Wolne rodniki – czym są i jak walczyć z wolnymi rodnikami?

Odkrycie istnienia organicznych wolnych rodników urosło w świecie medycyny do rangi prawdziwej konceptualnej rewolucji. Autorem tego przełomowego osiągnięcia, które zmieniło nasz sposób myślenia o starzeniu się i chorobach, był XIX-wieczny chemik, profesor na Uniwersytecie Michigan, Moses Gomberg. Niestety, choć opublikował on wyniki swoich badań już w 1900 r., dopiero 30 lat później organiczne wolne rodniki zostały uznane jako fakt przez klasyczny nurt chemii.



Proces starzenia się skóry jest w bezpośredni sposób związany z obecnością wolnych rodników w organizmie; źródło: pixabay.comProces starzenia się skóry jest w bezpośredni sposób związany z obecnością wolnych rodników w organizmie; źródło: pixabay.com

Gomberg nie był bynajmniej oryginalny w swoim toku myślenia. Już wcześniej chemicy podejrzewali bowiem, że istnieje wolny rodnik, który zawiera w swoim składzie atom węgla, a więc może być substancją organiczną. Nikt nie potrafił jednak tego faktu udowodnić, więc tezę porzucono. Moses Gomberg wcale nie próbował wskrzesić dawnych prób – jego celem było znalezienie sposobu na syntezę związku węgla o wzorze chemicznym C38H30. Zamiast upragnionego rezultatu uzyskał jednak tajemniczy związek nazwany trytylem – bardzo niestabilny i wysoce reaktywny. Był to właśnie ów pierwszy opisany na świecie organiczny wolny rodnik.

Co to są wolne rodniki?

Według chemicznej definicji wolny rodnik to atom lub grupa atomów o nieparzystej liczbie elektronów. Podstawy nauki o pierwiastkach mówią nam, że atomy łączą się w cząsteczki za pomocą wiązań tworzonych przez pary elektronów – ich zaburzona liczba w znaczący sposób wpływa na charakter substancji. Niesparowany elektron jest bowiem metaforycznie mówiąc bardzo niespokojny i aktywnie poszukuje możliwości znalezienia elektronu do pary. Natrafiając na związek o słabszych wiązaniach potrafi go więc zniszczyć.

Organiczne wolne rodniki, a więc te powstające w naszym ciele, muszą posiadać atomy węgla – pierwiastka, który w normalnych warunkach tworzy cztery wiązania, poprzez cztery pary elektronów. Wolny rodnik jest pod tym względem jednak „wyjęty spod prawa” – tworzy on bowiem trzy normalne wiązania, a pozostały pojedynczy elektron próbuje znaleźć stabilną cząsteczkę, której „skradnie” lub doda elektron, w efekcie czego powstanie kolejny wolny rodnik.
Moses Gomberg przy pracy; źródło: alchetron.com
Mechanizm działania antyoksydantów na wolne rodniki; źródło: Wikimedia Commons


Skąd się biorą wolne rodniki w organizmie?

Paradoksalnie tlen, który potrzebny jest nam do życia, odgrywa też kluczową rolę w degeneracji organizmów żywych. To bowiem właśnie słynna cząsteczka O2, bez której nie da się oddychać, we wnętrzu ciała rozpada się na pojedyncze atomy tlenu, każdy z pojedynczym, „nieszczęśliwym” elektronem. Mówiąc o stresie oksydacyjnym, myślimy więc o zjawisku ataku niestabilnych atomów na cząsteczki tworzące zdrowe tkanki ciała.
Niestety, proces ten zachodzi nieustannie, a wolne rodniki są nam wręcz potrzebne do egzystencji. Zdaniem naukowców biorą one udział w kluczowych reakcjach łańcuchowych umożliwiających człowiekowi transformację wdychanego powietrza oraz spożywanego pokarmu w energię. Wolne rodniki mają też wspomagać system odpornościowy w walce z drobnoustrojami chorobotwórczymi. Sama ich obecność nie jest więc problemem – ilość zaś owszem!

Czynniki, które zwiększają liczbę wolnych rodników w organizmie

Wolne rodniki towarzyszą nam w ciągu życia, a ich skumulowany wpływ można obserwować jako starzenie, które najłatwiej widać na skórze – utracie elastyczności, zwiotczeniu, pojawianiu się zmarszczek. Nie inaczej wygląda sytuacja z wewnętrznymi organami. Ale dwie osoby w tym samym wieku mogą mieć bardzo różnie nasilony poziom stresu oksydacyjnego. Wynika to z faktu, że poza naturalnym metabolizmem na produkcję wolnych rodników wpływ mają także inne czynniki – część z nich zaś pozostaje pod naszą kontrolą.

Zdaniem naukowców wolne rodniki „przyjmujemy” wraz z jedzeniem, zwłaszcza tym niezdrowym, jak np. smażonymi daniami, a także alkoholem i dymem papierosowym. Ponadto ich poziom zwiększa zanieczyszczenie środowiska oraz obecność niektórych substancji chemicznych w otoczeniu, np. pestycydów. Uważa się również, że wszystkie leki generują pojawianie się nowych wolnych rodników, przede wszystkim zaś niesterydowe leki przeciwzapalne, cytostatyki stosowane w terapii raka, leki antypsychotyczne czy antywirusowe.
Diagram przedstawiający źródła wolnych rodników; opracowanie własne.
Struktura DNA może zostać uszkodzona wskutek zwiększonego poziomu wolnych rodników; źródło: Wikimedia Commons


Niszczący wpływ wolnych rodników

Gdy wolny rodnik zaatakuje cząsteczkę będącą częścią zdrowej tkanki ciała, uszkadza ją i destabilizuje, co może prowadzić nawet do całkowitego zniszczenia komórki. Jedna „zaatakowana” cząsteczka atakuje bowiem kolejną na sposób efektu domina. Co to oznacza dla organizmu?
Śmierć jednej komórki nie jest oczywiście problemem, ale ponieważ stres oksydacyjny trudno jest zahamować, a ma on naturalną tendencję do samo rozszerzania się, w ostatecznym rozrachunku dochodzi do poważnych zmian w zdrowych tkankach. Przykładem może być zaburzenie struktury tłuszczów, które w efekcie mają większą skłonność do blokowania naczyń krwionośnych, prowadząc do rozwoju chorób układu krążenia. Wolne rodniki potrafią też uszkadzać strukturę białek, a, co za tym idzie, zasad tworzących nasze geny. Zniszczone DNA to zaś pierwszy krok do rozwoju procesów nowotworowych.

Na dzień dzisiejszy medycyna łączy zwiększony poziom stresu oksydacyjnego z rozwojem takich schorzeń jak:
  • Alkoholizm
  • Artretyzm
  • Arterioskleroza
  • Choroba Alzheimera
  • Choroba Parkinsona
  • Niewydolność układu krążenia
  • Niektóre rodzaje raka
  • Wrzody żołądka
  • Toczeń
  • Degeneracja siatkówki
  • Rozedma płuc

Prowadzi się również pogłębione studia nad sposobem, w jaki wolne rodniki wpływają na naturalny proces starzenia. Naukowcy uważają, że to, co wizualnie interpretujemy jako starość, jest efektem skumulowanych uszkodzeń wywołanych przez wolne rodniki, w tym także stopniowej degeneracji DNA, która uniemożliwia produkcję nowych, zdrowych komórek. I choć brakuje jeszcze technik pozwalających wiarygodnie zbadać poziom wolnych rodników w ciele danego człowieka, wiemy już, że zwiększony poziom stresu oksydacyjnego ma pewne charakterystyczne manifestacje fizyczne. Należą do nich przede wszystkim poczucie ciągłego zmęczenia, nawracające bóle głowy, wrażliwość na hałas, zaburzenia pamięci, bóle stawów, problemy ze wzrokiem, obniżona odporność oraz pojawianie się siwych włosów.
Czarne jagody – owoc o bardzo wysokim poziomie antyoksydantów; źródło: pixabay.com


Jak walczyć z wolnym rodnikami?

W całej fatalistycznej teorii wolnych rodników jest jednak nieco optymizmu. Przede wszystkim bowiem świadomy człowiek może aktywnie unikać wymienionych wyżej, potencjalnych źródeł wolnych rodników. Niestety, nie jest to tylko kwestia silnej woli, ale także warunków w jakich żyjemy i choćby współistnienia innych schorzeń. Dlatego istotne jest również zwalczanie obecnych już w organizmie wolnych rodników, które możliwe jest dzięki antyoksydantom.
Antyoksydanty to w skrócie cząsteczki, które w idealny sposób łączą się wolnymi rodnikami, neutralizując ich destrukcyjny charakter. Są one bowiem obdarzone jednym dodatkowym elektronem, który chętnie oddają, nie ulegając przy tym żadnej destabilizacji. Co więcej, są to substancje naturalnie występujące w przyrodzie i to najczęściej pod postacią powszechnie zachwalanych owoców i warzyw! Do najbardziej przeciwutleniających produktów należą przy tym orzechy pekany, kakao, truskawki, czarne jagody, maliny, jarmuż, jagody goji, karczochy, szpinak, fasola, buraki czy czerwona kapusta.

Zagłębiając się w strukturę dobroczynnych owoców i warzyw, najczęściej charakteryzujących się wyraźnymi kolorami, naukowcy odkryli konkretne substancje o działaniu antyoksydacyjnym. Należą do nich przede wszystkim witaminy C i E, likopen czyli czerwony barwnik obecny w pomidorach, pomarańczowy barwnik betakaroten, obecny w winogronach reserwatrol, luiteina, a także cynk. I choć nic nie zastąpi zdrowej, zróżnicowanej diety, suplementacja wspomnianymi związkami może również przynieść pozytywne rezultaty.

Wolne rodniki a sport

W świetle najnowszych badań aktywność fizyczna typu kardio o wysokim poziomie intensywności znacząco zwiększa tempo procesów metabolicznych, powodując zwiększenie ilości wolnych rodników w organizmie! Jest to więc przestroga dla zapalonych atletów, którzy wierzą się, że więcej i mocniej znaczy lepiej. Kluczem do zdrowia pozostaje bowiem na dzień dzisiejszy umiarkowany, regularny wysiłek, który nie szkodzi, ale – wręcz przeciwnie – zwiększa naturalne mechanizmy obronne organizmu także wobec wolnym rodnikom!
Agata Pavlinec


Bibliografia

  1. Jessie Szalay; “What Are Free Radicals?”; data dostępu: 2019-02-25
  2. V. Lobo, A. Patil, A. Phatak, N. Chandra; “Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health”; data dostępu: 2019-02-25
  3. Alugoju Phaniendra, Dinesh Babu Jestadi, Latha Periyasamy; “Free Radicals: Properties, Sources, Targets, and Their Implication in Various Diseases”; data dostępu: 2019-02-25
  4. Zawn Villinnes; “How do free radicals affect the body?”; data dostępu: 2019-02-25
  5. Manal Elfakhani; “Thirteen ways to keep free radicals away, and why it's so important”; data dostępu: 2019-02-25
Ocena (5.0) Oceń:

Pasaż zakupowyprzejdź do pasażu pasaż

Ogłoszenia - ekologia.pl
Pasaż zakupowy