Serbest oksijen radikalleri

Serbest oksijen radikalleri (reaktif oksijen), bakterisid ve sitotoksik etkileri olan oksijen kökenli (oksijen molekülünden daha güçlü) medyatörledir. Çoğu nötrofil polimorflarca salınırlar. Reaktif oksijen radikallerinin üretimini kemotaktik maddeler, immun kompleksler ve fagositoz süreci tetikler. Normal koşullarda kısa sürede inaktif konuma geçerler. Uygun olmayan koşullarda oluşan radikaller hücreler üzerinde oksidatif stres oluşturarak ölümlerine dek varabilen zararlara yol açarlar. Lökosit kökenli oksijen radikalleri damar geçirgenliğini arttırır, bakterisid etki gösterirler. Çok çeşitli serbest radikal türü olmasına karşın, O2-kökenli serbest radikaller (reactive oxygen species; ROS) en çarpıcı grubu oluşturur. Antioksidanlar, serbest oksijen radikallerinin oluşmasını ve/veya etkilerinin önlenmesini sağlar.

Serbest radikallerin oluşmasında etkin faktörler

• Normal metabolizma (solunumla alınan oksijenin kullanılması sırasında)
• Radyasyon (ultraviole ve x-ışınları)
• Kimyasal maddelerin ve ilaçların yıkımı (acetaminophen)
• Lökositlerin serbest radikal üretimi
• Katalizör metaller (demir, bakır)
• Nitrik oksid (NO; doğrudan serbest radikal etkisi ya da daha aktif radikallere dönüşebilme potansiyeli)

Aşamalar

• İlk aşama NADPH oksidatif sisteminin aktivasyonuyla ortaya çıkan süperoksid anyonlarının (O2-) oluşumudur. 
• Daha sonra nitrik oksid (NO), hidrojen peroksid (H2O2) ve hidroksil radikalleri (OH•) belirir.

Türler

• Süperoksid anyonları (O2-): Bu gruptaki serbest radikaller moleküler oksijenin superoksid  (O2-) anyonuna dönüşmesiyle oluşurlar; fazladan 1 adet elektron içerirler. Süperoksid üretimi, hücrelerde mitokondrial membranın iç katmanında ve spontan olarak gerçekleşir. Damar endotel hücrelerindeki O2- oluşumunda xanthine oxidase, lipoxygenase ve cyclooxygenase enzimlerinin etkisi önemlidir. Nötrofiller ve makrofajlar gibi fagositlerdeki NADPH-oxidase etkinliği yüksek düzeyde O2- oluşmasına ve bakterisid/sitotoksik etkinin oluşmasına yol açar. O2- anyonlarının düzeyi ortamdaki LPS ya da kemotaktik maddelerin yoğunluk düzeyi ile koşuttur.
• Nitrik oksit (NO): Fagositler ve endotel hücreleri tarafından üretilirler. Bu tür serbest radikallerin sentezi “nitric oxide synthase (NOS)” enzimi aracılığıyla oluşur. Bu enzim, L-arginine’in azotunu oksitleyerek nitrik oksidin oluşumunu sağlar. Üç tür NOS vardır: nöronal NOS (nNOS), endotelyal NOS (eNOS) ve değişken NOS (iNOS). Yangısal sitokinler iNOS etkisini arttırarak intrasellüler ve ekstrasellüler NO- üretimini yoğunlaştırır. Nitrik oksit radikallerinin en önemli etkisi damar çeperlerindeki düz kas hücrelerinin gevşemesi (vazodilatasyon) yönündedir. Ayrıca damar endotelinin zarar gördüğü alanlarda trombositlerin kümeleşmesini önler, lökosit kökenli oksijen radikallerinin etkisini azaltır. Makrofajların ürettiği NO canlı etkenlerin bir bölümüne ve tümör hücrelerine sitotoksik etki gösterir, ancak kısa ömürlüdür. Nitrik oksidin O2•−ile tepkimesi gerçekleşirse "peroksinitrat iyonu (ONOO-)" oluşur.
• Hidrojen peroksit (H2O2): 2 adet elektron fazlası vardır. O2- molekülleri, hücre yüzeyinde ve fagolizozomlarda bulunan “superoxide dismutase“ enzimi aracılığıyla hızla H2O2’e dönüşür. H2O2, bir yandan canlı etkenleri parçalarken öte yandan öteki oksidan maddelerin oluşumuna yardım eder. 
• Hipokloröz asit (HOCl): Bir nötrofil ürünü olan “myeloperoxidase (MPO)”, dış ortama salındığında ortamdaki klor ile tepkimeye girerek H2O2‘in HOCl’e dönüşmesine yol açar. HOCl bakterilerin parçalanmasında oldukça etkindir. Bazı proteaze türü enzimlerin aktivasyonuna yardım eder.
• Hidroksil radikalleri (OH• ): Fazladan 3 adet elektron içerirler. H2O2’in Haber-Weiss reaksiyonuyla indirgenmesi sonucunda ya da Fenton reaksiyonu ile oluşurlar. Canlı etkenlerin parçalanmasında oldukça aktif bir serbest radikal türüdür.

Serbest oksijen radikallerinin işlevleri

• Superoksid anyonları (O2-): Bakterisid, Sitotoksik
• Nitrik oksid (NO-): Vazodilatasyon, Trombosit agregasyonunu önler, Lökosit kökenli oksijen radikallerinin etkisini azaltır, Sitotoksik ve bakterisid etki (kısa süreli)
• Hidrojen peroksid (H2O2): Bakterisid
• Hidroksil radikalleri (OH• ): Bakterisid