Freie Radikale- Was sind freie Radikale: Vorkommen, Chemie & Funktion

Intro

Nach der Theorie über freie Radikale im Alter, die erstmals 1956 aufgestellt wurde, zerstören freie Radikale mit der Zeit unsere Zellen.

Was sind freie Radikale und welche gibt es? Wie sind sie aufgebaut und welche Wirkung haben sie? Wo kommen sie vor und welche Rolle spielen Antioxidantien dabei? Welchen Einfluss hat die Ernährung, wenn es um freie Radikale geht und welche Rolle spielen dabei Stress, Sport, Krankheiten, Haarausfall und Akne

Schauen wir uns die freien Radikalen etwas genauer an … 

Definition: Was sind freie Radikale?

Freie Radikale sind Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten Elektronen. Holen wir ein wenig aus …

Zellen enthalten kleine Strukturen, die Mitochondrien. Mitochondrien kombinieren Sauerstoff und Glukose um dabei Kohlendioxid, Wasser sowie ATP zu erzeugen. Freie Radikale sind das, was als Nebenprodukt dieses Stoffwechselvorgangs entsteht. Auch externe Substanzen wie z. B. Zigarettenrauch, Pestizide sowie Ozon können die Bildung von freien Radikalen im Körper begünstigen. 

Unser Körper produziert aber auch freie Radikale während normalen Stoffwechselprozessen. Oxidativer Stress ist ein Zustand, der eintritt, wenn ein Überschuss an freien Radikalen in den Zellen des Körpers vorhanden ist. Mehr zum oxidativen Stress später detaillierter. Lipide/Fette sind besonders anfällig für die Schädigung durch freie Radikale. 

Die Rolle der Antioxidantien

Der Körper produziert Antioxidantien um diesen freien Radikalen entsprechend entgegenzuwirken. Die Ernährung ist eine wichtige Quelle für Antioxidantien. Zu den neueren und zukünftigen Ansätzen im Zusammenhang mit freien Radikalen gehören die Gentherapie zur Produktion von mehr Antioxidantien im Körper (gentechnisch hergestellte Pflanzenprodukte mit einem höheren Gehalt an Antioxidantien), neuartige Biomoleküle sowie die Verwendung von mit Antioxidantien angereicherten Lebensmitteln. 

Chemie der freien Radikale 

Atome

Atome sind von Elektronen umgeben, die das Atom in Schichten oder Schalen umkreisen. Jede Schale muss dabei mit einer bestimmten Anzahl von Elektronen gefüllt sein. Wenn eine Schale voll ist, beginnen die Elektronen mit dem Auffüllen der nächsten Schale. Wenn die äussere Schale eines Atoms nicht voll ist, kann sich das Atom mit einem anderen Atom verbinden und diese Elektronen nutzen, um seine äussere Schale aufzufüllen. Solche Atome werden dann als freie Radikale bezeichnet. 

Oxidativer Stress

Atome mit einer vollen äusseren Schale sind stabil, die freien Radikale hingegen sind instabil. Wenn sich Sauerstoffmoleküle in einzelne Atome aufspalten die ungepaarte Elektronen haben, werden sie zu instabilen freien Radikalen die andere Atome oder Moleküle suchen, um sich mit ihnen zu verbinden. Dieser Prozess wird auch als oxidativer Stress bezeichnet.

Funktion und Wirkung

Freie Radikale zerstören unsere Zellen. Wenn unser Körper altert, verliert er nach und nach seine Fähigkeit die Auswirkungen der freien Radikale zu bekämpfen. Sie werden auf natürliche Weise im Körper gebildet. Es gibt jedoch gewisse Faktoren in unserem Lebensstil der ihre Bildung beschleunigten kann. 

Faktoren welche die Bildung freier Radikale begünstigen  

  • Exposition gegenüber giftigen Chemikalien wie z. B. Pestizide und Luftverschmutzung
  • Rauchen
  • Alkohol
  • frittierte Lebensmittel

Diese Lifestyle-Faktoren werden mit Krankheiten wie Krebs sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen in Verbindung gebracht. 

Welche freien Radikale gibt es?

Bsp. für freie Radikale sind:

  • Superoxid
  • Hydroxyl-Radikal
  • Stickstoffmonoxid
  • Chlorradikale 

Vorkommen

Exogene Faktoren zur Bildung von freien Radikalen können chemischer oder physikalischer Natur sein, dazu gehören: 

  • Hitzeeinwirkung: UV Strahlung 
  • Ionisierende Strahlung 
  • Röntgenstrahlung 
  • Zigarettenrauch 
  • Umwelteinflüsse 
  • Lebensmittel: Freie Radikale entstehen, wenn Lebensmittel gebraten oder frittiert werden. Fast Food, Fertiggerichte sowie zuckerhaltige Lebensmittel können ebenfalls die Bildung von freien Radikalen fördern. 

Freie Radikale und Antioxidantien 

Antioxidantienreiche Lebensmittel sind Radikalfänger. Antioxidantien finden sich z. B. in Beeren, Zitrusfrüchten, Sojaprodukten sowie Karotten und können dazu beitragen, die schädlichen Auswirkungen freier Radikale zu reduzieren. Antioxidantien sind Moleküle, welche die Oxidation von anderen Molekülen verhindern und damit die Auswirkungen freier Radikale abschwächen oder verhindern. Sie geben ein Elektron an die freien Radikale ab und verringern dadurch deren Reaktivität. Das Besondere an Antioxidantien ist, dass sie ein Elektron abgeben können ohne dabei selbst zu reaktiven freien Radikalen zu werden.

Welche Lebensmittel enthalten besonders viele Antioxidantien? Im Text zu Antioxidantien findest du mehr Infos. 

Freie Radikale und Umwelt 

Zum einen werden freie Radikale vom Körper selbst während verschiedener Stoffwechsel­prozesse gebildet, zum anderen entstehen sie auch durch schädliche äussere Einflüsse wie z. B. Zigaretten­rauch, Umweltgifte, Elektrosmog oder UV-Strahlung.

Freie Radikale und Krankheiten

Freie Radikale reagieren mit dem Zellkern und somit mit unserer Erbinformation (DNS), daraus können Veränderungen der Erbinformation auftreten sowie Enzymstörungen, welche schlussendlich zu Stoffwechselstörungen führen. 

Krankheiten welche durch oxidativen Stress entstehen können

  • Parodontitis 
  • Atherosklerose
  • Rheumatischen Erkrankungen 
  • Myokardinfarkt (Herzinfarkt) 
  • Apoplexie (Schlaganfall) 
  • Störungen des Immunsystems
  • Katarakt (grauer Star) 
  • Diabetes mellitus 
  • Morbus Alzheimer
  • Morbus Parkinson 
  • Autoimmunerkrankungen 
  • Alterungsprozess 
  • Krebs

Freie Radikale und Ernährung 

Zum Schutz vor diesen oben erwähnten Krankheiten wird empfohlen, die Aufnahme von Antioxidantien über die Ernährung zu erhöhen. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren sind besonders anfällig für die Oxidation durch freie Radikale. Wer sich vorwiegend von vitaminarmen sowie stark verarbeiteten Lebensmitteln ernährt, dem fehlen wichtige Antioxidantien und somit auch wichtige Radikalfänger. Eine ungesunde Ernährung kann zu erhöhtem oxidativem Stress beitragen. Lebensmittel mit antioxidativer Wirkung fangen die freien Radikale ab und senken dadurch den oxidativen Stress.

Freie Radikale und Haut 

Die freien Radikale sind dafür verantwortlich, dass das Kollagen in unserer Haut abgebaut wird, was zu Faltenbildung, dunklen Flecken, feinen Linien sowie schlaffer Haut führt. Unsere Haut verhält sich vergleichsweise wie eine Apfelscheibe an der Luft … mit der Zeit wird der Apfel braun und schrumpelig. Die Haut macht eine vergleichbar ähnliche Entwicklung durch wenn sie im Laufe der Zeit ständig freien Radikalen ausgesetzt ist.

Akne 

Die freien Radikale können dazu beitragen Entzündungen, die bei Akne eine Rolle spielen, zu fördern. Schadstoffe aus der Umwelt sowie ungesunde Lebensgewohnheiten wie z. B. Rauchen verstärken dabei die Oxidation im Körper. Eine gesunde Lebensweise mit Lebensmitteln die viele Antioxidantien wie Vitamin-A und Vitamin- E enthalten sind für die Gesundheit der Haut daher von enormer Wichtigkeit. 

Mehr Infos rund um das Thema Akne im gleichnamigen Text.

Die freien Radikale und oxidativer Stress 

Oxidativer Stress ist ein Zustand der eintritt, wenn ein Überschuss an freien Radikalen in den Zellen des Körpers vorhanden ist. Er kann Zellen, Proteine sowie die DNA schädigen, was den Alterungsprozess zusätzlich beschleunigen kann. Die Zufuhr von Antioxidantien kann bei der Bewältigung dieses oxidativen Stresses helfen. Oxidativer Stress kann eine Entzündungsreaktion auslösen, die wiederum mehr freie Radikale produziert, die zu weiterem oxidativen Stress führen können …. to be continued… der Kreislauf ist in Gang gesetzt. 

Verschiedene Studien haben oxidativen Stress durch freie Radikale in Verbindung gebracht mit:

  • Erkrankungen des zentralen Nervensystems: Wie Alzheimer und Demenz
  • Chronische Entzündungen: Wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Arthritis
  • Autoimmun- und Entzündungskrankheiten: Wie z. B. rheumatoide Arthritis und Krebs
  • Grauer Star und altersbedingte Sehschwäche
  • Zell- und Gewebeschäden: Altersbedingte Veränderungen wie z. B. der Verlust der Hautelastizität, Falten, ergrautes Haar, Haarausfall und Veränderungen der Haarstruktur
  • Diabetes
  • Genetisch bedingte degenerative Krankheiten: Wie Chorea Huntington oder Parkinson

Freie Radikale und Haarausfall 

Forscher aus Grossbritannien haben herausgefunden, dass freie Radikale zu Haarausfall führen können, da sie die Haarfollikel entsprechend schädigen. Andere Studien zeigen, dass das Haar, wenn es über einen längeren Zeitraum hinweg grossen Mengen an freien Radikalen ausgesetzt, ist schneller altert … genau wie die Haut. Neueste Forschungsergebnisse deuten sogar darauf hin, dass oxidativer Stress durch die Umwelt einer der Hauptursachen für Haarausfall sein könnte … Ähnlich wie die UV-Strahlung die Hautalterung fördert, beschleunigt oxidativer Stress den Haarausfall

Mehr Infos zu den verschiedenen Typen von Haarausfall im gleichnamigen Text.

Freie Radikale und Immunsystem 

Aus Sauerstoff gewonnene freie Radikale sind sowohl bei der natürlichen als auch bei der erworbenen Immunität von Bedeutung. Mit jedem Atemzug den wir machen, gelangt Sauerstoff in unsere Lungen. Wenn dieser Sauerstoff in unserem Körper verbraucht wird entstehen die freien Radikale. 

Ein gewisses Mass an freien Radikalen ist zwar normal, ein Ungleichgewicht kann jedoch gesundheitliche Probleme verursachen und das Immunsystem gleich in dreifacher Hinsicht beeinträchtigen:

  • Immunzellen-Schädigung 
  • Stören der Kommunikationskanäle zwischen den Immunzellen
  • Störung des Gleichgewichts der bereits vorhandenen freien Radikale

Die freien Radikale und das Rauchen 

Zigarettenrauchen erhöht die Bildung von freien Radikalen im Körper, die zu Gewebeschäden und Herzkrankheiten führen und sogar Krebs begünstigen können. Tabakrauch enthält toxische, krebserregende und mutagene Chemikalien sowie stabile und instabile freie Radikale und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in der Partikel- und Gasphase Oxidationsschäden verursachen können.

Freie Radikale und Sport 

Freie Radikale können Muskelproteine, Fette sowie die DNA in den Zellen schädigen, was sowohl unmittelbare als auch langfristige Auswirkungen hat. Kurzfristig können sie die Muskelkraft und -ausdauer während der Aktivität verringern, zur Ermüdung beitragen und Muskelkater verursachen.

Facts

  • Oxidativer Stress tritt auch natürlich auf und spielt eine wichtige Rolle beim Alterungsprozess
  • Bei anstrengendem Training z. B. entstehen freie Radikale

Fazit 

Freie Radikale sind Moleküle mit einem oder mehreren ungepaarten Elektronen. Die Mitochondrien in unseren Zellen kombinieren Sauerstoff und Glukose um Kohlendioxid, Wasser und ATP zu erzeugen … die freien Radikale sind das, was als Nebenprodukt dieses Stoffwechselvorganges entsteht. Auch externe Substanzen wie Zigarettenrauch, Pestizide sowie Ozon können im Körper die Bildung von freien Radikalen begünstigen. Wenn unser Körper altert, verliert er seine Fähigkeit die Auswirkungen der freien Radikale zu bekämpfen. 

Freie Radikale werden auf natürliche Weise im Körper gebildet. Es gibt jedoch gewisse Faktoren in unserem Lebensstil der ihre Bildung beschleunigten kann.

Oxidativer Stress ist ein Zustand der eintritt, wenn ein Überschuss an freien Radikalen in den Zellen des Körpers vorhanden ist. Er kann Zellen, Proteine und die DNA schädigen sowie den Alterungsprozess beschleunigen

Radikalfänger finden wir in Antioxidantien oder antioxidantienreichen Lebensmitteln.