Was sind reaktive Sauerstoffspezies?
Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) sind Moleküle, die das Element Sauerstoff enthalten und chemisch sehr aktiv sind. Diese Moleküle, die verschiedene Formen annehmen können, erreichen diese Reaktivität aufgrund eines gemeinsamen Merkmals: der Anwesenheit eines Elektrons mit nur einer Einfachbindung. Elektronen in diesem Zustand tendieren stark dazu, stärkere Bindungen zu bilden, was zu chemischen Reaktionen führt. Reaktive Sauerstoffspezies können so einfach wie Superoxidmoleküle (O 2 - ) oder komplexere Moleküle wie Wasserstoffperoxid (H 2 O 2 2) sein. Diese Moleküle, die manchmal als Oxidationsmittel oder freie Radikale bezeichnet werden, befinden sich im menschlichen Körper und werden durch zelluläre Prozesse genutzt und gebildet.
Die Zellen des menschlichen Körpers verwenden Superoxidmoleküle, um Nahrung in Energie und andere Stoffwechselfunktionen umzuwandeln. Diese biochemischen Prozesse sind sehr komplex, aber viele von ihnen beginnen damit, dass Superoxidmoleküle in andere reaktive Sauerstoffspezies umgewandelt werden, die dann in weiteren Reaktionen verwendet werden. Der Körper verfügt über natürliche Mittel, um mit diesen Molekülen umzugehen, da zahlreiche Enzyme dazu dienen, sie zu neutralisieren oder in eine weniger reaktive Form umzuwandeln. Eine Überfülle an Molekülen reaktiver Sauerstoffspezies ist potenziell schädlich und trägt vermutlich zu vielen Prozessen bei, die menschliche Zellen, DNA und letztendlich die allgemeine Gesundheit zerstören. Viele Lebensmittel und andere Nahrungsergänzungsmittel werden als Antioxidantien vermarktet. Dies sind Substanzen, die überschüssige Moleküle reaktiver Sauerstoffspezies neutralisieren und so verhindern, dass sie den Körper schädigen.
Moleküle wie reaktive Sauerstoffspezies können auf verschiedene Arten in den Körper eingeschleust werden, werden aber hauptsächlich durch die Atemluft eingeschleust. Zigarettenrauch und Industrieabgase enthalten große Mengen dieser Arten von Molekülen, von denen bekannt ist, dass sie menschliches Gewebe, insbesondere die Lunge, schädigen. Ozon (O 3) , ein natürlich vorkommendes Molekül, ist auch chemisch sehr reaktiv, obwohl es in der Erdatmosphäre nur in geringen Mengen vorhanden ist.
Reaktive Sauerstoffspezies können die menschliche DNA schädigen, indem sie mit Proteinen reagieren, die in DNA-Strings enthalten sind. Dieser Schaden kann manchmal durch die natürlichen Abwehrkräfte des Körpers repariert werden, aber diese Abwehrkräfte sind nicht perfekt, und wenn die Reparaturen fehlschlagen, kann der Schaden zu genetischen Mutationen führen. Oxidative Schädigung der DNA kann eine verminderte Enzymaktivität verursachen und wurde mit Krebs in Verbindung gebracht. Dieses Potenzial für eine Schädigung der Zellen und Gewebe des Körpers aufgrund eines Überschusses an reaktiven Sauerstoffspezies in Kombination mit der Notwendigkeit einer bestimmten Anzahl von ROS-Molekülen führt zu einer Art Paradoxon. Der Körper benötigt und nutzt einige Arten dieser Moleküle für grundlegende Stoffwechselfunktionen, ein Überschuss kann jedoch schädlich sein.