklad glutatión peroxidáza a superoxid dismutáza (SOD). V takomto prípade sa voľné radikály rozkladajú a metabolizujú skôr, ako by mohlo dôjsť k poškodeniu organizmu.
4. Môžu byť voľné radikály neutralizované pomocou zvláštnych „bojových látok“ nazývaných antioxidanty.

Detoxikácia voľných radikálov je reťazový jav. Jeho pochopenie nie je jednoduché a je pre ňu typická prepojenosť mnohých dejov. Napríklad superoxid (O2.) je odstránený alfa-tokoferolom (vitamín E), pričom však vzniká radikál vitamínu E. Ten je regenerovaný späť na vitamín E kyselinou askorbovou (vitamín C), z ktorej zase vzniká askorbylový radikál a ten je zlikvidovaný redukovaným glutatiónom. Vzniknutý oxidovaný glutatión je späť redukovaný glutation reduktázou za dodania energie. Až týmto končí likvidácia superoxidu.

Oxidačný stres a jeho negatívne účinky na organizmus

Pod pojmom oxidačný stres rozumieme porušenie rovnováhy medzi vznikom a odstraňovaním reaktívnych foriem kyslíka a dusíka, teda voľných radikálov. Telo je teda zaplavené voľnými radikálmi a môže dôjsť k jeho poškodeniu.

Oxidačný stres môže byť vyvolaný v podstate týmito faktormi:
1. nadmernou produkciou RONS
2. nedostatočnou funkciou antioxidačného ochranného systému
3. neschopnosťou odstrániť predošlé oxidačné poškodenie
4. kombináciou predchádzajúcich

K nadmernej produkcii RONS môže dôjsť:
* v rekreačnom športe a pri zdravotných cvičeniach, pokiaľ dôjde k zaťaženiu vysokou intenzitou bez predchádzajúceho postupného zvyšovania zaťaženia, ktoré by malo byť všestranné. Iba tak má antioxidačný ochranný systém dostatok času prispôsobiť sa pribúdajúcej intenzite zaťaženia.
* vo výkonnostnom a vrcholovom športe, kde je trénované s vysokou intenzitou a veľkými objemami
* u ľudí trpiacich ochoreniami súvisiacimi s voľnými radikálmi (viď nižšie) a ktorí sa v rámci terapeutického športu príliš zaťažili
* u športovcov seniorov, ktorí trénujú príliš intenzívne a ich antioxidačný ochranný systém je už nedostačujúci, nakoľko so zvyšujúcim sa vekom sa jeho kapacita znižuje a potrebuje k adaptácii na záťaž viac času
* pri nedostatku vitamínov (A, C, B6 a E) a stopových prvkov (selén, zinok), ktoré pôsobia ako antioxidanty, respektíve radikálové akceptory a väčšina z nich je esenciálna

Oxidačný stres hrá významnú rolu pri vzniku či šírení chorobných procesov a to ako ich súčasť tak aj ako ich primárna príčina. Voľné radikály môžu taktiež brániť procesu hojenia a uzdravovania.
Pri rade chorobných stavov dochádza nielen k poklesu kapacity antioxidačného systému, ale aj k zvýšenej tvorbe voľných radikálov. Zdokumentované bolo aktívne pôsobenie oxidačného stresu pri procese starnutia vrátane porúch ako je predčasné starnutie, znížená imunita, nádorové ochorenia, zápalové imunitné poruchy, poruchy krvných buniek, pľúcne poruchy vrátane astmy, ťažkosti vyvolané fajčením, diabetes mellitus, cystická fibróza, syndróm akútnych respiračných ťažkostí, choroba srdca a srdcovo-cievneho systému vrátane aterosklerózy (vplyvom oxidácie LDL cholesterolu), infarktoch, angiospasme, poruchách obličiek, poruchách tráviaceho traktu a pečene vrátane hepatitídy, kĺbových abnormalitách vrátane artritídy, mozgových poruchách vrátane neurotoxínov, senilnej demencie, Parkinsonovej a Alzheimerovej choroby, mozgovej mŕtvici (trombóza v mozgovej cieve), ochorení očí vrátane zákalu a degeneratívneho poškodenia sietnice, diabetickej a svetelnej retinopatii, kožných chorobách vrátane spálenia kože slnečným žiarením, popáleninách, lupienke a ďalších.
K negatívnym javom oxidačného stresu treba taktiež pridať vleklú svalovú bolesť, ktorú cítime pár dní po ťažkom cvičení (ľudovo svalovica) a následnú zhoršenú regeneráciu.
Existuje celý rad výskumov robených so športovcami, u ktorých bola nameraná trvale vyššia hladina voľných radikálov v tele, vedúca k vyššiemu opotrebovaniu ich organizmu (teda urýchlenému starnutiu), vyššiemu riziku zranení a predčasného ukončenia športovej kariéry. Len tí športovci, ktorí suplementovali s účinnými antioxidantmi (vitamín C, E, A, selén, zinok, Co-Q10, pyknogenol a i.), neboli vystavení zvýšenému oxidačnému stresu.

Ochranný systém proti voľným radikálomantioxidacne posobenie org.jpg

Antioxidačný ochranný systém môžeme zjednodušene rozdeliť na enzymatický a neenzymatický ochranný systém.

Enzymatický ochranný systém
Enzýmy sú žijúce bielkoviny, ktorých úlohou je usmerňovať chemické reakcie správnym smerom. Medzi enzýmy, ktoré zabraňujú zamoreniu organizmu voľnými radikálmi patria superoxid dismutáza , glutatión peroxidáza, kataláza a glutation-reduktáza. Hlavným princípom enzymatického ochranného systému je premena voľných radikálov na neškodné látky a to kyslík (O2) a vodu (H2O). Tieto enzýmy sa však nedajú užívať orálne.

Neenzymatický ochranný systém
Sú to látky prítomné v bunkách, ktoré môžu taktiež neutralizovať voľné radikály. Mnohé z nich si môže ľudské telo vyrábať samo, ostatné musia byť prijímané stravou a doplnkovými formami. Zaraďujeme tu vo vode rozpustné látky (hydrofilné) a látky rozpustné v tukoch (lipofilné).

1. Hydrofilné látky
- Kyselina močová
- Bilirubin
- Glutatión
- α-mastné kyseliny
- Vitamín C (*)

2. Lipofilné látky:
- Koenzým Q10 (ubichinon)
- Vitamín E (*)
- Beta-karoten (*)
- Karotenoidy (*)

Diskusia k článku:

AMIX diskusia
kameraman
autor: Ajo54 | dátum: 11.10.2006 23:16:40
k tomu by sa mal vyjadrit Kopcek, SPYTAJ SA HO... ja nie som kompetentny... osobne moje clanky prekladat nebudem, netrufam si... to vsak neznamena, ze nemozu byt prelozene...
ajo
autor: kameraman | dátum: 11.10.2006 22:06:21

paráda, rád čítam veci, ku ktorým si musim otvoriť slovník cudzích slov. Hlavne že sa pri tom čítaní niečo naučím! Neplánuje EASTLABS robiť aj jazykovú mutáciu? Ak áno, budeš AJO robiť aj preklad, napríklad do angličtiny? Trúfaš si?

 

kameraman
autor: Ajo54 | dátum: 11.10.2006 22:03:27
dik.... a bola uz niekedy odomna tak neskoro?... par dni... nechaj cas aj ostatnym ;) ... druha cast su: ANTIOXIDANTY - zakladne informacie o vybranych (vit C,E,A, selen, ginkgo biloba, koenzym Q10 a i.), a pouzitie antioxidantov v praxi ...myslim, ze tema pre niektorych zaujimavejsia... dufam vsak, ze su tu aj taki, co chcu vediet pradavnu otazku: ,,PRECO" preco to a to...
guuut
autor: kameraman | dátum: 11.10.2006 21:53:12
kedy tu bude 2. časť? Dufam že nie o týždeň-dva!