Jsou to vysoce reaktivní částice, která mají jeden nebo více nepárových elektronů. Vícenásobné radikály se označují předponami; např. radikál se dvěma volnými elektrony se označuje jako biradikál.

Volný radikál zvyšuje oxidativní charakter a posiluje redoxní reakce vnitřního prostředí organizmu (krve, tkání, orgánů, buňky), snižuje hladinu antioxidantů (antioxidační rezistenci) vnitřního prostředí organizmu a stává se tak radikálem biologickým.

Volné radikály mohou v organismu vznikat v důsledku fyziologických (normálních) i patologických procesů a mohou se podílet jak na fyziologických, tak i na patologických dějích.

Dokonce podle typu může být jejich zásah do patologie pro organismus pozitivní nebo naopak škodlivý.

Radikály vznikající při patologických stavech
Vysoká a poměrně nespecifická chemická reaktivita činí volné radikály nebezpečné pro všechny živé struktury. Volné radikály jsou z toho důvodu nespecifickou ale účinnou zbraní imunitního systému. Některé buňky imunitního systému (neutrofily, makrofágy) mohou po stimulaci podstatně zvýšit svůj metabolismus (tzv. respirační vzplanutí) a do svého okolí začnou produkovat agresivní látky charakteru mj. volných radikálů.

Radikály v energetickém metabolizmu
Činností enzymů dýchacího řetězce vznikají v mitochondriích jako vedlejší produkt i volné radikály. Tyto jsou ovšem urychleně odstraňovány a výraznější roli mohou hrát jen při patologických stavech (reperfúzní poškození).

Radikály vzniklé v důsledku fyzikálních faktorů
Volné radikály mohou vznikat v důsledku zevních fyzikálních faktorů, nejčastěji v důsledku působení záření na v zásadě libovolné molekuly. Protože vznik radikálu vyžaduje menší množství energie, může vznik volných radikálů vyvolat nejen ionizující záření, ale třeba i záření ultrafialové. Takto vzniklé volné radikály jsou již jednoznačně škodlivé.

Radikály vzniklé chemickou cestou
Některé poškozené biomolekuly mohou mít samy charakter radikálů a tím iniciovat vznik dalších radikálů. Nejznámější jsou v tomto ohledu proteiny, na které se enzymaticky navázala glukóza, tzv, AGE’s (advanced glycation end-product), které hrají velkou roli v poškození nekompenzovaným nebo špatně kompenzovaným diabetem.

Radikály ze zevního prostředí
Látky charakteru radikálů se mohou do těla dostat i ze zevního prostředí. Může se jednat jak o průmyslové polutanty, tak i o látky užívané záměrně. Nejčastěji jde o látky obsažené v cigaretovém kouři, jedná se však i o následující látky:

dusitany
chlór
kyslíkové radikály, kyslík, ozón, peroxidy, oxidy a jejich reaktivní sloučeniny
těžké kovy
železo a měď zejména v některých sloučeninách
některé herbicidy a pesticidy
tuky přepálené a vlivem tepla, světla a času za přístupu vzduchu zoxidované (žluklé)

Aerobní buňky jsou při produkci energie závislé na molekulárním kyslíku.

Z O2 však stále vznikají v malém množství toxické látky označované jako kyslíkové radikály (reaktivní formy kyslíku, rective oxygen species – ROS)

Jako ochrana před ROS slouží vedle antioxidantů také enzymy.

Příznivé účinky (NO.):

– v nízké koncentraci relaxuje hladké svaly -> vazodilatace.
– maximalizace průtoku tekutin určitým prostředím, zvýšení zásobování kyslíkem
– brání shlukování destiček a trombóze
– působí antimikrobiálně, účinkuje proti apoptóze
– neutralizuje volné radikály během reakce organismu na infekci či pomáhá průtoku krve určitou oblastí organismu

Nepříznivé účinky:

– podporuje negativní působení reaktivních sloučenin kyslíku (volných radikálů)
– inhibuje sekreci insulinu po stimulaci glukózou
– ve vyšší koncentraci působí genotoxicky
– hraje spíše nepříznivou roli v rozvoji plicní dysfunce při ARDS
– snižuje tvorbu T-buněk
– cytotoxicky poškozuje játra, střevo aj.

Lipoperoxidace jako jeden z dopadů negativního působení reaktivních sloučenin kyslíku (volných radikálů) je v současnosti významným předmětem zájmu biochemiků, ale i lékařů. Tento proces stojí za původem řady zdravotních komplikací a onemocnění.

Stručně se jedná o děj, při kterém jsou reaktivními sloučeninami kyslíku oxidačně napadány a modikovány biomolekuly, zejména lipidy, proteiny a nukleové kyseliny, což sebou v důsledku nese poškození biomembrán, buněčných mechanismů, urychlení procesu stárnutí a lýzi buněk. Radikálových reakcí zprostředkovaných reaktivními sloučeninami kyslíku je v organismu zapotřebí, protože plní i fyziologickou funkci, aby se jejich produkce a působení nevymkly kontrole, je v organismech vyvinut antioxidační ochranný systém, který je při dostatečné kapacitě schopný nežádoucí radikálové oxidační reakce regulovat.

Antioxidant je látka, jejíž molekuly omezují aktivitu kyslíkových radikálů – snižují pravděpodobnost jejich vzniku nebo je převádějí do méně reaktivních nebo nereaktivních stavů.

Tím omezují proces oxidace v organismu nebo směsích, kde se vyskytují. Z tohoto důvodu se jako konzervanty přidávají do potravin, které by byly jinak oxidací nadměrně poškozovány (např. rostlinné oleje – viz žluknutí).

Konzumované antioxidanty působí v jistém smyslu pozitivně na zdraví organismu. Ovšem přemíra antioxidantů může spíše škodit, přirozené oxidační procesy tlumit a naopak i oxidanty pomáhají zdraví. Další antioxidanty se vyskytují (nejčastěji ve formě enzymů) v organismu, kde působí podobně, v potravě jsou však bezvýznamné (buďto rychle zanikají, nebo nepřežijí trávící proces).

Dosavadní výzkumy ukazují na neškodnost používaných umělých antioxidantů.

Z hlediska konzumenta lze hodnotit přítomnost antioxidantů v potravinách spíše kladně, jednak prodlužují jejich trvanlivost, jednak jejich užívání může mít příznivé účinky na jeho zdraví, neboť snižuje pravděpodobnost vzniku srdečně-cévních chorob a některých typů rakoviny. Antioxidanty ovšem chrání i rakovinné buňky a to i více, takže mohou i škodit. Proto u lidí s rakovinou by se jejich konzumace neměla doporučovat.

Protivníkem volných radikálů jsou antioxidanty. Těch se vytvořilo během historického vývoje veliké množství. Je však si třeba uvědomit, že ne každý antioxidant dokáže odstranit každý volný radikál. Antioxidanty jsou hydrofilní, které jsou hlavně v extracelulární tekutině a lipofilní, rozpustné v tucích, které pronikají buněčnou membránou a mohou tedy účinkovat intracelulárně, i když jejich účinek nastává se zpožděním. Volné radikály, které uniknou antioxidačnímu působení mohou působit lokální, ale i celková poškození. Proto se dnes uznává, že antioxidační terapie musí obsahovat více antioxidantů, aby pokryla celou škálu různých volných radikálů a ROS.

Odstraňování volných radikálů pak probíhá často ve vzájemné souhře různých reakcí. Např. superoxid je odbourán na kyslík vitamínem E, přitom však vzniká radikál vitaminu E, dále vitamin C regeneruje vitamin E za vzniku radikálu vitaminu C a ten je teprve odstraňován redukovaným glutathionem. Ten je zpětně redukován glutathion reduktázou za účasti NADPH.

Ubichinol (Koenzym Q10) (KoQ10)
Skládá se z 10 izoprenidů, vyskytuje se ve všech buňkách (v lidskémtěle jsou ho cca 2 g).

Denní příjem: nejméně 10 mg
Terapeutická dávka: 100-300 mg

Blokádou syntézy cholesterolu (statiny) se blokuje i biosyntéza ubichinolu Q10.

Vlastnosti: chrání před lipoperoxidací, podílí se na regeneraci vitaminů C a E, zvyšuje výkonnost srdce, snižuje počet záchvatů anginy pectoris. Pokles KoQ10 o 25% ve tkáni může už působit
příznaky jejího onemocnění. Stárnutím hladina KoQ10 klesá (nejdříve v srdci). Nedostatek KoQ10 oslabuje imunitní systém, klesá tvorba T-lymfocytů.

Extrakt z listů stromu. Obsahuje flavonové glykosidy,ginkgolidy aj. Působí jako scavenger superoxidu a (OH.). V plasmě vrcholí za 1,5 – 3 hod.

Zvyšuje toleranci na nedostatek kyslíku, zlepšuje prokrvení mozku (snižuje viskozitu krve), snižuje únavu, chrání před lipoperoxidací, brzdí syntézu tromboxanu, částečně inhibuje IMAO, zlepšuje sexuální funkce.

Pinus maritima, extrakt z kůry borovic. Obsahuje 40 aktivních složek, hlavně proanthocyanidiny, ale i polyfenoly a org. kyseliny (kávová, fumarová, skořicová, ferulová aj.).

Rychlost absorpce: 15-20 min.

Vlastnosti: zlepšuje rezorpci vit. C a E, snižuje toxicitu glutamátu v mozkových buňkách.
Dávkování: 1,0-3,0 mg/kg, udržovací dávka 50-60 mg/den.
Terapeutická aplikace: alergie (snižuje tvorbu a uvolňování histaminu), DM, ateroskleróza (oxidaci LDL-cholesterolu)

Je produkován hlavně epifyzou v noci a je rychle uvolňován do krve. V zimě je v potravě málo antioxidantů, ale jsou dlouhé noci, stoupá tvorba melatoninu. Je antioxidantem, rozpustný ve vodě i v tucích. Vzhledem k relativně malé molekule chrání DNA před oxidačním poškozením. Používá se k terapii nespavosti, k urychlení adaptace při cestování, má i hypotermický účinek. Reguluje průtok krve mozkem.

Je scavengerem nitroxidového, peroxylového a hydroxylového radikálu, blokuje singletový kyslík, chrání před lipoperoxidací a je scavengerem kyseliny chlorné. Dokáže však jen zrušit 2 volné radikály, pak je irreversibilně oxidován. Proto jako antioxidant účinkuje významně jen při suprafyziologických dávkách. Je ovšem netoxický a stimuluje i aktivitu jiných antioxidantů (např. GPx). Melatonin chrání před ionizujícím zářením 500x více než známý radioprotektor dimetylsulfoxid. U Alzheimerovy choroby noční vzestup melatoninu obvykle chybí.

Hladina v krvi: 1,01 – 1,90 mmol/l
Doporučená suplementace: 50 – 200 mg/den
Profylaxe karcinomu: 300 mg/den
Poločas Se v těle: 65 – 115 dní
Vylučování Se : 60% močí, 30% stolicí

Nedostatek Se může způsobit:
Kongestivní kardiomyopatie (Keshanská choroba) a zvýšenou frekvenci kardiovaskulárních onemocnění. Poškození imunity, zvýšené riziko karcinomů. Poškození reprodukční funkce u mužů. Poškození funkce štítné žlázy a zvýšené riziko karcinomu. Zvýšenou krevní srážlivost, zkrácení života trombocytů.

Na nedostatek Se myslet při:
Popáleninách, na ARO, u revmatizmu, malnutrice, alkoholismu, u kuřáků, akne, u těhotných, u průjmů, u vegetariánů, u renální insuficience aj.

PRŮMĚRNÁ ANTIOXIDAČNÍ KAPACITA NĚKTERÉ ZELENINY A OVOCE v mmol/l

Černý rybíz 18
Ostružina 17
Jahoda 17
Borůvka 11
Meruňka 10
Malina 9
Třešně 8
Švestka 7
Paprika oranžová 5
Rybíz červený 3
Pomeranč 2
Jablko 2
Hroznové víno světlé 1
Rajče 1
Okurka 0

Průběrná Antioxidační kapacita některých nápojů v mmol/l

francouzská vína 18 – 26
červené víno (Sklepmistr) 9
zelený čaj 8
šípkový čaj 5
černý čaj 3
Plzeňský Urquell 12° 2
Velkopopovický kozel 2
Gambrinus 10° 2
Cechovní pohár (bílé víno) 1
ovocný čaj s vitaminem C 1
kravské mléko 0,5

1) Vyloučení příčin vedoucích ke vzniku exogenních i endogenních volných radikálů
2) Likvidace volných radikálů bezprostředně po jejich vzniku
3) Reparace molekul již poškozých volnými radikály a nebo jejich odstranění

Vznikající VR zabíjí napadající mikroorganismy, ale poškozují i tkáně. Leukocyty uvolňují superoxid, stoupá peroxid vodíku. Uvolňují se cytokiny, tvoří se prostaglandiny, leukotrieny atd.

VR blokují látky, které brání štěpení bílkovin, uvolňuje se např. elastáza, kolagenáza aj.

Je zvýšená hladina TBARS (MDA) v séru, vznikají AGE-látky (advanced glycosylation end-products) tzv. glykooxidací (účinkem glukosy a VR). Je snížená aktivita GPx, vázne odbourávání H2O2, který poškozuje beta buňky pankreatu, pokles pH zvyšuje účinek VR. V prediabetickém stadiu bývá vysoká hladina kys. močové, při vzniku DM klesá. IL-1 z makrofágů zvyšuje selektivně (NO.) v beta buňkách -> poškození enzymů, obsahujících Fe a S -> snižuje pro dukce energie. Antioxidanty snižují glykovaný Hb, ale ne glykemii.

AGE látky se hromadí v proteinech s dlouhým poločasem : retina, myelin, cévní endotel, glomerulární membrány.

Diabetické komplikace následují. Tvorbě glykovaných proteinů brání fosfopyridoxal, guanidin, kys. acetylsalicylová, D-lysin (jeho glykací však vzniká karcinogen) aj. Vznik AGE-látek je rychlejší než jejich odbourávání, které probíhá po vazbě na receptor (RAGE). AGE-látky působí lipoperoxidaci, křížové vazby (podobně jako MDA), inaktivují (NO.), stimulují tvorbu cytokinů, podporují vznik VR, působí proliferaci buněk, podporují koagulapatii.

U DM paradoxně při hyperglykemii je nedostatek energie pro její nedostatečné využívání a hypoxie, která působí pokles aerobní glykolýzy. Současně je nedostatek redukčního potenciálu, hlavně NADPH, který je intracelulárně spotřebováván volnými radikály a metabolickými pochody.

Skořice 26,5 mmol/100g
Hřebíček sušený 277,3 mmol/100g
Kopr sušený 20,2 mmol/100g
Máta sušené listy 116,4 mmol/100g
Oregano sušené 63,2 mmol/100g
Rozmarýna sušená 44,8 mmol/100g
Šafrán sušený 44,5 mmol/100g
Šalvěj sušená 44,3 mmol/100g