دانستنیها

رادیکال یا رادیکال آزاد (Free radical) به اتم، مولکول یا یونی گفته می‌شود که دارای الکترون جفت‌نشده، به عبارتی دیگر پوسته الکترونی ناقص باشد که در همه جا، هوایی که تنفس می‌کنیم، مادهای که احاطه مان کرده اند و حتی داخل ساختمان بدنمان وجود دارند و می‌توانند با تخریب سلول‌های بدن و انتشار مواد سمی، به بافت‌های اطراف خود خسارات جبران ناپذیری به بدن وارد کنند.

رادیکال‌های آزاد در اثر شکستگی یک پیوند از یک مولکول پایدار ایجاد می‌شوند، همین ویژگی باعث افزایش واکنش‌های شیمیایی آنهاست چرا که میل به واکنش رادیکال‌ها به‌دلیل داشتن الکترون جفت‌ نشده زیاد میشود. یک رادیکال آزاد می‌تواند دارای بار مثبت، منفی یا خنثی باشد.

در انسان مهم‌ترین رادیکال آزاد اکسیژن است. مولکول اکسیژن در معرض تشعشعات مختلف، استرس، دودهای ناشی از استعمال دخانیات، ... با گرفتن تک الکترون از دیگر مولکول‌ها، دست به تخریب دیگر مولکول‌ها، سلول‌ها و دی ان ای می‌زند. حاصل فعالیت رادیکال‌های آزاد در بدن انواع دژنراسیون، سرطان‌، دیابت، نارسایی‌های قلبی، آسیب‌های مغزی، مشکلات عضلانی، پیری زودرس، آسیب‌های چشمی و در کل ضعف سیستم ایمنی بدن است. در این میان آنتی اکسیدان‌ها به عنوان اصلی‌ترین راه مبارزه با رادیکالهای آزاد و بازسازی سلول‌های تخریب شده مطرح می‌شوند چرا که موجب تخریب آن و افزایش کارایی سیستم ایمنی بدن در مقابل انواع بیماری‌ها میگردد.

بطور قراردادی، فلزها، یون‌های فلزی و ترکیب‌های مختلط فلزی رادیکال آزاد بشمار نمی‌آیند. فرآیند تشکیل رادیکال آزاد را هم‌کافت می‌نامند. در شیمی، رادیکال آزاد را با یک نقطه جلوی نشان ساختار نشان می‌دهند.
رادیکال‌های آزاد نقش مهمی را در سوختن، اتمسفر شیمی، بسپارش، پلاسمای شیمی، زیست‌شیمی و فرایندهای شیمیایی بسیاری ایفا می‌کنند. رادیکال‌های آزاد فوق اکسید ونیتریک اکسید در ارگانیسم‌های بدن عملکردی تنظیم کننده دارند از قبیل کنترل ضخامت رگ و فشار خون. انها همچنین نقش کلیدی را در متابولیسم‌های مداخله‌کننده ترکیبات گوناگون ایفا می‌کنند به عنوان مثال:رادیکال‌ها می‌توانند باعث انتقال سیگنال‌ها بشوند.

آسیب به سلول‌های مغز
پژوهشگران دانشگاه پزشکی شیکاگو با بررسی عادت غذایی ۶۰۰۰ نفر دریافتند که آن دسته از افرادی که دچار مشکلات فراموشی و نظایر آن نیستند، در عادت غذایی خود غذاهای سرشار از ویتامین ای گنجانده‌اند. ویتامین ای، رادیکال‌های آزاد را که محتملا" می‌توانند به سلول‌های مغز آسیب بزنند، مهار می‌کند.
تشکیل
تشکیل رادیکال ممکن است از طریق شکستن پیوندهای کوالانسی شامل همولیتیکالی باشد که این فرایند نیاز به انرژی به مقدار قابل توجهی انرژی دارد به عنوان مثال تقسیم H₂به دو مولکول•Hکه این انرژی مورد نیاز را انرژی تفکیک پیوند می‌نامند. و برای نشان دادن آن به طور مختصر از نمادΔΗ استفاده می‌شود. انرژی بین دو اتم توسط پیوند کووالانسی در یک مولکول قرار گرفته‌اند تحت تاثیر نوع اتم‌ها قرار دارد همچنین رادیکال‌های پایدار نیاز به انرژی بیشتری برای شکستن انها نیاز است. همولتیک یا عمل شکستن باندهابیشتر بین دو اتم باالکترونگاتیویته مشابه اتفاق می‌افتد. در شیمی آلی اغلب پیوند بین دو اتم اکسیژن و یا یک نیتروژن و اکسیژن مورد نظر است. تشکیل رادیکال آزاد یک واکنش گرمازا است همچنین اگرچه یون‌های رادیکال وجود دارند اما رادیکال‌ها به صورت خنثی وجود دارند رادیکال‌ها ممکن است به صورت تک الکترون به صورت اکسیداسیون ویا کاهش یک اتم یا مولکول تشکیل شوند. به عنوان مثال تولید دیسموتاز توسطزنجیره انتقال الکترون. مطالعات اولیه شیمی الی فلزی در مورد تترا الکیل توسط هانفلد و پانت در سال ۱۹۳۰فرایند شکافت یا هیدرولیتیک را تایید کرد.
تداوم و ثبات
اگرچه رادیکال‌ها به علت واکنش پذیریشان به طور کلی عمر کوتاه مدتی دارند ولی نوع طولانی مدت نیز دارند که به عناوین زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
- رادیکال‌های پایدار
در اولین مثال در مورد رادیکال‌های پایدار بهO₂ که یک مثال معمول از این گروه می‌باشد همین طور NOاشاره می‌کنیم. رادیکال‌های ازاد می‌توانند طولانی مدت نیز پایدار بمانند در صورتی در یک سیستمπ یا مزدوج به وجود امده باشند مانند رادیکال ازاد به دست امده از α-توکوفرول (ویتامینE). همچنین صدها نمونه دیگراز رادیکال‌های تیازیل که نشان می‌دهد که واکنش پذیری کم وثبات ترمودینامیکی قابل توجه تنها با میزان محدود از π ثبات رزونانس ایجاد می‌شود.
- رادیکال‌های ماندگار
ترکیبات رادیکال ماندگار به دلیل ازدحام استریک‌ها در اطراف مرکز رادیکال ایجاد می‌شوند. ترکیباتی از این قبیل شامل گامبرگ در رادیکال تری فنیل متیل ونمک را می‌توان نام برد. رادیکال‌های ماندگار به هنگام سوختن و احتراق به مقدار زیاد تولید می‌شوند و می‌توانند باعث ایجاد استرس اکسیداتیو بشود که می‌تواند یک عامل سرطان زا باشد اگر که درکه این ذرات ریز در معرض هوا قرار بگیرند.
- دی رادیکال
دی رادیکال‌ها دارای دو مرکز رادیکال می‌باشند مرکز رادیکال‌های متعددی در یک مولکول می‌تواند وجود داشته باشد. اکسیژن موجود در هوا (اکسیژن سه‌گانه) می‌تواند به عنوان یک دی رادیکال باشد.

بدن بطور دایم بخصوص از طریق دهان ، مجاری تنفسی کولون ، غشاهای مخاطی چشم و حتی مجاری ادراری در معرض باکتریها قرار دارد، درصورتی که این باکتریها به بافتهای عمقی نفوذ کنند قادر به تولید بیماری هستند علاوه بر آن شخص بطور منقطع در معرض باکتریها و ویروسهای فوق‌العاده بیماریزای موجود در خارج از بدن قرار دارد معمولا سه نوع مقاومت میزبان در مقابل میکروبهای مهاجم رشد میکروبها را به بدن ، یعنی جایی که اکثر میکروبها در آنجا بی‌زیانند ، محدود می کند. این مقاومتها بطور خلاصه شامل سه نوع سطحی ، بیگانه‌خواری و ایمنی هستند.
دفاع سطحی
دفاع مکانیکی
یک نوع آن مانعی است که پوست برای ورود میکروبها ایجاد می‌کند. در صورتی که بدن به هر دلیلی خراشیده یا شکننده شود، میکروبها به سادگی امکان عبور از آن را خواهند داشت. بدی تغذیه ، دود سیگار ، آلودگی هوا و امثال آن می‌توانند باعث ضعیف شدن و شکنندگی پوست شوند. گرد و غبار ذرات موجود در هوا غالبا حامل میکروبهایی هستند که عامل عفونتهای دستگاه تنفس‌اند. سرفه و عطسه نیز دو عمل مکانیکی دیگرند که ذرات و مواد خارجی و نیز میکروارگانیسم‌ها را به خارج می‌رانند.
اعتیاد به الکل کلیه واکنشهای دفاعی مکانیکی را تضعیف کرده و موجب ورود ذرات خارجی و میکروبها به داخل ششها می‌شود که در نتیجه می‌تواند موجب ذات‌الریه گردد. موهای سطحی بدن و نیز جریان ادرار و اشک موجب کنده شدن و شسته شدن میکروبها از بینی ، مجاری ادراری و چشمهای می‌شوند. جدا شدن یاخته‌های مرده از پوست به نحوی موثر بسیاری ازمیکروبهای متصل به یاخته‌های پوششی را بیرون می‌ریزد. همه بافت پوششی دستگاه گوارش در مدت 36 ساعت بطور کامل تعویض می‌شود.

دفاع شیمیایی
ترشحات مخاطی ، اشک ، عرق و آب دهان همگی حاوی آنزیمی به نام لیزوزیم هستند که دیواره یاخته‌ای بسیاری از باکتریها را حل می‌کند. اسیدهای چرب موجود در عرق و ترشحات گوارشی دارای خواص ضد‌باکتری و قارچ هستند و معده حاوی اسید کلریدریک غلیظ است که می‌تواند سرعت میکروبها را از بین ببرد. آب دهان ، علاوه بر آنزیم لیزوزیم ، دارای یک سیستم دفاعی ضد‌میکروبی اضافی هست که سیستم لاکتوپراکسیداز نامیده می‌شود.

دفاع میکروبی
باکتریهای بومی سطح پوست می‌توانند از طریق رقابت بر سر مواد غذایی ، تغییر شرایط محیطی مانند PH و ترشح ترکیبات متابولیسمی ویژه با میکروارگانیسم‌های بیماریزا مقابله کرده و از رشد آنها جلوگیری کنند. مثلا لاکتو با‌سیل‌ها که معمولا در مهبل افراد بالغ یافت می‌شوند، مولد اسید لاکتیک هستند این امر موجب کاهش PH مهبل تا حدود 4 و 4.5 می‌شود که برای اکثر میکروبهای بیماریزا قابل تحمل نیست.
دفاع به روش بیگانه خواری

یاخته‌های بیگانه‌خوار
یکی از ویژگیهای گروهی از گویچه‌های سفید خون ، به نام گرانوسیتها وجود لیزوزومها در این یاخته‌هاست. فراوانترین نوع گرانولوسیت موجود در خون نوتروفیلها هستند که به دلیل داشتن هسته چند گرهی لوکوسیت نیز خوانده می‌شوند. نوتروفیلها از نظر بیگانه‌خواری بسیار فعال‌اند و معمولا اولین یاخته‌های محافظی هستند که خود را به منطقه عفونی می‌رسانند عمر این یاخته‌ها کوتاه است. آگرانولوسیتها شامل لنفوسیتها و مونوسیتها هستند. مونوسیتها در بافتها جای می‌گیرند و به ماکروفاژ تبدیل می‌شوند. ماکروفاژها عمدتا به صورت چسبیده به بافتهای جگر، طحال، غده‌های لنفاوی ، مغز استخوان و رگهای خونی و لنفاوی یافت می‌شوند.
این هیستوسیتها مانند صافی عمل می‌کنند و ذرات مختلف موجود در خون و لنف را به هنگام عبور از این بخشها در محاصره می‌گیرند و بدین‌ترتیب عوامل بالقوه بیماریزا را به دام می‌اندازند. ماکروفاژهای سرگردان به ششها ، طحال و سایر نقاطی که ممکن است میکروبها در آنها یافت شوند می‌روند. همچنین ماکروفاژها به مناطق عفونی رفته و در واکنش حفاظتی کلی بیمار شرکت می‌کنند. مونوسیتها و ماکروفاژها شبکه‌ای به نام رتیکولوآندوتلیال را بوجود می‌آورند که در مرحله حاد یا مزمن بیماری نقش دارد.
التهاب و تورم
بافتهای بدن جانوران در مقابل برخی از محرکهای خارجی و عفونت ، از طریق التهاب واکنش نشان می‌دهند که قرمزی ، تورم ، گرما و درد از ویژگیهای آن است. اثر اولیه محرک خارجی گشاد شدن رگهای خون و افزایش نفوذپذیری رگهای مویین است. این امر منجر به افزایش جریان خون و خارج شدن مایعات از دستگاه گردش خون و ورود آنها به بافتها می‌شود که به تورم و التهاب می‌انجامد. یکی از عوامل موثر در شروع واکنش التهابی ، ماده‌ای شیمیایی به نام هیستامین است که توسط یاخته‌های آسیب‌ دیده آزاد شده و موجب افزایش نفوذ‌پذیری رگهای مویین می‌شود.

ایمنی
سومین نوع دفاع بدن ، دفاع ایمنی است که شامل ایمنی یاخته‌ای و ایمنی عمومی (هومورال) است.
ایمنی: نوع ویژه‌ای از مقاومت است که اولا در طول زندگی فرد بر اثر تماس با مواد خارجی مشخص ایجاد می‌شود ثانیا اغلب تنها در برابر یک نوع میکروب بیماریزا باهم که محرک تولید آن بوده است نقش حفاظتی دارد ثالثا موجب حفاظت در برابر عامل محرک ایمنی برای مدت طولانی است.
پادگن: هر ماده‌ای که بطور اختصاصی واکنشی ایمنی ویژه‌ای را پس از ورود به بدن موجب گردد. پادگن (آنتی ژن) نامیده می‌شود. پادگن‌ها از پروتئین یا پلی ساکارید تشکیل شده‌اند که حاوی نقاط شیمیایی مشخص به نام شاخصهای پادگن است که ویژگیهای آن را تعیین می‌کند پادگن‌ها می‌توانند محرک ایمنی عمومی و ایمنی با واسطه یاخته‌ای باشند.

ایمنی عمومی
از آنجا که این ایمنی وابسته به مولکولهای مشخصی به نام پادتن است و در مایعات بدن (هوموس) قابل‌حل است هومورال نامیده می‌شود. با ورود یک پادگن به بدن ، پادتن تولید می‌گردد که قادر به ایجاد پیوند اختصاصی با پادگن محرک تولید آن است. پادتن‌ها تحت نام کلی ایمونوگلوبولین نیز شناخته می‌شوند زیرا ، جز گروهی از پروتئینها به نام گلوبولینها هستند. ایمونوگلوبولینها بر مبنای خواص فیزیکی ، شیمیایی و ایمونولوژیکی به 5 گروه عمده:
IgE ، IgD ، IgG ، IgM ، IgA تقسیم می‌شوند. ایمونوگلوبولینها با وجود تنوع ساختاری اغلب از چهار رشته پروتئینی تشکیل شده‌اند که به شکل ساختار Y به یکدیگر پیوند یافته‌اند. دو رشته کوتاهتر را رشته یا زنجیره‌های سبک (L) می‌نامند که با پیوند کووالانس به انشعابات رشته یا زنجیره های درازتر سنگین متصل می‌شوند اختصاصی بودن نقاط اتصال به وسیله ترتیب قرار گرفتن امینواسیدها در بخش متغیر هر دو رشته L و H تعیین می‌شود. تعداد نقاط اتصال بر روی پادتن تعیین کننده ظرفیت آن است. پادتن در اثر ترکیب با پادگن میکروبی آن را غیر‌فعال کرده و یا از انتشار آن در بدن جلوگیری می‌کند و به انواع پادتن‌ها تقسیم می‌شوند.

•پادتن‌های خنثی کننده: این گروه با ویروسها یا توکسین‌های میکروبی واکنش می‌دهند و اثرات زیانبخش آنها را خنثی می‌کنند.
•آگلوتینین‌ها: این گروه شامل پادتن‌هایی است که با پادگن‌های ذره‌ای واکنش نشان می‌دهند و موجب به هم چسبیدن و تجمع آنها می‌شوند.
•پرسی‌پیتین‌ها: این گروه شامل ایمونوگلوبولینهایی است که با پادگن‌های محلول واکنش و آنها را به رسوبات جامد تبدیل می‌کنند.
•اوپسونین‌ها: این گروه شامل پادتن‌هایی است که با اجزا سطحی یاخته‌های میکروبی و غیر‌میکروبی ترکیب و محرک بلعیده شدن آنتی‌ژنهای مربوط بوسیله یاخته‌های بیگانه‌خوار هستند.
•پادتن‌های تثبیت کننده مکمل: این گروه از پادتن‌ها یاخته‌های میکروبی را در حضور یک سری از پروتئینهای خون به نام مکمل متلاشی می‌کنند. مکمل‌ها به همراه پادتن‌ها در سه نوع عمل حفاظتی دخالت دارند: متلاشی شدن ، جذب شیمیایی و اپسونیزاسیون. کل این فرآیند را تثبیت مکمل می‌نامند.

ایمنی با واسطه یاخته‌ای (CMT)
در این نوع ایمنی عمومی با واسطه یاخته‌های ویژه‌ای به نام لنفوسیتهای T تامین می‌شود یاخته‌های T با عبور از تیموس در ایمنی با واسطه یاخته‌ای شرکت می‌کنند. یاخته‌های T مولد پادتن نیستند، ولی می‌توانند به روش زیر یاخته‌های بدن را محافظت کنند. نقاط پذیرنده در سطح یاخته‌های T پادگن‌های ویژه‌ای را شناسایی کرده و به آنها متصل می‌شوند. این اتصال موجب فعال شدن یاخته‌های T و تحریک آنها به تکثیر می‌شود و این امر به تشکیل توده‌ای از لنفوسیتهای ایمنی‌زا در نقاطی که محل تراکم پادگن‌هاست می‌انجامد.