Počuli ste už o voľných radikáloch? Dnes sú v móde. Pochopili sme, že sú zodpovedné za mnohé chorobné procesy v živých organizmoch, za ničivé dôsledky reťazových reakcií, v ktorých stoja na samom začiatku.
Definícia a podstata voľných radikálov
Čo to vlastne sú voľné radikály? Sú to atómy alebo skupiny atómov (molekuly), ktoré majú aspoň jeden nespárený elektrón. Voľné radikály sú v podstate atómy či skupiny atómov s nepárovým počtom elektrónov, teda s jedným elektrónom navyše. To ich robí vysoko nestabilné a reaktívne. Takéto atómy sa rýchlo nadväzujú na ďalšie, ktorým berú po jednom elektróne, a tak aj ich premieňajú na voľné radikály. To spúšťa reťazovú reakciu.
Elektróny - to sú asi veľmi spoločenské tvory: neznášajú byť osamote. Okamžite, ako sa ocitnú v atomárnej štruktúre bez svojho partnera, reagujú s elektrónom najbližšej molekuly. Výsledok je, že ho buď vytrhnú alebo sa k nemu pridajú a v tej chvíli sú opäť v páre, čím voľný elektrón zaniká. Lenže, čo sa stane s okradnutou molekulou? Niekde v nej chýba ten vytrhnutý elektrón a tak je vlastne radikálom novým. Okamžite siahne do susednej molekuly, aby tam našla elektrón pre doplnenie svojho “stavu” a takto sa preženie molekulami - a v konečnom dôsledku našimi tkanivami a orgánmi - elektrónová búrka, ktorá vážne poškodzuje všetko, čo jej stojí v ceste.
Ako a kde vznikajú voľné radikály
Voľné radikály sa tvoria ako vedľajší produkt látkovej výmeny, keď sa pôsobením kyslíka rozdelia molekuly, ktoré obsahovali slabé spojenia atómov a ich elektróny sa tak začnú snažiť viazať na ostatných. Produkcii voľných radikálov sa teda nedá úplne zabrániť. Tvorba voľných radikálov je teda primárne spôsobená kyslíkom - prvkom, ktorý nutne potrebujeme pre život.
Aj pri normálnom priebehu týchto biochemických reakcií však občas dôjde k rozdeleniu spárovaných molekúl kyslíka (O2) na dva jednotlivé atómy, ktoré majú nepárové elektróny. Tieto elektróny hľadajú blízko v tele do dvojice ďalší elektrón, s ktorým by sa mohli spárovať. Voľné radikály, ktoré bežne vznikajú počas normálneho bunkového dýchania, sú takzvané reaktívne formy kyslíka (Reactive Oxygen Species - ROS): anión superoxidu (O2-), peroxid vodíka (H2O2) a hydroxylové radikály (OH●).
Prečítajte si tiež: Voľné radikály v medicíne: prehľad
Vzniknuté radikály bývajú veľmi nestabilné a agresívne a tým, že vytrhávajú elektróny z ostatných atómov či molekúl, poškodzujú bunky nášho organizmu. Tvorba reaktívnych foriem dusíka takisto spôsobuje celú škálu problémov. Napríklad znižuje normálnu reguláciu prietoku krvi do tkanív prostredníctvom svalových kontrakcií ciev, znižuje funkčnosť hemoglobínu a ceruloplazmínu pri transporte kyslíka a dokonca môže poškodiť DNA vo vnútri buniek.
Exogénne zdroje: vonkajšie faktory tvorby radikálov
Okrem toho, že si ich organizmus tvorí aj sám, prijímame voľné radikály aj zvonku? Áno. Žiarenie patrí k najvýznamnejším zdrojom. V podstate každé žiarenie, ktorému sme vystavení - ultrafialové zo slnka, rádioaktívne gama žiarenie všade okolo nás, röntgenové žiarenie pri vyšetrení, kozmické žiarenie dopadajúce na našu planétu či - v zanedbateľnej miere - elektromagnetické žiarenie televízneho, rozhlasového a telekomunikačného signálu.
Žiarenie však nie je zďaleka jedinou príčinou tvorby a prílivu voľných radikálov do nášho tela. Zdrojom energie potrebnej k rozštiepeniu chemických väzieb za vzniku radikálov môže byť aj teplo, svetlo, chemická reakcia a pod. Voľné radikály vznikajú tiež počas choroby, po požití drog a niektorých liekov, toxických látok, ťažkých kovov. Voľné radikály prijímame zo znečisteného ovzdušia. Aktívni a pasívni fajčiari okrem toho aj vdychovaním dymu zo spáleného tabakového lístia. Voľné radikály vznikajú tiež pri nedostatku kyslíka a pri dlhotrvajúcej aeróbnej aktivite (vytrvalostné behy, cyklistika a pod.).
Dôsledky na bunky a zdravie
Voľné radikály s obľubou napádajú a poškodzujú mastné kyseliny, kyselinu deoxyribonukleovú, bielkoviny... Mastné kyseliny sú súčasťou každej bunkovej membrány (tým sa voľné radikály stávajú nebezpečné pre každú bunku a ohrozujú funkcie buniek, ktoré napadnú). Najhoršie voľné radikály sú schopné v jadrách a membránach buniek zničiť molekuly nukleových kyselín, proteínov, sacharidov a lipidov. Mutácie a ničenie buniek potom vyústi do srdcovej choroby, rôznych typov rakoviny, či do predčasného starnutia.
Kyselina deoxyribonukleová - to sú vlastne naše gény. Ich poškodenie môže spôsobiť smrť bunky alebo jej premenu na bunku iných (napr. nádorových) vlastností a je na svete ďalší problém. Poškodenie bielkovín je takisto spojené s poškodením funkcie buniek, ale aj poškodením bielkovín v krvi. Už toto by stačilo na to, aby náš organizmus začal zlyhávať. A rastúci výskyt tzv. civilizačných ochorení potvrdzuje, že aj zlyháva.
Prečítajte si tiež: Prehľad o voľných radikáloch a antioxidantoch
Peroxidácia poly-nenasýtených mastných kyselín (PUFA) v lipidovej dvojvrstve bunkových membrán spôsobuje zmeny v štruktúrnej organizácii a zmeny membránových funkcií. Ak sú bunkové membrány poškodené, bunka môže rýchlo stratiť schopnosť správne fungovať a dokonca môže odumrieť.
Nie všetko je čierne: pozitívne funkcie voľných radikálov
Nie všetky voľné radikály sú ale „zlé“. V primeranom množstve zohrávajú dôležitú úlohu v imunitných reakciách a bunkovej signalizácii. Voľné radikály sú taktiež kľúčovou súčasťou imunitného systému. Keď fagocytárne bunky, ako sú makrofágy a neutrofily, stretnú s baktériami, môžu votrelca pohltiť vo fagozóme - fagocytovej vakuole. Tento fagozóm sa následne spojí s lyzozómom, ktorý obsahuje voľné radikály (v makrofágoch sú to reaktívne formy dusíka a v neutrofiloch reaktívne formy kyslíka). Voľné radikály oxidujú lipidy v bakteriálnej membráne, aj ich DNA, čoho cieľom je eliminácia patogénu.
Ale počas dlhotrvajúcich zápalov sa tieto voľné radikály môžu uvoľňovať mimo imunitnej bunky, čo vedie k rozsiahlejšiemu vedľajšiemu poškodeniu a zvýšeniu požiadaviek na antioxidačné systémy iných buniek.
Antioxidanty: hlavná línia obrany
Antioxidanty sú molekuly, ktoré sa spárujú s voľnými radikálmi a zastavia tak nebezpečnú reťazovú reakciu. Antioxidanty sú výnimočné svojou schopnosťou stability aj bez jedného elektrónu. Teda tým, že sa podelí o jeden svoj elektrón s voľným radikálom, sa zároveň samé nepremenia na voľný radikál. Antioxidanty sú látky, ktoré účinne bojujú proti voľným radikálom. Chránia bunkové štruktúry pred poškodením, pričom samotné radikály neutralizujú.
Naše telo sa vie samo brániť voľným radikálom, predovšetkým vďaka tvorbe enzýmov s antioxidačnými účinkami. Jeden z antioxidačných systémov je založený na partnerstve medzi ionizovanými prechodnými kovmi v našom tele (Fe, Cu, Zn, Mo, Cr a Mn) a proteínmi. Mn-, Cu- a Zn-superoxiddismutáza (SOD) sú príklady takýchto antioxidantov a nachádzajú sa vo všetkých bunkách. Spolu s katalázou pôsobia na neutralizáciu reaktívnych foriem kyslíka (obsahuje Fe), ktorú rozkladajú na vodu a kyslík.
Prečítajte si tiež: Použitie lecitínu pre zdravie
Ďalším dôležitým systémom je glutatión peroxidáza (GSH), ktorá obsahuje selén. Je dôležitá na stabilizáciu peroxidu vodíka. Nedostatok selénu v strave sa rýchlo prejaví v nedostatku GSH. Rovnako ako v prípade prechodných kovov, aj nadbytok selénu v čistom stave však ľahko vytvorí voľné radikály.
Hlavné antioxidanty, ktoré musíme prijímať stravou
- Vitamín E - najbežnejší antioxidant, vôbec najefektívnejší v prerušení reťazovej reakcie voľných radikálov. Vitamín E je membránovo viazaný antioxidant, ktorý chráni PUFA v lipidovej dvojvrstve bunky.
- Vitamín C - najúčinnejší pri boji s voľnými radikálmi spôsobenými fajčením či znečistením. Súčasne sa podieľa na recyklácii vitamínu E ako antioxidantu.
- Beta-karotén - provitamín vitamínu A; beta karotén sa v našom organizme premieňa na vitamín A.
- Selén - súčasť glutatión peroxidázy.
Prírodné zdroje antioxidantov a fytochemikálie
Najlepšou cestou, ako si zaistiť dostatočný prísun antioxidantov, je vyvážená strava, ktorá obsahuje dostatok ovocia a zeleniny. K účinným ochrancom patria aj stovky a tisíce rastlinných látok, ktoré ešte len teraz objavujeme a zisťujeme, aké sú dôležité. Nazývame ich fytochemikálie a presviedčame sa, že sa nachádzajú všade - v paradajkách, ríbezliach, čerešniach, egrešoch, jahodách, citrusoch, jablkách, hruškách, banánoch, kapuste, mrkve, obilných klíčkoch, rastlinných olejoch lisovaných za studena, hrášku, cibuli, hrozne, brokolici, marhuliach...
Nachádzajú sa v listoch, koreňoch, plodoch, kvetoch, buľvách, jadrách, stonkách. Nachádzajú sa tam v čerstvom, sušenom i mrazenom stave (menej po tepelnej úprave). Polyfenoly sú rozsiahla skupina bioaktívnych rastlinných látok so silnými antioxidačnými účinkami. V našom podnebí je najbohatším zdrojom polyfenolov červené hrozno z modrých odrôd viniča hroznorodého (Vitis vinifera).
TOP prírodné antioxidanty a superpotraviny
- Spirulina - jeden z najkoncentrovanejších zdrojov beta karoténu.
- Chlorella - významný zdroj antioxidantov, hoci o niečo menej silná ako Spirulina.
- Acai - obsahuje širokú škálu dôležitých antioxidantov, ako napr. vitamín C, E a A.
- Zelený čaj - obsahuje polyfenoly, účinne bojuje proti voľným radikálom.
- Lykopén - najsilnejší známy antioxidant rastlinného pôvodu, bohatý v červených paradajkách.
Keď rovnováha prejde do oxidačného stresu
Keď je voľných radikálov viac, než dokáže telo neutralizovať, vzniká oxidačný stres. Hovoríme o oxidačnom strese, keď tvorba voľných radikálov v tele prekročí schopnosť rôznych antioxidačných systémov ich neutralizovať alebo keď je rozsah poškodenia príliš veľký. Faktory ako stres, znečistenie ovzdušia a infekcie môžu vyvíjať tlak na antioxidačný systém tým, že vytvárajú vyššie hladiny voľných radikálov.
Menej ochranných enzýmov majú spravidla aj ľudia obývajúci silno znečistené životné prostredie, ľudia s nízkou telesnou aktivitou a ľudia obézni. Toto všetko sa dá riešiť. Keď tvorba voľných radikálov v tele prekročí schopnosť rôznych antioxidačných systémov ich neutralizovať alebo keď je rozsah poškodenia príliš veľký hovoríme o oxidačnom strese.
Ako sa chrániť prakticky
Už sme si povedali, že kedy to “preskne” a nadbytok voľných radikálov “rozstrieľa” naše molekuly a bunky nevieme vopred. Najlepšie preto urobíme, ak si budeme držať od tela aspoň tie, ktoré plynú do nás zvonka (nebudeme fajčiť, ani vdychovať zafajčený vzduch, vystavovať sa nadmernému Rtg a UV žiareniu a pod.).
Najväčšiu šancu zintenzívniť svoju ochranu pred voľnými radikálmi však máme využívaním - podľa možností prirodzených - antioxidantov. Najlepšou cestou, ako si zaistiť dostatočný prísun antioxidantov, je vyvážená strava, ktorá obsahuje dostatok ovocia a zeleniny. Vitamíny a doplnky stravy sa príliš neodporúčajú, len keď nie je iná voľba. Konzumáciou superpotravín, ktoré sú len prirodzene vysušené a neprešli chemickými procesmi, si tiež zaistíme zvýšený prísun antioxidantov.
Antioxidanty | Čo sú antioxidanty? | Výhody antioxidantov | Odstraňovanie voľných radikálov a ROS
Stručný praktický plán
- Obmedzte expozíciu vonkajším zdrojom (slnečné UV, znečistenie, fajčenie, nadmerné Rtg).
- Zaraďte do jedálnička viac farebného ovocia a zeleniny, zdrojov polyfenolov a vitamínov C a E.
- Uprednostnite nespracované a tepelne menej upravované rastlinné potraviny, oleje lisované za studena.
- Podporte fyzickú kondíciu primeranou aktivitou, vyvarujte sa extrémnemu preťaženiu bez regenerácie.
- Ak je to potrebné (u nedostatkov), doplňte stopové prvky ako Se, Cu, Zn, Mn lekársky odporúčanými prípravkami.
Zhrnutie kľúčových bodov
- Voľné radikály sú atómy alebo molekuly s nespárovaným elektrónom, vysoko reaktívne a môžu spúšťať reťazové poškodenie molekúl.
- Vznikajú prirodzene pri metabolizme aj vplyvom vonkajších faktorov (žiarenie, toxíny, fajčenie, znečistené ovzdušie).
- Nie všetky voľné radikály sú škodlivé - majú úlohu v imunite a signálnej transdukcii.
- Oxidačný stres vzniká, keď preváži tvorba radikálov nad antioxidačnou kapacitou organizmu.
- Antioxidanty (enzymatické a neenzymatické) pomáhajú neutralizovať radikály; vyvážená strava je základnou ochranou.