Все живые виды постоянно подвергаются воздействию реактивных агентов, которые нападают на организмы снаружи и изнутри. В течение последних нескольких десятилетий основное внимание в исследованиях уделялось, в частности, свободным радикалам из-за их участия в возникновении и развитии многочисленных заболеваний.
Свободные радикалы являются очень нестабильными химическими веществами из-за присутствия в их структуре одного или нескольких неспаренных электронов. Своеобразное электронное распределение приводит к тому, что свободные радикалы становятся очень реакционноспособными и пытаются достичь более стабильного состояния, связываясь с другими молекулами или атомами, «крадя» их атомы водорода или взаимодействуя с другими видами радикалов.
После образования свободные радикалы быстро реагируют с другими молекулами посредством окислительно-восстановительных реакций для достижения стабильной электронной конфигурации. Во время этого типа реакции происходит обмен электронами между соединениями, которые участвуют в реакции, в которой один вид теряет электроны (процесс окисления) в пользу другого, который их покупает (процесс восстановления): молекула который теряет электроны, является восстановителем, в то время как тот, кто их получает, является окислителем.
Когда свободный радикал реагирует с нерадикальным видом, он может потерять или получить электроны или просто присоединиться к самой молекуле. В любом случае нерадикальный компонент превращается в новый радикал, который запускает цепную реакцию, в которой свободный радикал генерирует другой свободный радикал, пока два радикала не встретятся и не остановят каскад реакций.
АФК (активные формы кислорода) и другие активные формы радикалов вырабатываются самими клетками во время нормальных физиологических процессов или могут иметь экзогенное происхождение. Внутри организма они обычно выделяются в качестве побочных продуктов метаболизма аэробного дыхания, некоторых ферментативных процессов и иммунных реакций, в то время как среди основных внешних факторов, которые приводят к образованию свободных радикалов, есть загрязнение атмосферы, ультрафиолетовое излучение, химические агенты и стресс.,
В физиологических условиях живые системы обладают эндогенными защитными системами, которые защищают структурные и функциональные биомолекулы от воздействия свободных радикалов. Эти защитные системы, которые могут быть ферментативными (глутатион, супероксиддисмутаза, каталаза) и неферментативными (молекулы антиоксидантов и витамины, принимаемые с пищей), реагируют с радикальными видами, прежде чем они могут атаковать биологические структуры, снижая их потенциал вредны.
В отсутствие этого «антиоксидантного барьера» свободные радикалы быстро реагируют с жизненно важными биомолекулами, такими как ДНК, липиды и белки, вызывая серьезное повреждение клеток и даже гибель клеток.
Из-за чрезмерного воздействия высокоактивных окислителей баланс между свободными радикалами и антиоксидантами может быть потерян; это вызывает ситуацию окислительного стресса, который ответственен за важные повреждения, которые ставят под угрозу функциональность клеток и тканей, и связан с многочисленными хроническими заболеваниями, такими как сердечно-сосудистые нарушения (атеросклероз, ишемия, инсульт), диабет, рак, заболевания нейродегенеративные (например, болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера). Кроме того, окислительный стресс является одной из основных причин клеточного старения. АФК фактически атакуют липидные полинатурные цепи, вызывая их окисление (перекисное окисление липидов). Изменение липидных цепей представляет собой серьезное повреждение клеточных мембран, которые становятся более проницаемыми и теряют свою эффективность, что приводит к преждевременному старению клеток и тканей.
С химической точки зрения, свободные радикалы составляют широкое семейство соединений, которые для упрощения можно разделить на две основные категории: АФК (активные формы кислорода), которые представляют собой активные формы, содержащие кислород, и которые также включают нерадикальные молекулы, такие как пероксиды и RNS (активные виды азота), которые включают радикальные виды азота (NO азотный радикал и пероксинитрит).
АФК образуются физиологически в небольших количествах как вторичные продукты дыхательного метаболизма, но могут генерироваться в больших количествах также из-за факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовое излучение и загрязнение, или из-за действия иммунной системы после запуска воспалительные реакции. АФК включает оба вида радикалов, такие как супероксидный анион, гидроксильный радикал и гидропероксильные радикалы, которые являются нерадикальными формами, такими как перекись водорода (H 2 O 2 ) и синглетный кислород. Гидроксильный радикал и синглетный кислород являются наиболее реакционно-способными формами свободных радикалов, так как они быстро окисляют все биологические молекулы, в частности ненасыщенные жиры, белки, нуклеиновые кислоты, вызывая серьезное повреждение клеток.
