Proteklih desetak godina zna se da su oštećenja slobodnim radikalima, nastala tijekom oksidacijskog procesa, uključena u patofiziologiju različitih bolesti. Smatra se da su mnoge akutne (primjerice, akutna upala povezana s reumatoidnim artritisom ili pankreatitisom, toksičnost aminoglikozida, sepsa, trovanja paracetamolom) kao i kronične bolesti (primjerice ateroskleroza, hipertenzija, plućna fibroza, kronična upala povezana s autoimunim poremećajima ili vaskulitisom, karcinom, Parkinsonova i Alzheimerova bolest, katarakta) u stvari posljedica gubitka ravnoteže između oksidativnog stresa i antioksidantnih obrambenih mehanizma.

Slobodni radikali kemijski su spojevi s jednim ili više nesparenih elektrona u vanjskoj elektronskoj ljusci. Taj nespareni elektron (ili elektroni) slobodna je valencija, zbog čega slobodni radikali imaju vrlo veliku kemijsku reaktivnost s niskom specifičnošću za reaktante. Posljedično, u kemijskoj reakciji, poznatoj i kao oksidacija, dolazi do brzog i nepredvidivog spajanja slobodnih radikala s bilo kojim bliskim proteinom, lipidom, ugljikohidratom ili nukleinskom kiselinom. Vezivanjem slobodnih radikala na spomenute organske molekule mogu nastati novi spojevi, također sa svojstvima radikala i mogućnošću pokretanja novog niza neenzimskih lančanih reakcija.

Izvori slobodnih radikala mogu biti endogeni i egzogeni. Endogeni slobodni radikali u organizmu mogu nastati tijekom metabolizma kisika, fagocitoze, kemotaksije, apoptoze, koagulacije, hipoksije ili hiperoksije. Egzogeni izvor slobodnih radikala mogu biti dim cigarete, lijekovi, prehrana, pesticidi, radon, radioaktivno ozračivanje, UV-zračenje. Slobodni radikali koji nastaju u organizmu čovjeka jesu superoksidni anion, perhidroksilni radikal i hidroksilni radikal. Oni ne moraju biti uvijek štetni za organizam, što znači da u nekim fiziološkim reakcijama i staničnim funkcijama mogu posredovati kao vjesničke molekule. Tako primjerice, slobodni radikali mogu sudjelovati u aktivaciji sustava transkripcijskog čimbenika nuklearnog faktora ki-B, koji sam ima brojne funkcije, odnosno u poticanju sinteze interferona koji sudjeluje u obrani organizma od virusa (ali ne i HIV-a).

Procijeniti i konačno odrediti ulogu slobodnih kisikovih radikala u patofiziologiji različitih bolesti u ljudi, jedno je od vrlo značajnih područja interesa medicinske znanosti. Smatra se da su aktivni slobodni radikali odgovorni za nastanak mnogih akutnih i kroničnih kliničkih stanja, poput akutne i kronične upale (reumatoidni artritis, vaskulitis), neuroloških bolesti (moždani udar, Parkinsonova bolest, amiotrofična lateralna skleroza, Alzheimerova bolest), bolesti kardiovaskularnog sustava (ateroskleroza, hipertenzija) te malignih bolesti. Svim tim stanjima zajedničko je oštećenje biomolekula, tj. proteina, lipida i DNK, procesom oksidacije.

Na lipidima nastaje lipidna peroksidacija, pa dolazi do perforacije stanične membarne s povećanom propusnošću, smrti stanice, ili nakupljanja peroksidnih lipida u postupku starenja. Na proteinima dolazi do karbonilacije i križnog vezivanja aminokiselina, a posljedice su ubrzani katabolizam proteina, skraćen poluvijek života molekula u stanici, snižena enzimska aktivnost ili promijenjena antigeničnost molekula. Na nukleinskim kiselinama izražene su mutacije, a posljedično se mijenja genski izražaj stanice ili dolazi do gubitka heterozigotnosti. Budući da je prirodni poluvijek staničnih proteina od nekoliko minuta do nekoliko dana, oštećenja radikalima često se ne očituju. Naime, novosintetizirane molekule bjelančevina brzo preuzimaju ulogu oštećenih, zbog čega se sustavna disfunkcija ne mora uvijek očitovati ili je to očitovanje prolazno. Međutim, ukoliko se te promjene kumuliraju, dolazi do anatomskih i fizioloških poremećaja, kao što su primjerice, maligne promjene, bolesti kardiovaskularnog sustava te čitav niz degenerativnih stanja, uključivo i sam proces starenja.

Izračunato je da se u molekuli DNK svake humane stanice svakodnevno događa oko 10.000 oksidacijskih "udara". Taj podatak ukazuje na dvije činjenice. Prva je da je oksidacijski stres svugdje prisutan, tj. i u zdravih i u bolesnih osoba, a druga da ljudski organizam raspolaže izvrsnim prirodnim mehanizmima obrane, koji sudjeluju ili u prevenciji i prekidanju procesa oksidacije ili u obnavljanju oštećenih molekula. Međutim, u određenim trenucima čimbenici poput egzogenih toksina, neispravnih mutacija DNK ili oksidacije lipidnih memgrana, narušavaju spomenutu ravnotežu i uzrokuju ne samo kumulaciju štetnih produkata oksidacije, već i bolest starenja.

U prirodnom antioksidacijskom mehanizmu obrane sudjeluju endogeni antioksidansi: vitamin K, A, C i E, koenzim Q, tiolne molekule (cistein, cistamin, metionin, glutation), ubikvinon, glukoza, bilirubin, urati te katabolički peptidi u stanici. Zato je potpuno opravdana preporuka FDA (USA: Food and Drug Administration), prema kojoj bi hranom trebalo unositi četiri važna antioksidansa. To su vitamin C, beta karoten (prekursor vitamina A), vitamin E te selen koji je esencijalni sastavni dio enzima glutation perioksidaze i tioredoksin reduktaze. Spomenuti enzimi sudjeluju također u antioksidacijskim procesima.

U literaturi se vrlo često susreću dva pojma "antioksidans u biološkim tekućinama" i "antioksidans u prehrani" (dietary antioxidant). Pod pojmom "antioksidans u biološkim tekućinama" podrazumijeva se svaka tvar, koja, unatoč malim koncentracijama u organizmu značajno sprječava oksidaciju proteina, lipida, ugljikohidrata te nukleinskih kiselina. Pojam "antioksidans u prehrani" odnosi se na tvar koju svakodnevno u organizam unosimo hranom i koja značajno smanjuje štetna djelovanja reaktivnog kisika i/ili dušika na normalne fiziološke funkcije. Ako značaj antioksidansa promatramo u kontekstu rezultata epidemioloških istraživanja, koja ukazuju na veliku smrtnost od kardiovaskularnih bolesti, karcinoma i moždanog udara, onda postaje razumljivo zašto je znanstveni interes usmjeren upravo na istraživanja učinaka antioksidansa u prevenciji i liječenju tih bolesti.

Doc. Dr.sc. Vlasta Bradamante
spec. kliničke farmakologije
M.Medić-Šarić, I.Buhač, V.Bradamante."Vitamini i minerali, istine i predrasude", F.Hoffmann-La Roche, Zagreb 2000; 295-297.

Literatura: 1. Esterbauer H. Estimation of peroxidative damage: a critical review. Pathol Biol 1996; 44: 25-28 2. Jacob RA, Burri BJ. Oxidative damage and defense. Am J Clin Nutr 1996; 63: 985S-990S. 3. Gey KF. Prospects for the prevention of free radical disease, regarding cancer and cardiovascular disease. Br Med Bull 1993; 49: 679-699 ... ostale reference