Radikál

Moses Gomberg, zakladatel radikálové chemie

Radikál je v chemii vysoce reaktivní částice, která má jeden nebo více nepárových elektronů. Vícenásobné radikály se označují předponami; např. radikál se dvěma volnými elektrony se označuje jako biradikál.

Jako radikál nebo volný radikál se ve fyziologii označuje chemický radikál, který zvyšuje oxidativní charakter a posiluje redoxní reakce vnitřního prostředí organizmu (krve, tkání, orgánů, buňky), snižuje hladinu antioxidantů (antioxidační rezistenci) vnitřního prostředí organizmu a stává se tak radikálem biologickým.

Zápis

Nevyvázaný elektron radikálu se v chemickém zápisu obvykle označuje vodorovnou čárkou

CH₃−

nebo tečkou

CH₃·

Názvosloví

V organické chemii se radikál označuje koncovkou -yl. Například radikál methanu se označuje jako methyl (viz výše), alkanová koncovka -an se tedy vypustí. Pokud se nejedná o alkan, je koncovka zachována – radikál od ethenu se tedy bude nazývat ethenyl (triviální název vinyl).

Biradikál má koncovku -ylen (vyjadřující, že se jedná o dvojvazný radikál).

V anorganické chemii pro radikály neexistuje specifické názvosloví a pojmenovávají se opisně; např. −O− je biradikál kyslíku.

Význam v medicíně

Volné radikály mohou v těle vznikat v důsledku fyziologických i patologických procesů a mohou se podílet jak na fyziologických tak i na patologických dějích. Dokonce podle typu může být jejich zásah do patologie pro organismus pozitivní nebo naopak škodlivý. To je podmíněno tím, že radikály v organismu jsou chemicky poměrně heterogenní skupinou a je nesprávné je pokládat za homogenní skupinu.

Původ radikálů v těle

Radikály účastnící se na fyziologických funkcích

Nejznámějším radikálem podílejícím se na fyziologických regulacích je oxid dusnatý (NO). Oxid dusný vzniká cíleně metabolizací aminokyseliny argininu, receptor pro něj je spojen s G-proteiny.

NO je známý především pro svůj vasodilatační efekt, tedy pro relaxační vliv na hladnou svalovinu stěny cév a tím pro uvolnění stahu cév. Z toho důvodu se podává i terapeuticky při záchvatu anginy pectoris např. v podobě nitroglycerinových podjazykových tabletek (lingvet). Oxid dustnatý hraje roli i v mechanismu erekce, proto se někdy látky uvolňující jej po delší dobu zneužívají jako látky podporujícíc erekci (amylnitrit) navzdory riziku hypotenzního kolapsu způsobeném generalizovanou dilatací cév.

Dalším volným radikálem, který se v těle objevuje v důsledku fyziologických dějů, je oxid uhelnatý. Jde o odpadní produkt degradace hemoglobinu, nicméně je možné, že by mohl působit jako antagonista oxidu dusnatého.

Radikály vznikající při patologických stavech

Vysoká a poměrně nespecifická chemická reaktivita činí volné radikály nebezpečné pro všechny živé struktury. Volné radikály jsou z toho důvodu nespecifickou ale účinnou zbraní imunitního systému. Některé buňky imunitního systému (neutrofily, makrofágy) mohou po stimulaci podstatně zvýšit svůj metabolismus (tzv. respirační vzplanutí) a do svého okolí začnou produkovat agresivní látky charakteru mj. volných radikálů.

Radikály v energetickém metabolizmu

Činností enzymů dýchacího řetězce vznikají v mitochondriích jako vedlejší produkt i volné radikály. Tyto jsou ovšem urychleně odstraňovány a výraznější roli mohou hrát jen při patologických stavech (reperfúzní poškození).

Radikály vzniklé v důsledku fyzikálních faktorů

Volné radikály mohou vznikat v důsledku zevních fyzikálních faktorů, nejčastěji v důsledku působení záření na v zásadě libovolné molekuly. Protože vznik radikálu vyžaduje menší množství energie, může vznik volných radikálů vyvolat nejen ionizující záření, ale třeba i záření ultrafialové. Takto vzniklé volné radikály jsou již jednoznačně škodlivé.

Radikály vzniklé chemickou cestou

Některé poškozené biomolekuly mohou mít samy charakter radikálů a tím iniciovat vznik dalších radikálů. Nejznámější jsou v tomto ohledu proteiny, na které se enzymaticky navázala glukóza, tzv, AGE's (advanced glycation end-product), které hrají velkou roli v poškození nekompenzovaným nebo špatně kompenzovaným diabetem.

Radikály ze zevního prostředí

Látky charakteru radikálů se mohou do těla dostat i ze zevního prostředí. Může se jednat jak o průmyslové polutanty, tak i o látky užívané záměrně. Nejčastěji jde o látky obsažené v cigaretovém kouři, jedná se však i o následující látky:

• dusitany
• chlór
• kyslíkové radikály, kyslík, ozón, peroxidy, oxidy a jejich reaktivní sloučeniny
• těžké kovy
• železo a měď zejména v některých sloučeninách
• některé herbicidy a pesticidy
• tuky přepálené a vlivem tepla, světla a času za přístupu vzduchu zoxidované (žluklé),

Účinky

Volné radikály hrají roli ve vzniku nebo rozvoji několika desítek onemocnění, jedná se zejm. o následující:

• ateroskleróza - iniciace poškození endotelu a následné narůstání chronickým zánětem v ateromovém plátu
• nádorová onemocnění - DNA může být poškozena i volnými radikály
• Alzheimerova choroba - chronický zánět vede k poškození volnými radikály produkovanými imunitním systémem

Přirozené antioxidanty

V lidském těle je několik systémů a látek podílejících se na likvidaci volných radikálů. Jde např. o následující látky:

• glutathion
• vitamín C
• vitamín E
• kyselina močová