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Freie Radikale – Oxidativer Stress für Körperzellen

Freie Radikale Oxidativer Stress

Freie Radikale Oxidativer Stress

 

Freie Radikale – oxidative Sauerstoffprozesse

Freie Radikale sind instabile Moleküle die Körperzellen zerstören. Der menschliche Körper besteht aus nahezu unendlich vielen Körperzellen, die für die Energieversorgung des Körpers und für die Aufrechterhaltung unserer Körperfunktionen zuständig sind. Damit diese Stoffwechselabläufe funktionieren, brauchen unsere Körperzellen Sauerstoff. Erst durch das Einatmen von Sauerstoff entstehen durch Sauerstoffreaktionen instabile Moleküle, die sogenannten freien Radikale.
Das sind hochgradig reaktive Ionen, Moleküle und Atome bestehen aus ein oder mehreren ungepaarten Elektron, daher sind sie instabil. Um stabil zu werden, entreißen sie bei jeder Gelegenheit ein Elektron von anderen Molekülen. Folglich fehlt unseren Körperzellen das entrissene Elektron. Sie werden instabil und geschädigt und es bilden sich daraufhin immer mehr freie Radikale, was zu einer Kettenreaktion und zu einem Überschuss an freien Radikalen führen kann. Dies bezeichnet man als oxidativen Stress. Antioxidantien sind unsere natürlichen Abwehrmittel gegen freie Radikale, die diesen Prozess durchbrechen können.


Kurz & knackig – Zusammenfassung & Wirkungsübersicht

  • Freie Radikale entstehen durch Sauerstoffreaktionen im Körper. Vergleichbar mit einem Eisennagel der durch die Reaktion mit dem Sauerstoff rostet.
  • Freie Radikale werden gezielt vom Körper produziert um Viren und Bakterien abzutöten.
  • Da wir Sauerstoff zum Leben brauchen, sind wir unweigerlich freien Radikalen ausgesetzt. Durch die richtige Lebensweise und eine gute nährstoffreiche Ernährung können wir uns vor den Angriffen der freien Radikale schützen und dadurch den Alterungsprozess in gewissen Maßen beeinflussen und verzögern
  • Antioxidantien sind natürliche Abwehrmittel gegen freie Radikale


Freie Radikale - Oxidativer Stress der Moleküle
Freie Radikale – Oxidativer Stress der Moleküle – geralt pixabay


Entstehung freier Radikale

In den meisten Körperzellen entstehen freie Radikale als Nebenprodukte des Stoffwechsels. Während dem Stoffwechsel finden Sauerstoffreaktionen in unserem Körper statt, die für die Bildung freier Radikale verantwortlich sind. Sie können diesen Prozess mit einem rostigen Nagel vergleichen. Das Eisen reagiert mit dem Sauerstoff und es bildet sich mit der Zeit Rost. Diese Reaktion findet auch in unserem Körper statt. Unser Körper reagiert mit dem eingeatmeten Sauerstoff und es bilden sich freie Radikale, die unsere Zellen zerstören und dadurch den Alterungsprozess beschleunigen.


Biochemischer Ablauf bei der Entstehung freier Radikale

Jede unserer Körperzellen besitzt mehrere hundert Mitochondrien, auch ATP genannt, die für die Energiegewinnung des Organismus zuständig sind. Dieser biochemische Energiegewinnungsprozess ist hochkomplex, wobei erhebliche Risiken entstehen können. In diesem Prozess wird molekularer Sauerstoff in der Atmungskette durch sequenzielle Übertragung von Elektronen bis auf das Endprodukt Wasser herunter reduziert, wobei sauerstoffagressive Zwischenprodukte entstehen können. Das sind die sogenannten freien Radikale. So entstehen bei der Energiegewinnung und bei zahlreichen anderen Stoffwechselprozessen im Laufe unseres Lebens nach etwa 70 Jahren ungefähr 70 Tonnen Sauerstoffverbrauch, wovon etwa 1,5 Tonnen freie Radikale sind. Diese zelltoxischen Verbindungen können an unserer DNA, den Membranlipiden, Proteinen und Nukleinsäuren Schäden hervorrufen.


Gefährdung der DNA, Membranlipide und Proteine durch freie Radikale

Die DNA ist täglich etwa 10.000 oxidativen Angriffen ausgesetzt. Eine Beschädigung er  Nukleinsäure verursacht DNA- Brüche und DNA- Mutation welche das Absterben von Zellen oder Krebs auslösen können.

Beschädigung der Membranlipide durch freie Radikale kann zu Schädigung der Zellmembranen führen, was die Kommunikation der Zellen untereinander sowie die Transportsysteme negativ beeinträchtigt und sogar bis zum Zelltot führen kann.

In den Eiweißen reagieren schwefelhaltige Aminosäuren wie Methionin und Cystein mit Sauerstoffverbindungen, was zu starken Veränderungen der biologischen Proteinaktivität führt und die Denaturierung von Enzymen und der Bindegewebe fördert.


Verschiedene Ursachen für einen Überschuss an freien Radikalen im Körper, weil die Antioxidantien verringert und die Abwehrkräfte geschwächt sind.

  • Falsche Ernährungsweise
  • Rauchen und Tabakkonsum
  • Übermäßiger Alkoholgenuss
  • Körperlicher und seelischer Stress
  • UV-Strahlen
  • Umweltverschmutzung, Autoabgase
  • Umweltgifte wie Pestizide, Dioxine, Ozon, Lösungsmittel, Schwermetalle
  • Drogenmissbrauch


Freie Radikale gegen Viren und Bakterien

Sauerstoffradikale sind für den Abwehrmechanismus des Körpers und für die Abwehr von Schadstoffen von großer Bedeutung. Manche Zellarten unseres Immunsystems wie zum Beispiel die Makrophagen, produzieren gezielt freie Radikale zur Abwehr von Viren und Bakterien. Dieser Prozess muss allerdings kontrolliert ablaufen, da freie Radikale nicht zielgerichtet wirken und daher auch gesunde Zellen schädigen können.
Aus diesem Grund hat unser Immunsystem die Zellen mit einem Schutz gegen Angriffe freier Radikale durch ein hochkomplexes zelluläres antioxidatives Schutzsystem ausgestattet.


Das körpereigene Schutzsystem

Dieses Schutzsystem besteht aus:

  • Endogenen* Enzymen
  • Glutathionperoxidase (GSH-Px)**
  • Superoxiddismutase (SOD)***
  • Exogene Verbindungen wie Vitamin A, Vitamin C, Vitamin E
  • Thiole wie L-Glutathion und L-Cystein und
  • Spurenelemente wie Selen, Mangan und Kupfer

Allerdings ist diese Schutzkapazität an Antioxidantien in den meisten Geweben  ziemlich gering. Vor allem das Gehirn hat eine relativ geringe Kapazität, sodass bei erhöhter Freisetzung von freien Sauerstoffradikalen wie zum Beispiel bei entzündlichen Krankheiten Schäden an den Biomolekülen auftreten können.

Schafft es der Körper nicht die poroxidativen und die antioxidativen Prozesse durch die körpereigenen Schutzmechanismen oder ausreichender Versorgung von Antioxidantien im Gleichgewicht zu halten, so spricht man von der Entstehung von oxidativen Stress.
Hier spielen endogen sowie exogene Faktoren eine wichtige Rolle. Die endogenen Faktoren sind Prozesse, die innerhalb des Körpers stattfinden, während die exogenen Faktoren von außen auf den Körper einwirken.

Endogene Faktoren
(innerhalb des Körpers)
Exogene Faktoren
(außerhalb des Körpers)
AtmungsketteÜbermäßiger Alkoholkonsum
ArachidonsöurestoffwechselTabakkonsum / Rauchen
PhagozystoseLuftverschmutzungen – Stickstoffdioxide und Ozon
Oxidierende EnzymeUV Strahlung
Haber-Weiß Reaktion durch Übergangsmetalle Kupfer und EisenStress und extreme körperliche Belastung wie Leistungssport
 Umweltgifte und Schwermetalle wie Blei, Quecksilber, Aluminium, Herbizide, Pestizide, Lösungsmittel
 Radio und Chemotherapie
 Arzneimittel und Drogenmissbrauch
 Falsche Ernährung

Durch endogene und exogene Faktoren kann ein Überschuß an freien Radikalen entstehen (oxidativer Stress), welche folgende Krankheiten auslösen können:

  • Arteriosklerose
  • Alterungsprozesse
  • Immunschäden
  • Koronare Herzkrankheiten
  • Krebs
  • Akute Pankreatitis
  • Parkinson
  • Rheuma
  • Morbus Alzheimer
  • Grauer Star (Katarakt, Trübung der Augenlinse)

Feie Radikale sind an der Entstehung zahlreicher Krankheiten beteiligt. Das Gehirn verbraucht den Großteil des aufgenommenen Sauerstoffs und ist trotzdem relativ schlecht mit antioxidativen Schutzmechanismen ausgestattet. Oxidative Schäden des Nervensystems werden mit der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen wie Morbus Alzheimer oder Epilepsie in Verbindung gebracht.
Luftverschmutzungen wie Ozon, Autoabgase oder zum Beispiel Zigarettenrauch fördern die Entwicklung von Lungenkrankheiten aller Art, bis hin zum Lungenkrebs. Übermäßige UV- Strahlung wiederum kann Hautkrebs verursachen.

Die fortschreitenden oxidativen Prozesse im Alter werden auch mit Alterserscheinungen wie das Nachlassen der Sehkraft und er Hörleistung, sowie der Abnahme der Gedächtnisleistung und der körperlichen Leistungsfähigkeit in Verbindung gebracht.
Die Abnahme der physischen Leistungsfähigkeiten werden vermutlich durch die Entstehung der freien Radikale in der Atmungskette bei der Energiegewinnung verursacht, indem durch Mutation und Schädigung der DANN, die mitochondriale ATP Produktion nachlässt.
Die modernen Zivilisations- und Alterskrankheiten an denen die Entstehung freier Radikale beteiligt sind, werden „free radical diseases“ genannt.

Um einen Überschuss an freien Radikalen zu verhindern, ist es also wichtig einen ausreichenden Antioxidantienspiegel im Körper zu gewährleisten.


Weiteres erfährst du hier in unserem Bericht über Antioxidantien

Begriffserklärungen

* Endogen: Als endogen werden Prozesse bezeichnet, die im Körper selbst und nicht durch äußere Einflüsse entstanden sind z.B. endogene Infektionen.
** Glutathionperoxidase (GSH-Px): Die Glutathion-Peroxidase ist eine in den Erythrozyten vorkommende Peroxidase, also ein Enzym, welches Wasserstoffperoxid als Substrat verwendet.
*** Superoxiddismutase (SOD): Die Superoxiddismutase ist ein kupferhaltiges Enzym, welches u.a. in den Erythrozyten vorkommt. Es enthält zusätzlich Zink und Mangan und dient der Entfernung von Sauerstoffradikalen.
**** Thiole: Thiole sind eine bestimmte Gruppe organischer Moleküle, die sich durch mindestens eine aromatisch oder aliphatisch gebundene Thiolgruppe auszeichnen. Eine Thiolgruppe besteht aus einem Wasserstoff- und einem Schwefelatom. Zur Gruppe der Thiole gehören zum Einen die Thioalkohole, zum Anderen die Thiophenole. Der Unterschied zu den anderen bekannten Alkoholen ist hier, dass anstatt dem Sauerstoffatom der Schwefel gebunden ist. Thioalkohole besitzen als Grundstoff den Schwefelwasserstoff (H2S). Die übrigen Alkohole leiten sich von Wasser (H2O) ab.
 

Wusstest du...

dass freie Radikale nicht nur schädliche Sauerstoffreaktionen im Körper sind? Freie Radikale werden von unseren Immunzellen auch gezielt in mäßigen Mengen produziert, um Bakterien und Viren abzutöten. Der Körper reguliert die Produktionsmenge je nach Anzahl der Bakterien und Viren im Körper.

 
Quellen:

• Bedeutung Endogen: https://flexikon.doccheck.com/de/Endogen
• Bedeutung Glutathionperoxidase: https://flexikon.doccheck.com/de/Glutathion-Peroxidase
• Bedeutung SOD/Superoxiddismutase: https://flexikon.doccheck.com/de/Superoxiddismutase
• Bedeutung Thiole: https://flexikon.doccheck.com/de/Thiole
• Quelle: Orthomolekulare Medizin, Uwe Gröber, Leitfaden für Apotheker und Ärzte, 3. Auflage 2008
• Biochemie des Menschen, Florian Horn, 8. Auflage