Typen freier Radikale
Die Mehrheit der freien Radikale stammt von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) und reaktiven Stickstoffspezies (RNS). Hier sind einige Beispiele:
- Hydroxylradikale
Hydroxyl ist die neutrale Form des Hydroxidions und ein äußerst reaktives freies Radikal, das stark mit sowohl organischen als auch anorganischen Molekülen interagieren kann, einschließlich DNA, Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten. Es verursacht erheblichen Zellschaden, der weit über den durch andere Sauerstoffarten verursachten Schaden hinausgeht.
- Superoxid-Anionen
Diese werden in den Mitochondrien durch nicht-enzymatische Elektronentransferreaktionen gebildet und haben eine geringe Reaktivität gegenüber Biomolekülen.
- Wasserstoffperoxid
Wasserstoffperoxid kann bei relativ niedrigen Konzentrationen (10 Mikromol) Zellschäden verursachen, wird jedoch bei höheren Konzentrationen deaktiviert.
- Hypochlorsäure
Dieses Oxidationsmittel wird von bestimmten aktivierten weißen Blutkörperchen an der Entzündungsstelle produziert und entsteht durch die Reaktion zwischen Wasserstoffperoxid und Chlorid, die durch einige oxidierende Enzyme katalysiert wird.
- Stickstoffmonoxid (NO)
Ein kleines Molekül, das in Geweben durch Stickstoffoxid-Bildungen synthetisiert wird.
- Singulett-Sauerstoff
Eine elektronisch angeregte und stabile Form von molekularem Sauerstoff, die als hochgiftige reaktive Sauerstoffspezies im lebenden Organismus produziert wird, insbesondere durch die Aktivierung bestimmter Arten von weißen Blutkörperchen.
- Peroxyl (ROO-)
Diese chemische Spezies wird aus Sauerstoff in lebenden Systemen abgeleitet. Die einfachste Form ist das Hydroperoxyl-Radikal (HOO-), das aus Superoxid-Protonen besteht.
- Peroxinitrit (ONOO-)
Ein äußerst giftiges freies Radikal, das direkt mit Kohlendioxid reagieren kann, um hochreaktive Carboxylat-Nitrosate (ONOOCO2−) oder Peroxinitrosäure (ONOOH) zu bilden.
- Ozon (O3)
Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel, das im lebenden Organismus durch den enzymatischen Wasseroxidationsweg produziert werden kann, und spielt eine wichtige Rolle in der Entzündungsreaktion.
Das Konzept freier Radikale
Freie Radikale sind hochreaktive und instabile Moleküle, die natürlicherweise als Nebenprodukt des Stoffwechsels (Oxidation) im Körper entstehen oder durch Umweltgifte wie Tabakrauch und ultraviolette Strahlen erzeugt werden.
Freie Radikale haben eine Lebensdauer von nur einem Teil einer Sekunde. In dieser kurzen Zeit können sie jedoch DNA schädigen, was in einigen Fällen zu Mutationen führen kann, die das Risiko für Krebs erhöhen. Antioxidantien aus der Nahrung können instabile Moleküle neutralisieren und so das Risiko von DNA-Schäden reduzieren.
Die Forschung hat der Bedeutung freier Radikale und anderer oxidierender Substanzen aufgrund ihrer physiologischen Rolle sowie ihres Einflusses auf verschiedene Krankheiten Beachtung geschenkt. Freie Radikale umfassen sowohl reaktive Sauerstoffarten (ROS) als auch reaktive Stickstoffarten (RNS) und stammen sowohl aus internen Quellen (Mitochondrien, Peroxisomen, endoplasmatisches Retikulum) als auch aus externen Quellen (Umweltverschmutzung, Alkohol, Tabakrauch, Schwermetalle und einige Medikamente wie Halothan, Paracetamol sowie Strahlung).
Das Konzept reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies
Reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies sind eine Untergruppe der freien Radikale, die Sauerstoff und Stickstoff enthalten. Diese Radikale sind Spezies, die mindestens ein ungepaartes Elektron in ihrer elektronenhüllenden Umgebung besitzen und in der Lage sind, unabhängig zu existieren. Das Molekül Sauerstoff selbst ist radikalisch, da es zwei Elektronen enthält.