Slobodni radikali
Slobodni radikali su atomi, molekuli ili joni sa nesparenim elektronom u spoljašnjoj orbitali. Iako su sposobni za samostalno postojanje, slobodni radikali su nestabilni, tj.hemijski visoko reaktivni, zato što nespareni elektron koji se nalazi u njihovoj spoljašnjoj orbitali teži da se stabilizuje sparivanjem sa drugim elektronom. Tako, kada radikali reaguju sa neradikalima nastaju novi, takozvani sekundarni slobodni radikali, odnosno dolazi do propagacije i stvaranja čitavog niza radikala koji su takođe veoma toksični, što znači da „radikali rađaju radikale“. Slobodni radikali su nestabilni molekuli, visoke reaktivnosti, koji u organizmu stupaju u hemijske reakcije sa delovima ćelije (proteinima, lipidima, ugljenim hidratima, molekulima DNK), što dovodi do biohemijskih, strukturnih, funkcionalnih poremećaja.
Slobodni radikali ili reaktivne vrste kiseonika (ROS) i reaktivne vrste azota (RNS) su izrazito reaktivni molekuli koji se prirodno javljaju kao produkti normalnih ćelijskih oksidativnih procesa. Koncetracije reaktivnih jedinjenja kiseonika se mogu povećati do visokih nivoa u nekim patološkim procesima, mogu reagovati sa ćelijskim elementima i izazvati oštećenje, poremećaj funkcija ili propadanje ćelija.
Slobodni radikali u patogenezi različitih oboljenja
Hiperprodukcija nekoliko tipova ROS je povezana sa nizom toksičnih efekata. Većina ovih efekata su povezani sa hidroksilnim radikalom, jednim od najreaktivnijih vrsta ROS, koji oštećuje ćelijske komponente, uključujući lipide, proteine, ugljene hidrate i nukleinske kiseline, što na kraju dovodi do ćelijske nekroze i apoptoze (ćelijske smrti). Smatra se da su slobodni radikali odgovorni za nastanak akutnih i hroničnih poremećaja koji se manifestuju kao inflamatorni procesi, neurološki poremećaji, kardiovaskularni poremećaji, maligne bolesti i dr. Visoke koncentracije slobodnih radikala izazivaju oksidativni stres koji je preduslov mnogobrojnih patoloških efekata. Međutim, niske i umerene koncentracije ovih materija, koje nastaju sasvim normalno tokom metaboličke aktivnosti ćelije, igraju višestuke značajne uloge u mnogim reakcijama.
Slobodni radikali u uslovima svakodnevnog života
Proizvodnju slobodnih radikala podstiču egzogeni i endogeni oksidansi kojima je organizam konstantno izložen. Egzogeni oksidansi su: ozon, smog, jonizujuće zračenje, višak jona prelaznih metala, metabolizam toksičnih jedinjenja i lekova, ksenobiotici, višak kiseonika, odnosno njegova povećana koncentracija i sl. Glavni endogeni izvor slobodnih radikala je respiratorni lanac prenosa elektrona u mitohondrijama, odnosno nepotpuna redukcija kiseonika za vreme oksidativne fosforilacije. Tada se 1-3% kiseonika može prevesti u superoksid-anjonradikal. Ovaj način proizvodnje reaktivnih vrsta kiseonika (ROS) je posebno važan tokom fizičke aktivnosti, jer se tada koristi preko 40 puta više kiseonika nego tokom mirovanja.
Drugi po značaju endogeni izvor ROS su enzimi koji fiziološki proizvode oksidanse.
Treći po značaju endogeni izvor ROS je autooksidacija malih molekula tokom respiratornog praska u aktiviranim fagocitima tokom inflamatornog odgovora. O intenzitetu proizvodnje slobodnih radikala odlično govori podatak da se od ukupno oko 250 g kiseonika koga zdrav čovek dnevno udahne 2-5% prevede u toksični superoksid anjon radikal, a gotovo 5% ukupne normalne mitohondrijalne potrošnje kiseonika oslobađa singlet kiseonika – 1O2.