Wat is vrije radicale schade?
Wanneer zuurstof chemisch reageert met andere atomen, produceert de interactie vrije radicalen, dat zijn atomen die een ongepaard elektron in de buitenste schil bevatten. De onstabiele vrije radicalen reageren snel met andere verbindingen en proberen een elektron te stelen. Wanneer het aangevallen molecuul zijn elektron verliest, ontwikkelt het zich tot een vrije radicaal, waardoor een kettingreactie ontstaat. De belangrijkste bedreiging door vrije radicalen komt van de schade die zij aan cellulair deoxyribonucleïnezuur (DNA) of celmembranen toebrengen. Schade door vrije radicalen, die bijdraagt aan kanker, veroudering en een aantal ziekten, kan mogelijk worden voorkomen met antioxidanten, die als chemicaliën gemakkelijk elektronen aan vrije radicalen afstaan.
Mitochondria zijn kleine cellulaire organellen die nuttige chemische energie voor cellen genereren door elektronen tussen moleculen te verplaatsen. Zuurstof neemt de uiteindelijke positie in de elektronentransportketen in en een foutieve interactie tussen een elektron en zuurstof genereert de radicale vorm van zuurstof, de meest voorkomende vrije radicaal in levende systemen. Het primaire mechanisme van radicale zuurstofschade in de cel is mutatie van het cellulaire DNA. Terwijl herstelmechanismen in de cel nucleair DNA kunnen herstellen, kan het mitochondriaal DNA (mtDNA) niet gemakkelijk worden hersteld. Accumulatieve mtDNA-schade bouwt zich in de loop van de tijd op, wat resulteert in uitgebreide mitochondriale disfunctie, afnemende celenergievoorraden en ultieme celdood.
Veranderingen in bronmoleculen door zonlicht creëert andere vrije radicalen. In de lagere atmosfeer zijn de meest opvallende voorbeelden de door licht geïnduceerde dissociatie van stikstofdioxide, waarbij zuurstof en stikstofoxide worden verkregen, een sleutelingrediënt in smog, en de fotodissociatie van ozon om een geëxciteerd zuurstofatoom te vormen. Een belangrijke bron van radicalen is de dissociatie van chloorfluorkoolwaterstoffen door ultraviolette straling of reacties met andere stratosferische bestanddelen. Deze vrije radicalen vernietigen de ozonlaag.
Schade door vrije radicalen aan DNA leidt tot mutaties die kwaadaardigheid veroorzaken. Atherosclerose, aan alcohol gerelateerde leverschade en emfyseem door het roken van sigaretten worden allemaal toegeschreven aan door vrije radicalen veroorzaakte oxidatie van veel van de lichaamschemicaliën. Vrije radicalen kunnen schizofrenie, de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en doofheid veroorzaken. Een ander voorbeeld van schade door vrije radicalen is de huidschade die optreedt bij overmatige blootstelling aan de zon. De "vrije radicalen theorie van veroudering" stelt voor dat vrije radicalen het verouderingsproces zelf activeren.
Oxidatie is het proces van schade door vrije radicalen veroorzaakt door radicale zuurstof. Antioxidanten zijn moleculen die veilig elektronen kunnen doneren aan vrije radicalen, waardoor de oxidatieve kettingreactie wordt beëindigd voordat kritische moleculen worden beschadigd. Hoewel verschillende enzymsystemen in het lichaam vrije radicalen opvangen, zijn de belangrijkste vitamine- of minerale antioxidanten vitamine A of bètacaroteen, vitamine E, vitamine C en selenium, dat een sporenmetaal is. Het lichaam maakt deze voedingsstoffen niet, dus ze moeten worden verkregen als onderdeel van een uitgebalanceerd dieet.