Mik azok a szabadgyökök?

A szabadgyökök olyan oxigén vagy nitrogén alapú molekulák, amelyek kémiai tulajdonságaik révén megtámadhatnak különféle kulcsfontosságú fehérjéket vagy akár a DNS-t is. A szabadgyökök szerepének megértése valóságos forradalmat jelentett az orvostudományban, és alapjaiban változtatta meg a betegségek kialakulásával és kezelésével kapcsolatos felfogásunkat.

A szabadgyökök:

rongálják a sejteket és a genetikai állományt (DNS) …
gyorsítják az öregedési folyamatot,
rövid életű molekulák, befolyásolják a test egészségi állapotát,

A szabadgyökök termelődése és élettani szerepe.

A szervezetben a molekulákat alkotó elemeket páros számú elektronokból álló kötések kapcsolják össze, amelyek a molekula stabilitását biztosítják. Ezek a molekulák a békés egymás mellett élés elveit követik, nem reagálnak más molekulákkal, vagy csak nagyon jól szabályozott körülmények között.

Bizonyos esetekben azonban „vadabb”, reaktívabb molekulák is termelődnek. Ezek a páratlan elektront tartalmazó molekulák amelyeket szabadgyököknek nevezünk rendkívül labilisak, reaktívak és a páros állapot visszaállítására törekednek. Ennek következtében más molekulákkal gyorsan és előszeretettel lépnek kapcsolatba. A folyamat végeredményben ahhoz vezet, hogy a szabadgyök megsemmisül a reakcióban, de a szabadgyök-reakció a célmolekula struktúrájában és funkciójában változást okoz. Ezeket az agresszív kérészéletű molekulákat hasonlíthatnánk a második világháborús japán kamikáze harcosokhoz. Megcélozzák az ellenséges hajókat, beléjük csapódva megsemmisülnek és az ellenség soraiban jelentős károkat okoznak. Hasonlóan a kamikáze repülőgépekhez a szabadgyökök a célponthoz képest viszonylag kisméretűek, gyorsan haladnak, nagy távolságokra juthatnak el és a célmolekulában jelentős változásokat hoznak létre.

Mit kell tudni róluk?

A szabadgyökök az elvesztett elektronjaikat a környező szövetekből próbálják pótolni. Elektront vonnak el a környező sejtekből és ezzel biológiai molekulákat, zsírokat, fehérjéket, DNS-t károsítanak. E folyamatok eredménye a sejtek szétesése és a szövetek károsodása lehet.

A szabadgyököknek két nagy csoportja van, az oxigén és nitrogén eredetű szabadgyökök. Oxigén eredetű szabadgyök például a szuperoxid gyök, amely többek között a mitokondriális légzés során az oxigénmolekulából származhat, és a hidroxil gyök ( OH• ), amely egyebek mellett a szövetekben lejátszódó gyulladásos reakciók során keletkezhet. A hidroxil gyök egy gyök-gyök reakcióból keletkezik és  rendkívül reaktív, mely minden biológiai molekulát oxidál.

A nitrogén eredetű szabadgyökök legfontosabb példája a nitrogén-monoxid szabadgyök (NO). Vannak olyan vegyületek is, ahol gyök-gyökkel való reakció, vagyis amelyek nem rendelkeznek párosítatlan szabad elektronnal, de mégis reaktívak, és képesek biológiai molekulákkal reakcióba lépni (pl. a hidrogén-peroxid, a hipoklórossav vagy a peroxi-nitrit nevű vegyületek, nitrogén – dioxid gáz ( NO2• ) és a nitronium ion ( NO2+ ).

A szabadgyökök és oxidánsok egymásba átalakulhatnak, vagyis ha gyök nem gyökkel reagál,  és esetenként önfenntartó szabadgyök-láncreakciókat is beindíthatnak. Itt számtalan új szabadgyök keletkezik. Ennek eredménye a

• Többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA) – lipidperoxidáció
• DNS lánchasadás ( strand-brake mutációk )
• szénhidrátok ( receptorok )

A szabadgyökök alapvetően a szervezetben végbemenő anyagcsere-folyamatok során keletkeznek, vagy speciális fehérjék (enzimek) által, vagy pedig fehérjementes biokémiai reakciókban. Oxidánsok és szabadgyökök külső forrásból is bejuthatnak a szervezetbe, például környezeti ártalmak (kipufogógáz, ionizáló sugárzás, dohányzás, erős napfényhatás, számos méreg és gyógyszermérgezés során stb.) révén. A szabadgyök-reakciókat a szervezet minden sejtjében leírták, de a legfontosabb célszervek közé a szív és az erek, az agy és az idegek, a bél, a vese, a máj és a tüdő tartozik.

Annak ellenére, hogy a szabadgyökök hatásai kémiai reaktivitásukból kifolyólag szabályozatlannak vagy szabályozhatatlannak tűnnek, a szervezet megtalálta a módot arra, hogy a szabadgyököket felhasználja saját céljaira. Az oxigén eredetű szabadgyököket például a szervezet arra használja, hogy elpusztítson velük a szervezetbe behatoló káros mikroorganizmusokat. A fehérvérsejtek odasietnek a behatoló mikroorganizmusokhoz és hirtelen nagy mennyiségű oxidánst, szabadgyököket és más reaktív vegyületeket szabadítanak fel a célsejt szomszédságában (oxidatív burst) amely a célsejtet megöli, de sajnos  sokszor a fehérvérsejt sem éli túl ezt a folyamatot.

Az egyik sejtkárosító vegyület amelyet a fehérvérsejtek termelnek nem más, mint a hipoklórossav, amely kémiailag megegyezik a hipóval, ezzel a közismert fertőtlenítésre használt kémiai anyaggal. Egy másik, lényeges sejtkárosító szabadgyök, amelyet a fehérvérsejtek termelnek, a szuperoxid gyök. A fehérvérsejtekben (pontosabban annak egyik fajtájában, a neutrofil granulocitában) a szuperoxid termelésére egy speciális enzim szolgál, amelyet NADPH-oxidáznak hívunk. A neutrofilek szuperoxid-termelésének fontos szerepe van a behatoló baktériumok elleni küzdelemben, amit az is bizonyít, hogy van egy ritka örökletes betegség (krónikus granulomatózus betegség, minden félmillió emberből egy esetben), amelyben a NADPH-oxidáz egyik alegysége hiányzik, és ezért e betegek fehérvérsejtjei képtelenek szuperoxid gyök termelésére. Az ilyen betegekben a baktériumok és gombák elleni védekezés legyengül, és emiatt visszatérő, sorozatos fertőzések alakulnak ki, amelyek súlyosak, esetenként halálosak is lehetnek.

Az érpályának azon területein, ahol az endotélsejtek károsodnak, az általuk kifejtett értágító hatás megszűnik. Az erek összehúzódnak, a keringő vérlemezkék összetapadnak, aktiválódnak és eltömik az ereket. Amennyiben ezek a folyamatok a szív koszorús ereiben zajlanak le, az eredmény szívinfarktus lehet, ha pedig az agyat ellátó erekben folynak, agyvérzés lehet a következmény.

Dr. Csabai Zsolt Ph.D.