Czym są wolne rodniki?

Wolne rodniki są atomami, które zawierają niesparowane elektrony, co czyni je wysoce reaktywnymi. Powstają one w organizmie jako produkt uboczny normalnych procesów metabolicznych, a także w wyniku ekspozycji na czynniki zewnętrzne, takie jak zanieczyszczenia środowiskowe, używki, a nawet intensywny wysiłek fizyczny.

Wolne rodniki są w dużej mierze odpowiedzialne za starzenie się organizmu i nasze samopoczucie. Wiemy to już od lat 50. kiedy powstała wolnorodnikowa teoria starzenia się. Sformułował ją amerykański gerontolog Harman Denham. Ten proces dotyczy wszystkich zwierząt jak i ludzi. Posiadamy oczywiście mechanizmy regulujące i naprawcze ale ostatni wzrost obciążeń środowiskowych oraz BHP życia sprawiają, że są one niewystarczające. Wolne rodniki odgrywają też pewną pozytywną rolę w procesach biologicznych, ale ich nadmiar może prowadzić do uszkodzenia komórek i tkanek, co jest związane z wieloma chorobami oraz samym procesem starzenia się organizmu.

Mechanizm działania wolnych rodników

Zacznijmy od atomu o prawidłowej budowie – składa się on z jądra i krążących wokół niego par elektronów. Wolny rodnik to atom niestabilny – ma jeden elektron bez pary. Aby odzyskać równowagę, krążąc po ciele kradnie brakujący elektron innemu atomowi. Może go zabrać np. z atomów budujących ściany komórek, białka czy DNA. W ten sposób niszczy je i sam odzyskuje stabilność. Okradziony atom sam staje się wolnym rodnikiem i uszkadza kolejne atomy. W ten sposób uruchamia się proces lawinowy i koło się zamyka.

Ten proces prowadzi do uszkodzeń oksydacyjnych, które mogą zakłócać funkcjonowanie komórek i wywoływać stan zapalny. Na poziomie komórkowym, uszkodzenia DNA mogą prowadzić do mutacji, a w konsekwencji do rozwoju nowotworów. Z kolei uszkodzenia białek i lipidów mogą przyczyniać się do rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, miażdżycy oraz innych schorzeń związanych z wiekiem.

W skrócie – im więcej będzie wolnych rodników, tym częściej będą one uszkadzały DNA. Im więcej więc będzie wolnych rodników, tym szybciej będziemy się starzeli.

Jakie są główne przyczyny  powstawania wolnych rodników?

• Nadmierne promieniowanie UV (opalanie, solarium!)
• Przepracowanie, stres, zła dieta
• Stany zapalne, brak ruchu
• Zanieczyszczenia powietrza, wody, żywności
• Pestycydy i inne środki chemiczne
• Spowolniony metabolizm
• Farmakologia
• Dym tytoniowy i inne używki

Choroby związane z nadmiarem wolnych rodników

Nadmiar wolnych rodników, a co za tym idzie, stres oksydacyjny, jest związany z wieloma chorobami przewlekłymi, w tym:

1. Choroby układu sercowo-naczyniowego: Wolne rodniki przyczyniają się do utleniania lipoprotein o niskiej gęstości (LDL), co sprzyja tworzeniu się blaszki miażdżycowej w naczyniach krwionośnych. Miażdżyca jest głównym czynnikiem ryzyka dla zawału serca i udaru mózgu.
2. Choroby neurodegeneracyjne: Uszkodzenia oksydacyjne w mózgu są związane z chorobą Alzheimera, chorobą Parkinsona i innymi zaburzeniami neurodegeneracyjnymi. Wolne rodniki mogą uszkadzać neurony, prowadząc do ich śmierci i utraty funkcji mózgu.
3. Rak: Mutacje DNA spowodowane przez wolne rodniki mogą prowadzić do niekontrolowanego wzrostu komórek i rozwoju nowotworów. Stres oksydacyjny jest również związany z procesem zapalnym, który może promować karcinogenezę.
4. Cukrzyca: Stres oksydacyjny może uszkadzać komórki beta trzustki, które produkują insulinę, co przyczynia się do rozwoju cukrzycy typu 2. Ponadto, nadmiar wolnych rodników może nasilać insulinooporność.

Naturalne siły obronne: antyoksydanty

Pomocne w obronie przed niszczycielskim działaniem wolnych rodników przychodzi grupa związków chemicznych nazwana przeciwutleniaczami albo antyoksydantami. Na pewno słyszałeś o tych nazwach już wcześniej. Są bardzo modne w świecie Beauty i Anty-aging. Sam termin przeciwutleniacze jak nazwa wskazuje – hamuje utleniającemu działaniu rodników. Antyoksydanty neutralizują wolne rodniki, oddając im elektron i tym samym przerywając łańcuch reakcji uszkodzeń oksydacyjnych. Co istotne, antyoksydanty znajdziemy również w jedzeniu, głównie w warzywach i owocach. Takie składniki ma również zielona herbata, kawa i czerwone wino. Naturalne antyoksydanty obejmują witaminy C i E, glutation, karotenoidy oraz enzymy takie jak katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa i peroksydaza glutationowa.

Wodór jako antyoksydant

W ostatnich latach rośnie zainteresowanie wykorzystaniem wodoru molekularnego (H2) jako środka antyoksydacyjnego i narzędzia w terapii antyaging. Wodór molekularny, ze względu na swoje unikalne właściwości, działa jako silny antyoksydant, który skutecznie neutralizuje najbardziej szkodliwe wolne rodniki w mitochondriach, takie jak rodnik hydroksylowy (•OH) i nadtlenoazotyn (ONOO−). Szacuje się, że przeciwutleniające działanie wodoru molekularnego jest ok.180 razy mocniejsze niż witaminy C!

Mechanizmy działania wodoru

1. Selektywność w neutralizacji wolnych rodników: Wodór molekularny neutralizuje wyłącznie najbardziej reaktywne wolne rodniki, co minimalizuje ryzyko zakłócenia naturalnych procesów redoks w organizmie. Dzięki temu, H2 może chronić komórki przed uszkodzeniami oksydacyjnymi bez ingerowania w korzystne sygnały redoks.
2. Łatwość dystrybucji: Ze względu na niewielki rozmiar cząsteczki, wodór molekularny może łatwo przenikać przez błony komórkowe i dostawać się do wnętrza komórek, gdzie jest najbardziej potrzebny. H2 może również przenikać przez barierę krew-mózg, co czyni go potencjalnym środkiem ochronnym w chorobach neurodegeneracyjnych.

Podsumowanie

Wolne rodniki, mimo że pełnią ważne funkcje biologiczne, w nadmiarze mogą prowadzić do poważnych uszkodzeń komórek i tkanek, przyczyniając się do rozwoju wielu chorób oraz przyspieszając proces starzenia się. Wodór molekularny, dzięki swoim właściwościom antyoksydacyjnym, stanowi obiecujące narzędzie w walce z negatywnymi skutkami stresu oksydacyjnego. Jego potencjalne zastosowania w medycynie oraz kosmetyce antyaging otwierają nowe możliwości w poprawie zdrowia i jakości życia.

Źródła

1. Kaczmarek H., Sionkowska A., Wolne rodniki w chemii, biologii i medycynie, Toruń 2013.
2. Puzanowska-Tarasiewicz H., Kuźmicka L., Tarasiewicz M., Antyoksydanty a reaktywne formy tlenu, Bromatologia i Chemia Toksykologiczna, 1/2010.
3. Kulbacka J., Saczko J., Chwiłkowska A., Stres oksydacyjny w procesach uszkodzenia komórek, Polski Merkuriusz Lekarski, 157/2009.
4. Karbarz M., Źródła powstawania i oddziaływanie środowiskowe wolnych rodników, Zeszyty Naukowe SGSP nr 40.
5. Zabłocka A., Janusz M., Dwa oblicza wolnych rodników tlenowych, Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej, 62/2008.