Visas dzīvās sugas pastāvīgi tiek pakļautas reaktīviem līdzekļiem, kas uzbrūk organismiem no ārpuses un no iekšpuses. Pēdējo desmitgažu laikā pētījumos galvenā uzmanība ir pievērsta brīvajiem radikāļiem, jo tie ir iesaistīti daudzu slimību rašanās un attīstībā.
Brīvie radikāļi ir ļoti nestabilas ķīmiskās sugas, jo to struktūrā ir viens vai vairāki nesavienoti elektroni. Savdabīgā elektroniskā izplatīšana liek brīvajiem radikāļiem būt ļoti reaktīviem un censties panākt stabilāku stāvokli, savienojot to ar citām molekulām vai atomiem, "zog" to ūdeņraža atomus vai mijiedarbojoties ar citām radikālām sugām.
Brīvie radikāļi, kad tie veidojas, ātri reaģē ar citām molekulām, izmantojot redoksreakcijas, lai panāktu stabilu elektronisko konfigurāciju. Šāda veida reakcijas laikā starp savienojumiem, kas piedalās reakcijā, notiek elektronu pārnese, kurā viena suga zaudē elektronus (oksidācijas procesu), lai iegūtu citu, kas tos pērk (reducēšanas process): molekula kas zaudē elektronus, ir reducējošais līdzeklis, bet tas, kurš tos iegūst, ir oksidētājs.
Ja brīvais radikāls reaģē ar ne-radikālām sugām, tas var zaudēt vai iegūt elektronus vai vienkārši pievienoties pašai molekulai. Jebkurā gadījumā sugas, kas nav radikālas, pārvēršas par jaunu radikālu, kas izraisa ķēdes reakciju, kurā brīvais radikāls rada citu brīvo radikāļu, līdz divi radikāļi satiekas un aptur reakciju kaskādi.
ROS (reaktīvās skābekļa sugas) un citas reaktīvās radikāļu sugas pašas šūnas veido normālos fizioloģiskos procesos vai var būt eksogēnas izcelsmes. Ķermeņa iekšienē tie parasti tiek izvadīti kā aerobās elpošanas metaboliskie blakusprodukti, daži enzīmu procesi un imūnreakcijas, bet starp galvenajiem ārējiem faktoriem, kas izraisa brīvo radikāļu veidošanos, ir atmosfēras piesārņojums, ultravioletais starojums, ķīmiskie līdzekļi un stress .
Fizioloģiskos apstākļos dzīvajām sistēmām ir endogēnas aizsardzības sistēmas, kas aizsargā strukturālās un funkcionālās biomolekulas no brīvo radikāļu uzbrukuma. Šīs aizsardzības sistēmas, kas var būt fermentatīvas (glutationa, superoksīda dismutāzes, katalāzes) un ne-fermentu (antioksidantu molekulas un vitamīni, kas ņemti ar uzturu), reaģē ar radikālām sugām, pirms tās var uzbrukt bioloģiskām struktūrām, mazinot to potenciālu. kaitīgs.
Ja nav šī "antioksidanta barjera", brīvie radikāļi ātri reaģē ar dzīvībai svarīgām biomolekulām, piemēram, DNS, lipīdiem un proteīniem, izraisot smagu šūnu bojājumu un pat šūnu nāvi.
Pateicoties pārmērīgai iedarbībai uz ļoti reaktīvām oksidējošām sugām, var zaudēt līdzsvaru starp brīvajiem radikāļiem un antioksidantiem; tas izraisa oksidējoša stresa situāciju, kas ir atbildīga par būtiskiem bojājumiem, kas apdraud šūnu un audu funkcionalitāti un ir saistīta ar daudzām hroniskām slimībām, piemēram, sirds un asinsrites traucējumiem (aterosklerozi, išēmiju, insultu), diabētu, vēzi, slimībām. neirodeģeneratīvs (piemēram, Parkinsona slimība, Alcheimera slimība). Turklāt oksidatīvais stress ir viens no galvenajiem šūnu novecošanās cēloņiem. ROS faktiski uzbrūk lipīdu polinature ķēdēm, kas izraisa to oksidēšanos (lipīdu peroksidāciju). Lipīdu ķēžu maiņa ir nopietns bojājums šūnu membrānām, kas kļūst arvien caurlaidīgākas un zaudē savu efektivitāti, tādējādi izraisot priekšlaicīgu šūnu un audu novecošanos.
No ķīmiskā viedokļa brīvie radikāļi veido plašu savienojumu grupu, kas, lai to vienkāršotu, var iedalīt divās galvenajās kategorijās: ROS (reaktīvās skābekļa sugas), kas ir reaktīvās sugas, kas satur skābekli un kas ietver arī tādas radikālas molekulas kā peroksīdi un RNS (reaktīvās slāpekļa sugas), kas ietver radikālas slāpekļa sugas (NO slāpekļa radikālis un peroksinitrits).
ROS veidojas fizioloģiski nelielos daudzumos kā sekundārie elpošanas vielmaiņas produkti, bet tos var radīt lielos daudzumos arī vides faktoru, piemēram, UV starojuma un piesārņojuma, vai imūnsistēmas darbības rezultātā pēc tam, kad ir aktivizēts iekaisuma reakcijas. ROS ietver gan radikālas sugas, piemēram, superoksīda anjonu, gan hidroksilgrupas, gan hidroperoksilgrupas, kas ir ne-radikālas sugas, piemēram, ūdeņraža peroksīds (H 2 O 2 ) un atsevišķs skābeklis. Hidroksilgrupa un singletskābeklis ir visreaktīvākās brīvo radikāļu formas, jo tās strauji oksidē visas bioloģiskās molekulas, jo īpaši nepiesātinātos taukus, proteīnus, nukleīnskābes, radot nopietnus bojājumus šūnām.
