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Freie Radikale und Antioxidantien

Freie Radikale sind Atome oder Moleküle, die mindestens ein ungepaartes Elektron besitzen, wodurch sie extrem reaktionsfähig werden. Das fehlende Elektron bzw. Elektronen machen das freie Radikal elektrisch instabil, so dass dieses bemüht ist, wieder in einen stabilen Zustand zu kommen, indem es Elektronen aus der unmittelbaren Nachbarschaft „stiehlt“.

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Und weil sie so extrem reaktiv sind, werden sie in der Naturwissenschaft oft auch als ROS oder RNS bezeichnet. ROS bedeutet hier Reactive Oxygen Species, RNS Reactive Nitrogen Species. Bei den ROS handelt es sich um freie Radikale auf Sauerstoffbasis, bei den RNS um freie Radikale auf Stickstoffbasis.

Wie kann ich feststellen, ob ein Atom ein mögliches freies Radikal ist oder nicht?

Unter ausgeglichenen Bedingungen hat jedes Atom mindestens 2 und mehr Elektronen. Diese kreisen wie Planeten um den Atomkern. Ihre elektrische Ladung ist negativ.

Der Atomkern besteht aus positiv geladenen Protonen und Neutronen. Neutronen haben keine Ladung und verhindern, dass die im Kern befindlichen Protonen sich gegenseitig abstoßen.

Ohne diese Neutronen gäbe es sonst nur Atomkerne mit einem Proton und sonst nichts. Und dieses Ein-Proton-Atom ist Wasserstoff.

Alle Atome haben eine innere und äußere Schale, auf denen sich die Elektronen bewegen. Die innere Schale enthält immer 2 Elektronen (mit Ausnahme von Wasserstoff, welches nur 1 Elektron hat). Die äußere Schale beinhaltet verschieden viele Elektronen, was im Wesentlichen von der Zahl der Protonen im Kern abhängig ist.

Helium z. B. hat 2 Protonen im Kern und dementsprechend 2 Elektronen auf der inneren Schale. Würde jetzt ein Elektron abhanden kommen, dann wäre das Element nicht mehr elektrisch neutral, da es entweder ein Elektron zu wenig oder ein Proton zu viel hätte.

Würde jetzt das überflüssige Proton abgestoßen, dann wäre das daraus resultierende Atom zwar wieder elektrisch neutral, aber aus Helium erhielten wir plötzlich Wasserstoff, also ein vollkommen verschiedenes Element.

Diese Umwandlung ist theoretisch möglich, würde aber eine enorme Menge an Energie erfordern, die der einer Kernspaltung entspricht. Es ist für das elektrisch instabile Atom bedeutend einfacher, einfach seinen Bedarf an fehlenden Elektronen zu decken, indem es Elektronen von naheliegenden Atomen bzw. Molekülen abzieht.

Helium ist in unserem Fall ein „schlechtes“ Beispiel für ein freies Radikal, da das Atom extrem stabil ist und praktisch nie Elektronen verliert.

Atome oder Moleküle, die Elektronen verloren haben, sind immer bestrebt, wieder in einen elektrisch neutralen Zustand zu gelangen. Die positive Ladung des Atoms oder Moleküls, die die negativ geladenen Elektronen anzieht, hilft bei dieser Aufgabe und macht die Reaktivität des Atoms oder Moleküls aus.

So werden dann kompromisslos Elektronen aus benachbarten Molekülen gerissen, was diese Moleküle in ihrer biologischen Funktion beeinträchtigt.

Da aber die auf diese Weise „gepeinigten“ Moleküle selbst zum Radikal werden können, entsteht auf diese Weise eine Kettenreaktion, die sich so lange durch das Gewebe „frisst“, bis dass entweder alle Elektronen aufgebraucht sind oder aber eine Substanz auftaucht, die selbst einen Überschuss an verfügbaren Elektronen hat. Eine solche Substanz ist das sogenannte Antioxidans.

Freie Radikale beeinträchtigen so die molekulare Struktur von Zellmembranen, „fressen“ Löcher in die Membranen und dringen in die Zelle ein, wo sie auch den Zellkern und seine DNA angreifen. Auf diese Weise gehen Zellen zugrunde oder aber verändern ihre DNA derartig, dass aus der gesunden Zelle eine Tumorzelle wird, falls das Immunsystem nicht stark genug ist, diese Zelle zu identifizieren und eliminieren.

Aber was und wer sind Beispiele für freie Radikale? Hier eine kleine Liste mit den Namen der Übeltäter:

  • O2 – Disauerstoff oder Hyperoxid mit ungepaarten Elektronen
  • HO – Hydroxyl Radikal, eine hochreaktive Substanz
  • HOO – Perhydroxyl
  • ROO – Peroxyl
  • RO – Alkoxyl
  • H2O2 – Wasserstoffperoxid
  • ROOH – Hydroperoxid
  • O3 – Ozon
  • OCl – Hypochlorit
  • 1O2 – Singulett Sauerstoff, ein angeregtes Sauerstoffmolekül

Dies sind einige Beispiele für freie Radikale auf Sauerstoffbasis. Das wichtigste RNS ist das Stickstoffmonoxid, das aber auch als kurzlebiger Botenstoff im Organismus tätig ist. Andere Radikale können auf Chlorbasis oder Brombasis gebildet werden.

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Mögliche Ursachen

Es gibt im Prinzip eine „Unmenge“ an Ursachen für die Entstehung von freien Radikalen. Eine der wichtigsten Quellen ist die Zelle selbst.

Denn die körpereigene Energieproduktion in den Mitochondrien der Zellen produziert permanent freie Radikale. Die Produktion der freien Radikale gehört zum Produktionsprozess wie der Rauch zum Feuer.

Es ist aber durchaus möglich, die Quantität an produzierten Radikalen zu erhöhen, indem man als „Brennstoff“ Lebensmittel mit weniger guter Qualität dem Organismus zuführt. Die hier entstehenden freien Radikale sind Sauerstoffradikale, die durch Monoaminooxidasen und in der Atmungskette Komplex 1 und 3 entstehen.

Der Nachteil wird sofort zum Vorteil, denn der Organismus muss seine Mitochondrien unbedingt gegen die selbst gebildeten Radikale schützen. Der Grund liegt darin, dass die Mitochondrien eine sogenannte mitochondriale DNA besitzen, die durch die freien Radikale verändert oder zerstört werden würde.

Im Gegensatz zur Kern-DNA kann die mitochondriale DNA nicht mehr repariert werden. Sind ausreichend genug Mitochondrien und deren DNA von den freien Radikalen geschädigt worden, dann ist die betroffene Zelle dem Tod geweiht. Von daher bildet der Organismus gleichzeitig Antioxidantien, die diese Radikale abfangen.

Der Vorteil dieses Setups ist, dass auch andere freie Radikale aus anderen Quellen neutralisiert werden können. Die UV-Strahlung z. B. ist eine weitere Quelle für Sauerstoffradikale, ebenso ionisierende Strahlung, wie man sie von Kernkraftwerken und Atombomben her kennt. Rauchen erzeugt freie Radikale. Das gleiche gilt für die Luftverschmutzung.

Als letztes Beispiel kehren wir wieder zurück in den Organismus, denn: Entzündungen sind ein potenter Herd für freie Radikale. In diesem Fall jedoch braucht der Organismus seine Radikale als Waffe.

Entzündungen sind immunologische Reaktionen auf virale oder bakterielle Infektionen. Die freien Radikale haben hier die Aufgabe, die Krankheitserreger zu dezimieren.

Problematisch wird dieses Szenario nur dann, wenn die Entzündung nicht abklingen will und in einen chronischen Zustand übergeht. Chronische Entzündungen sind dann ein permanenter Herd von freien Radikalen, die die entsprechenden Schäden im Gewebe anrichten.

Mögliche Folgen

Die möglichen Folgen einer Einwirkung von freien Radikalen auf den Organismus lassen sich in 2 Kategorien aufteilen. Eine mögliche Folge habe ich bereits angesprochen.

Das ist die Zerstörung von elementaren Strukturen der Zellen, wie Zellwände usw. Die zweite Kategorie enthält die Schädigungen an der DNA von Mitochondrien und Zellkern. Auch hier hatte ich schon skizziert, welche Konsequenzen die nachhaltige Schädigung der Kern-DNA mit sich bringt.

Man vermutet heute, dass über 90 Prozent der Tumorbildung (Krebs) auf das Konto von freien Radikalen geht. Aber hier spielen noch andere Faktoren eine weitere Rolle.

Im Falle eines Mangels an Antioxidantien ist die Wucht der freien Radikale ungleich größer. Und einmal entartete Zellen sind in der Lage, ihre geschädigte DNA zu reparieren. Ist diese Fähigkeit beeinträchtigt, kommt es zu einer vermehrten Tumorbildung.

Aber auch dann ist der Organismus noch nicht mit seinem Latein am Ende. Denn solche Zellen, die sich nicht mehr reparieren lassen, begehen in der Regel einen programmierten „Selbstmord“, die Apoptose. Das Immunsystem ist ebenfalls in der Lage, solche Zellen zu erkennen und zu eliminieren.

Fehlt es aber an Antioxidantien und fallen die Notfallsysteme, wie DNA-Reparatur, Apoptose, Immunsystem usw., aus, dann werden Kern-DNA und mitochondriale DNA nachhaltig in Mitleidenschaft gezogen, was sich für den Organismus in Krankheit, frühzeitigem Altern und anderen Problemen äußert.

Neben den Krebserkrankungen scheinen auch Herzerkrankungen und Kreislauferkrankungen eine Folge von freien Radikalen zu sein. Die schulmedizinische Sicht ist da natürlich vollkommen anderer Meinung.

Die hat den Konsum von Butter, Eiern und anderen fett- und cholesterinhaltigen Nahrungsmitteln als Übeltäter ausgemacht und empfiehlt deshalb Margarine, wenig Eier und fettarme Milch z. B. Angeblich soll das “böse Cholesterin” (das LDL-Cholesterin), sich in den Blutgefäßen ablagern und dann mit Calcium vollsaugen, so dass es zur Plaquebildung kommt. Diese Plaques verstopfen dann das Gefäß und es kommt zum Infarkt in Herz oder Gehirn (=Schlaganfall). So weit der Glaube, dass die Erde eine Scheibe ist.

Es wird aber immer “evidenzbasierter”, dass die Zerstörung der Blutgefäße durch chronische Entzündungsvorgänge bedingt ist, deren freie Radikale langsam und sicher das Endothel der Gefäße eliminieren. Da diese Zerstörung nachhaltig ist, kann der Organismus keine “vernünftigen” Reparaturarbeiten mehr leisten.

Statt dessen benutzt er das Cholesterin als Notverband. Das heißt also, dass auch bei einer cholesterinarmen Ernährung in den Blutgefäßen Plaques gebildet werden, wenn eine chronische Gefäßentzündung vorliegt.

Antioxidantien

Antioxidantien sind das genaue Gegenteil von freien Radikalen. Die einen haben ein oder mehrere Elektronen zu wenig, die anderen, die Antioxidantien, haben derer zu viel. Damit sind auch sie elektrisch instabil und geben gerne so viele Elektronen wieder ab, bis dass die Netto-Ladung des Atoms oder Moleküls neutral ist.

Wie ich bereits erwähnte, ist die Sache mit den Antioxidantien keine Erfindung der Nahrungsmittelindustrie oder anderer Institute. Unser Körper produziert eine Reihe von verschiedenen Antioxidantien, um die Eigenproduktion an freien Radikalen zu antagonisieren.

Hier eine kurze Liste von Antioxidantien, die vom Organismus produziert werden oder natürlich vorkommen und in der Nahrung enthalten sind (bzw. sein sollten):

Antioxidantien sind allerdings nicht in der Lage, einen einmal entstandenen Schaden wieder zu reparieren. Ihre Aufgabe ist, schon im Vorfeld solche Schäden zu verhindern, indem sie die freien Radikale abfangen und neutralisieren.

Und dieser Neutralisierungsprozess besteht in der Abgabe von Elektronen an die Radikale ohne dabei selbst zum Radikal zu werden.

Um also seinen Organismus vor exogenen und endogenen freien Radikalen zu schützen, ist es durchaus empfehlenswert, Nahrungsmittel mit einem hohen Potential an Antioxidantien zu sich zu nehmen. Der Körper produziert zwar seine eigenen Antioxidantien, die teilweise viel stärker wirksam sind als z. B. die Vitamine A, C und E. Aber eine Unterstützung in Sachen Neutralisierung der freien Radikale verbessert den Gesundheitsstatus des Organismus und erleichtert ebenfalls die Arbeit des Immunsystems.

Dieses System von Radikalenwirkung und Antioxidantien zeigt besonders deutlich, welch hohen Stellenwert die Prophylaxe bei der Gesundheitspflege hat. Und die Wahl der Nahrungsmittel ist ein wesentlicher Beitrag zu dieser Prophylaxe.

Beitragsbild: 123rf.com – kerdkanno

Dieser Beitrag wurde letztmalig am 5.11.2014 aktualisiert.

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