Kaikki elävät lajit altistuvat jatkuvasti reaktiivisille aineille, jotka hyökkäävät organismeja ulkopuolelta ja sisältä. Viime vuosikymmenten aikana tutkimuksen painopiste on keskittynyt erityisesti vapaisiin radikaaleihin, koska ne ovat osallistuneet useiden sairauksien alkamiseen ja kehittymiseen.
Vapaat radikaalit ovat erittäin epävakaita kemiallisia lajeja, jotka johtuvat niiden rakenteessa olevasta yhdestä tai useammasta parittamattomasta elektronista. Erillinen elektroninen jakelu aiheuttaa vapaat radikaalit hyvin reaktiivisiksi ja yrittävät saavuttaa vakaamman tilan kytkemällä siihen muita molekyylejä tai atomeja, "varastamalla" niiden vetyatomeja tai vuorovaikutuksessa muiden radikaalilajien kanssa.
Kun vapaita radikaaleja on muodostettu, ne reagoivat nopeasti muiden molekyylien kanssa redoksireaktioiden avulla stabiilin elektronisen konfiguraation saavuttamiseksi. Tämäntyyppisen reaktion aikana reaktioon osallistuvien yhdisteiden välillä on elektronien siirto, jossa yksi laji menettää elektroneja (hapetusprosessi) toisen sellaisen ostajan eduksi (pelkistysprosessi): molekyyli joka häviää elektronit, on pelkistävä aine, kun taas se, joka ne saa, on hapetin.
Kun vapaa radikaali reagoi ei-radikaalin lajin kanssa, se voi menettää tai saada aikaan elektroneja tai liittyä yksinkertaisesti itse molekyyliin. Joka tapauksessa muut kuin radikaalit lajit muuttuvat uudeksi radikaaliksi, joka laukaisee ketjureaktion, jossa vapaa radikaali tuottaa toisen vapaan radikaalin, kunnes kaksi radikaalia kohtaavat ja pysäyttää reaktioiden kaskadin.
ROS (reaktiiviset hapen lajit) ja muut reaktiiviset radikaalilajit tuottavat itse solut normaalien fysiologisten prosessien aikana tai ne voivat olla eksogeenisiä. Kehon sisällä ne vapautuvat normaalisti aerobisen hengityksen metabolisina sivutuotteina, joissakin entsymaattisissa prosesseissa ja immuunireaktioissa, kun taas tärkeimpien ulkoisten tekijöiden joukossa, jotka johtavat vapaiden radikaalien muodostumiseen, esiintyy ilmansaasteita, ultraviolettisäteilyä, kemiallisia tekijöitä ja stressiä .
Fysiologisissa olosuhteissa elävillä järjestelmillä on endogeenisiä puolustusjärjestelmiä, jotka suojaavat rakenteellisia ja toiminnallisia biomolekyylejä vapaiden radikaalien hyökkäyksestä. Nämä puolustusjärjestelmät, jotka voivat olla entsymaattisia (glutationi, superoksidi-dismutaasi, katalaasi) ja ei-entsymaattisia (antioksidanttimolekyylejä ja ruokavalioon otettuja vitamiineja), reagoivat radikaalien lajien kanssa ennen kuin ne voivat hyökätä biologisia rakenteita heikentäen niiden potentiaalia haitallista.
Tämän "antioksidanttisen esteen" puuttuessa vapaat radikaalit reagoivat nopeasti elintärkeitä biomolekyylejä, kuten DNA: ta, lipidejä ja proteiineja, aiheuttaen vakavia soluvahinkoja ja jopa solukuoleman.
Liiallisen altistumisen vuoksi erittäin reaktiivisille hapettaville lajeille vapaan radikaalin ja antioksidanttien välinen tasapaino voi hävitä; tämä laukaisee oksidatiivisen stressin, joka aiheuttaa merkittäviä vaurioita, jotka vaarantavat solujen ja kudosten toimivuuden, ja liittyy lukuisiin kroonisiin sairauksiin, kuten sydän- ja verenkiertohäiriöihin (ateroskleroosi, iskemia, aivohalvaus), diabetes, syöpä, sairaudet neurodegeneratiivinen (esim. Parkinsonin tauti, Alzheimerin tauti). Lisäksi oksidatiivinen stressi on yksi tärkeimmistä syistä solujen ikääntymiselle. ROS itse asiassa hyökkää lipidipolynature-ketjuihin, jotka aiheuttavat niiden hapettumisen (lipidiperoksidaatio). Lipidiketjujen muutos edustaa vakavaa vahinkoa solukalvoille, jotka tulevat läpäiseviksi ja menettävät tehokkuuden, mikä johtaa solujen ja kudosten ennenaikaiseen vanhenemiseen.
Kemiallisesta näkökulmasta vapaat radikaalit muodostavat suuren joukon yhdisteitä, jotka yksinkertaistamisen vuoksi voidaan jakaa kahteen pääryhmään: ROS (reaktiiviset hapen lajit), jotka ovat happea sisältäviä reaktiivisia lajeja ja jotka sisältävät myös ei-radikaaleja molekyylejä, kuten peroksidit ja RNS (reaktiiviset typpilajit), jotka sisältävät radikaaleja typpilajeja (NO typpiradikaali ja peroksinitriitti).
ROS muodostuu fysiologisesti pieninä määrinä hengitysteiden aineenvaihdunnan toissijaisina tuotteina, mutta ne voidaan tuottaa suurina määrinä myös ympäristötekijöiden, kuten UV-säteilyn ja saastumisen, tai immuunijärjestelmän vaikutuksen seurauksena. tulehdusreaktiot. ROS sisältää sekä radikaalilajit, kuten superoksidianionin, hydroksyyliradikaalin ja hydroperoksyyliradikaalit, jotka ovat ei-radikaaleja lajeja, kuten vetyperoksidi (H202) ja singletti happi. Hydroksyyliradikaali ja singletti-happi ovat vapaiden radikaalien reaktiivisimpia muotoja, koska ne hapettavat nopeasti kaikki biologiset molekyylit, erityisesti tyydyttymättömät rasvat, proteiinit, nukleiinihapot, aiheuttaen vakavia vaurioita soluille.
