Szadadgyökök, mint szignál molekulák
6.Szabadgyökök és enzimatikus szabályozásuk
A szabadgyökök rövid élettartamú és kémiailag nagyon reakcióképes atomok vagy molekulák, amelyek külső elektronhéjukon párosítatlan elektront tartalmaznak (mágneses momentummal rendelkeznek), párképződésre hajlamosak. A szabadgyökök jellemzően arra törekednek, hogy a más molekulától elektront vonjanak el, azaz oxidálják az adott molekulát. Ma már tudjuk, hogy a szabadgyökök nem csak károsak lehetnek, hanem alapvető szignálként is működnek a sejtek életében.
Normál körülmények között a testben az oxigénnek két módosulata lehet, a dioxigén (O2) és az ózon (O3). A molekuláris dioxigénből (O2) elektronfelvétellel képződnek a szabad oxigén gyökök és egyéb reaktív származékok is, amelyek erősen reakcióképesek más molekulákkal.
A szabadgyökök átlagos élettartama igen rövid, azonban egyes reaktív (pl. lipid) származékok valamivel hosszabb ideig maradnak életben. A szabadgyökök átlagos élettartamát befolyásolja többek között a pH érték, a hőmérséklet, az oxigénnyomás, más szabadgyökök, biomolekulák és az antioxidánsok jelenléte is. A szabadgyökök élettartama a testben, a szövetekben és a sejtekben sokkal nagyobb lehet, mint az in vitro (sejt és szövettenyészet) kísérletek esetén, mert az oxigén koncentráció jóval kisebb a testszövetekben, mint in vitro a természetes levegővel érintkezve.
A molekuláris dioxigén legalacsonyabb energiájú állapota a triplet oxigén (3O2), amely két párosítatlan elektronú kettős gyökkel bír (paramágneses). A molekuláris oxigén kevésbé reaktív és nem annyira toxikus. A molekuláris oxigénből redukcióval (elektronfelvétel) képződő szabad oxigén gyökök és reaktív származékok azonban már nagyon reakció képesek. A dioxigén egy vegyértékű redukciójával keletkezik az úgynevezett szuperoxid anion gyökö. Ilyen szuperoxid gyökök keletkezhetnek enzimatikusan vagy nem enzimatikusan egyaránt. A mitokondriumokban és a mikroszómákban állandóan keletkező szuperoxid semlegesítését a szuperoxid-dizmutázok (SOD) végzik. Az ősibb típusú Mn-tartalmú szuperoxid-dizmutáz a prokariótákban és az eukarióták mitokondriumában található. Az eukarióta sejtek citoszoljában a Cu-Zn szuperoxid-dizmutáz mutatható ki.
A szervezetben a Fe2+ vas ionok vagy Cu2+ réz ionok jelenlétében a hidrogén peroxidból (H2O2) rendkívül agresszív, 10-9 sec reakciósebességű hidroxilgyökök (OH•) keletkeznek, amelyek ellen közvetlen enzimatikus védekezés nincs. A szervezet úgy védekezik a hidroxilgyökök kialakulása ellen, hogy prekurzorát, a hidrogén-peroxidot H2O2 a kataláz vagy a glutation-peroxidáz enzimmel semlegesíti, ezáltal csökkenti a hidroxilgyökök képződését.
A biológiai hatást kiváltó reaktív származékok azonosítását gyakran megnehezíti, hogy azok együtt léteznek a reaktív környezetben.
Amint láttuk, az elsődleges antioxidáns védelmet enzimek látják el (szuperoxid-dizmutáz, kataláz, glutation-peroxidáz, glutation-reduktáz stb.). Az enzimatikus szabályozás mellett nagyszámú nem enzimatikus endogén és exogén (táplálék útján juthatunk hozzá) antioxidáns is létezik. Endogén nem enzimatikus antioxidáns például a redukált glutation tripeptid, a mitokondriális koenzim-Q, vagy a liponsav. Exogén antioxidánsok például a vitaminok és származékaik.
[download id=”3″]
Dr. Bokkon István Ph.D