Kako prosti radikali poškodujejo celice?

Prosti radikali so atomi ali molekule, ki jim v zunanji elektronski lupini manjka en elektron. Zaradi tega so izjemno nestabilni in reaktivni. Da bi dosegli stabilnost, skušajo ta manjkajoči elektron ukrasti drugim molekulam v svoji okolici – beljakovinam, maščobam v celičnih membranah in celo DNK. Ko jim to uspe, poškodujejo tarčo, ta pa sama postane nov prosti radikal, kar sproži verižno reakcijo poškodb.

Temu procesu pravimo oksidativni stres.

Prosti radikali nastajajo naravno med proizvodnjo energije v mitohondrijih, njihovo nastajanje pa povečujejo:

• onesnažen zrak,
• kajenje,
• UV-sevanje,
• nezdrava prehrana,
• kronični stres,
• pomanjkanje spanja.

Naše celice imajo vgrajene antioksidativne obrambne mehanizme, ki jih sproti nevtralizirajo. Ko pa je prostih radikalov preveč, se ravnovesje poruši in začne se proces poškodb, ki je v ozadju staranja in številnih kroničnih bolezni.

Kaj so prosti radikali in od kod prihajajo?

Da bi razumeli, kako prosti radikali poškodujejo celice, si jih moramo najprej predstavljati.

Atom je sestavljen iz jedra in elektronskih lupin, ki ga obdajajo. V stabilnem atomu so elektroni v parih. Prosti radikal pa ima v svoji najbolj zunanji lupini elektron brez para.

Ta osamljeni elektron deluje kot manjkajoči del sestavljanke.

Molekula zato skuša ukrasti elektron drugi molekuli, da bi ponovno postala stabilna.

Ko prosti radikal ukrade elektron drugi molekuli:

• jo poškoduje,
• sproži novo reakcijo,
• ustvari nov prosti radikal.

Tako nastane verižna reakcija.

Glavni vir prostih radikalov v telesu so mitohondriji. Med proizvodnjo energije namreč nastajajo reaktivne kisikove spojine, kar je normalen del presnove. Delovanje mitohondrijev in njihovo povezavo z zdravjem celic podrobneje opisujemo v članku Kako stres vpliva na mitohondrije?.

Poleg notranjih virov nastajanje prostih radikalov povečujejo tudi:

• kajenje,
• alkohol,
• UV-sevanje,
• pesticidi,
• onesnaženje,
• kronični stres,
• prehrana z veliko sladkorja.

Glavne vrste prostih radikalov

Vsi prosti radikali niso enako nevarni.

Nekateri sodelujejo pri:

• imunskem odzivu,
• celični komunikaciji,
• obrambi pred bakterijami.

Drugi pa so zelo agresivni.

Med najpomembnejše reaktivne kisikove spojine sodijo:

Superoksidni anion

Nastaja predvsem v mitohondrijih.

Sam po sebi ni najbolj nevaren, vendar predstavlja izhodišče za nastanek drugih reaktivnih spojin.

Vodikov peroksid

Ni pravi prosti radikal, vendar je pomemben vmesni produkt.

Iz njega lahko nastanejo precej bolj agresivne molekule.

Hidroksilni radikal

Gre za najnevarnejši prosti radikal v telesu.

Napade praktično prvo molekulo, ki jo sreča:

• DNK,
• beljakovine,
• celične membrane,
• mitohondrije.

Peroksinitrit

Nastane, ko superoksidni anion reagira z dušikovim oksidom.

Še posebej škodljiv je za:

• mitohondrije,
• energijsko presnovo,
• živčne celice.

Lipidna peroksidacija: napad na celične membrane

Ena prvih tarč prostih radikalov so celične membrane.

Te vsebujejo polinenasičene maščobne kisline, ki so zelo občutljive na oksidacijo.

Ko prosti radikal napade membrano:

• odvzame elektron maščobni kislini,
• ustvari nov lipidni radikal,
• sproži verižno reakcijo poškodb.

Temu procesu pravimo:
lipidna peroksidacija.

Posledice vključujejo:

• slabšo prepustnost membrane,
• moteno komunikacijo med celicami,
• večjo verjetnost odmrtja celice.

Lipidna peroksidacija je pomemben mehanizem pri:

• aterosklerozi,
• nevrodegenerativnih boleznih,
• staranju.

Poškodbe beljakovin

Beljakovine opravljajo večino nalog v celici.

Ko jih poškodujejo prosti radikali:

• izgubijo svojo strukturo,
• izgubijo funkcijo,
• postanejo manj učinkovite.

Poškodovani encimi:

• slabše izvajajo kemične reakcije.

Poškodovani receptorji:

• slabše sprejemajo signale.

Poškodovani kolagen:

• izgublja prožnost,
• prispeva k staranju kože.

Ta proces je tesno povezan tudi z nastajanjem AGE spojin, ki jih podrobneje opisujemo v članku Kako glikacija poškoduje telo?.

Poškodbe DNK

Najnevarnejša tarča prostih radikalov je DNK.

Prosti radikali lahko:

• poškodujejo baze DNK,
• povzročijo prelome verig,
• sprožijo mutacije.

Če celica poškodb ne popravi:

• se lahko razvije rak,
• pride do prezgodnjega staranja,
• poslabša se delovanje tkiv.

Še posebej ranljiva je mitohondrijska DNK.

Ker se nahaja neposredno ob mestu nastajanja prostih radikalov, je izpostavljena stalnim poškodbam.

Oksidativni stres in kronične bolezni

Ko količina prostih radikalov preseže sposobnost telesa za njihovo nevtralizacijo, nastopi oksidativni stres.

Oksidativni stres velja za enega osrednjih mehanizmov številnih bolezni.

Povezan je z:

• aterosklerozo,
• sladkorno boleznijo tipa 2,
• Alzheimerjevo boleznijo,
• Parkinsonovo boleznijo,
• kroničnim vnetjem,
• prezgodnjim staranjem.

Oksidativni stres ne deluje izolirano. Pogosto nastaja skupaj s kroničnim vnetjem, ki ga podrobneje opisujemo v članku Kako kronično vnetje pospešuje staranje?.

Prosti radikali in možgani

Možgani porabijo ogromno kisika in energije.

Zaradi tega so zelo občutljivi na oksidativni stres.

Prekomerno nastajanje prostih radikalov:

• poškoduje nevrone,
• poslabša koncentracijo,
• poveča možgansko meglo,
• spodbuja nevrovnetje.

Povezavo med vnetjem in zdravjem možganov podrobneje razlagamo v članku Kako vnetje vpliva na možgane?.

Sladkor kot vir prostih radikalov

Visok krvni sladkor poveča obremenitev mitohondrijev.

Posledično nastaja več:

• superoksidnega aniona,
• prostih radikalov,
• oksidativnega stresa.

To je eden glavnih razlogov, zakaj prekomerno uživanje sladkorja pospešuje staranje in poškodbe celic. Celoten mehanizem opisujemo v članku Kako sladkor povzroča oksidativni stres?.

Kako se telo brani pred prostimi radikali?

Telo ima zelo učinkovit antioksidativni sistem.

Med najpomembnejše zaščitne encime sodijo:

• superoksid dismutaza,
• katalaza,
• glutation peroksidaza.

Posebno pomemben je:
glutation.

Gre za najpomembnejši znotrajcelični antioksidant.

Njegovo tvorbo podpirajo:

• česen,
• čebula,
• brokoli,
• križnice.

Pomembno vlogo imajo tudi prehranski antioksidanti, katerih delovanje podrobneje opisujemo v članku Kako antioksidanti vplivajo na telo?.

Najpomembnejši prehranski antioksidanti

Koristni viri vključujejo:

• vitamin C,
• vitamin E,
• flavonoide,
• karotenoide,
• polifenole.

Najdemo jih v:

• jagodičevju,
• zelenem čaju,
• oreščkih,
• zelenjavi,
• sadju,
• olivnem olju.

Kot pojasnjuje Harvard Health Publishing, prehrana, bogata z antioksidanti, pomaga zmanjševati oksidativni stres in podpira dolgoročno zdravje celic.

Praktični nasveti za zmanjšanje oksidativnega stresa

• Jejte več zelenjave in sadja različnih barv.
• Redno uživajte jagodičevje.
• Uporabljajte ekstra deviško olivno olje.
• Omejite sladkor in ultra procesirano hrano.
• Redno se gibajte.
• Poskrbite za kakovosten spanec.
• Zmanjšajte kronični stres.
• Izogibajte se kajenju.

Zaključek

Prosti radikali so naravni del življenja.

V normalnih količinah sodelujejo pri:

• imunskem odzivu,
• celični komunikaciji,
• proizvodnji energije.

Ko pa jih je preveč, začnejo poškodovati:

• celične membrane,
• beljakovine,
• DNK,
• mitohondrije.

To vodi v:

• oksidativni stres,
• kronično vnetje,
• staranje,
• kronične bolezni.

Dobra novica pa je, da lahko z antioksidanti, kakovostno prehrano, rednim gibanjem in zdravim življenjskim slogom pomembno zmanjšamo škodljive učinke prostih radikalov ter zaščitimo svoje celice.

Pogosta vprašanja

Dodatna vprašanja in odgovori

Kako prosti radikali vplivajo na mitohondrije?

Poškodujejo mitohondrijsko DNK in zmanjšujejo sposobnost proizvodnje energije.

Ali sladkor poveča nastajanje prostih radikalov?

Da. Visok krvni sladkor poveča obremenitev mitohondrijev in spodbuja nastajanje prostih radikalov.

Kako antioksidanti nevtralizirajo proste radikale?

Antioksidanti jim podarijo elektron in jih stabilizirajo, ne da bi sami postali škodljivi.

Ali lahko kronični stres poveča oksidativni stres?

Da. Kronični stres poveča tvorbo prostih radikalov in oslabi antioksidativni obrambni sistem.