Tlen zajmuje około 20% powietrza i jest niezbędny do wytwarzania energii w oddychających organizmach.
Po pobraniu tlenu do organizmu jest on przenoszony do organelli zwanych mitochondriami i wykorzystywany do wytwarzania energii. Jednak z drugiej strony kilka procent zużytego tlenu staje się wysoce reaktywnym, aktywnym tlenem.
W ludzkim ciele istnieje wiele rodzajów reaktywnego tlenu, takich jak ponadtlenek (O2- ∙), nadtlenek wodoru (H2O2), rodnik hydroksylowy (· OH) itp. Wszystko, w tym nasze ciała, składa się z cząsteczek, a każda z tych cząsteczek jest zbudowana przez jądro i elektrony.
Pierwiastek atomowy ma zwykle parę dwóch elektronów występujących na każdej orbicie elektronowej krążącej wokół jądra; jednak istnieją przypadki, w których elektron nie jest sparowany (niesparowany elektron). Reaktywny tlen, w szczególności rodzaje zawierające ten niesparowany elektron, są wspólnie nazywane wolnymi rodnikami.
Ponieważ niesparowany elektron ma tę właściwość, że chce stać się parą, wolny rodnik jest niestabilny i silnie reaktywny. Rola reaktywnego tlenu
Reaktywny tlen ma zarówno korzystną, jak i szkodliwą stronę (czyli „miecz obosieczny”) dla organizmów żywych. O2- ∙ i H2O2 wykazują właściwości cytotoksyczne w wysokich stężeniach, ale działają jako cząsteczki sygnalizujące w niskich stężeniach i odgrywają ważną rolę dla organizmów żywych, takich jak apoptoza, proliferacja komórek, różnicowanie komórek itp. Ponadto wysokie stężenie H2O2 jest przekształcany w kwas podchlorawy (HOCl) przez mieloperoksydazę i chroni żywe organizmy przed atakiem bakterii. Ponadto tlenek azotu (· NO), który jest rodzajem reaktywnego tlenu, jest ważną substancją w sygnalizacji wewnątrzkomórkowej i rozszerzaniu naczyń krwionośnych (Ohta S i in., 2012).
Tymczasem reaktywny tlen ∙ OH i nadtlenoazotyn (ONOO-), który jest wytwarzany z · NO, ma szkodliwą stronę. W szczególności, jak pokazano na fig., • OH ma 100 razy większą siłę utleniającą niż O2- ∙ (Setsukinai K i in., 2003).
Te szkodliwe typy reaktywnego tlenu reagują z kwasami nukleinowymi (DNA), lipidami i białkami, które tworzą nasze ciała, utleniając je w ten sposób. Stres oksydacyjny wywołany przez te rodzaje reaktywnego tlenu jest przyczyną raka, różnych chorób związanych ze stylem życia, starzenia się i tym podobnych.
Z drugiej strony, jako przeciwstawne badanie, w 2007 roku ukazała się teza Ohsawy i wsp., Pokazująca, że wdychanie gazu H2 przez szczury tłumiło uszkodzenie niedokrwienno-reperfuzyjne mózgu jako model zawału mózgu (Ohsawa I i in., 2007).
Kwestia tej tezy była punktem zwrotnym i stało się powszechnie wiadome, że H2 nie reaguje z O2- ∙ i H2O2, które są ważnymi rodzajami reaktywnego tlenu dla komórek, ale reaguje wybiórczo z · OH i ONOO- które mają szczególnie silne właściwości utleniające moc i reaktywność, a następnie je zneutralizować.
Okazało się, że chociaż substancje o silnym działaniu antyoksydacyjnym (redukującym) jak witamina C po reakcji redukcyjnej tworzą silne substancje utleniające i uszkadzają DNA, o tyle H2 selektywnie usuwa tylko szkodliwy reaktywny tlen i przekształca go w wodę, dzięki czemu jest bardzo bezpieczny (Ohta S i in., 2012).
