"Research is to see what everybody has seen and think what nobody has thought."  (Albert Szent-Györgyi)

V prvih dveh vsebinah ste izvedeli, kaj so oksidanti oz. prosti radikali, kako nastanejo in kakšne posledice pustijo v našem telesu, v tokratni vsebini pa se bomo naučili, kako oksidanti poškodujejo celične komponente in kako so se živi organizmi prilagodili na oksidativni stres, ki je v telesu vedno prisoten ne glede na to, kako »zdravo« živimo oziroma kaj jemo in zakaj so prosti radikali v primernih koncentracijah na primernih mestih za naše telo v resnici koristni.

Prosti radikali v telesu nespecifično reagirajo celičnimi komponentami in organeli, ki jih sestavljajo različni lipidi (maščobe), beljakovine, nukleinske kisline in ogljikovi hidrati. Najbolj občutljivi na oksidacijo so lipidi, ki jih sestavljajo polinenasičene maščobne kisline, saj slednje zaradi prisotnosti dvoje vezi, ki je bogata z elektroni, najlažje »podarijo« elektron prostim radikalom in se same oksidirajo. Takšna kaskada oksidacijskih reakcij vodi do poškodb celotne celice, ki se mora za normalno delovanje z mehanizmi samopopravljanja obnoviti. Kadar je nastanek oksidacijskih produktov večji, kot je kapaciteta obrambnega sistema naših celic, se zgodijo številne patološke spremembe v fizioogiji celice: zaradi poškodb celičnih membran je otežen transport snovi iz celice in v njo, zaradi poškodb beljakovinskih struktur (encimov) se spremeni njihova funkcija in biokemijske reakcije v celici se upočasnijo, zaradi okvar na mitohondrijih pa celica ne more proizvajati dovolj proste energije v obliki molekul ATP. Največjo škodo, ki jo prosti radikali v celici lahko naredijo, pa je poškodba našega genetskega materiala oziroma naše DNK. Zaradi prelomov na verigah dvojne vijačnice ter oksidacij purinskih in pirimidininskih dušikovih baz, ki sestavljajo DNK, naši geni postanejo neaktivni ali mutirajo, celice se ne morejo obnavljati, ovirana pa je tudi apoptoza (oblika programirane celične smrti, s katero telo odstranjuje nefunkcionalne celice), kar lahko vodi do nekontrolirane proliferacije celice in nastanka rakavih obolenj.

Da bi se ljudje in ostali organizmi, ki potrebujejo kisik, zaščitili pred škodljivimi vplivi prostih radikalov, so se skozi evolucijo razvili obrambni mehanizmi, pri katerih igrajo glavno vlogo antioksidanti. Aerobni organizmi so razvili kompleksne obrambne sisteme, ki se v prisotnosti prostih radikalov aktivirajo. Človeško telo samo sintetizira nekatere (endogene) antioksidante (glutation, melatonin, bilirubin, sečna kislina, kelatorji kovinskih ionov), poleg tega pa tudi antioksidativne encimske komplekse kot so superoksid dismutaza, glutation reduktaza, glutation peroksidaza, katalaza in koencim Q10. Za tvorbo teh obrambnih molekul in njihovo optimalno delovanje so potrebna številna hranila kot so glukoza (to ni pomota 😊), vitamini kot so riboflavin, niacin in piridoksin ter minerali kot so železo, baker, cink, mangan in selen. Primarna vloga vitaminov in mineralov iz prehrane v antioksidativnih bioloških sistemih je podpora pri tvorbi teh endogenih antioksidantov, čeprav določena hranila lahko direktno »inaktivirajo« proste radikale. Kemijsko delimo antioksidante glede na topnost na vodotopne (hidrofilne) ter v maščobah topne (lipofilne) antioksidante. Hidrofilni antioksidanti reagirajo s prostimi radikali v notranjosti celice in v krvni plazmi (npr. vitamin C), medtem ko lipofilni antioksidanti ščitijo celične membrane pred t.i. lipidno peroksidacijo, primer slednjega je vitamin E. Nekateri antioksidanti, kot je na primer alfa lipoična kislina, pa lahko učinkujejo tako v lipofilnem kakor hidrofilnem mediju. Antioksidanti so v telesu prisotni v zelo različnih koncentracijah in v različnih tkivih, odvisno od presnovne aktivnosti in redoks statusa določene celice, tkiva oziroma organa. Pomembno je, da ima celica v danem trenutku na voljo dovolj antioksidantov za robusten obrambni sistem. Naloga antioksidativnih telesnih sistemov ni popolna odstranitev prostih radikalov iz organizma, pač pa zagotoviti optimalno količino le-teh v celicah. Kadar je to ravnovesje porušeno, govorimo o oksidativnem stresu. Zakaj pa je določena koncentracija prostih radikalov v telesu potrebna?

V pravih količinah in na pravih mestih v organizmu pa je oksidativni stres lahko koristen, saj prosti radikali predstavljajo signalne molekule in tako uravnavanajo številne fiziološke procese, sodelujejo pri redoks celični signalizaciji in omogočajo tvorbo hormonov. Primer takega »dobrega oksidativnega stresa« je fizična aktivnost. Pravimo, da s pomočjo prostih radikalov, ki nastanejo pri fizični aktivnosti z oksidacijo substratov naše telo izboljša lastne, t.i. endogeni obrambne (antioksidativne) sisteme in biogenezo mitohondrijev, naših »celičnih elektrarn« v katerih se tvori energija. Na tak način lahko naše celice proizvajajo več proste energije v obliki ATP-ja in opravljajo več dela, mišice se krčijo hitreje in močneje, poleg tega pa se energija v telesu generira na bolj »čisti« način. Zaradi tega jemanje antioksidantov po fizični aktivnosti z namenom, da bi zmanjšali oksidativni stres, zmanjša tudi adaptacijo na trening in je popolnoma nekoristno in nesmiselno.

Prav tako so prosti radikali potrebni, da se naše imunske celice aktivirajo in tako lahko v procesu fagocitoze uničijo patogene, počistijo odpadni celični debris in odstranijo nefunkcionalne komponente celic. Pri tem nastane s pomočjo encima mieloperoksdaza hipoklorit, to je snov, ki jo v gospodinjstvu uporabljamo za beljenje in za razkuževanje, znano tudi kot varikina. Oksidanti so tudi nujno potrebni, da se v našem telesu tvorijo hormoni. Vodikov peroksid, ki nastane iz superoksidnih radikalov preko superoksid dismutaze, omogoča da se jodid oksidira v elektrofilno obliko in omogoča tvorbo tiroksina in posledično aktivne oblike ščitničnih hormonov, trijodotironina (T3).

Kako pa delujejo sekundarni metaboliti, ki so znani antioksidanti v sadju, zelenjavi ter druge rastlinski hrane, boste izvedeli v naslednji vsebini.