Zwei Sauerstoffatome gingen die Straße entlang, als einer anhielt und sagten: "Oh mein Gott, ich fühle mich radikaler. Ich glaube, ich habe ein Elektron verloren! "" Bist du sicher? ", Fragt sein Begleiter. "Ja", antwortet das erste Sauerstoffatom. "Ich bin positiv."
Alter Chemiewitz
Jede Zelle in unserem Körper braucht Sauerstoff, um zu überleben; Sauerstoffmangel für nur wenige Minuten kann irreversible Schäden und Zelltod verursachen. Gleichzeitig sind einige Formen von Sauerstoff toxisch für die Zellen und können eine signifikante Menge der zellulären Schädigung hervorrufen, die wir mit dem Altern assoziieren. Diese Trennung zwischen der Produktion von lebensrettender Energie oder lebensbedrohlichen Schäden hängt davon ab, wie unsere Zellen mit dem Sauerstoff umgehen. Lassen Sie uns diesen Prozess etwas genauer untersuchen, da diese Unterscheidung eine erhebliche Relevanz für unser eigenes Altern hat.
Winzige Strukturen in Zellen, die Mitochondrien genannt werden, sind kleine Kraftwerke, die Sauerstoff und Fette oder Zucker verbrennen, um Adenosintriphosphat (ATP) zu produzieren, das wie eine chemische Speicherbatterie funktioniert und Energie für die meisten zellulären Aktivitäten liefert. Mitochondrien vereinigen Sauerstoff mit zwei Wasserstoffatomen, um während dieser chemischen Progression Wasser zu bilden. Während der Prozess der Sauerstoffnutzung im Allgemeinen gut kontrolliert wird, ist ein Nebeneffekt die Erzeugung von toxischen Sauerstoff- "Schadstoffen", die als reaktive Sauerstoffspezies oder Sauerstoffradikale bezeichnet werden. Ein freies Radikal ist ein Molekül, das ein Elektron von einem oder mehreren seiner Atome verloren hat. Elektronen sind in Paaren viel stabiler, so dass unser instabiles sauerstofffreies Radikal mit nur einem Elektron schamlos jedes Elektron aus einer nahegelegenen Quelle stiehlt, um das Paar wieder zu vereinigen. Dies erzeugt ein anderes instabiles Molekül (dasjenige, das durch das freie Sauerstoffradikal angegriffen wird), das sich dann mit anderen Molekülen in einer chemischen Kettenreaktion, der Oxidation, begibt. Das Rosten von Metall ist ein bekanntes Beispiel für Oxidation.
Unter kontrollierten Bedingungen sind oxidative Reaktionen äußerst nützlich, um unsere Gesundheit zu erhalten. Zum Beispiel setzen unsere weißen Blutkörperchen reaktive Sauerstoffspezies in einem Prozess frei, der Atmungsexplosion genannt wird, um Bakterien abzutöten und aufgenommene Partikel zu neutralisieren. Wenn sie jedoch nicht enthalten und kontrolliert sind, können freie Radikale weit verbreitete Schäden an Proteinen, Zellmembranen und DNA verursachen.
Unsere Mitochondrien sind der Hauptort der Produktion freier Radikale und daher die Hauptursachen für oxidative Schäden. Mit zunehmender mitochondrialer Schädigung geht die zelluläre Energieproduktion zurück und die Erzeugung freier Radikale steigt an, wodurch ein Teufelskreis entsteht. Schließlich ist der oxidative Schaden in unseren Zellen und Geweben so groß, dass die zellulären Prozesse abnehmen. Freie Radikale und der Schaden, den sie erzeugen, sind mit dem Altern und einer Anzahl von Zuständen in Verbindung gebracht worden, einschließlich Malignität, Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Schizophrenie, bestimmten Muskelerkrankungen, Katarakten, Taubheit und kardiovaskulären Erkrankungen.
Unser Körper ist auch freien Radikalen ausgesetzt, die in der Umwelt durch Sonneneinstrahlung, Herstellung und Zigarettenrauch entstehen. Es überrascht nicht, dass unser Körper sich weiterentwickelt hat, um eine reichhaltige Palette an antioxidativen Chemikalien wie Vitamin C und E und Beta-Carotin sowie zelluläre Enzyme wie Superoxid-Dismutase (SOD), Katalase und Glutathionperoxidase zu verwenden, um freie Radikale zu löschen und den Schaden zu minimieren. Jedoch ist keine Verteidigung die ganze Zeit perfekt und einige Schäden durch freie Radikale treten unvermeidlich auf, was schließlich zu Zellalterung und Zelltod führt.
Der Biochemiker Denham Harman, MD, der als Forschungschemiker für die Shell Oil Company an freien Radikalen auf Erdölbasis gearbeitet hatte, schlug diese Freie-Radikale-Theorie des Alterns 1956 vor. Spätere Studien von Antioxidantien und zellulären Enzymen wie SOD lieferten wichtige Unterstützung für diese Theorie. Die maximale Lebensdauer einer Vielzahl von Säugetieren korreliert direkt mit der Menge an SOD. SOD wandelt ein sauerstofffreies Radikal in Wasserstoffperoxid um, das weiter zu normalem Sauerstoff und Wasser metabolisiert wird. Mäuse, die SOD abtöten, haben eine verkürzte Lebensdauer und entwickeln bösartige Erkrankungen wie Leberkarzinom und eine Reihe von degenerativen Erkrankungen, wie frühe Katarakte und Muskelschwund. Humane Mutationen von SOD können amyotrophe Lateralsklerose (Lou-Gehrig-Krankheit) verursachen. Andere Studien berichten von einer 30-prozentigen Verlängerung der Lebensdauer von Fruchtfliegen, indem zusätzliche Kopien des SOD-Gens eingefügt werden. Hohe Niveaus von SOD sind in langlebigen Nematoden offensichtlich. In einer zwingenden Studie hatten Nematoden eine signifikante Lebensdauerverlängerung, wenn synthetische Antioxidantien zu ihrem Wachstumsmedium hinzugefügt wurden. Studien von Würmern, in denen die Genetik des Alterns gut ausgearbeitet wurde, haben keine lebensverlängernden Eigenschaften von SOD gezeigt. Für den Menschen bleibt unklar, ob eine Ernährung, die reich an Antioxidantien oder Antioxidantien ist, ohne Bewegung oder andere Strategien zur Kompensation der Produktion von freien Radikalen Krankheiten reduzieren und das Leben verlängern kann.
Bewegung und gute Ernährung sind die zwei wichtigsten Werkzeuge, die wir haben, um die mit dem Altern verbundenen erhöhten Schäden durch freie Radikale zu verhindern. Die Einleitung eines Übungsprogramms, nachdem das antioxidative Potential des Körpers durch Alterung reduziert wurde, kann tatsächlich einige der Verluste rückgängig machen. Übung erhöht die Effizienz der Sauerstoffnutzung und reduziert die Anzahl der freien Sauerstoffradikale, indem es das antioxidative Abwehrsystem unseres Körpers stärkt. Dieses System besteht aus zahlreichen chemischen Prozessen, die freie Radikale löschen oder neutralisieren. Diese adaptiven Veränderungen treten parallel zu anderen Trainingsanpassungen auf.
Anstrengende körperliche Betätigung erhöht die Produktion von freien Radikalen, aber regelmäßige körperliche Aktivität schützt vor Schäden durch freie Radikale, indem sie die Abwehrkräfte verstärkt. Der wichtige Punkt ist, dass intensives episodisches Training durch einen "Wochenendkrieger", der normalerweise sesshaft ist und nicht mehr in Form ist, die antioxidativen Abwehrkräfte überwältigen kann. Dieser Umstand führt zu erhöhten Schäden durch freie Radikale und kann mehr schaden als nützen. Der Schlüssel ist, systematisch ein Übungsprogramm aufzubauen und es ist noch wichtiger, jeden Tag Sport zu treiben. Das Nettoergebnis kann eine Verringerung der Schäden durch freie Radikale in Kombination mit verbesserten Wachstums- und Reparaturmechanismen sein.
