Czym są wolne rodniki, jak powstają i jak je zwalczać?

Czym są wolne rodniki?

Wolne rodniki to atomy lub cząsteczki posiadające niesparowany elektron, co czyni je wysoce reaktywnymi chemicznie. W warunkach homeostazy nasz organizm utrzymuje równowagę pomiędzy powstawaniem wolnych rodników a zdolnością układów antyoksydacyjnych do ich neutralizacji. Gdy równowaga ta zostaje zaburzona i powstaje ich nadmiar, mówimy o stresie oksydacyjnym.

Wolne rodniki, dążąc do uzyskania swojej „pary” dla niesparowanego elektronu, utleniają istotne składniki komórkowe, takie jak lipidy błon komórkowych, białka enzymatyczne czy kwasy nukleinowe. Ich reaktywność prowadzi do uszkodzeń strukturalnych i funkcjonalnych komórek. Innymi słowy, wchodząc w reakcje chemiczne, generują kolejne wolne rodniki.

Jak wolne rodniki wpływają na organizm?

Aby sobie to zwizualizować, wyobraźmy sobie eleganckie przyjęcie, na którym obowiązuje zasada: każdy przychodzi z osobą towarzyszącą.

Na sali niespodziewanie zjawia się gość bez pary (nasz wolny rodnik) – niespokojny, desperacko szukający swojej drugiej połówki. Jedynym sposobem zyskania jej jest rozbicie jednej z par (czyli pozyskanie brakującego elektronu od innej molekuły w organizmie). Tym samym inny uczestnik balu pozostaje bez osoby towarzyszącej (powstanie kolejnego wolnego rodnika). Co robi? Patrzy, komu z kolei może odbić partnera.

Tak zapoczątkowany zostaje proces zakłócania atmosfery przyjęcia (uszkadzania komórek i tkanek). Jeśli gospodarze (układ przeciwutleniaczy) w porę nie uspokoją rozemocjonowanych gości, chaos będzie się rozprzestrzeniał.

Jak powstają wolne rodniki?

Wolne rodniki („goście bez pary”) powstają w wyniku wielu różnych procesów chemicznych, których elementem wspólnym jest utrata elektronu przez cząsteczkę macierzystą.

Proces generowania wolnych rodników może zachodzić w organizmie zarówno naturalnie, jak i w wyniku ekspozycji na czynniki zewnętrzne.

Wolne rodniki powstają m.in. pod wpływem:

• Reakcji utleniania – te procesy zachodzą m.in. podczas prawidłowego funkcjonowania mitochondriów, a konkretnie oddychania komórkowego. Produktem tych reakcji są reaktywne formy tlenu, m.in. anionorodnik ponadtlenkowy i rodnik hydroksylowy powstający z nadtlenku wodoru.
• Reakcji zapalnych – w stanach zapalnych, rozwijających się w odpowiedzi na zakażenia, organizm uwalnia dużą ilość reaktywnych form tlenu, które pełnią funkcję obronną, pomagając w eliminacji patogenów. Niemniej przewlekły stan zapalny, a tym samym nadmiar wolnych rodników, może prowadzić do uszkodzeń komórek i tkanek.
• Promieniowania UV i promieniowania jonizującego (np. rentgenowskiego), które, rozbijając cząsteczki, oddzielają wolny elektron. Przykładem może być rozkład cząsteczek wody w organizmach żywych pod wpływem promieniowania UV, co prowadzi do powstania rodników hydroksylowych.
  Niewłaściwej diety – niektóre pokarmy, takie jak tłuszcze trans obecne w żywności wysoko przetworzonej czy alkohol, sprzyjają powstawaniu wolnych rodników.
• Metabolizmu niektórych leków – mechanizm działania niektórych leków przeciwnowotworowych polega na generowaniu wolnych rodników, które niszczą zmienione komórki, niemniej mogą również uszkadzać w organizmie prawidłowe tkanki.
• Zanieczyszczeń środowiska i toksyn – takich jak dym papierosowy i metale ciężkie. Niestety, w dzisiejszych czasach narażenie na te czynniki zewnętrzne stale rośnie.

Przyczyny nadmiernej ilości wolnych rodników

Do stresu oksydacyjnego, czyli powstawania nadmiernych ilości wolnych rodników, dochodzi, gdy antyoksydanty nie są w stanie wydajnie ich neutralizować. Do zaburzenia tego stanu równowagi przyczyniają się głównie czynniki zewnętrzne:

• palenie papierosów,
• dieta uboga w antyoksydanty,
• nadmierna ekspozycja na promieniowanie słoneczne,
• spożywanie alkoholu,
• narażenie na zanieczyszczenia i toksyny środowiskowe,
• intensywny tryb życia, szczególnie nasilony i przewlekły stres,
• brak aktywności fizycznej lub zbyt intensywny wysiłek.

Zwiększone ilości wolnych rodników obserwuje się również o osób chorujących na choroby przewlekłe o podłożu zapalnym.

Co powodują wolne rodniki?

Wolne rodniki, jako niestabilne cząsteczki, mogą inicjować łańcuchowe reakcje uszkadzające różne struktury komórkowe i zaburzające fizjologiczne procesy.

Działanie wolnych rodników obejmuje:

• Indukowanie przewlekłego stanu zapalnego: Negatywny wpływ wolnych rodników to m.in. aktywacja szlaków zapalnych i pobudzanie wydzielania cytokin prozapalnych. Prowadzi to do długotrwałego stanu zapalnego, który może uszkadzać tkanki i przyspieszać rozwój chorób przewlekłych.
• Uszkodzenia DNA: Reaktywne formy tlenu mogą powodować pęknięcia nici DNA oraz mutacje punktowe, co zwiększa ryzyko nowotworów i przyspiesza procesy starzenia się.
• Peroksydacja (utlenianie) lipidów: Wolne rodniki utleniają lipidy błon komórkowych, destabilizując je i prowadząc do utraty integralności komórki, co może skutkować powstawaniem martwych komórek w procesie apoptozy lub nekrozy.
• Zaburzenia białkowe i enzymatyczne: Uszkodzenia struktur białkowych i centrów aktywnych enzymów wpływają na ich działanie, zaburzając procesy metaboliczne, a tym samym wydolność komórek. Zmiany w kinazach białkowych mogą również zakłócać przekazywanie sygnałów.
• Przyspieszenie procesów starzenia: Gromadzenie uszkodzeń oksydacyjnych w komórkach ma negatywny wpływ na ich regenerację i funkcję, co przejawia się w szybszym starzeniu się skóry, narządów i całego organizmu.

Stres oksydacyjny i nadmiar wolnych rodników – skutki

Wolne rodniki prowadzą przede wszystkim do wzrostu ryzyka zachorowania na choroby cywilizacyjne i zaburzenia metaboliczne.

Jakie choroby powodują wolne rodniki?

• Miażdżycę (poprzez nasilone utlenianie LDL),
• cukrzycę typu 2 (w wyniku zaburzenia działania insuliny),
• nowotwory (w wyniku mutacji DNA),
• nadciśnienie (w wyniku uszkodzenia śródbłonka naczyń),
• zespół metaboliczny (na skutek przewlekłego stanu zapalnego).

Kolejnym skutkiem związanym z działaniem wolnych rodników, niezbilansowanym przez antyoksydanty, jest przyspieszenie procesów starzenia, co wyraża się poprzez:

• szybsze starzenie się skóry: wolne rodniki tlenowe uszkadzają włókna kolagenowe, co prowadzi do powstawania zmarszczek i utraty jędrności cery; dodatkowo skóra staje się szara, pozbawiona blasku, z tendencją do przebarwień,
• obniżenie zdolności organizmu człowieka do regeneracji: zniszczenia komórkowe spowodowane przez wolne rodniki spowalniają podziały komórkowe i odbudowę tkanek, wpływając negatywnie na gojenie ran i regenerację narządów.

Wolne rodniki wpływają również na zwiększone ryzyko chorób neurodegeneracyjnych. Mózg, ze względu na wysokie zużycie tlenu i obecność lipidów, jest szczególnie wrażliwy na stres oksydacyjny. Uważa się, że wolne rodniki biorą udział w patogenezie schorzeń jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona czy stwardnienie zanikowe boczne (ALS).

Co pomaga w walce z wolnymi rodnikami?

• Dieta bogata w antyoksydanty: do codziennego jadłospisu warto włączyć tzw. zmiatacze wolnych rodników, czyli produkty bogate w kwas askorbinowy (duże stężenie witaminy C występuje w cytrusach, papryce, porzeczkach), witaminę E (orzechy, nasiona), polifenole (zielona herbata, kakao, jagody), karotenoidy (marchew, dynia, pomidory).
• Zdrowy styl życia obejmujący: regularną aktywność fizyczną (choć nie nazbyt intensywną), unikanie palenia papierosów i spożywania alkoholu, odpowiednią ilość snu.
• Ochrona skóry: w pierwszej kolejności należy pamiętać o stosowaniu filtrów SPF przez cały rok – opalanie się to nic innego jak dobrowolne poddawanie się oddziaływaniu promieniowania UV, generującego wolne rodniki.
• Odpowiednią pielęgnację zwalczającą wolne rodniki od zewnątrz: w walce z wolnymi rodnikami warto wybierać kosmetyki o działaniu przeciwzmarszczkowym, zawierającym silne antyoksydanty: witamina C, witamina E, koenzym Q10, resweratrol, kwas ferulowy. Przeciwutleniacze (głównie witamina C) wspierają produkcję kolagenu, co poprawia elastyczność skóry oraz spowalnia jej przedwczesne starzenie się.
• Stosowanie antyoksydantów w postaci suplementów diety: wpływ przeciwutleniaczy zawartych w suplementach jest szczególnie ważny, gdy stresowi oksydacyjnemu trudno zapobiegać zbilansowaną dietą czy zdrowym stylem życia.

Nie bójmy się wolnych rodników! Choć zwykle przedstawiane są jako najgorszy wróg ludzkiego organizmu, pamiętajmy, że wolne rodniki mają swoje pozytywne funkcje – wiele fizjologicznych reakcji w całym organizmie nie mogłoby zachodzić bez ich udziału. Nie da się – i nie powinno się! – całkowicie zwalczyć wolnych rodników! Warto natomiast wspierać mechanizmy antyoksydacyjne, aby chronić się przed działaniem wolnych rodników powstających w nadmiarze