Freie Radikale

Freie Radikale, reaktionsfähige, kurzlebige Verbindungen, die über eines oder mehrere ungepaarte Elektronen verfügen.

In Organismen wurden freie Radikale um 1900 von Gomberg entdeckt. Dies führte zu der Annahme, dass sie biologisch von Bedeutung sind. 1966 nahm Slater an, dass die toxische Wirkung von Tetrachlorkohlenstoff auf Leberzellen auf freie Radikale zurückzuführen ist. Man diskutierte die Wirkung freier Radikale bei Gewebeschäden.

Freie Radikale werden in den meisten Körperzellen als Nebenprodukte des Stoffwechsels gebildet. Einige Zellarten, z. B. Makrophagen, produzieren während der Phagozytose (Aufnahme von Fremdkörpern in das Zellinnere) größere Mengen freier Radikale (siehe Immunsystem). Die wichtigsten freien Radikale, die im aeroben Zellstoffwechsel des Menschen gebildet werden, sind Sauerstoffradikale. Innerhalb der Zellen führen freie Radikale zur Oxidation von Biomolekülen (z. B. Lipide) und können Zelltod oder -schäden verursachen. Verschiedene Mechanismen schützen die Zellen gegen die schädigende Wirkung freier Radikale. So gibt es z. B. Enzyme, die Peroxide und Übergangsmetalle zersetzen. Andere freie Radikale werden von Proteinen oder anderen Molekülen gebunden und in ihrer Reaktionsfähigkeit eingeschränkt.

Aufgrund der Kurzlebigkeit freier Radikale sind sie schwer zu erforschen. In der Regel reagieren sie äußerst schnell mit anderen Molekülen. Seit einigen Jahren wird der Zusammenhang zwischen der Radikalbildung und Mutagenese diskutiert. DNA (siehe Nucleinsäuren) ist besonders anfällig für Oxidationen durch freie Radikale, was zu einer erhöhten Mutationsrate führt. Mutationen sind eine Ursache bei der Entstehung von Krebs. Dies erklärt, warum einige Übergangsmetalle wie Nickel und Chrom möglicherweise krebserregend (karzinogen) wirken. Freie Radikale werden auch mit Atherosklerose, Leber- und Nierenschäden, Lungenerkrankungen, Diabetes mellitus und dem Alterungsprozess in Zusammenhang gebracht.