wolne rodniki a promieniowanie jonizujące...

Wolne rodniki tlenowe przyczyniają się do powstawania wielu chorób, głównie chorób serca, miażdżycy, nadciśnienia i wszelkich ich skutków. Obok układu krążenia uszkadzają praktycznie wszystkie narządy i układy narządy, powodując choroby cywilizacyjne jak nowotwory, przewlekłe stany zapalne. W organizmie powstają naturalnie w wyniku oddychania tlenowego, ich niewielkie ilości są potrzebne do utrzymania równowagi organizmu i procesów naprawczych komórek, stąd korzystne są spacery po lesie, gdzie w czasie słonecznej, ciepłej pogody poziom tlenu wynosi 50%, bary tlenowe (krótkotrwałe oddychanie gazami, gdzie wysoki procent-do 100% stanowi tlen), korzystne jest też opalanie, UVB powoduje fotolizę wody, która generuje wolne rodniki, które generują mecanizmy naprawcze, dlatego im bliżej równika tym mniej przypadków nowotworów skóry. W standardowym powietrzu-20,8% tlenu i bez ekspozycji na UV powstają w mitochondriach w trakcie trawienia komórkowego kwasów tłuszczowych, glukozy, ciał ketonowych i aminokwasów. Wolne rodniki uczestniczą w reakcjach odpornościowych organizmu-neutrofile, monocyty uwalniają wolne rodniki tlenowe, które niszczą patogeny w organizmie. Niewielkie ilości wolnych rodników umiemy unieszkodliwiać przy pomocy enzymów dehydratacyjnych.
Silniejsze bodźce jak UV pobudzają syntezę większej ilości tych enzymów i lepszą ochronę komórek. Promieniowanie jonizujące ma tak silną energię, że generuje tyle wolnych rodników, że organizm nie jest w stanie sobie z nimi poradzić.
90% uszkodzeń pormieniami gamma w komórce zachodzi wskutek działania wolnych rodników uwolnionych na drodze radiolizy wody.  jest to rozpad wody na wolne rodniki pod wpływem promieniowania jonizującego. Powstają wolne rodniki tlenowe ROS. Ich powstanie opisuje diagram Jabłońskiego: w przyrodzie jest tlen tripletowy, który ma dwa elektrony niesparowane, mają one takie same kierunki spinów. Po zaabsorbowaniu energii powyżej swojego pasma absorbcji zostaje on wzburzony na wyższy stan energetyczny, wtedy oddaje energię jako ciepło lub jako niższe stany np. fluorescencja. Nadmiar energii mogą odebrać bialka, kwasy nukleinowe, lipidy i powstają wolne rodniki tych związków. Nadtlenki lipidowe uszkadzają ściany naczyń krwionośnych, powodują miażdżycę, uszkodzone zostają lipidy błon komórkowych i otoczek mielinowych, upośledza to funkcję tkanek. Gdy nadmiar energii koncentruje się na cząsteczce tlenu jest reorientacja spinów i powstaje tlen singletowy, ma jeden elektron niesparowany. Reaguje on ze wszystkimi cząsteczkami. Powstają reaktywne formy tlenu ROS. Są to anionorodnik ponadtlenkowy O2-, łączy się z wodorem powstaje H2O2, w wyniku dalszych reakcji powstaje rodnik hydroksylowy OH-, może on odbierać elektrony od jonów żelazowych i z powrotem postaje tlen singletowy1O2-. Promieniowanie radioaktywne ma tak silną energię-rzędu milionów elektronowoltów, że tak mocno rozbija wodę na wolne rodniki, że enzymy komórkowe nie są sobie z stanie z nimi poradzić. Różnica pomiędzy liczbą wolnych rodników a możliwościami naprawczymi komórek tostres oksydacyjny, im silniejszy rozpad wody, tym więcej wolnych rodników, tym większy stes oksydacyjny. Wolne rodniki uszkadzają części składowe komórek, głównym procesem uszkadzającym komórki jest peroksydacja lipidów, które budują błony komórkowe, błony otaczające irganea, są prekursorami hormonów sterydowych i witaminy D. wolne rodniki enaurują i agregują (zlepiają) białka niszcząc ich strukturę przestrzenną, uszkadzają DNA i ragują z węglowodanami. Wolne rodniki w organizmie to tlen sigletowy, 1O2, rodnik wodoronadtlenkowy HO2*, anionorodnik ponadtlenkowy O2-, rodnik hydroksylowy OH i nadlenek wodoru H2O2, OH reguje z pobliskimi cząsteczkami niszcząc ich strukturę, porażając funkcje np. błon komókowych, enzymów, co skutkuje uszkodzeniem komórki, odrywa on jony wodorowe od pobliskich cząsteczek zmieniając się formy niemogące pełnic swoich funkcji. Wolne rodniki powodują powstawanie nadtlenków kwasów tłuszczowych, które mają podwójne wiązania oddzielone grupą metylenową, są podobne to wielonienasyconych kwasów tłuszczowych obecnych w roślinach.
Peroksydacja ma 3 etapy. Inicjacja to wytwarzanie rodnika z prekursora-ROOH daje ROO*, odrywane są atomy wodoru od cząsteczek lipidów lub reszt lipidowych fosfolipidów budujących błony komórkowe, powstają rodniki alkilowe, które w reakcji rozprzestrzeniana (prelongacji) dalej reagują z łancuchami lipidowymi uwalniając nowe rodniki alkilowe aż do terminacji, czyli reakcji rodników ze sobądając dimery fosfolipidowe lub białkami również obecnymi w błonach komórkowych dając połączenia białkowo-lipidowe. Powstają też nadtlenki lipidów,które na drodze beta eliminacji są rozkładane do krótkich łańcuchów węglowodorowych jak aldehyd malonowy i inne aldehydy, które też uszkadzaja komórki. Uszkadzając budulcowe fosfolipidy i białka wolne rodniki powodują rozpad błon komórkowych i wiewnątrzkomórkowych.
Wolne rodniki reagują też z białkami, wolne rodniki uszkadzają grupy tiolowe SH dając powstawanie disulfidów, co powoduje zniszczenie struktury białka, uszkodzenie białek transportowych, enzymatycznych, które przestają pełnić swoje funkcje, uszkodzenie białek budulcowych powoduje rozpad błony komórkowej i wewnątrzkomórkowych, zawartość poszczególnych organelli miesza się ze sobą, błon y zwiększają przepuszczalność, do komórek łatwiej dostają się substancje z zewnątrz, a te obecne w komórkach z niej uciekają. W białkach powstaja grupy redukujące, które redukują cytochromy i metale jak żelazo, przerywają łańcuch pokarmowy.
Te uszkodzenia zabijają komórki, zbyt duża liczba martwych komórek na tkankę powoduje ranę. Tkanki z ubytkiem komórek nie mogą pracować np. uszkodzenie dużej liczby komórek beta w trzustce powoduje niewystarczającą produkcję insuliny i cukrzycę, uszkodzenie za dużej liczby komórek alfa powoduje spadek produkcji glukagonu. Uszkodzenie komórek tarczycy upośledza produkcję jej hormonów, uszkodzenie komórek jelit powoduje zaburzenia trawienia i wchłaniania (jelito drażliwe). Organizm chce ubytek tkanki wypełnić, więc wypełnia go tkanką łączną-powstaje blizna. Uszkodzenie śródbłonka naczyń powoduje napływ do rany trombocytów, uruchomiona zostaje kaskada krzepnięcia powodują zakrzepy i zatory, na dużej powierzchni uszkodzeń odkłąda się płytka miażdżycowa. Uszkodzenie ścian naczyń i obecność uszkodzonych komórek oraz ich zawartości inicjuje stan zapalny, który również powoduje osiadanie płytki miażdżycowej zwężającej światło naczyń, napływające do miejsca uszkodzenia komórki odpornościowe odpowiadają za odkładanie się cholesterolu na ściankach naczyń. Miażdżyca dotyczy naczyń obwodowych i wieńcowych, przyczynia się do zawałów, zzatorów, udarów, nadciśnienia.
Uszkodzenie naczyń powoduje powstawanie skrzepu, uszkodzone naczynia, żeby bronić się przed utratą krwi wytwarzają skrzep, w utworzeniu skrzepu biora udział płytki krwi, ulegają one adhezji do wolnych włókien kolagenu przy udziale czynnika von Willebranda, glikoproteiny wydzielanej przez komórki śródbłonka do osocza, która mocuje do kolagenu w śródbłonku płytki. Trombina łączy się z receptorami na błonie płytek i aktywuje je, rośnie aktywność fosfolipazy C na błonie komórkowej, która hydrolizuje fosfotydyloinozytolo-4-5-bisfosforan, wskutek czego w środku komórek powstają diacyloglicerol i inozytolo-trifosforan. Diacyloglicerol pobudza kinazę białek C, ona fosforyluje białko płytkowe, co powoduje uwalnianie ziarnistości płytkowych, ziarnistości płytek uwalniają ADP, który zmienia powierzchnię płytek, by fibrynogen przyłączył się do glikoprotein na powierzchni trombocytu. Fibrynogen łączy ze sobą płytki w agregat płytek. Inozytolo-trifosforan powoduje napływ jonów wapnia do cytoplazmy, razem z kalmoduliną i kinazą lekkich łańcuchów miozyny fozforyluje lekkie łańcuchy miozyny, łączą się z aktyną zmieniając kształt płytek. Aktywuje się płytkowa fosfolipaza A2, zwiększa się stężenie jonów wapnia i z płytkowych fosfolipidów uwalnia się kwas archaidonowy, powstaje tromboksan A2, który dalej aktywuje fosfolipazę C, która dalej zlepia płytki, a ich fosfolipidy aktywują Xi II czynnik w kaskadzie krzepnięcia. Już sam skrzep może zaczopować naczynie, szczególnie o małej średnicy lub oderwać się i popłynąć z krwią do mniejszych naczyń i je zatkać dająć zator. W normalnych warunkach np. podczas zranienia mechanicznego komórki śródbłonka wytwarzają prostacykliny, które zapobiegają agregacji chroniąc przed zakrzepami. Prostacykliny aktywują cyklazę adenylową na powierzchni płytek, rośnie stężenie wewnątrzkomórkowego cAMP, który zmniejsza stężenie jonów wapnia i spada aktywacja płytek. Komórki śródbłonka rozkłądają ADP, wytwarzają siarczan heparanu, który wiąże czynniki krzepnięcia, tworzą aktywatory plasminogenu, który rozpuszcza skrzepy. Zbyt duże uszkodzenie śródbłonka poraża jego przeciwzakrzepowe zdolności, a promieniotwórczość realnie przyczynia się do miażdżycy i zakrzepicy.
Uwolnienie fosfolipidów kwasu arachidonowego rozpoczyna szlak fosfolipazy A2, kwas ten cyklooksygenaza zmienia w prostaglandyny, lipoksygenaza w leukotrieny. W tym czasie uwalniają się fosfolipazy wydzielnicze, ogólnie dzielimy je na trzustkowe z I grupy i nietrzustkowe z II grupy Główne rodzaje fosfolipaz to IIA, IIC, IID, IIE, IIF, III, V, IX, X, XI, XII, XIII, XIV. Fosfolipazy II grupy tak samo jak kwas arachidonowy, lizofosfolipidy i ich pochodne inicjują procesy zapalne w tkankach, lizofosfolipidy uszkadzają tkanki, inicjują proliferację komórek nowotworowych, ale umożliwiają też leukocytom przenikanie przez ścianki naczyń. Fosfolipazy wydzielnicze uwalniane do macierzy międzykomórkowej łączą się z błonami komórek i powodują uwalnianie prostaglandyn. Wolne rodniki katalizują te procesy, a promienie gamma są tak silne, że wytwarza się ich ogromna ilość, dając praktycznie nienaprawialne uszkodzenia.
S-transferazy glutationowe neutralizują wolne rodniki reagując je z glutationem, wiążą też z glutationem ich produkty jak aldehydy powstałe w wyniku terminacji (zakończenia), s-transferaza glutationu pi chroni DNA.
Likwidatorzy z Czarnobyla umierali na choroby serca i płuc. Wolne rodnii uszkadzają pęcherzyki płucene powodując blizny, przez które tlen nie może przenikać do krwi, uszkadzają włókna umożliwiające płucom kurczenie-obturacyjna choroba płuc. Wolne rodniki uszkadzają wszystkie tkanki i uszkadzają wszelkie narządy, tam, gdzie ich największe stżenie, tam najwięcej uszkodzeń, przyspieszają demencję, powodują miażdżycę, zakrzepicę, udary, wylewy, zatory, zawały, zwapnienie płuc, marskość wątroby, cukrzycę i praktycznie każdą chorobę niezakaźną.
Co prawda są mechanizmy broniące przed wolnymi rodnikami powstającymi w wyniku oddychania tlenowego, działania ultrafioletu czy silnego światła na siatkówkę oka. Są to enzymy dehydratacyjne-dysmutaza ponadtlenkowa,peroksydaza glutationowa, katalaza które neutralizują anionorodnik onadtlenkowy, wewnątrzkomórkowe w mitochondriach mają mangan w centrum aktywnym, w cytozolu miedź i cynk, zewnątrzkomórkowe rozkłądają rodnik ponadtlenkowy w przestrzeni międzykomórkowej. Witaminy A, E, karotenoidy, ksantofile, antocyjany, wyciągi z borówki, aronia, barwniki roślinnem, ale przy eksopzycji komórek na promienie gamma to jak strzelanie z rewolweru do czołgu.
ŹródłaL Stres oksydacyjny w procesach uszkodzenia komórek, Julity Kulbackiej, Jolanty Saczko i Agnieszki Chwiłkowskiej z Akademii edycznej we Wrocławiu, Katedry i Zakładu Biochemi Lekarskiej
Biochemia Harpera Ruberta Murraya, Daryl Granner, Petera Mayesa i Victora Rodwella wydanie III pod redakcją prof. dr hab. Franciszka Kokota, Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa 1995