Szabó Csaba

Kamikáze molekulák: A szabadgyökök befolyásolása a C-vitamintól a Viagráig

I. A szabadgyökök termelődése és élettani szerepe

A szervezetben a molekulákat alkotó elemeket páros számú elektronokból álló kötések kapcsolják össze, amelyek a molekula stabilitását biztosítják. Ezek a molekulák a békés egymás mellett élés elveit követik, nem reagálnak más molekulákkal, vagy csak nagyon jól szabályozott körülmények között. Bizonyos esetekben azonban "vadabb", reaktívabb molekulák is termelődnek. Ezek a páratlan elektront tartalmazó molekulák, amelyeket szabadgyököknek nevezünk, rendkívül labilisak, reaktívak és a páros állapot visszaállítására törekednek. E célból más molekulákkal gyorsan és előszeretettel lépnek kapcsolatba.

Animáció: "Kamikáze-molekulák"

A folyamat végeredményben ahhoz vezet, hogy a szabadgyök megsemmisül a reakcióban, de a szabadgyök-reakció a célmolekula struktúrájában és funkciójában változást okoz. Ezeket az agresszív, kérészéletű molekulákat hasonlíthatnánk a második világháborús japán kamikáze harcosokhoz, akik repülőgépükkel megcélozták az ellenséges hajókat és beléjük csapódtak, ami által megsemmisültek, de az ellenség soraiban is jelentős károkat okoztak. Hasonlóan a kamikáze repülőgépekhez, a szabadgyökök a célponthoz képest viszonylag kisméretűek, gyorsan haladnak, nagy távolságokra juthatnak el és a célmolekulában jelentős hatásokat hoznak létre.

A szabadgyökök az elvesztett elektronjaikat a környező szövetekből próbálják pótolni, elektront vonnak el, ezzel különféle biológiai molekulákat (zsírokat, fehérjéket és a genetikai állományt, a DNS-t) károsítva. E folyamatok eredménye a sejtek szétesése és a szövetek károsodása lehet.

Alapvetően a szabadgyököknek két nagy csoportja van, az oxigén és nitrogén eredetű szabadgyökök. Oxigén eredetű szabadgyök például a szuperoxid gyök, amely többek között a mitokondriális légzés során az oxigénmolekulából származhat, és a hidroxil gyök, amely egyebek mellett a szövetekben lejátszódó gyulladásos reakciók során keletkezhet. A nitrogén eredetű szabadgyökök legfontosabb példája a nitrogén-monoxid szabadgyök (NO).

1. ábra

2. ábra

Vannak olyan vegyületek is, amelyek nem rendelkeznek párosítatlan szabad elektronnal, de mégis reaktívak, és képesek biológiai molekulákkal reakcióba lépni (pl. a hidrogén-peroxid, a hipoklórossav vagy a peroxi-nitrit nevű vegyületek). A szabadgyökök és oxidánsok egymásba átalakulhatnak és esetenként önfenntartó szabadgyök-láncreakciókat is beindíthatnak. A jelen előadás szempontjából a szabadgyökök és oxidánsok biokémiai jellege kevésbé fontos, mint azok a reakciók és biológiai hatások, amelyeket létrehoznak.