Všetky živé druhy sú neustále vystavené reaktívnym činidlám, ktoré napadajú organizmy zvonku a zvnútra. V posledných niekoľkých desaťročiach sa výskum zameral najmä na voľné radikály v dôsledku ich zapojenia do vzniku a vývoja mnohých chorôb.
Voľné radikály sú vysoko nestabilné chemické druhy v dôsledku prítomnosti jedného alebo viacerých nepárových elektrónov v ich štruktúre. Zvláštna elektronická distribúcia spôsobuje, že voľné radikály sú veľmi reaktívne a snažia sa dosiahnuť stabilnejší stav spojením s inými molekulami alebo atómami, „kradnutím“ atómov vodíka alebo interakciou s inými radikálovými druhmi.
Po vytvorení voľné radikály rýchlo reagujú s inými molekulami prostredníctvom redox reakcií, aby sa dosiahla stabilná elektronická konfigurácia. Počas tohto typu reakcie dochádza k prenosu elektrónov medzi zlúčeninami, ktoré sa podieľajú na reakcii, v ktorej jeden druh stráca elektróny (oxidačný proces) v prospech iného, ktorý ich kupuje (proces redukcie): molekula, Ktoré stráca elektróny, je redukčné činidlo, zatiaľ čo ten, ktorý ich získava, je oxidant.
Keď voľný radikál reaguje s neradikálovými druhmi, môže stratiť alebo získať elektróny alebo sa jednoducho pripojiť k samotnej molekule. V každom prípade sa neradikálové radikály menia na nový radikál, ktorý spúšťa reťazovú reakciu, v ktorej voľný radikál vytvára ďalší voľný radikál, kým sa dva radikály nestretnú a nezastavia kaskádu reakcií.
ROS (reaktívne druhy kyslíka) a iné reaktívne radikálové druhy sú produkované samotnými bunkami počas normálnych fyziologických procesov alebo môžu mať exogénny pôvod. Vo vnútri tela sa normálne uvoľňujú ako metabolické vedľajšie produkty aeróbneho dýchania, niektoré enzymatické procesy a imunitné reakcie, pričom medzi hlavné vonkajšie faktory, ktoré vedú k tvorbe voľných radikálov, sú znečistenie atmosféry, ultrafialové žiarenie, chemické látky a stres.,
Vo fyziologických podmienkach majú živé systémy endogénne obranné systémy, ktoré chránia štrukturálne a funkčné biomolekuly pred napadnutím voľnými radikálmi. Tieto obranné systémy, ktoré môžu byť enzymatické (glutatión, superoxid dismutáza, kataláza) a neenzymatické (antioxidačné molekuly a vitamíny užívané spolu s diétou), reagujú s radikálnymi druhmi predtým, ako môžu napadnúť biologické štruktúry, čím tlmia ich potenciál. škodlivé.
V neprítomnosti tejto "antioxidačnej bariéry" voľné radikály rýchlo reagujú s životne dôležitými biomolekulami, ako je DNA, lipidy a proteíny, čo spôsobuje vážne poškodenie buniek a dokonca aj smrť buniek.
V dôsledku nadmerného vystavenia vysoko reaktívnym oxidačným druhom sa môže stratiť rovnováha medzi voľnými radikálmi a antioxidantmi; toto vyvoláva situáciu oxidačného stresu, ktorá je zodpovedná za dôležité škody, ktoré ohrozujú funkčnosť buniek a tkanív a je spojená s mnohými chronickými ochoreniami, ako sú poruchy srdcového obehu (ateroskleróza, ischémia, mŕtvica), diabetes, rakovina, ochorenia neurodegeneratívne (napr. Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba). Okrem toho je oxidačný stres jednou z hlavných príčin starnutia buniek. ROS v skutočnosti napadá reťazce lipidových polynatur, ktoré spôsobujú ich oxidáciu (peroxidácia lipidov). Zmena lipidových reťazcov predstavuje vážne poškodenie bunkových membrán, ktoré sa stávajú permeabilnejšími a strácajú svoju účinnosť s následným predčasným starnutím buniek a tkanív.
Z chemického hľadiska voľné radikály predstavujú širokú skupinu zlúčenín, ktoré na zjednodušenie možno rozdeliť do dvoch hlavných kategórií: ROS (reaktívne druhy kyslíka), ktoré sú reaktívnymi druhmi obsahujúcimi kyslík a ktoré zahŕňajú aj neradikálne molekuly, ako sú napr. peroxidy a RNS (reaktívne druhy dusíka), ktoré zahŕňajú radikálový dusík (NO dusičný radikál a peroxynitrit).
ROS sa tvoria fyziologicky v malých množstvách ako sekundárne produkty respiračného metabolizmu, ale môžu byť generované vo veľkých množstvách aj v dôsledku environmentálnych faktorov, ako sú UV žiarenie a znečistenie, alebo pôsobením imunitného systému po spustení. zápalových reakcií. ROS zahŕňa radikálový druh, ako je napríklad superoxidový anión, hydroxylový radikál a hydroperoxylové radikály, ktoré sú neradikálovými druhmi, ako je peroxid vodíka (H202) a singletový kyslík. Hydroxylový radikál a singletový kyslík sú najreaktívnejšie formy voľných radikálov, pretože rýchlo oxidujú všetky biologické molekuly, najmä nenasýtené tuky, proteíny, nukleové kyseliny, čo spôsobuje vážne poškodenie buniek.
