Gốc tự do là gì? Tác hại của các gốc tự do?

Cơ thể chúng ta được hoạt động bởi một hệ thống các quá trình cực kỳ phức tạp nhằm đảm bảo duy trì trạng thái cân bằng. Khi các bước được thực hiện chính xác, các phân tử sẽ phối hợp hoạt động để cơ thể khỏe mạnh. Tuy nhiên, nếu một phân tử trượt sang trái trong khi phân tử kia trượt sang phải thì sự va chạm là không thể tránh khỏi. Nguyên nhân của vấn đề này là do sự hoạt động của các gốc tự do trong cơ thể. Các gốc tự do gây lão hóa và nhiều bệnh lý mãn tính khác cho cơ thể.

1. Gốc tự do là gì?

Các nguyên tử được bao quanh bởi các electron quay quanh nguyên tử theo các lớp gọi là vỏ. Mỗi lớp vỏ cần được lấp đầy bởi một số lượng electron nhất định. Khi vỏ đầy; các electron bắt đầu lấp đầy lớp vỏ tiếp theo. Nếu một nguyên tử có lớp vỏ ngoài không đầy, nó có thể liên kết với một nguyên tử khác, sử dụng các electron để hoàn thiện lớp vỏ ngoài của nó. Những loại nguyên tử này được gọi là gốc tự do.

Các nguyên tử có lớp vỏ ngoài đầy đủ electron thì hoạt động ổn định, nhưng các gốc tự do không ổn định thì quá trình tạo nên số lượng electron ở lớp vỏ ngoài, chúng sẽ phản ứng nhanh với các chất khác.

Các gốc tự do và chất chống oxy hoá cũng có mối quan hệ với nhau. Chất chống oxy hóa cũng không hoạt động không ổn định. Tương tự như các gốc tự do thì các chất chống oxy hóa cũng có số lượng electron không đồng đều. Tuy nhiên, không giống như các gốc tự do, chất chống oxy hóa thường không lấy đi các phân tử ổn định khác để tự kiểm soát. Các chất chống oxy hóa sẽ lấy đi một electron chưa ghép cặp từ một gốc tự do để cả hai phân tử đều chẵn.

Khi các phân tử oxy phân tách thành nhiều nguyên tử đơn lẻ có các electron chưa ghép cặp thì chúng trở thành các gốc tự do không ổn định và tự tìm kiếm các nguyên tử hoặc phân tử khác để liên kết. Khi bạn có quá nhiều gốc tự do trong cơ thể sẽ ảnh hưởng đến các electron từ các phân tử ổn định và sẽ bắt đầu một quá trình gọi là quá trình stress oxy hóa. Khi điều đó xảy ra, các tế bào sẽ bị tổn thương và thậm chí chết.

Quá trình stress oxy hóa có thể làm hỏng các tế bào của cơ thể, dẫn đến một loạt bệnh và gây ra các dấu hiệu của quá trình lão hóa như nếp nhăn. Điều này có thể hiểu là các gốc tự do gây lão hóa.

Có nhiều loại gốc tự do trong cơ thể bao gồm oxy nhóm đơn (khi oxy được “tách” thành các nguyên tử đơn lẻ với các electron chưa ghép cặp; hydro peroxit; superoxit và anion hydroxyl.

2. Các tác hại của gốc tự do?

Cơ thể liên tục hình thành các gốc tự do có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến cơ thể. Một khi các gốc tự do được tạo ra, chúng có thể tự do gây tổn hại cho cơ thể cho dù chúng đến từ việc tiếp xúc với chất gây ung thư hay các quá trình bình thường của cơ thể. Nhiều tác hại của gốc tự do ảnh hưởng đến cơ thể bao gồm: 

• Các gốc tự do gây lão hóa: Theo lý thuyết gốc tự do về lão hóa, được nêu lần đầu tiên vào năm 1956, các gốc tự do sẽ phá vỡ tế bào theo thời gian. Theo thời gian khi cơ thể ngày càng già đi, nó cũng dần mất khả năng chống lại ảnh hưởng của các gốc tự do. Kết quả là có nhiều gốc tự do hơn, nhiều quá trình stress oxy hóa hơn và nhiều tổn thương tế bào hơn, dẫn đến quá trình thoái hóa cũng như lão hóa “bình thường”.
• Các gốc tự do có thể làm hỏng ADN di truyền của cơ thể: ADN di truyền chứa gen, protein, lipid, màng tế bào và các chất quan trọng khác. Khi ADN bị hư hỏng có thể dẫn đến bệnh tật.
• Các gốc tự do có thể gây ung thư: Tổn thương các gen trong ADN có thể khiến chúng tạo ra các protein kém hiệu quả. Một số protein đó là một phần quan trọng để đảm bảo ADN hoạt động bình thường. Khu vực quan trọng mà tổn thương có thể gây ra vấn đề là ở các gen ức chế khối u.4. Những yếu tố di truyền này gây ra tác động với các protein sửa chữa ADN bị hư hỏng hoặc khiến các tế bào bị hư hỏng nặng đến mức không thể sửa chữa. Thông thường, đó là một loạt đột biến ở gen ức chế khối u và các gen khác dẫn đến hình thành tế bào ung thư.
• Các bệnh lý khác có liên quan đến các gốc tự do trong cơ thể: Tổn thương do các gốc tự do góp phần gây ra nhiều vấn đề sức khỏe mãn tính bao gồm:
  • Các bệnh liên quan đến hệ thần kinh trung ương như bệnh Alzheimer và các chứng mất trí nhớ khác;
  • Bệnh tim mạch do động mạch bị tắc;
  • Rối loạn tự miễn dịch và quá trình viêm trong cơ thể bao gồm viêm khớp dạng thấp và ung thư;
  • Suy giảm thị lực, đục thủy tinh thể liên quan đến tuổi tác;
  • Những thay đổi về ngoại hình liên quan đến tuổi tác như xuất hiện nhiều tàn nhang, nếp nhăn, mất độ đàn hồi của da, tóc bạc, rụng tóc nhiều và thay đổi kết cấu tóc;
  • Bệnh tiểu đường; 
  • Bệnh thoái hóa di truyền như bệnh Huntington hoặc bệnh Parkinson;
  • Mối quan hệ giữa gốc tự do và bệnh tai biến mạch máu não.

Lý thuyết gốc tự do về lão hóa còn tương đối mới nhưng có nhiều nghiên cứu ủng hộ nó. Ví dụ, các nghiên cứu trên chuột cho thấy sự gia tăng đáng kể các gốc tự do khi chuột già đi. Những thay đổi này phù hợp với sự suy giảm sức khỏe liên quan đến tuổi tác.

Theo thời gian, các nhà nghiên cứu đã điều chỉnh lý thuyết liên quan đến các gốc tự do gây lão hóa để tập trung vào ty thể. Ty thể là các bào quan nhỏ trong tế bào xử lý chất dinh dưỡng để cung cấp năng lượng cho tế bào. Nghiên cứu trên chuột cho thấy các gốc tự do được tạo ra trong ty thể sẽ phá hủy các chất mà tế bào cần để hoạt động bình thường. Thiệt hại này gây ra đột biến tạo ra nhiều gốc tự do hơn, do đó đẩy nhanh quá trình gây tổn hại cho tế bào.

Lý thuyết này giúp giải thích sự lão hóa vì quá trình lão hóa diễn ra nhanh hơn theo thời gian. Sự tích tụ dần dần nhưng ngày càng nhanh chóng của các gốc tự do trong cơ thể đưa ra một lời giải thích cho lý do tại sao ngay cả những cơ thể khỏe mạnh cũng già đi và xấu đi theo thời gian.

3. Tình huống nào các gốc tự do hoạt động mạnh?

Nghiên cứu giải thích rằng các gốc tự do là các phân tử xuất hiện tự nhiên được tạo ra bởi cơ thể chúng ta và xâm nhập vào cơ thể chúng ta từ môi trường. Các gốc tự do có thể đến từ quá trình trao đổi chất bình thường trong cơ thể hoặc do tiếp xúc với các chất gây ung thư (chất gây ung thư) hoặc các chất có hại khác trong môi trường.

• Các gốc tự do từ các quá trình bình thường của cơ thể: Cơ thể cũng tạo ra các gốc tự do một cách tự nhiên, bao gồm cả phản ứng với căng thẳng và viêm nhiễm. Các nghiên cứu cho thấy quá trình stress oxy hóa cũng có thể xảy ra sau khi tập luyện ở cường độ cao. Việc sản xuất các gốc tự do trong các quá trình bình thường này trong cơ thể là một lý do khiến nguy cơ mắc nhiều bệnh tăng lên khi chúng ta già đi ngay cả khi chúng ta không tiếp xúc với các chất độc hại.
• Các gốc tự do từ chất gây ung thư: Tình huống các gốc tự do hoạt động mạnh khi chúng ta tiếp xúc với các chất gây ung thư như khói thuốc lá, các chất gây ô nhiễm môi trường, một số loại thuốc và thuốc trừ sâu, dung môi công nghiệp, một số virus, bức xạ tia cực tím (còn gọi là ánh sáng mặt trời trực tiếp và giường tắm nắng) và ô nhiễm không khí.

Tóm lại, các gốc tự do là các phân tử không ổn định trong cơ thể có thể làm hỏng ADN trong tế bào. Tác hại của các gốc tự do là có thể làm tăng nguy cơ mắc bệnh, bao gồm cả ung thư. Để chống lại sự lão hóa liên quan đến các gốc tự do, bạn nên tránh các nguồn gốc tự do phổ biến như ô nhiễm và thực phẩm chiên rán, đồng thời, bạn nên đảm bảo tuân thủ một chế độ ăn uống cân bằng, lành mạnh.

Tài liệu tham khảo: Ncbi.nlm.nih.gov, Medicalnewstoday.com, Verywellhealth.com, Health.clevelandclinic.org