ΕΛΕΥΘΕΡΕΣ ΡΙΖΕΣ: ΕΥΛΟΓΙΑ Ή ΚΑΤΑΡΑ;

Κι όταν καιρό μετά,
και η ψυχή και το σώμα
παίζουν με τη φθορά,
με φόβο σε ρωτώ,
άραγε εσύ, θα μ’ αγαπάς ακόμα;

Βραχάλη Ελεάνα

Η Χημεία δεν αγαπάει την μοναχικότητα των ηλεκτρονίων που έχουν στην εξωτερική τους στιβάδα τα στοιχεία. Γοητεύεται από τον μαγικό αριθμό των οκτώ ηλεκτρονίων , αλλά συχνά κάνει …τα στραβά μάτια σε δομές με έξη ή δέκα ηλεκτρόνια. Αυτό συμβαίνει γιατί οι συγκεκριμένες δομές εξασφαλίζουν  χαμηλές ενέργειες για τις δομικές μονάδες της ύλης, και η φύση ως γνωστόν τις επιδιώκει.   Οι ελεύθερες ρίζες (free chemical radical) όμως δεν υπακούουν στον κανόνα αυτό. Από χημική άποψη είναι ασταθή άτομα, ή ατομικά συμπλέγματα, που περιέχουν  συνήθως οξυγόνο, και έχουν  εξαιρετική δραστικότητα λόγω του μοναχικού (μονήρους) ηλεκτρονίου που περιέχουν. Άτομα χλωρίου (Cl), και Νατρίου (Na) για παράδειγμα, ή μόρια μονοξειδίου του αζώτου (ΝΟ) μπορούν να χαρακτηρισθούν ελεύθερες ρίζες. Οι περισσότερες ελεύθερες ρίζες είναι λογικά σταθερές μόνο σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις σε αδρανή μέσα (συνήθως ευγενή αέρια) ή σε κενό.⁽¹⁾ Στον οργανισμό παράγονται στα μιτοχόνδρια των κυττάρων. Μπορούν όμως να παραχθούν και από σταθερά μόρια σε «ακραίες» συνθήκες, όπως π.χ. σε υψηλή θερμοκρασία.  Έτσι όταν ψήνετε τον καφέ σας σε συσκευή υγραερίου, όλο και κάποιες ελεύθερες ρίζες παράγονται στην περιοχή της φλόγας. Επίσης είναι συνήθη ενδιάμεσα σώματα, σε διαδοχικές χημικές αντιδράσεις και βιολογικούς κύκλους. Στην στρατόσφαιρα επίσης  υπάρχουν ρίζες χλωρίου  (^.Cl), που καταστρέφουν μέσα από αλυσιδωτές αντιδράσεις το όζον. (Βλέπε ενότητα 19) Οι ελεύθερες ρίζες αποτελούν ουσιαστικό κομμάτι του αμυντικού μηχανισμού του οργανισμού μας, διότι έχουν την ικανότητα να καταστρέφουν τις κυτταρικές μεμβράνες βλαβερών βακτηριδίων. Η ρίζα ^.ΝΟ είναι σημαντικός αγγειοδιασταλτικός παράγοντας και επίσης δρα σαν αγγελιαφόρος χημικών μηνυμάτων φαινόμενο που είναι γνωστό σαν «οξειδοαναγωγική σηματοδότηση» . Η αξιοποίηση  των ελευθέρων ριζών από το ανοσοποιητικό σύστημα του ανθρώπου είναι  πλέον αποδεδειγμένη. Όμως, όπως και σε πολλές άλλες περιπτώσεις, όταν ξεπερασθεί το «μέτρο» και ο αριθμός τους στον οργανισμό υπερβεί κάποιες «κόκκινες γραμμές», τότε στρέφονται και κατά των υγιών κυττάρων, των οποίων καταστρέφουν την μεμβράνη και μεταλλάσσουν το DNA του πυρήνα τους. Φυσικά μετά από την δράση των ελευθέρων ριζών, οι μεμβράνες δεν είναι πλέον σε θέση να προστατεύσουν τα κύτταρα. Περίπου 30.000 γονίδια, δηλαδή κομμάτια του DNA, δίνουν εντολές για την παραγωγή των πρωτεϊνών. Αντιλαμβάνεται κανείς, ότι αν τα γονίδια αυτά αλλοιωθούν από επιθέσεις των ελευθέρων ριζών, δεν θα μπορούν να φτιάξουν σωστά τα ένζυμα, τις ορμόνες και τα αντισώματα. Η αλλοίωση των γονιδίων θα εμφανίζεται κατά στη διαίρεση του κυττάρου το οποίο θα παράγει απογόνους με διαφοροποιήσεις.  Τα κύτταρα αυτά είναι «εκφυλισμένα» κατά κάποιο τρόπο,  ευθύνονται για το γήρας και   μπορούν κάτω από  συνθήκες να μεταλλαχθούν σε καρκινικά. Η κατάσταση αυτή είναι γνωστή σαν «οξειδωτικό στρες».⁽²⁾  Βέβαια, και αυτό αποτελεί γοητευτικό «παράδοξο», όταν η διάρκεια του οξειδωτικού στρες είναι μικρή, τότε κινητοποιούνται κυτταρικοί μηχανισμοί επιδιόρθωσης βλαβών στον οργανισμό και με τον τρόπο αυτό επιβραδύνεται η γήρανση και ο εκφυλισμός των κυττάρων.

Συνήθη αίτια για τη δημιουργία ελεύθερων ριζών είναι η υπερβολική έκθεση στον ήλιο, το κάπνισμα, το αλκοόλ, τροφές «σκουπίδια» όπως τα τηγανητά, ή τροφές με πολλά πρόσθετα, το στρες και η παχυσαρκία. Η χαμηλή παροχή αίματος  στους ιστούς ύστερα από έμφραγμα, ή εγκεφαλικό επεισόδιο, μπορούν να προκαλέσουν την δημιουργία ελευθέρων ριζών. Επίσης περιβαλλοντικοί παράγοντες, π.χ.  φυτοφάρμακα, ακτινοβολία και  περιβαλλοντικοί ρύποι , αλλά και έκθεση σε διάφορους οργανικούς διαλύτες, όπως βενζίνη, φορμαλδεΰδη, κλπ. μπορούν επίσης να δημιουργήσουν  ελεύθερες ρίζες.

Οι ρυθμοί δράσης των Ε.Ρ. είναι πολύ υψηλοί, διότι δρουν μέσω καταλυτικών αλυσιδωτών αντιδράσεων, με συνέπεια ένα αρχικό μόριο να καταστρέφει εκατομμύρια βιομόρια. Ο λόγος είναι απλός. Η Ε.Ρ. αναζητά ένα ηλεκτρόνιο που της λείπει από κάποιο άλλο μόριο. Μόλις το συναντήσει και του το αποσπάσει, το μετατρέπει σε Ε.Ρ. και το στέλνει σε αναζήτηση άλλου μορίου από το οποίο πρέπει να αναζητήσει το ηλεκτρόνιο που έχασε.⁽³⁾  Οι συνέπειες από την δράση των Ε.Ρ. είναι πρόωρη γήρανση, καρκινογενέσεις, αθηροσκλήρωση, διάφορες φλεγμονές, αυτοάνοσα νοσήματα κλπ.

Ο οργανισμός, όταν δημιουργηθεί ανάλογη κατάσταση, ξεκινά αμυντικό πόλεμο εναντίον του αρχικού του «προστάτη», με διάφορα  ένζυμα (καταλάση), βιταμίνες (Α,C,E), και αντιοξειδωτικά που διαθέτει. Οι ουσίες αυτές αντιδρούν ταχύτατα με τις Ε.Ρ. και οξειδώνονται καταστρέφοντάς τις. Το μεγάλο πλεονέκτημα των αντιοξειδωτικών ουσιών είναι ότι  δεν γίνονται ελεύθερες ρίζες με την προσφορά των ηλεκτρονίων τους, επειδή είναι σταθερές και χωρίς τα ηλεκτρόνια αυτά. Αντιδρούν δηλαδή ως εκκαθαριστές (scavengers) βοηθώντας τα κύτταρα και τους ιστούς να μην υποστούν κυτταρική βλάβη . Στον οργανισμό μας υπάρχουν γνωστά αντιοξειδωτικά συστήματα, όπως τα ιόντα υπεροξειδίου, τα υπεροξείδια του υδρογόνου, οι υδροξυλικές ρίζες κλπ. Το αντιοξειδωτικό σύστημα σε φυσιολογικές συνθήκες, για να διατηρεί σε καλή κατάσταση τον οργανισμό, μας επιτελεί ένα άθλο, δεδομένου ότι παράγονται κάθε μέρα 1 τρισεκατομμύριο ελεύθερες ρίζες!  Οι δυνατότητες όμως του αμυντικού μας  συστήματος   ελαττώνονται όσο αυξάνει η ηλικία. Καλό θα είναι επομένως να  ενισχύουμε τον οργανισμό με τροφές πλούσιες σε αντιοξειδωτικά όπως βιταμίνες Ε, C, β-καροτένιο , διάφορες πολυφαινόλες κλπ. Η βιταμίνη Ε είναι λιποδιαλυτή και εξουδετερώνει τις ελεύθερες ρίζες στα λιπίδια των κυτταρικών μεμβρανών, ενώ η βιταμίνη C είναι υδατοδιαλυτή και δρα στα υδάτινα μέρη του κυττάρου. Το ελαιόλαδο είναι μια τροφή ιδιαίτερα πλούσια σε αντιοξειδωτικά, όπως και το κρασί, τα πράσινα λαχανικά, το τσάι, ο καφές, ο χυμός πορτοκαλιού κλπ.

Κλείνοντας, αξίζει για μια ακόμη φορά να επισημανθεί η αξία των ισορροπιών στον οργανισμό μας (αλλά και στην ζωή μας γενικότερα). Στον οργανισμό πρέπει να υπάρχει ισορροπία μεταξύ οξειδωτικών και αντιοξειδωτικών παραγόντων, κατάσταση που είναι γνωστή με τον όρο οξειδοαναγωγική ομοιόσταση (redox homeostasis). Επομένως αποτελεί λανθασμένη αντίληψη ότι η υπερβολική λήψη αντιοξειδωτικών μόνο οφέλη μπορεί να επιφέρει!

(Το άρθρο είναι από το βιβλίο “ΑΠΟ ΜΙΚΡΟΣ ΜΙΣΟΥΣΑ ΤΗ ΧΗΜΕΙΑ – Η ΧΗΜΕΙΑ ΑΛΛΙΩΣ” του Τζιανουδάκη Λεωνίδα, εκδόσεις Carpe librum, Αθήνα 2025, και επιτρέπω την διδακτική αξιοποίησή του.) 

Τιμητική αναφορά στο στοιχείο της ενότητας Fe (Ferrum – Σίδηρος):  Ιδιαίτερο μέταλλο, στενά συνδεδεμένο με τη ζωή μας. Αν και στο συλλογικό υποσυνείδητο έχει καταγραφεί το « σκληρός σαν σίδηρος» το μέταλλο αυτό σε καθαρή κατάσταση είναι μαλακό και μπορεί να χαραχθεί με μαχαίρι. Όταν όμως ενωθεί με άλλα στοιχεία και δώσει κράματα αυτά μπορεί να έχουν εντυπωσιακή σκληρότητα όπως ο χάλυβας. Μαζί με το Νικέλιο αποτελούν την καρδιά του πυρήνα της Γης, το μαγνητικό πεδίο της οποίας οφείλεται στα δύο αυτά μέταλλα. Δυσκολότερος από τον χαλκό στην μεταλλουργία του λόγω του υψηλότερου σημείου τήξης, γι αυτό και η εποχή του χαλκού προηγήθηκε αυτής του σιδήρου.  Η αναβάθμισή του όμως στην ζωή του ανθρώπου και στον πολιτισμό  υπήρξε ραγδαία όταν ανακαλύφθηκε η μετατροπή του σε χάλυβα. Τυχαία διαπιστώθηκε από τους σιδεράδες ότι  σιδερένια αντικείμενα που έμεναν στη Θράκα (άνθρακας) δίχως ρεύμα αέρα αρκετή ώρα έδιναν αντικείμενα μεγάλης σκληρότητας και ανοξείδωτα. Και όταν ένα κομμάτι πυρακτωμένου σιδήρου έπεσε και πάλι τυχαία σε νερό , τότε έγινε η πρώτη «βαφή» του σιδήρου που τον μεταμόρφωσε σε πολύτιμο ατσάλι.   Σήμερα η παραγωγή το σιδήρου είναι περίπου υπερδεκαπλάσια από την παραγωγή όλων των άλλων μετάλλων συνολικά.⁽⁴⁾

ΠΑΡΑΠΟΜΠΕΣ

1. Wikipedia , Η εγκυκλοπαίδεια του διαδικτύου.
2. www.iatronet.gr , Ιατρική πύλη στο διαδίκτυο.
3. Αθ. Π. Βαλαβανίδης, «Ελεύθερες ρίζες στην Οργανική χημεία», Παν. Αθηνών , 2006
4. Βάρβογλη Αναστασίου, πορτραίτα χημικών στοιχείων, πανεπιστημιακές εκδόσεις Κρήτης.