Freie Radikale und oxidativer Stress

Veröffentlicht: 23 Juni, 2020 - Aktualisiert: 20 Oktober, 2021 | 6'

Was sind freie Radikale und wie wirken sie sich auf den oxidativen Stress aus?

Die Oxidation von Sauerstoff ist für den Menschen sehr wichtig, da der größte Teil der Energie, die bei der Oxidation von Kohlenhydraten und anderen organischen Verbindungen entsteht, daraus gewonnen wird.

Dieser lebensnotwendige Sauerstoff kann aber auch eine Quelle von Krankheiten sein, indem er unkontrolliert sauerstofffreie Radikale produziert, die Makromoleküle (Lipide, Proteine, Kohlenhydrate und Nukleinsäuren) schädigen und zelluläre Prozesse verändern (Membranfunktionalität, Enzymproduktion, Zellatmung, Geninduktion usw.).

Freie Radikale sind instabile Atome, die Zellen schädigen können. Sie suchen nach anderen Atomen oder Molekülen, an die sie sich binden und einen Kettenprozess starten können, der als oxidativer Stress bezeichnet wird. Der Körper ist somit einem ständigen Angriff durch oxidativen Stress ausgesetzt.

Freie Radikale werden mit menschlichen Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter Krebs, Atherosklerose, Alzheimer, Parkinson und viele andere. Laut Christopher Wanjek, dem Autor des Buches Bad Medicine, können sie auch einen Zusammenhang mit dem Altern aufweisen, das als allmähliche Anhäufung von Schäden durch freie Radikale definiert wurde.

Produktion freier Radikale

Freie Radikale sind die natürlichen Nebenprodukte chemischer Prozesse, wie z.B. des Stoffwechsels. Dr. Lauri Y Wright, ein eingetragener Ernährungswissenschaftler und Assistenzprofessor für Ernährung an der Universität von Südflorida, sagt: "Im Grunde denke ich an freie Radikale als Abfallprodukte verschiedener chemischer Reaktionen in der Zelle, die, wenn sie sich aufbauen, die Körperzellen schädigen.“

Aber freie Radikale sind lebensnotwendig, schrieb Wanjek. Die Fähigkeit des Körpers, Luft und Nahrung in chemische Energie umzuwandeln, hängt von einer Kettenreaktion freier Radikale ab, die in den Mitochondrien der Zellen abläuft. Freie Radikale sind auch ein entscheidender Teil des Immunsystems, der bei der Verteidigung gegen fremde Eindringlinge eingreift.

Obwohl freie Radikale natürlich im Körper produziert werden, können einige Faktoren, die mit bestimmten Lebensstilen zusammenhängen, ihre Produktion beschleunigen.

Diese Lebensstilfaktoren wurden mit Krankheiten wie Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. Daher kann oxidativer Stress ein zusätzlicher Faktor dafür sein, warum die Exposition gegenüber diesen Substanzen diese Beschwerden verursacht.

Substanzen, die freie Radikale erzeugen, finden sich in der Nahrung, die wir essen, in den Medikamenten, die wir zu uns nehmen, in der Luft, die wir atmen, und im Wasser, das wir trinken, so das Huntington's Education Project der Stanford University. Zu diesen Substanzen gehören frittierte Lebensmittel, Alkohol, Tabakrauch, Pestizide und Luftschadstoffe.

Theorien über freie Radikale in Bezug auf Altern und Krankheit können helfen zu erklären, warum manche Menschen langsamer altern als andere.

Welchen Schaden verursachen freie Radikale?

Der Organismus verfügt über eine Reihe enzymatischer und nicht-enzymatischer Antioxidationssysteme, die in der Lage sind, die freien Radikale, die bei den Oxidationsprozessen des Stoffwechsels entstehen, zu metabolisieren. Die so genannten "Freie-Radikale-Fänger" sind chemische Spezies, deren antioxidatives Potenzial in ihrer Fähigkeit liegt, freie Radikale direkt zu zerstören. Der antioxidative Prozess beginnt mit der Eliminierung von durch Oxidation veränderten Proteinen und endet mit der Reparatur von durch freie Radikale geschädigten Molekülen.

Mit zunehmendem Alter verliert der Körper seine Fähigkeit, die Auswirkungen von freien Radikalen zu bekämpfen. Die Folge ist eine vermehrte Produktion von freien Radikalen, mehr oxidativer Stress und mehr Zellschäden, was unter anderem zu degenerativen Prozessen sowie zu einer "normalen" Alterung führt.

Sobald freie Radikale gebildet werden, kann es zu einer Kettenreaktion kommen. Das erste freie Radikal fängt ein Elektron aus einem Atom eines Moleküls ein, wodurch das Molekül destabilisiert und in ein freies Radikal umgewandelt wird. Dieses Molekül wiederum fängt ein Elektron eines anderen Moleküls ein, destabilisiert es und wandelt es wiederum in ein freies Radikal um. Dieser Domino-Effekt kann schließlich die gesamte Zelle schädigen.

Die Kettenreaktion des freien Radikals kann dazu führen, dass die Struktur der Membranen, die die Zellen umgeben, beeinträchtigt und ihre Funktionalität destabilisiert wird. Sie kann zum Beispiel die Zusammensetzung der Lipide, aus denen die Zellmembran besteht, verändern, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, dass sie sich in einer Arterie einklemmt. Selbst Kaskadenschäden können Veränderungen im Genpool hervorrufen.

Freie Radikale in der Haut

Dieser natürliche Alterungsprozess mit einer immer häufigeren Produktion von freien Radikalen, die mehr oxidativen Stress verursachen, kann auch zu Veränderungen im Aussehen führen.

Darüber hinaus ist die Haut als das Organ, das die erste Barriere zur Umwelt darstellt, in hohem Maße bestimmten Faktoren unterworfen, die die Produktion freier Radikale fördern können, wie z.B. die Einwirkung von Chemikalien oder die Exposition gegenüber Sonnenlicht selbst.

Dabei handelt es sich um Veränderungen, die in der Regel altersbedingt sind, wie z.B. Verlust der Hautelastizität, Falten, graue Haare, Haarausfall und Veränderungen der Haarstruktur.

Was ist oxidativer Stress?

Oxidativer Stress ist ein Ungleichgewicht zwischen freien Radikalen und Antioxidantien im Körper. Ein Überschuss an freien Radikalen stört das Gleichgewicht, das die Zellen bei Stoffwechselreaktionen schädigen kann, die in bestimmten anspruchsvolleren Situationen stärker spürbar sind, wie z.B. bei der Umwandlung von Nahrung in Energie, insbesondere bei Hyperoxie, bei intensiver körperlicher Betätigung und Ischämie, aber auch durch die Exposition gegenüber bestimmten äußeren Einflüssen wie ionisierender Strahlung oder ultraviolettem Licht, Umweltverschmutzung, Tabakrauch usw.

Oxidativer Stress ist mit einer Schädigung von Proteinen, Lipiden und Nukleinsäuren verbunden. Mehrere Studien der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass oxidativer Stress eine zusätzliche Rolle bei der Entstehung vieler Erkrankungen spielt, darunter Makuladegeneration, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, bestimmte Krebsarten, Emphyseme, Alkoholismus, Alzheimer, Parkinson, Geschwüre und alle entzündlichen Erkrankungen wie Arthritis und Lupus.

Freie Radikale werden auch mit dem Altern in Verbindung gebracht. "Die Theorie der freien Radikale über das Altern besagt, dass wir aufgrund der Schäden altern, die durch freie Radikale verursacht werden, die sich im Laufe der Zeit ansammeln", so Dr. Wright. Freie Radikale können den DNA-Code, der die Struktur und Funktion unserer Zellen leitet und organisiert, schädigen, was zu Störungen sowohl der Zellform als auch der Zellleistung führen kann.

Wie entsteht oxidativer Stress?

Freie Radikale sind, wie bereits erwähnt, sauerstoffhaltige Moleküle mit einer ungleichen Anzahl von Elektronen, wodurch sie leicht mit anderen Molekülen reagieren können. Aufgrund dieser "leichten Reaktivität" können freie Radikale in Ihrem Körper große chemische Kettenreaktionen verursachen, die zu einem Oxidationsprozess führen.

Oxidativer Stress kann durch verschiedene "Biomarker" in unserem Körper gemessen werden, was es in bestimmten Situationen erlaubt, den Grad des Risikos von Leiden oder Krankheit vorherzusagen. Es gibt zum Beispiel spezifische Enzymtests, um festzustellen, ob Du eine Herzerkrankung hast.

Faktoren, die das Risiko von oxidativem Stress verringern

Der Lebensstil hat mit der Produktion von freien Radikalen und damit mit dem oxidativen Stress der Zellen zu tun. Die Änderung einiger Muster in unserem täglichen Leben kann dazu beitragen, den oxidativen Stress zu reduzieren, zum Beispiel:

• Veränderte Essgewohnheiten, mehr Ballaststoffe, Obst und weniger gesättigte Fettsäuren.
• Regelmäßiges Sporttreiben.
• Vermeidung von Tabakrauch, Pestiziden oder anderen Chemikalien
• Verwenden Sie Sonnenschutz.
• Verringern Sie den Alkoholkonsum.
• Schlafen Sie mindestens 8 Stunden pro Tag, da dies dazu beiträgt, das Gleichgewicht der Körperfunktionen zu erhalten.

Antioxidantien und freie Radikale

Antioxidantien halten freie Radikale unter Kontrolle. Antioxidantien sind Moleküle in den Zellen, die die Oxidation anderer Moleküle verhindern und so verhindern, dass freie Radikale Elektronen von wichtigen Bestandteilen der Zellen aufnehmen und Schäden verursachen.

Antioxidantien wirken als Elektronendonatoren, die andere Moleküle im Körper an der Oxidation hindern, ohne sich selbst zu destabilisieren, und so die freie Radikalkettenreaktion und ihre Reaktivität stoppen. "Antioxidantien sind natürliche Substanzen, deren Aufgabe es ist, freie Radikale zu reinigen. So wie Ballaststoffe die Abfallprodukte im Darm reinigen, reinigen Antioxidantien die Abfälle freier Radikale in den Zellen", so Dr. Wright.

Zu den bekannteren Antioxidantien gehören Beta-Carotin und andere Carotinoide, Lutein, Resveratrol, Vitamin C, Vitamin E, Lycopin und andere Phytonährstoffe. Man kann sie aus antioxidantienreichen Lebensmitteln wie Beeren, Zitrusfrüchten und anderen Obst- und Gemüsesorten gewinnen, die reich an Vitamin C sind, während Karotten bekanntermaßen einen hohen Gehalt an Beta-Carotin aufweisen. Diese natürlichen Antioxidantien sind auch in Nahrungsergänzungsmitteln zu finden.