Minden élő faj folyamatosan érintkezik a reaktív ágensekkel, amelyek a külső és belső szervezeteket támadják meg. Az elmúlt évtizedekben a kutatás fókuszában elsősorban a szabad gyökökre összpontosítottak, mivel számos betegség kialakulásában és fejlődésében részt vettek.
A szabad gyökök rendkívül instabil kémiai fajok egy vagy több nem párosított elektron jelenléte miatt. A sajátos elektronikus terjesztés a szabad gyököket nagyon reaktívvá teszi, és stabilabb állapotot próbál elérni más molekulákkal vagy atomokkal való összekapcsolással, "hidrogénatomok lopásával" vagy más radikális fajokkal való kölcsönhatással.
A szabad gyökök kialakulása után a redox-reakciók révén gyorsan reagálnak más molekulákkal a stabil elektronikus konfiguráció elérése érdekében. Az ilyen típusú reakció során az elektronok átadódnak a reakcióban résztvevő vegyületek között, amelyben az egyik faj elveszti az elektronokat (oxidációs folyamatot) egy másik, az őket vásárló előnyére (redukciós eljárás): a molekula ami elveszti az elektronokat, a redukálószer, míg az, amelyikbe jut, az oxidálószer.
Amikor egy szabad gyökök reagálnak egy nem radikális fajra, elveszítheti vagy megszerezheti az elektronokat, vagy egyszerűen csatlakozhat magához a molekulához. Mindenesetre a nem-radikális fajok új radikává alakulnak, amely láncreakciót vált ki, amelyben a szabad gyökök újabb szabad gyököt hoznak létre, amíg két radikális találkozik és megállítja a reakciók kaszkádját.
A ROS (reaktív oxigénfajok) és más reaktív radikális fajok a sejtek által termeltek normális fiziológiai folyamatok során, vagy exogén eredetűek lehetnek. A test belsejében rendszerint az aerob légzés anyagcsere-melléktermékei, néhány enzimatikus folyamat és immunreakció formájában szabadulnak fel, míg a szabad gyökök kialakulásához vezető főbb tényezők közé tartoznak légköri szennyezések, ultraibolya sugárzás, kémiai anyagok és stressz. .
Fiziológiai körülmények között az élő rendszerek endogén védelmi rendszerekkel rendelkeznek, amelyek megvédik a strukturális és funkcionális biomolekulákat a szabad gyökök támadásától. Ezek a védelmi rendszerek, amelyek lehetnek enzimatikusak (glutation, szuperoxid-diszmutáz, kataláz) és nem-enzimatikusak (antioxidáns molekulák és az étrenddel bevont vitaminok), reagálnak a radikális fajokkal, mielőtt a biológiai struktúrákat támadhatják, csökkentve a potenciálját káros.
Ennek az "antioxidáns gátnak" hiányában a szabad gyökök gyorsan reagálnak az élet kritikus biomolekulákkal, mint például a DNS, a lipidek és a fehérjék, ami súlyos sejtkárosodást és akár sejthalált is okoz.
Az erősen reaktív oxidáló fajok túlzott expozíciója miatt a szabad gyökök és az antioxidánsok közötti egyensúly elveszhet; ez oxidatív stresszhelyzetet vált ki, ami a károsodásokért felelős, ami veszélyezteti a sejtek és szövetek működését, és számos krónikus betegséghez kapcsolódik, mint például a szív-keringési zavarok (atherosclerosis, ischaemia, stroke), cukorbetegség, rák, betegségek neurodegeneratív (pl. Parkinson-kór, Alzheimer-kór). Továbbá az oxidatív stressz a sejtek öregedésének egyik fő oka. A ROS valójában megtámadja az oxidációjukat (lipid peroxidációt) okozó lipid polinature láncokat. A lipidláncok megváltoztatása komoly károsodást jelent a sejtmembránok számára, amelyek áteresztőbbé válnak, és elveszítik hatékonyságukat, ami a sejtek és szövetek idő előtti öregedésével jár.
Kémiai szempontból a szabad gyökök olyan vegyületek széles családját alkotják, amelyek az egyszerűsítés érdekében két fő kategóriába sorolhatók: ROS (Reaktív oxigénfajok), amelyek oxigént tartalmazó reaktív fajok, és amelyek nem radikális molekulákat is tartalmaznak, mint pl. peroxidok és RNS (reaktív nitrogén fajok), amelyek magukban foglalják a radikális nitrogént (NO nitrogéngyök és peroxinitrit).
A ROS fiziológiailag kis mennyiségben képződik, mint a légzőszervi anyagcsere másodlagos termékei, de nagy mennyiségben is előállítható a környezeti tényezők, mint például az UV-sugárzás és a szennyezés, vagy az immunrendszer hatásának következtében. gyulladásos reakciók. ROS magában foglalja mind a radikális fajokat, mint a szuperoxid anionokat, a hidroxilcsoportokat és a hidroperoxilcsoportokat, amelyek nem-radikális fajok, például hidrogén-peroxid (H202) és szingulett oxigén. A hidroxilgyök és a szingulett oxigén a szabadgyökök legreaktívabb formái, mivel ezek gyorsan oxidálják az összes biológiai molekulát, különösen a telítetlen zsírokat, fehérjéket, nukleinsavakat, ami súlyos károsodást okoz a sejteknek.
