Was ist ein Schaden durch freie Radikale?

Wenn Sauerstoff chemisch mit anderen Atomen reagiert, entstehen durch die Wechselwirkung freie Radikale, bei denen es sich um Atome handelt, die ein ungepaartes Elektron in der Außenhülle enthalten. Die instabilen freien Radikale reagieren schnell mit anderen Verbindungen und versuchen, ein Elektron zu stehlen. Wenn das angegriffene Molekül sein Elektron verliert, entwickelt es sich selbst zu einem freien Radikal und startet eine Kettenreaktion. Die Hauptbedrohung durch freie Radikale beruht auf den Schäden, die sie an zellulären Desoxyribonukleinsäuren (DNA) oder Zellmembranen verursachen. Schäden durch freie Radikale, die zu Krebs, Alterung und einer Reihe von Krankheiten führen, können möglicherweise mit Antioxidantien verhindert werden, die als Chemikalien leicht Elektronen an freie Radikale abgeben.

Mitochondrien sind kleine zelluläre Organellen, die nützliche chemische Energie für Zellen erzeugen, indem sie Elektronen zwischen Molekülen bewegen. Sauerstoff nimmt die Endposition in der Elektronentransportkette ein, und eine fehlerhafte Wechselwirkung zwischen einem Elektron und Sauerstoff erzeugt die radikalische Form von Sauerstoff, dem in lebenden Systemen am häufigsten vorkommenden freien Radikal. Der primäre Mechanismus der Schädigung von Radikalsauerstoff in der Zelle ist die Mutation der zellulären DNA. Während Reparaturmechanismen in der Zelle nukleare DNA reparieren können, kann die mitochondriale DNA (mtDNA) nicht leicht wiederhergestellt werden. Im Laufe der Zeit kommt es zu akkumulativen mtDNA-Schäden, die zu ausgedehnten mitochondrialen Dysfunktionen, nachlassender Energieversorgung der Zellen und endgültigem Zelltod führen.

Änderungen der Quellmoleküle durch Sonnenlicht erzeugen andere freie Radikale. In der unteren Atmosphäre sind die bemerkenswertesten Beispiele die lichtinduzierte Spaltung von Stickstoffdioxid zu Sauerstoff und Stickstoffmonoxid, einem Schlüsselbestandteil des Smogs, und die Photodissoziation von Ozon zur Bildung eines angeregten Sauerstoffatoms. Eine wichtige Radikalquelle ist die Dissoziation von Fluorchlorkohlenwasserstoffen durch ultraviolette Strahlung oder durch Reaktionen mit anderen stratosphärischen Bestandteilen. Diese freien Radikale zerstören die Ozonschicht.

Eine Schädigung der DNA durch freie Radikale führt zu Mutationen, die zu Malignität führen. Atherosklerose, alkoholbedingte Leberschäden und Emphysem durch Zigarettenrauchen werden alle auf die durch freie Radikale verursachte Oxidation vieler Körperchemikalien zurückgeführt. Freie Radikale können Schizophrenie, Alzheimer, Parkinson und Taubheit verursachen. Ein weiteres Beispiel für Schäden durch freie Radikale ist der Hautschaden, der bei übermäßiger Sonneneinstrahlung auftritt. Die "Theorie der freien Radikale des Alterns" besagt, dass freie Radikale den Alterungsprozess selbst auslösen.

Oxidation ist der Prozess der Schädigung durch freie Radikale, die durch radikalischen Sauerstoff verursacht wird. Antioxidantien sind Moleküle, die Elektronen sicher an freie Radikale abgeben können und die oxidative Kettenreaktion beenden, bevor kritische Moleküle beschädigt werden. Obwohl verschiedene Enzymsysteme im Körper freie Radikale abfangen, gehören zu den wichtigsten Vitamin- oder Mineral-Antioxidantien Vitamin A oder Beta-Carotin, Vitamin E, Vitamin C und Selen, das ein Spurenmetall ist. Der Körper stellt diese Nährstoffe nicht her und muss sie daher im Rahmen einer ausgewogenen Ernährung aufnehmen.