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Freie Radikale sind Atome, Moleküle oder Ionen mit ungepaarten Elektronen. Aufgrund dieser Eigenschaft sind freie Radikale äußerst reaktiv und können leicht mit allen Molekülen in ihrer Umgebung (Kohlenhydrate, Lipide, Nukleinsäuren) reagieren und so ihre Funktionen beeinträchtigen. Darüber hinaus können sie durch die Reaktion mit anderen Molekülen einen Schneeballeffekt auslösen, der die Zelle schädigen kann. Jede Zelle kann freie Radikale, enzymatische Reaktionen, oxidative Phosphorylierung und Selbstverteidigung produzieren. Der Körper verträgt sie in kleinen Mengen und kann sie durch Enzymsysteme wie Glutathion und andere Antioxidantien, sogenannte „Müllsammler“, aufgrund ihrer Fähigkeit, freie Radikale zu neutralisieren, deaktivieren. Bei hoher Belastung durch freie Radikale kann es zu oxidativem Stress kommen. Enzymatische Systeme und intrazelluläre Antioxidantien reichen nicht mehr aus, um die Überproduktion zu bewältigen. Somit können freie Radikale eine Zellzerstörung verursachen, die reversibel sein kann, wenn die Zelle wieder in den Normalzustand zurückkehrt, oder irreversibel sein kann, wobei der Zelltod zu Apoptose oder Nekrose führt.
Freie Radikale sind einer der Hauptmechanismen der Zellzerstörung. Sie heften sich an die drei Bestandteile der Zelle: Lipide, Proteine und Nukleinsäuren.
• Lipidperoxidation , insbesondere der Plasmamembran intrazellulärer Organellen, ist eine Zellschädigung, die durch verschiedene Arten freier Radikale verursacht wird, die in Gegenwart von Sauerstoff mit der Lipidmembran in Doppelbindungen reagieren und Lipidperoxide erzeugen.
Diese reagieren und dehnen sich aus, wodurch Schäden entstehen, die bis zur Membran reichen können. Der durch freie Radikale verursachte Abbau von Lipiden wird durch das Vorhandensein von Advanced Lipoxylation End-products (ALES, Advanced Lipoxylation End-products) wie 4-idrossi-nonenale (4) HNE) und Malonyldialdeid (MDA) gezeigt.
• Proteinoxidation tritt auf, wenn freie Radikale Seitengruppen von Aminosäuren oxidieren. Sie schädigen die Proteinfunktion und fördern die Bildung von Vernetzungen (wie der Desulfitbindung), indem sie dessen Struktur oder Mischung verändern. Sie können veränderte Aminosäuren verursachen.
• DNA-Schäden treten auf, wenn freie Radikale die chemische Struktur stickstoffhaltiger Basen verändern, indem sie neue Mutationen verursachen oder erzeugen. Diese Art von Schädigung ist eine der Ursachen der Zellalterung und einer der Hauptverursacher von Krebs. Oxidativer Stress wird heutzutage mit hundert menschlichen Pathologien in Verbindung gebracht (wie Arteriosklerose, Bluthochdruck, Parkinson-Krankheit, Alzheimer-Krankheit, Diabetes, Gelenkrheuma usw.). Es ist eine der Ursachen des Alterns, die durch antioxidative Substanzen wirksam bekämpft werden kann.
Antioxidantien sind physikalische Wirkstoffe oder Moleküle, die die Oxidation anderer Moleküle verlangsamen oder verhindern. Oxidation ist eine chemische Reaktion, bei der freie Radikale entstehen können, die die zellschädigende Kettenreaktion auslösen. Antioxidantien bekämpfen und stoppen diese Kettenreaktion, indem sie in die Zwischenradikale eingreifen und das Auftreten der anderen Oxidationsreaktion verhindern.
Daher werden Antioxidantien chemisch als Reduktionsmittel bezeichnet – wie Thiole oder Polyphenole, da die beteiligten chemischen Reaktionen zu Redox führen. Pflanzen und Tiere beherbergen komplizierte Antioxidantiensysteme. Wie Glutathion, Vitamin C und E, Enzyme wie Katalase, Superoxiddismutasa und verschiedene Peroxidasen. Ein sehr geringer Gehalt an Antioxidantien oder die Hemmung antioxidativer Enzyme ist eine Ursache für oxidativen Stress. Es kann Zellen schädigen und sogar töten. Oxidativer Stress ist ein pathologischer Zustand, der durch die Störung des physiologischen Gleichgewichts zwischen Produktion und Ausscheidung in einem lebenden Organismus durch antioxidative Abwehrsysteme verursacht wird. Das Gleichgewicht zwischen Oxidationsmitteln und Antioxidantien ist für die Aufrechterhaltung des natürlichen Wohlbefindens unseres Körpers unerlässlich.
Polyphenole sind eine Familie von etwa 5.000 organischen Molekülen, die größtenteils im Pflanzenreich vorkommen. Wie der Name schon sagt, zeichnen sich Polyphenole durch das Vorhandensein verschiedener Gruppen von Phenolen aus, die in mehr oder weniger komplizierten Strukturen verbunden sind und oft ein hohes Molekulargewicht aufweisen. Polyphenole sind natürliche Antioxidantien, die in Pflanzen vorkommen (polyphenolische Spurenelemente vom Typ Bioflavonoide wie Procyanidin, Proanthocyanidine, Leucoanthocyanidine, Pycnogenole, Tannine usw.). Sie sind nützlich, um die Oxidation von Lipoproteinen zu verhindern und freie Radikale abzufangen. Auch gegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen, degenerative Erkrankungen und gegen die Entstehung von Krebs sind positive biomedizinische Wirkungen nachgewiesen.