Korunk mumusai, a szabad gyökök

Manapság a szabad gyökök számlájára írnak minden, az öregedéssel járó elváltozást: az időskori memóriazavarokat, a szív- és érrendszeri funkcióváltozásokat, a látásban, hallásban és a szexuális potenciában bekövetkező változásokat, a haj őszülését, a bőr ráncosodását, hogy a rákkeltő hatásukról ne is szóljunk. Szabó Csaba gyógyszerkutató professzor előadásában ennél sokkal árnyaltabb képet kaphattunk róluk és az "ellenszereiknek" aposztrofált antioxidánsokról.

 A szabad gyököket, ezeket az agresszív, kérészéletű molekulákat hasonlíthatnánk a második világháborús japán kamikaze repülőgépekhez: a célponthoz képest viszonylag kis méretűek, gyorsan haladnak, nagy távolságokra juthatnak el, s megsemmisülnek ugyan a folyamatban, de alaposan megváltoztatják a célmolekula szerkezetét és működését. Ennyi lenne a titkuk? Egyáltalán miféle molekulákról van szó? Szervezetünkben a molekulákat alkotó elemeket páros számú elektronokból álló kötések kapcsolják össze, amelyek a molekula stabilitását biztosítják. Ezek a molekulák a békés egymás mellett élés elvét követik, és nem reagálnak más molekulákkal, vagy ha igen, csak nagyon jól szabályozott körülmények között.

Bizonyos esetekben azonban "vadabb", reaktívabb molekulák is termelődnek. Ezek a páratlan elektront tartalmazó, szabad gyököknek nevezett molekulák rendkívül labilisak, reaktívak, és a páros állapot visszaállítására törekednek, ezért gyorsan és előszeretettel lépnek kapcsolatba más molekulákkal. Elvesztett elektronjaikat a környező szövetekből pótolják elektronelvonással. Ezzel különféle biológiai molekulákat (zsírokat, fehérjéket, DNS-t) károsítanak, aminek következtében a sejtek szétesnek, a szövetek megsérülnek.

Természetüknél fogva a szabad gyökökhöz hasonlítanak az oxidánsok, amelyeknek nincsen ugyan páratlan, szabad elektronjuk, de mégis reaktívak, és képesek kapcsolatba lépni biológiai molekulákkal (ilyen a hidrogén-peroxid, a hipóként ismert hipoklórsav vagy a peroxi-nitrit). A szabad gyökök és az oxidánsok egymás között kölcsönösen átalakulhatnak, és esetenként önfenntartó szabadgyök-láncreakciókat is beindíthatnak. Maguknak a szabad gyököknek két csoportjuk van: az oxigén eredetű, valamint a nitrogén eredetű szabad gyökök. Az előbbire példa a szuperoxid és a hidroxilgyök (amely például a szövetekben lejátszódó gyulladásos reakciók során keletkezhet). A nitrogén eredetű szabad gyökök közül a legfontosabb a nitrogén-monoxid.

A szabad gyökök alapvetően a szervezetben végbemenő anyagcserefolyamatok során keletkeznek, illetve speciális enzimek által vagy pedig fehérjementes biokémiai reakciókban jönnek létre. Oxidánsok és szabad gyökök külső forrásból is bejuthatnak a szervezetbe, például környezeti ártalmak (kipufogógáz, ionizáló sugárzás, dohányzás, erős napfényhatás, számos méreg, gyógyszermérgezés stb.) révén. A szabadgyök-reakciókat a szervezet minden sejtjében leírták, de fontos célszervek közé tartoznak az erek és a szív, az idegek és az agy, a bél, a vese, a máj és a tüdő. Noha a szabad gyökök hatása - kémiai reaktivitásukból kifolyólag - szabályozatlannak vagy szabályozhatatlannak tűnik, a szervezet megtalálta a módot arra, hogy a saját céljaira használja fel őket. Az oxigén eredetű szabad gyökökkel például elpusztítja a behatoló káros mikroorganizmusokat. A fehérvérsejtek odasietnek a behatoló mikroorganizmusokhoz, és azok szomszédságában hirtelen nagy mennyiségű szabad gyököt, oxidánst és más reaktív molekulát szabadítanak fel, amelyek megölik a célsejtet, de sokszor a fehérvérsejt sem éli túl a folyamatot. A fehérvérsejtek által termelt sejtkárosító molekulák egyike a már említett hipoklórsav, egy másik pedig a szuperoxidgyök.

A nitrogén eredetű szabad gyökök közül a nitrogén-monoxid kevésbé sejtkárosító hatású, és biológiai életideje is viszonylag hosszú, másodpercekben mérhető. Ezért aztán ezt a molekulát a szervezet másodlagos hírvivőnek, vagyis biológiai jelzések közvetítőjének használja fel a szív- és érrendszerben, valamint az agyban és az idegrendszer számos területén is. Ezt a szabad gyököt egy specializált enzimcsalád, a nitrogén-monoxidszintetáz termeli. A nitrogén-monoxid biológiai szerepeinek felismerése a legutóbbi évtized egyik legfontosabb felfedezése volt, amelyért 1998-ban Nobel-díjat kapott három amerikai kutató. Egyikük, Robert Furchgott izolált érdarabkákon folytatott gyógyszertani kutatásokat. Megfigyelte, hogy az erek az acetilkolin nevű hormon hatására tágulattal válaszolnak, ám ha az erek belső falát megsértette, ez az értágító hatás elmaradt. Hogy miért? Az erek belső falában található fontos sejtréteg, az endotel képes a nitrogén-monoxid termelésére, ez utóbbi közvetíti ugyanis az értágító hatást az erek falát alkotó többi sejthez, az izomsejtekhez.

Ma már jól tudjuk, hogy az endotelsejtek a nitrogén-monoxid (valamint más molekulák, például a prosztaciklin nevű hormon) termelése révén tartják az ereket folyamatosan nyitott állapotban, valamint megakadályozzák, hogy a vérben keringő sejtek (fehérvérsejtek, vérlemezkék) hozzátapadjanak az erek belső falához. Ha az endotelsejtek valahol károsodnak, az érpályának azon a szakaszán megszűnik tágító hatásuk, s az ér eltömődik. Amennyiben ez a folyamat a szív koszorúereiben zajlik le, szívinfarktus következhet be, ha pedig az agyat ellátó erekben mennek végbe, agyvérzés léphet föl.

A nitrogén-monoxiddal kapcsolatos kutatások vezettek el az impotencia kezelésében forradalmi változást hozó szer, a Viagra kidolgozásához is. Ugyanúgy, ahogy az erek belső falában az endotelsejtek nitrogén-monoxidot termelnek, az erekció során a péniszt behálózó idegsejtek is ezt a molekulát szabadítják föl (illetve ennek hatására a barlangostestek vérrel telítődnek), ami erekcióhoz vezet. Impotencia esetén ez a folyamat károsodik, és túl kevés nitrogén-monoxid szabadul fel. (A Viagrát eredetileg szív- és érrendszeri gyógyszernek szánták, ám kipróbálva sorra figyelték meg a betegeken a szernek ezt a váratlan, előnyös "mellékhatását".)

A nitrogén-monoxid és a többi szabad gyök gyakorlatilag minden szervben okozhat károsodást, járulhat hozzá betegségek kialakulásához. Éppen ezért szervezetünk - jól felfogott saját érdekében - speciális mechanizmusokkal semlegesíti a szabad gyököket. Az életfontosságú folyamatok egyensúlya két esetben bomolhat meg: ha ez a sajátos "önvédelem", az antioxidáns-rendszer megsérül, illetve ha a szabad gyökök kórosan túltermelődnek. A normális sejtlégzés melléktermékeként viszonylag sok oxigéntartalmú gyök és oxidáns (például szuperoxid) is keletkezik. A sejtlégzésben és a sejtek energiaraktárának, az ATP-nek a felépítésében, illetve szinten tartásában a mitokondriumoknak van fő szerepük: bennük lassú égés és elektronok transzportja zajlik, miközben víz képződik. Az elektrontranszportban szereplő elektronok egy része azonban nem fut végig a transzportláncon, hanem "lecsorog" a transzportrendszerről, és szabad gyök: szuperoxid termelődik. Ezek a folyamatok normális sejtekben is végbemennek, ahol becslések szerint az oxigén egy-három százalékából nem víz, hanem szuperoxid keletkezik.

Cukorbetegségben - a magasabb vércukorszint miatt - a mitokondriumok túlhajszoltan és alacsonyabb hatásfokkal működnek, ám még több szuperoxid keletkezik. Öregebb sejtekben is több szuperoxid termelődik, s az idő folyamán károsodnak a fehérjék, illetve a mitokondrium DNS-e is. A szabad gyökök károsító hatásának kivédésére a szervezetnek-sokrétű antioxidáns védekezőrendszere van, amelyek alapvetően kétféle típusúak: egyrészt nagyobb molekulák (antioxidáns enzimfehérjék), másrészt kisebb molekulák (antioxidánsok és vitaminok). Az antioxidánsok - anélkül, hogy önmaguk káros anyaggá válnának - saját elektronjaikat adják át a szabadgyök-molekuláknak, ily módon lassítják vagy meggátolják a romboló folyamatokat. Az antioxidáns enzimek közül az egyik legfontosabb a szuperoxid-dizmutáz nevű enzim, amely a szuperoxidot semlegesíti. A kataláz a hidrogén-peroxidot bontja le. Egy harmadik enzim, a peroxi-redoxin a peroxi-nitritre specializálódott. A kis molekulájú antioxidánsok közül a C- és E-vitamint, az A-vitamin előanyagát (bétakarotin), valamint a glutationt fontos megemlíteni.

A szabad gyököknek fontos szerepük van az érelmeszesedés kialakulásában is: az érfalat károsító zsírmolekulák egyaránt forrásai és célpontjai a szabadgyök-reakcióknak. A rákbetegség kialakulása szempontjából lényeges DNS-mutációk létrejöttében is fontos szerepet tulajdonítanak a szabad gyököknek, ám mintegy harminc év kutatás után sem eldöntött kérdés, hogy antioxidánsokban gazdag táplálkozással csökkenthető-e a rákbetegség kialakulásának kockázata. Az ionizáló sugárzás során is meghatározó szerep jut a szabad gyököknek: a sugárzás vizet hasít, és a felszabaduló hidroxilgyökök károsítják a DNS-t, ezért használnak gyökfogó szereket a sugárterápia káros mellékhatásainak csökkentésére. A túlzott ételfogyasztás pedig a mitokondriumok működésének fokozódásával, ezáltal intenzívebb gyöktermeléssel jár. Vajon van-e mindennek jelentősége az emberi élettartam meghosszabbítása szempontjából? Nos, erre a kérdésre jelenleg a válasz: még nem tudjuk.

Ha a szabad gyökök és az oxidánsok ilyen károsak, és ilyen sokféle antioxidáns és gyökfogó szer létezik, akkor ezekkel vagy az ezeket tartalmazó vitaminokkal, táplálékkiegészítőkkel szinte minden betegséget kiválóan megelőzhetünk, illetve kezelhetünk - gondolhatnánk. Vagy mégsem? A válasz összetett. Szervezetünk nem tudja létrehozni az antioxidánsok egy részét, ezért külső forrásból, elsősorban a táplálékból kell fedezni a szükségletet. Az bizonyos, hogy a C-, E- és A-vitaminokban gazdag táplálkozás egészségvédő hatású. Ám nem szabad elfelejteni, hogy mind a három vitaminnak az antioxidáns hatásán kívül is vannak fontos biológiai hatásai. A C-vitamin az immunvédekezés és a molekuláris szintű kémiai folyamatok szempontjából is jelentős. Az E-vitaminnak a sejtfal védelmében van fontos szerepe, ugyanis gátolja a zsírok oxidációját. Az antioxidáns-rendszer több alkotóeleme egymás hatását erősítve növeli a szervezet ellenálló képességét: a C-vitamin regenerálja az E-vitamint, az E-vitamin pedig megvédi a béta-karotin kémiai kötéseit a szabad gyökök károsító hatásával szemben. Sokkal előnyösebb a vitaminok hatása szempontjából, ha e fontos anyagokat természetes formában fogyasztjuk, mint ha pirula formában vennénk be őket. A zöldségekben és gyümölcsökben ugyanis számos olyan anyag is található, amely, ha nem is nevezzük vitaminnak, mégis fontos biológiai védőanyag, és antioxidáns hatása van.

Számos eredményes gyógyszer hatóereje nem más, mint maga az antioxidáns hatás. Olyan gyógyszerkísérletek is folynak, amelyekben fejlesztés alatt állnak a katalitikus alapon működő antioxidánsok. Hasonlóan az autók motorjában levő katalizátorokhoz, saját maguk nem változnak meg a reakciókban, hanem újra és újra regenerálódnak, ezáltal egyetlen molekula antioxidáns sok-sok molekula szabad gyököt képes semlegesíteni. Nagyon fontos tényező az antioxidánsok dózisa. A sikeres állatkísérletek antioxidáns-dózisai - emberre átszámolva - legtöbbször ~ megengedett dózis sokszorosa lenne. Például nyulakban az érelmeszesedés kialakulása nagy dózisú E-vitaminnal igen hatékonyan gátolható, de emberben ilyen arányú dózis elképzelhetetlen, hiszen ez tenné ki a teljes táplálékbevitel egy-két százalékát!

Nem mindegy az sem, hogy milyen típusú oxidáns termelődik, mivel bizonyos oxidánsokat sokkal nehezebb semlegesíteni, mint másokat (például a hidroxilgyök szinte azonnal megtámad valamilyen biológiai célpontot, és nagyon nehéz dolog antioxidánssal ,röptében elkapni"). Antioxidánsokkal időnként éppen a várttal ellentétes hatást érjük el. Az ilyen paradoxon hátterében az állhat, hogy a szükségesnél jóval nagyobb mennyiségű antioxidáns (mint a C-vitamin) prooxidánssá, azaz károsító anyaggá válhat.

Érdekes a francia paradoxon néven híressé vált vörösboreffektus, amelynek lényege az a statisztikai megfigyelés, hogy a közismerten sok vörösbort fogyasztó franciák védettebbek a szív- és érrendszeri betegségekkel szemben, mint más nemzetek fiai. A rezveratrol, amely jószerivel csak a vörösborban (esetleg még földimogyoróban) fordul elő az emberi táplálkozásban, egyrészt képes arra, hogy semlegesítse az oxigéntartalmú szabad gyököket, másrészt fokozza a már említett, az endotelsejtekből származó, védő hatású szabad gyök, a nitrogén-monoxid termelődését, harmadrészt pedig gátolja egy, az endotelsejtekből felszabaduló érösszehúzó hormon, az endotelin termelődését, és ezáltal kismértékben, de előnyösen csökkenti a vérnyomást. Az előnyös hatás feltehetőleg a molekulák kombinációjának köszönhető (a vörösbor esetében például a rezveratrol, a quercetin, a C- és az E-vitamin, valamint egy kevés szelénium együttesen jótékony). Fontos, hogy kis mennyiségű (napi egypohárnyi) bor fogyasztásáról van szó.

A fogamzóképes korban levő nők ritkábban válnak szív- és érrendszeri betegségek áldozataivá, mint az ugyanolyan korú férfiak, ám ez a védettség a menopauza után megszűnik. Ebben a női nemi hormonok egyikének, az ösztrogénnek van döntő szerepe azáltal, hogy kulcsfontosságú szabadgyök-reakciókat szabályoz. Ahogy a menopauza után az ösztrogénszint csökken, a nők védettsége is fokozatosan megszűnik a szív- és érrendszeri betegségekkel szemben. Az is jól ismert tény, hogy a nők élete általában hosszabb, mint a férfiaké. (Európában a férfiak várható élettartama 74, a nőké 84 év, Magyarországon sajnos alacsonyabbak a számok: 68, illetve 77 év. Habár erről számos evolúciós, életmóddal kapcsolatos és egyéb elmélet született, a legújabb kutatások azt a meglepő eredményt hozták, hogy a női mitokondriumok jóval kevesebb szabad gyököt termelnek, mint az azonos korú férfiakból izolált mitokondriumok. Ennek hátterében az állhat, hogy a női mitokondriumokban - az ösztrogén hatására - antioxidáns gének fejeződnek ki.

(Forrás: Magyar Nemzet)