Freie Radikale und Antioxidantien

Die Entdeckung der freien Radikale und Antioxidantien war ein ebenso bedeutender Meilenstein für die medizinische Wissenschaft wie die Entdeckung der Mikroorganismen und Antibiotika, da die Ärzte dadurch nicht nur eine Erklärung für viele pathologische Prozesse, einschließlich der Alterung, erhielten, sondern auch wirksame Methoden zu ihrer Bekämpfung.

Das letzte Jahrzehnt war geprägt von Fortschritten in der Erforschung freier Radikale in biologischen Objekten. Diese Prozesse haben sich als notwendiges metabolisches Bindeglied für die normale Funktion des Körpers erwiesen. Sie sind an oxidativen Phosphorylierungsreaktionen, der Biosynthese von Prostaglandinen und Nukleinsäuren, der Regulation der lipotischen Aktivität und den Prozessen der Zellteilung beteiligt. Im Körper entstehen freie Radikale am häufigsten bei der Oxidation ungesättigter Fettsäuren, und dieser Prozess ist eng mit der Lipidperoxidation (LPO) verbunden.

Was sind freie Radikale?

Ein freies Radikal ist ein Molekül oder Atom, das in seiner äußeren Umlaufbahn ein ungepaartes Elektron besitzt, was es aggressiv macht und es in die Lage versetzt, nicht nur mit Zellmembranmolekülen zu reagieren, sondern diese auch in freie Radikale umzuwandeln (eine sich selbst erhaltende Lawinenreaktion).

Das kohlenstoffhaltige Radikal reagiert mit molekularem Sauerstoff und bildet das Peroxidradikal COO.

Das Peroxidradikal extrahiert Wasserstoff aus der Seitenkette ungesättigter Fettsäuren und bildet ein Lipidhydroperoxid und ein weiteres kohlenstoffhaltiges Radikal.

Lipidhydroperoxide erhöhen die Konzentration zytotoxischer Aldehyde und das kohlenstoffhaltige Radikal unterstützt die Reaktion der Bildung von Peroxidradikalen usw. (in einer Kette).

Es gibt verschiedene Mechanismen, durch die freie Radikale entstehen. Einer davon ist die Wirkung ionisierender Strahlung. Bei der Reduktion von molekularem Sauerstoff wird in manchen Fällen ein Elektron anstelle von zwei hinzugefügt, und es entsteht ein hochreaktives Superoxidanion (O). Die Bildung von Superoxid ist einer der Abwehrmechanismen gegen bakterielle Infektionen: Ohne freie Sauerstoffradikale können Neutrophile und Makrophagen Bakterien nicht zerstören.

Das Vorhandensein von Antioxidantien sowohl in der Zelle als auch im extrazellulären Raum weist darauf hin, dass die Bildung freier Radikale kein episodisches Phänomen ist, das durch ionisierende Strahlung oder Toxine verursacht wird, sondern ein konstantes Phänomen, das Oxidationsreaktionen unter normalen Bedingungen begleitet. Zu den wichtigsten Antioxidantien zählen Enzyme der Superoxiddismutase-Gruppe (SOD), deren Funktion darin besteht, das Peroxidanion katalytisch in Wasserstoffperoxid und molekularen Sauerstoff umzuwandeln. Da Superoxiddismutasen allgegenwärtig sind, ist anzunehmen, dass das Superoxidanion eines der Hauptnebenprodukte aller Oxidationsprozesse ist. Katalasen und Peroxidasen wandeln das bei der Dismutation entstehende Wasserstoffperoxid in Wasser um.

Das Hauptmerkmal freier Radikale ist ihre außergewöhnliche chemische Aktivität. Als ob sie ihre Minderwertigkeit spüren würden, versuchen sie, das verlorene Elektron zurückzugewinnen, indem sie es aggressiv anderen Molekülen entreißen. Die „beleidigten“ Moleküle wiederum werden ebenfalls zu Radikalen und beginnen, sich selbst zu berauben, indem sie ihren Nachbarn Elektronen entreißen. Jede Veränderung eines Moleküls – sei es der Verlust oder die Hinzufügung eines Elektrons, das Auftreten neuer Atome oder Atomgruppen – beeinflusst seine Eigenschaften. Daher verändern in jeder Substanz auftretende Reaktionen freier Radikale deren physikalische und chemische Eigenschaften.

Das bekannteste Beispiel für einen radikalischen Prozess ist der Ölverderb (Ranzigkeit). Ranziges Öl hat einen eigentümlichen Geschmack und Geruch, der durch das Auftreten neuer Substanzen erklärt wird, die bei Radikalreaktionen entstehen. Besonders wichtig ist, dass Proteine, Fette und DNA lebender Gewebe an Radikalreaktionen beteiligt sein können. Dies führt zur Entwicklung verschiedener pathologischer Prozesse, die Gewebe schädigen, Alterung und die Entstehung bösartiger Tumore begünstigen.

Die aggressivsten aller freien Radikale sind freie Sauerstoffradikale. Sie können in lebendem Gewebe eine Lawine von Radikalreaktionen auslösen, deren Folgen katastrophal sein können. Freie Sauerstoffradikale und ihre aktiven Formen (z. B. Lipidperoxide) können sich unter dem Einfluss von UV-Strahlung, einigen in Wasser und Luft enthaltenen giftigen Substanzen in der Haut und jedem anderen Gewebe bilden. Das Wichtigste ist jedoch, dass bei jeder Entzündung, jedem infektiösen Prozess in der Haut oder einem anderen Organ aktive Sauerstoffformen gebildet werden, da sie die Hauptwaffe des Immunsystems sind, mit der es pathogene Mikroorganismen zerstört.

Es ist unmöglich, sich vor freien Radikalen zu verstecken (genauso wie man sich vor Bakterien nicht verstecken kann, aber man kann sich vor ihnen schützen). Es gibt Substanzen, die sich dadurch auszeichnen, dass ihre freien Radikale weniger aggressiv sind als die Radikale anderer Substanzen. Nachdem das Antioxidans sein Elektron an den Angreifer abgegeben hat, versucht es nicht, den Verlust auf Kosten anderer Moleküle zu kompensieren, oder besser gesagt, tut dies nur in seltenen Fällen. Wenn ein freies Radikal mit einem Antioxidans reagiert, verwandelt es sich daher in ein vollwertiges Molekül, und das Antioxidans wird zu einem schwachen und inaktiven Radikal. Solche Radikale sind nicht mehr gefährlich und verursachen kein chemisches Chaos.

Was sind Antioxidantien?

„Antioxidantien“ ist ein Sammelbegriff und bedeutet, wie Begriffe wie „antineoplastische Mittel“ und „Immunmodulatoren“, nicht die Zugehörigkeit zu einer bestimmten chemischen Stoffgruppe. Ihre Spezifität liegt in der engsten Verbindung mit der radikalischen Lipidoxidation im Allgemeinen und der radikalischen Pathologie im Besonderen. Diese Eigenschaft vereint verschiedene Antioxidantien, von denen jedes seine eigenen spezifischen Wirkungsmerkmale aufweist.

Die Prozesse der Oxidation von Lipiden durch freie Radikale sind allgemein biologischer Natur und stellen nach Ansicht vieler Autoren bei starker Aktivierung einen universellen Mechanismus der Zellschädigung auf Membranebene dar. In diesem Fall verursachen Lipidperoxidationsprozesse in der Lipidphase biologischer Membranen eine Erhöhung der Viskosität und Ordnung der Membrandoppelschicht, verändern die Phaseneigenschaften der Membranen und verringern ihren elektrischen Widerstand und erleichtern zudem den Austausch von Phospholipiden zwischen zwei Monoschichten (das sog. Phospholipid-Flip-Flop). Unter dem Einfluss von Peroxidationsprozessen wird zudem die Mobilität von Membranproteinen gehemmt. Auf zellulärer Ebene geht die Lipidperoxidation mit einer Schwellung der Mitochondrien und einer Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung (und in fortgeschrittenen Prozessen mit der Solubilisierung von Membranstrukturen) einher, was sich auf der Ebene des gesamten Organismus in der Entwicklung sog. Radikalpathologien manifestiert.

Freie Radikale und Zellschäden

Heute ist es offensichtlich, dass die Bildung freier Radikale einer der universellen pathogenetischen Mechanismen bei verschiedenen Arten von Zellschäden ist, darunter:

• Reperfusion von Zellen nach einer Ischämiephase;
• einige medikamenteninduzierte Formen der hämolytischen Anämie;
• Vergiftung durch einige Herbizide;
• Management von Tetrachlorkohlenstoff;
• ionisierende Strahlung;
• einige Mechanismen der Zellalterung (zum Beispiel die Ansammlung von Lipidprodukten in der Zelle – Ceroide und Lipofuszine);
• Sauerstofftoxizität;
• Atherogenese durch Oxidation von Lipoproteinen niedriger Dichte in den Zellen der Arterienwand.

Freie Radikale sind an folgenden Prozessen beteiligt:

• Altern;
• Karzinogenese;
• chemische und medikamentöse Zellschäden;
• Entzündung;
• radioaktive Schäden;
• Atherogenese;
• Sauerstoff- und Ozontoxizität.

Auswirkungen freier Radikale

Die Oxidation ungesättigter Fettsäuren in Zellmembranen ist eine der Hauptwirkungen freier Radikale. Freie Radikale schädigen zudem Proteine (insbesondere thiolhaltige Proteine) und DNA. Morphologische Folge der Zellwandlipidoxidation ist die Bildung polarer Permeabilitätskanäle, die die passive Permeabilität der Membran für Ca2+-Ionen erhöhen, deren Überschuss in den Mitochondrien abgelagert wird. Oxidationsreaktionen werden üblicherweise durch hydrophobe Antioxidantien wie Vitamin E und Glutathionperoxidase unterdrückt. Vitamin-E-ähnliche Antioxidantien, die Oxidationsketten unterbrechen, sind in frischem Gemüse und Obst enthalten.

Freie Radikale reagieren auch mit Molekülen in der ionischen und wässrigen Umgebung von Zellkompartimenten. In der ionischen Umgebung behalten Moleküle von Substanzen wie reduziertem Glutathion, Ascorbinsäure und Cystein ihr antioxidatives Potenzial. Die schützenden Eigenschaften von Antioxidantien werden deutlich, wenn nach Erschöpfung ihrer Reserven in einer isolierten Zelle charakteristische morphologische und funktionelle Veränderungen aufgrund der Oxidation von Lipiden in der Zellmembran beobachtet werden.

Die durch freie Radikale verursachten Schäden werden nicht nur durch die Aggressivität der produzierten Radikale, sondern auch durch die strukturellen und biochemischen Eigenschaften des Ziels bestimmt. Beispielsweise zerstören freie Radikale im extrazellulären Raum Glykosaminoglykane, die Hauptsubstanz des Bindegewebes, was einer der Mechanismen der Gelenkzerstörung sein kann (z. B. bei rheumatoider Arthritis). Freie Radikale verändern die Permeabilität (und damit die Barrierefunktion) zytoplasmatischer Membranen durch die Bildung von Kanälen mit erhöhter Permeabilität, was zu einer Verletzung der Wasser-Ionen-Homöostase der Zelle führt. Es wird angenommen, dass es notwendig ist, Patienten mit rheumatoider Arthritis mit Vitaminen und Mikroelementen zu versorgen, insbesondere um einen Vitamin- und Mikroelementmangel mit Oligogal E zu korrigieren. Dies liegt daran, dass eine spürbare Aktivierung von Peroxidationsprozessen und eine Unterdrückung der antioxidativen Aktivität nachgewiesen wurden. Daher ist es sehr wichtig, Bioantioxidantien mit hoher antiradikalischer Aktivität in die komplexe Therapie einzubeziehen, zu denen die antioxidativen Vitamine (E, C und A) und das Mikroelement Selen (Se) gehören. Es wurde auch gezeigt, dass die Verwendung einer synthetischen Dosis von Vitamin E, die schlechter absorbiert wird als natürliches, zunimmt. Beispielsweise führen Dosen von Vitamin E bis zu 800 und 400 IE / Tag zu einer Verringerung der Herz-Kreislauf-Erkrankungen (um 53%). Die Antwort auf die Wirksamkeit von Antioxidantien wird jedoch in großen kontrollierten Studien (mit 8.000 bis 40.000 Patienten) erhalten, die 1997 durchgeführt wurden.

Zu den Schutzmechanismen, die die LPO-Rate auf einem bestimmten Niveau halten, gehören peroxidationshemmende Enzymsysteme und natürliche Antioxidantien. Die Geschwindigkeit der freien Radikaloxidation wird auf drei Ebenen reguliert. Die erste Stufe ist die Antioxygenierung, die einen relativ niedrigen Sauerstoffpartialdruck in der Zelle aufrechterhält. Dazu gehören vor allem Atmungsenzyme, die um Sauerstoff konkurrieren. Trotz der großen Variabilität der O3-Aufnahme im Körper und der CO2-Freisetzung bleiben pO2 und pCO2 im arteriellen Blut normalerweise relativ konstant. Die zweite Schutzstufe ist die Antiradikalisierung. Sie besteht aus verschiedenen körpereigenen Substanzen (Vitamin E, Ascorbinsäure, einige Steroidhormone usw.), die LPO-Prozesse durch Wechselwirkung mit freien Radikalen unterbrechen. Die dritte Stufe ist die Antiperoxidierung, die bereits gebildete Peroxide mithilfe geeigneter Enzyme oder nicht-enzymatisch zerstört. Es gibt jedoch noch keine einheitliche Klassifizierung und keine einheitlichen Ansichten über die Mechanismen, die die Geschwindigkeit der Radikalreaktionen und die Wirkung der Schutzmechanismen regulieren, die die Verwertung der Endprodukte der Lipidperoxidation gewährleisten.

Es wird angenommen, dass Veränderungen in der Regulation von LPO-Reaktionen je nach Intensität und Dauer erstens reversibel mit anschließender Normalisierung sein können, zweitens zu einem Übergang auf eine andere Autoregulationsebene führen können und drittens einige Effekte diesen Selbstregulationsmechanismus auflösen und somit die Umsetzung regulatorischer Funktionen unmöglich machen. Deshalb ist das Verständnis der regulatorischen Rolle von LPO-Reaktionen unter Bedingungen extremer Einflüsse, insbesondere Kälte, ein notwendiger Forschungsschritt, der auf die Entwicklung wissenschaftlich fundierter Methoden zur Steuerung von Anpassungsprozessen sowie zur komplexen Therapie, Prävention und Rehabilitation der häufigsten Erkrankungen abzielt.

Eines der am häufigsten verwendeten und wirksamsten ist ein Antioxidantienkomplex, der Tocopherol, Ascorbat und Methionin enthält. Bei der Analyse des Wirkungsmechanismus der einzelnen verwendeten Antioxidantien wurde Folgendes festgestellt. Mikrosomen sind einer der Hauptakkumulationsorte von exogen zugeführtem Tocopherol in Leberzellen. Ascorbinsäure, die zu Dehydroascorbinsäure oxidiert wird, kann als möglicher Protonendonator wirken. Darüber hinaus wurde die Fähigkeit der Ascorbinsäure gezeigt, direkt mit Singulett-Sauerstoff, Hydroxylradikalen und Superoxidanionenradikalen zu interagieren und Wasserstoffperoxid zu zerstören. Es gibt auch Hinweise darauf, dass Tocopherol in Mikrosomen durch Thiole und insbesondere durch reduziertes Glutathion regeneriert werden kann.

Somit gibt es im Körper eine Reihe miteinander verbundener antioxidativer Systeme, deren Hauptaufgabe darin besteht, enzymatische und nicht-enzymatische Oxidationsreaktionen auf einem stationären Niveau zu halten. In jedem Stadium der Entwicklung von Peroxidreaktionen gibt es ein spezialisiertes System, das diese Funktionen erfüllt. Einige dieser Systeme sind streng spezifisch, andere, wie Glutathionperoxidase und Tocopherol, haben eine größere Wirkungsbreite und eine geringere Substratspezifität. Die Additivität der Interaktion enzymatischer und nicht-enzymatischer antioxidativer Systeme miteinander gewährleistet die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegenüber extremen Faktoren mit prooxidativen Eigenschaften, d. h. die Fähigkeit, im Körper Bedingungen zu schaffen, die die Produktion aktivierter Sauerstoffformen und die Aktivierung von Lipidperoxidationsreaktionen begünstigen. Es besteht kein Zweifel, dass die Aktivierung von Lipidperoxidationsreaktionen unter dem Einfluss einer Reihe von Umweltfaktoren auf den Körper und bei pathologischen Prozessen verschiedener Art beobachtet wird. Laut V. Yu. Kulikov et al. (1988) lassen sich alle auf den Körper einwirkenden Faktoren je nach Aktivierungsmechanismen der LPO-Reaktionen mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit in folgende Gruppen einteilen.

Faktoren physikochemischen Charakters, die zu einer Zunahme von Gewebevorläufern und direkten Aktivatoren von LPO-Reaktionen beitragen:

• Sauerstoff unter Druck;
• Ozon;
• Stickstoffmonoxid;
• ionisierende Strahlung usw.

Faktoren biologischer Natur:

• Phagozytoseprozesse;
• Zerstörung von Zellen und Zellmembranen;
• Systeme zur Erzeugung aktivierter Sauerstoffformen.

Faktoren, die die Aktivität der körpereigenen Antioxidationssysteme enzymatischer und nicht-enzymatischer Natur bestimmen:

• Aktivität von Prozessen, die mit der Induktion antioxidativer Systeme enzymatischer Natur verbunden sind;
• genetische Faktoren, die mit der Unterdrückung des einen oder anderen Enzyms verbunden sind, das Lipidperoxidationsreaktionen reguliert (Mangel an Glutathionperoxidase, Katalase usw.);
• Ernährungsfaktoren (Mangel an Tocopherol, Selen, anderen Mikroelementen usw. in Lebensmitteln);
• Aufbau von Zellmembranen;
• die Art der Beziehung zwischen Antioxidantien enzymatischer und nicht-enzymatischer Natur.

Risikofaktoren, die die Aktivierung von LPO-Reaktionen verstärken:

• Aktivierung des Sauerstoffhaushalts des Körpers;
• Stresszustand (Kälte, hohe Temperatur, Hypoxie, emotionale und schmerzhafte Auswirkungen);
• Hyperlipidämie.

Somit ist die Aktivierung von LPO-Reaktionen im Körper eng mit der Funktion der Sauerstofftransport- und -verwertungssysteme verbunden. Adaptogene verdienen besondere Aufmerksamkeit, darunter der weit verbreitete Eleutherococcus. Das Präparat aus der Wurzel dieser Pflanze hat allgemein tonisierende, adaptogene, Anti-Stress-, antiatherosklerotische, antidiabetische und andere Eigenschaften und reduziert allgemeine Morbidität, einschließlich Grippe. Bei der Untersuchung der biochemischen Wirkmechanismen von Antioxidantien bei Menschen, Tieren und Pflanzen hat sich das Spektrum der pathologischen Zustände, zu deren Behandlung Antioxidantien eingesetzt werden, erheblich erweitert. Antioxidantien werden erfolgreich als Adaptogene zum Schutz vor Strahlenschäden, zur Behandlung von Wunden und Verbrennungen, Tuberkulose, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, neuropsychiatrischen Störungen, Neoplasien, Diabetes usw. eingesetzt. Natürlich hat das Interesse an den Mechanismen, die dieser universellen Wirkung von Antioxidantien zugrunde liegen, zugenommen.

Derzeit ist experimentell belegt, dass die Wirksamkeit von Antioxidantien durch ihre Aktivität bei der Hemmung der Lipidperoxidation aufgrund der Wechselwirkung mit Peroxid und anderen Radikalen, die LPO initiieren, sowie durch ihre Wirkung auf die Membranstruktur, die den Sauerstoffzugang zu Lipiden erleichtert, bestimmt wird. LPO kann sich auch durch ein vermitteltes System antioxidativer Wirkung über neurohormonale Mechanismen verändern. Es wurde gezeigt, dass Antioxidantien die Freisetzung von Neurotransmittern und Hormonen, die Rezeptorsensitivität und deren Bindung beeinflussen. Eine Veränderung der Hormon- und Neurotransmitterkonzentration wiederum verändert die LPO-Intensität in Zielzellen, was zu einer Veränderung der Lipidkatabolie und in der Folge zu einer Veränderung ihrer Zusammensetzung führt. Der Zusammenhang zwischen der LPO-Rate und einer Veränderung des Spektrums der Membranphospholipide spielt eine regulatorische Rolle. Ein ähnliches Regulationssystem wurde in den Zellmembranen von Tieren, Pflanzen und mikrobiellen Organismen gefunden. Bekanntlich beeinflussen Zusammensetzung und Fluidität von Membranlipiden die Aktivität von Membranproteinen, Enzymen und Rezeptoren. Über dieses Regulationssystem wirken Antioxidantien auf die Reparatur der im pathologischen Zustand des Organismus veränderten Membran ein und normalisieren deren Zusammensetzung, Struktur und funktionelle Aktivität. Veränderungen der Aktivität von Enzymen, die Makromoleküle synthetisieren, und der Zusammensetzung der Kernmatrix sowie eine durch Antioxidantien verursachte Veränderung der Zusammensetzung von Membranlipiden lassen sich durch ihren Einfluss auf die Synthese von DNA, RNA und Protein erklären. Gleichzeitig erschienen in der Literatur Daten zur direkten Wechselwirkung von Antioxidantien mit Makromolekülen.

Diese Daten sowie die kürzlich entdeckten Daten zur Wirksamkeit von Antioxidantien in picomolaren Konzentrationen unterstreichen die Rolle von Rezeptorwegen bei ihrer Wirkung auf den Zellstoffwechsel. In der Arbeit von VE Kagan (1981) über die Mechanismen der strukturellen und funktionellen Modifikation von Biomembranen wurde gezeigt, dass die Abhängigkeit der Geschwindigkeit von LPO-Reaktionen in Biomembranen nicht nur von ihrer Fettsäurezusammensetzung (Ungesättigtheitsgrad), sondern auch von der strukturellen Organisation der Lipidphase der Membranen (molekulare Mobilität der Lipide, Stärke der Protein-Lipid- und Lipid-Lipid-Wechselwirkungen) abhängt. Es wurde festgestellt, dass infolge der Akkumulation von LPO-Produkten eine Lipidumverteilung in der Membran auftritt: Die Menge an flüssigen Lipiden in der Bioschicht nimmt ab, die Menge der durch Membranproteine immobilisierten Lipide nimmt ab und die Menge an geordneten Lipiden in der Bioschicht (Cluster) nimmt zu. V.

Bei der Untersuchung der Natur, Zusammensetzung und des Mechanismus der Homöostase des antioxidativen Systems wurde gezeigt, dass die Manifestation der schädigenden Wirkung von freien Radikalen und Peroxidverbindungen durch ein komplexes mehrkomponentiges antioxidatives System (AOS) verhindert wird, das für die Bindung und Modifizierung von Radikalen sorgt und so die Bildung oder Zerstörung von Peroxiden verhindert. Es enthält: hydrophile und hydrophobe organische Substanzen mit reduzierenden Eigenschaften; Enzyme, die die Homöostase dieser Substanzen aufrechterhalten; Antiperoxid-Enzyme. Zu den natürlichen Antioxidantien gehören lipoide (Steroidhormone, Vitamin E, A, K, Flavonoide und Polyphenole, Vitamin P, Ubichinon) und wasserlösliche (niedermolekulare Thiole, Ascorbinsäure) Substanzen. Diese Substanzen fangen entweder freie Radikale ab oder zerstören Peroxidverbindungen.

Ein Teil der Gewebeantioxidantien hat einen hydrophilen Charakter, der andere einen hydrophoben, was den gleichzeitigen Schutz funktionell wichtiger Moleküle vor Oxidationsmitteln sowohl in der Wasser- als auch in der Lipidphase ermöglicht.

Die Gesamtmenge an Bioantioxidantien bildet im Gewebe ein „Puffer-Antioxidationsmittelsystem“ mit einer bestimmten Kapazität, und das Verhältnis von prooxidativen und antioxidativen Systemen bestimmt den sogenannten „Antioxidationsstatus“ des Organismus. Es gibt allen Grund zu der Annahme, dass Thiole unter den Gewebeantioxidantien eine besondere Stellung einnehmen. Dies wird durch folgende Tatsachen bestätigt: die hohe Reaktivität der Sulfhydrylgruppen, aufgrund derer einige Thiole mit einer sehr hohen Geschwindigkeit oxidiert werden, die Abhängigkeit der Geschwindigkeit der oxidativen Modifikation der SH-Gruppen von ihrer radikalischen Umgebung im Molekül. Dieser Umstand ermöglicht es, aus einer Vielzahl von Thiolverbindungen eine besondere Gruppe leicht oxidierbarer Substanzen herauszuheben, die spezifische Funktionen von Antioxidantien erfüllen: die Reversibilität der Oxidationsreaktion von Sulfhydrylgruppen zu Disulfidgruppen, die es prinzipiell ermöglicht, die Homöostase von Thiol-Antioxidantien in der Zelle energetisch aufrechtzuerhalten, ohne deren Biosynthese zu aktivieren; die Fähigkeit der Thiole, sowohl antiradikalische als auch antiperoxidative Wirkungen zu zeigen. Die hydrophilen Eigenschaften von Thiolen bestimmen ihren hohen Gehalt in der wässrigen Phase der Zelle und ermöglichen den Schutz biologisch wichtiger Moleküle wie Enzyme, Nukleinsäuren, Hämoglobin usw. vor oxidativen Schäden. Gleichzeitig gewährleistet das Vorhandensein unpolarer Gruppen in Thiolverbindungen deren antioxidative Wirkung in der Lipidphase der Zelle. Somit tragen Thiolverbindungen neben Lipidsubstanzen maßgeblich zum Schutz zellulärer Strukturen vor oxidierenden Faktoren bei.

Auch Ascorbinsäure unterliegt im Körpergewebe der Oxidation. Wie Thiole ist sie Teil des AOS und an der Bindung freier Radikale und der Zerstörung von Peroxiden beteiligt. Ascorbinsäure, deren Molekül sowohl polare als auch unpolare Gruppen enthält, weist eine enge funktionelle Wechselwirkung mit SH-Glutathion und Lipid-Antioxidantien auf, verstärkt deren Wirkung und verhindert die Lipidperoxidation. Thiol-Antioxidantien spielen offenbar eine führende Rolle beim Schutz der wichtigsten Strukturkomponenten biologischer Membranen, wie Phospholipiden oder in der Lipidschicht eingebetteten Proteinen.

Wasserlösliche Antioxidantien – Thiolverbindungen und Ascorbinsäure – entfalten ihre Schutzwirkung wiederum hauptsächlich in einer wässrigen Umgebung – dem Zellzytoplasma oder Blutplasma. Dabei ist zu beachten, dass das Blutsystem ein inneres Milieu ist, das eine entscheidende Rolle bei unspezifischen und spezifischen Reaktionen der körpereigenen Abwehr spielt und deren Widerstandsfähigkeit und Reaktionsfähigkeit beeinflusst.

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Freie Radikale in der Pathologie

Die Frage der Ursache-Wirkungs-Beziehungen bei Veränderungen der Intensität der Lipidperoxidation in der Dynamik der Krankheitsentwicklung wird in der Literatur weiterhin diskutiert. Einige Autoren sehen die Verletzung der Stationarität dieses Prozesses als Hauptursache für die genannten Erkrankungen an, während andere glauben, dass die Veränderung der Intensität der Lipidperoxidation eine Folge dieser pathologischen Prozesse ist, die durch ganz andere Mechanismen ausgelöst werden.

Untersuchungen der letzten Jahre haben gezeigt, dass Veränderungen der Intensität der Oxidation freier Radikale mit Krankheiten unterschiedlicher Genese einhergehen, was die These über die allgemeine biologische Natur der Zellschädigung durch freie Radikale bestätigt. Es liegen ausreichende Belege für die pathogenetische Beteiligung von Schäden durch freie Radikale an Molekülen, Zellen, Organen und dem gesamten Körper sowie für eine erfolgreiche Behandlung mit pharmakologischen Arzneimitteln mit antioxidativen Eigenschaften vor.