Ugrás a tartalomhoz

A klinikai kémia és klinikai enzimológia története és fejlődése

Góth László (2011)

Debreceni Egyetem

A szabadgyökök szerepe a medicinában

A szabadgyökök szerepe a medicinában

A szabadgyökök (free radicals) molekulák vagy azok fragmentjei, amelyek párosítatlan spinű elektronokat tartalmaznak. Ezek az elektronok igyekeznek a kisebb energiájú állapotba (párosított spin) jutni:

a.      emiatt rendkívül reakcióképesek  és

b.     ennek tulajdoníthatóan nagyon rövid életidejűek.

Az emberi szervezetben főként az oxigénből és a nitrogénből képződött szabadgyökök fordulnak elő. Az oxigénből  energia közléssel (exitation) és redukció révén is képződhetnek reaktív oxigén species-ek (Reactive Oxygen Species: ROS).  

ROS és a szervezet

ROS keletkezik a fiziológiás folyamatok melléktermékeként például a mitokondriális elektron transzport során. A ROS a következő patológiás folyamatok egyik résztvevője: oxigén toxicitás, gyulladás, öregedés, atherosclerosis,  ischemia, májbetegségek, autoimmun megbetegedések, hemolitikus anemia, diabetes mellitus...

ROS elleni védekezés bástyái:

a. antioxidánsok: vitaminok (C,E), szelén-, tiol tartalmú vegyületek

b. enzimek: szuperoxid dizmutáz, glutation peroxidáz, kataláz, peroxidázok, paraoxanáz, cöruloplazmin?

c. szervezet antioxidánsai: albumin,  húgysav, bilirubin, cöruloplazmin, transzferrin

d. táplálék által a szervezetbe jutó antioxidánsok.

Az oxigénből keletkező szabadgyökök

Az oxigénből képződő reaktív gyökök (pirossal) singlet oxigén, szuperoxid anion, hidroxil gyök, oxigén és víz az élethez elengedhetelen (zöld). Az oxigén molekulák közül azonban minden századik a fehérjéket míg minden kétszázadik a DNS-t károsítja (denaturálja).  

A hidrogénperoxid

A hidrogénperoxid nem gyök, de nagy koncentrációban toxikus és generálhatja a nagyon agresszív hidroxil gyök képződését Fe+2 és Cu+2 ionok jelenlétében (Fenton reakció), valamint szuperoxid anionnal reagálva (Haber-Weiss reakció).      

Az antioxidánsok túlsúlya estén a sejtek ROS elleni védelme biztosított, míg a szabadgyökök túlsúlya estén a sejtek, szövetek, szervek károsodnak.   

Mann és Keillin 1939-ben izoláltak egy réztartalmú proteint a marhavörösvértestekből és elnevezték erythrocuprein-nek. A fehérje enzimatikus viselkedését nem írták le.

1969-ben McCord és Fridovich leírta, hogy ez a fehérje valójában egy enzim, amely a szuperoxid anionon dizmutációját katalizálja, miközben a reaktív, szabadgyök szuperoxidból a kevéssé toxikus hidrogén-peroxid képződik. Ezzel a megfigyeléssel kezdődött a patológia, fiziológia, biokémia egy új fejezete a szabadgyök kutatás és velük kapcsolatos patológiás és napjainkban már a fiziológiás változások.                

A szabadgyökök károsító hatásai

A szabadgyökök és az enzomológia több szinten kapcsolódik ugyanis a védekező rendszer fontos elemei enzimek.     

A 2009-ben megjelent egyik közlemény (Sarah Senton Rogers Nature Reviews Cancer) azt demonstrálta, hogy a napjainkban divatos antioxidánsok túlzott fogyasztása a ROS csökkentése révén a tumoros sejtek továbbélését segítheti. A kis koncenrációjú ROS ugyanis szerepet játszik a tumoros sejtek megsemmisítésében, mint az egyik természetes védekező mechanizmusa a szervezetünknek.

A hidrogén-peroxid paradoxon azt jelenti, hogy kis koncentrációban fiziológiás, míg nagy koncentrációban toxikus a szervezetben.