WOLNE RODNIKI W PATOLOGII CZŁOWIEKA

Życie na ziemi powstało najprawdopodobniej w wyniku reakcji wolnorodnikowych, które kierowały i kierują jego ewolucją. To właśnie te reakcje są jednymi z ważnych mechanizmów prowadzących do mutacji i śmierci komórki. Wolne rodniki są grupą niejednorodną, charakteryzującą się wysoką aktywnością i krótkim okresem półtrwania (często ułamkiem sekundy). Tabela 1. UTLENIACZ NAZWA OH rodnik hydroksylowy HO2 rodnik wodorotlenowy H2O2 nadtlenek wodoru O2 rodnik nadtlenkowy O-2 nadtlenkowy rodnik anionowy ROO nadtlenkowy rodnik lipidowy O3 rodnik ozonowy NO nadtlenkowy rodnik azotowy OONO- nadtlenoazotyn Spośród potencjalnie toksycznych rodników rozróżniamy rodniki tlenowe, zwane reaktywnymi formami tlenu (RFT), rodniki azotowe, zwane reaktywnymi formami azotu (RFA), rodniki ozonowe i lipidowe. Do najbardziej niebezpiecznych biologicznie wolnych rodników należy rodnik hydroksylowy i nadtlenoazotyn. Wywołują one uszkodzenia struktur i makromolekół komórkowych, takich jak błony komórkowe, białka, fosfolipidy, cukry, kwasy nukleinowe prowadząc do mutacji lub śmierci komórki. Są odpowiedzialne za rozwój procesów nowotworzenia i starzenia się. Potrafią one wywoływać łańcuchowo przebiegającą reakcję tworzenia nowych wolnych rodników i w ten sposób mogą doprowadzić do rozległej destrukcji w tkankach organizmów żywych. Przykładem jest katalizowana przez jony żelaza i miedzi peroksydacja lipidów. Niszczy ona struktury błon komórkowych oraz prowadzi do wytworzenia cytotoksycznego aldehydu, który z kolei powoduje dalsze uszkodzenia komórek. Dochodzi w ten sposób do posuwającego się lawinowo procesu powiększania się puli wolnorodnikowej i rozwoju dalszych uszkodzeń, często w miejscach odległych. Wolne rodniki tworzą się stale w wyniku reakcji metabolicznych i można je niejako uznać za mitochondrialny „wyciek elektronów”. W warunkach prawidłowych są szybko i sprawnie unieczynniane przez systemy endogennych antyoksydantów, ponieważ

wszystkie organizmy tlenowe narażone na traumatyzujące działanie wolnych rodników wytworzyły system antyoksydacyjnych zabezpieczeń. Endogenne antyoksydanty znajdujemy w komórkach oraz w przestrzeniach zewnątrzkomórkowych (tabela 2). W komórkach, mitochondria wyposażone są w system oksydazy cytochromowej oraz dysmutazę nadtlenkową. Inne postacie dysmutazy nadtlenkowej znajdują się w cytoplazmie. Ponadto komórki są zdolne zwiększyć syntezę dysmutazy w odpowiedzi na pojawiającą się większą ilość wolnych rodników, czyli w obliczu tzw. wybuchu tlenowego, inaczej zwanego stresem oksydacyjnym. Dysmutaza nadlenkowa o dużej masie cząsteczkowej znajduje się także w płynie zewnątrzkomórkowym. Zlokalizowano ja między innymi na zewnętrznej powierzchni komórek endothelium, co ma ogromne znaczenie w ochronie organizmu przed rozwojem zmian miażdżycowych i skaz naczyniowych. W mitochondriach i cytoplazmie istnieją również katalaza oraz peroksydaza glutationowa, zawierająca w swojej cząsteczce selen. Ważną role w ochronie antyoksydacyjnej odgrywa witamina E. Do pozakomórkowych antyoksydantów zaliczamy przede wszystkim kompleksy metalobiałkowe, wśród których najważniejszą rolę spełnia ceruloplazmina (tab.2). Związki te wiążą jony żelaza lub miedzi, które katalizują destruktywne reakcje wolnorodnikowe, między innymi peroksydację lipidów. Zaburzenie homeostazy oksy-redukcyjnej nazywane „wybuchem tlenowym” (szok tlenowy, stres tlenowy) jest konsekwencją nadmiaru RFT w odpowiedzi na zróżnicowane czynniki endo i egzogenne (ryc.1). W stanach ostrych RFT są podstawowym mechanizmem walki z patogenem. W stanach przewlekłych natomiast, wzbudzenie układu RFT prowadzi do stopniowej destrukcji tkanek własnych. Do związków szczególnie podatnych na utlenianie przez RFT należą wielonienasycone kwasy tłuszczowe. W wyniku tej reakcji, zwanej peroksydacją lipidów tworzą się cytotoksyczne produkty powodujące utlenianie kolejnych cząsteczek kwasów tłuszczowych i w ten sposób proces ten rozprzestrzenia się lawinowo, siejąc spustoszenie w komórkach i tkankach. Można zaryzykować twierdzenie, że zaburzenia w równowadze między produkcją wolnych

rodników a aktywnością systemu przeciwutleniaczy leżą u podstaw większości chronicznych dolegliwości oraz procesu starzenia się. Wiadomo już obecnie, że aktywność układu endogennych antyoksydantów, uwarunkowana genetycznie ma podstawowe znaczenie dla potencjalnej długowieczności i zachowania zdrowia. Lista chorób o etiopatogenezie wolnorodnikowej jest długa i stale się powiększa (tabela 3). We wszystkich stanach zapalnych wywołanych aktywacją neutrofili, tworzeniem kompleksów immunologicznych, aktywacją komplementu dochodzi do wzmożonego wytwarzania cytostatycznych RFT. Szczególnie potężny „wybuch tlenowy” obserwujemy w niektórych infekcjach wirusowych. W modelu zakażania płuc wirusem grypy wykazano, że powoduje on obniżoną aktywność endogennych przeciwutleniaczy w tkance płucnej i jednocześnie hamuje inhibitory proteaz płucnych. Prowadzi to do szybko rozprzestrzeniających proteolitycznych uszkodzeń tkanki płucnej. Produkty powstałe w wyniku reakcji proteolitycznych bardzo silnie przyśpieszają replikację wirusa, czyli nasilają jego zakaźność i zjadliwość. Powstaje więc mechanizm „błędnego koła”, który najłatwiej jest opanować poprzez suplementację egzogennych przeciwutleniaczy. Efekt ten najłatwiej można osiągnąć stosując fitoterapię. Surowce roślinne są bogactwem różnorodnych naturalnych, stabilnych przeciwutleniaczy i dlatego ich wczesne zastosowanie daje bardzo dobry i szybki efekt kliniczny. Komentując udział RFT w patologii człowieka należy podkreślić jej uniwersalny charakter, niezależny od inicjującego czynnika etiologicznego. Wiele niejasnych dotąd obserwacji klinicznych, takich jak na przykład efekt cięższego przebiegu infekcji w trakcie leczenia preparatami żelaza, znajduje swoje uzasadnienie. Wynika stąd również wyjaśnienie znakomitego efektu fitoterapii zarówno w ostrych jak i przewlekłych schorzeniach. Leki roślinne zapomniane w ostatnich dekadach przez medycynę akademicką w swoim skojarzonym, antyoksydacyjnym działaniu nie dają się zastąpić żadnym innym farmaceutykiem. Dotyczy to również uzupełniania niedoborów pierwiastków śladowych, takich jak mangan czy selen. Na zakończenie warto przypomnieć, że leki roślinne to także warzywa i owoce oraz zioła spożywcze, innymi słowy sposób żywienia. Właściwie opracowana dieta, zwłaszcza dla dzieci, może okazać się wystarczającym sposobem leczenia. Dla zilustrowania przytoczę indeks własności przeciwutleniających w powszechnie dostępnych ziołach spożywczych, czyli tzw. przyprawach (tabela 4). leki roślinne są też łatwo dostępną i bardzo skuteczną formą profilaktyki nie tylko nawracających schorzeń, ale również chorób przewlekłych i nowotworów.

Piśmiennictwo: Ball S. - Antyoksydanty w medycynie i zdrowiu człowieka. (2001), Oficyna Wydawnicza Medyk Sp. z o.o., Ball S. - Długowieczność: mity i rzeczywistość. (2996), Oficyna Wydawnicza Medyk, Warszawa, 3. Ball S. - Naturalne substancje przeciwnowotworowe. (2000), Oficyna Wydawnicza Medyk, Warszawa, Ball S. - Papieros na ławie oskarżonych. (1998), Oficyna Wydawnicza Medyk, Warszawa, 5. Ball S. - Toksykologia żywności bez tajemnic. (1998), Oficyna Wydawnicza Medyk, Warszawa, 6. Bartosz G. - Druga twarz tlenu. (1995), Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, Bartosz G. - Metabolizm glutationu. (1993), Postępy Biochemii, 39: 32-38 Bartosz G. - Rola reaktywnych form tlenu w apoptozie. (1998), Postępy Biochemii, 44; 22-31 Beckman K. B. - Endogennous oxidative damage of mtDNA. Mutat. (1999), Res. 424; 51-58 Berry E. M. - Is the biological antioxidant system integrated and regulated? (1999), Med. Hypoth. 53: 315-325 DAVIS Conference - Oxygen Radicals and Human Disease. (1987), Annals of Internal Medicine, Vol. 107, Nr 4 12. Kelly F. J. - Altered lung antioxidant status in patients with mild asthma. (1999), Lancet, 354: 482-483 Pawłowicz Z. - Wolne rodniki I antyoksydanty. (1990), Wiad. Lek., tom 43, Nr 17-18 Waniek A. - Rola wolnych rodników w patologii człowieka. (1990), Polski Tygodnik Lekarski T. XLV. Nr 10-11

Tabela 2.

Nazwa	Lokalizacja	Działanie
system oksydazy cytochromowej	mitochondria	usuwa tlen, który mógłby być wykorzystany do tworzenia RFT
dysmutaza nadtlenkowa zawierająca mangan	mitochondria	dysmutacja nadtlenkowego rodnika anionowego
dysmutaza nadtlenkowa zawierająca miedź, cynk, żelazo	cytoplazma	dysmutacja nadtlenkowego rodnika anionowego
peroksydaza glutationowa zawierająca selen	mitochondria, cytoplazma	katalizuje redukcję nadtlenków lipidowych, zapobiega peroksydacji lipidów
witamina E	błony komórkowe	zapobiega peroksydacji lipidów
ceruloplazmina	osocze	hamuje peroksydację lipidów zależną od żelaza i miedzi
albumina	osocze	łączy się z miedzią i żelazem, wiąże na swojej powierzchni rodnik hydroksylowy
haptoglobina	osocze	hamuje peroksydacyjną aktywność hemoglobiny i methemglobiny
hemopeksyna	osocze	hamuje peroksydacyjną aktywność hemu
kwas moczowy	osocze	hamuje peroksydację lipidów i wiąże wolne rodniki
glukoza	osocze	wiąże rodnik hydroksylowy

Ryc.1

Tabela 3.

Choroby wielonarządowe	Zmiany zapalne o podłożu immunologicznym Idiopatyczne błoniaste kłębkowe zapalenie nerek Zapalenie naczyn wywołane zatruciem lekami i wirusem WZW B Choroby o podłożu autoimmunoagresywnym
Niedokrwienie (faza reperfuzji)
Zatrucia
Przeciążenie żelazem	Idiopatyczna hemochromatoza Nadmierna podaż żelaza Thalesemia Niedokrwistości hemolityczne
Niedobory żywieniowe	niedobór białka (kwachiorkor) Niedobór witaminy E
Zatrucie alkoholem etylowym
Uszkodzenia popromienne
Starzenie się	Zespół przedwczesnego starzenia się Niedobory immunologiczne ludzi starych
Nowotwory
Amyloidoza
Choroby związane z uszkodzeniem erytrocytów	Malaria Niedokrwistość sierpowata Niedokrwistość Fanconiego
Choroby układu oddechowego	Uszkodzenia wywołane paleniem tytoniu Odma Rozedma Hyperoxia Dysplazja oskrzelowo-płucna RDS Pylica krzemowa
Choroby serca i układu krążenia	Kardiomiopatia alkoholowa Niedobór selenu (zesp. Keshana) Miażdżyca
Choroby nerek	RPGN wywołane obecnością przeciwciał anty-GBM Idiopatyczne KZN Błoniaste KZN Nefrotoksyczność aminoglikozydów Nefrotoksyczność metali ciężkich Reakcja odrzucania przeszczepu
Choroby układu pokarmowego	Uszkodzenie wątroby spowodowane endotoksynami Zapalenie trzustki Diabetogenny efekt alloxanu Uszkodzenia spowodowane niesterydowymi lekami przeciwzapalnymi
Choroby układu ruchu	RZS
Choroby układu nerwowego	Uszkodzenia spowodowane przez neurotoksyny Otępienie starcze Choroba Parkinsona Uszkodzenia wywołane nadciśnieniem tętniczym Lipofuscynoza Choroby demielinizacyjne Ataksja teleangiektazja A-beta-lipoproteinemia Zatrucie aluminium
Choroby oczu	Zaćma Zmiany degeneracyjne siatkówki Retinopatia wcześniaków
Choroby skory	Oparzenia słoneczne Oparzenia termiczne Porfirie Alergiczne zapalenie skóry Przebarwienia
Choroby układu dokrewnego	Cukrzyca insulinozależna cukrzyca insulinoniezależna

Tabela 4.

Nazwa rośliny	Indeks własciwości antyoksydacyjnych (zapobieganie peroksydacji lipidów)
Rozmaryn	12,6
Szałwia	8,4
Tymianek	5,7
Lebiodka (oregano)	3,4
Imbir	2,4
Goździki	2,3
Ostryż (kurkuma)	1,8
Liście laurowe	1,5
Pieprz cayenne	1,2

* Do toksyn egzogennych należą chemioterapeutyki, cytostatyki, antybiotyki,

** Mechanizmy te to nieswoista odpowiedź immunologiczna w postaci aktywacji fagocytów,

makrofagów, neutrofili, monocytów i eozynofili. komórki te uwalniają RFT.

Autor:

Bożena Ryczkowska

Prezes Polskiego Stowarzyszenia Medycyny Komplementarnej.

Redaktor Naczelny Kwartalnika „SOLUBER 2”.

Źródło:

SOLUBER 2 - ORGAN PSRMK

NR I/2002

Lek. Med. Bożena Ryczkowska

Redaktor Naczelny Kwartalnika „Saluber 2”

Wolne rodniki są to atomy, grupy atomów lub cząsteczki posiadające na swym orbitalu co najmniej jeden niesparowany elektron. Powstają one w wyniku symetrycznego (homolitycznego) rozszczepienia wiązań kowalencyjnych, w wyniku czego oba fragmenty zachowują pojedynczy elektron.. Reakcja ta jest przeciwieństwem rozszczepienia niesymetrycznego (heterolitycznego), kiedy jeden fragment zachowując oba elektrony staje się ujemnie naładowanym anionem, a drugi, pozbawiony elektronów staje się dodatnio naładowanym kationem.

---