Oxi hóa là gì? Cơ chế tác động của oxi hóa đến sức khỏe con người

Oxy hóa là quá trình xảy ra phản ứng hóa học, trong đó các electron được chuyển sang chất oxy hóa hình thành nên gốc tự do. Bạn đã nghe nhiều đến oxy hóa và chất chống oxy hóa nhưng lại không biết quá trình này diễn ra trong cơ thể như thế nào, có tác động xấu với cơ thể ra sao.

1. Hệ thống cân bằng trong cơ thể

Trong cơ thể con người luôn tồn tại theo hệ thống cân bằng giữa quá trình tạo ra các gốc tự do (quá trình oxy hóa) và quá trình sản sinh ra các chất chống oxy hóa. Tuy nhiên, trong quá trình trao đổi chất – các tác nhân bên trong (nội sinh) hoặc tác nhân từ bên ngoài (ngoại sinh) như môi trường bị ô nhiễm, chất phóng xạ, tia tử ngoại... làm cho hệ thống cân bằng bị thay đổi, làm gia tăng các gốc tự do và giảm các chất chống oxy hóa dẫn đến việc phá hủy các đại phân tử của tế bào gây ra các loại bệnh tật.

2. Tổng quan về quá trình oxy hóa

Oxy hóa là quá trình xảy ra phản ứng hóa học, trong đó các electron được chuyển sang chất oxy hóa hình thành nên gốc tự do. Sự gia tăng các gốc tự do trong cơ thể sinh ra các phản ứng dây chuyền phá hủy tế bào.

2.1. Gốc tự do là gì?

Theo định nghĩa, gốc tự do có tên tiếng Anh là Free Radical là phân tử với một điện tử độc lập, chưa tạo thành cặp hoặc một số lẻ điện tử. Nguyên tử được xem là phần nhỏ nhất, cơ bản nhất tạo nên vật chất và một nguyên tử gồm một hạt nhân cùng các electron (e-) bay xung quanh theo quỹ đạo giống như các hành tinh bay quanh Mặt trời.

Thông thường, các phân tử bao gồm các nhóm nguyên tử được gắn kết với nhau bởi hoạt động của các cặp electron. Tuy nhiên, trong quá trình phản ứng hóa học, một e- bị kéo ra khỏi chỗ cố hữu của nó khiến phân tử bị mất e- trở thành gốc tự do và có xu hướng đi cướp e- của phân tử khác. Điển hình như các mảnh phân tử (^.OH, ^.CH₃), phân tử ( ^•NO₂, ^•NO, CO₂^• ), nguyên tử tự do (^.Cl, Br...) hay ion (O₂^•).

Các nguyên tử mất điện tử tạo thành gốc tự do

Vào năm 1954, Denham Harman – bác sĩ của trường Đại học Berkeley, California là nhà khoa học gia đầu tiên nhận ra sự hiện hữu của gốc tự do trong cơ thể với nguy cơ gây ra những tổn thương nguy hiểm cho tế bào, trong khi trước đó, người ta cho là gốc này chỉ có ở ngoài cơ thể.

2.2. Cơ chế quá trình oxy hoá

Trong cơ thể con người, phản ứng oxy hoá sẽ tạo nên các gốc tự do. Các gốc tự do chỉ hình thành khi các mối liên kết yếu ớt bị tách rời mà thông thường, các mối liên kết e- không tách rời lẻ loi, không có cặp. Do bị mất điện tử e- nên gốc tự do rất không ổn định, có xu hướng chiếm đoạt điện tử từ các cấu trúc lân cận, tạo ra hàng loạt gốc tự do mới.

Quá trình này diễn ra theo phản ứng dây chuyền từ phân tử này đến phân tử khác gây tổn thương lớn đến màng tế bào, các phân tử protein và ngay cả ADN... làm biến đổi, rối loạn chức năng và làm tổn hại, thậm chí là gây chết tế bào. Gốc tự do thường hoạt động độc lập nên dễ dàng tấn công vào các phân tử tạo ra phân tử mới, gốc mới và gây ra phản ứng dây chuyền:

R• + R1H R•1 + RH
R•1 + R2- R R•3 + R1- R2

Khi còn trẻ, cơ thể bạn còn khỏe mạnh, có thể trấn áp được các gốc tự do nhưng khi tuổi cao, bạn dễ bị gốc tự do lấn át, tấn công gây ra nhiều nguy hại gấp nhiều lần so với người trẻ. Ngoài ra, nếu khoogn được kiềm chế và kiểm soát, các gốc tự do còn gây ra nhiều bệnh lý khác nhau như xơ cứng động mạch, ung thư làm giảm trí tuệ, làm suy yếu hệ thống miễn dịch gây dễ bị nhiễm trùng hoặc teo cơ quan bộ phận người cao niên.

Gốc tự do sẽ phá rách màng tế bào khiến chất dinh dưỡng bị thất thoát làm tế bào không thể tăng trưởng dẫn đến chết dần. Gốc tự do tạo ra chất lipofuscin tích tụ dưới da dễ khiến da bị thâm sạm, bị nám hoặc tàn nhang. Nó còn ngăn cản, tiêu hủy sự tổng hợp các phân tử enzyme trong tế bào, chất đạm, đường bột hoặc mỡ. Chưa kể, gốc tự do còn gây đột biến gene ở ADN, ARN hay ở nhiễm sắc thể. Nó làm chất elastin và collagen mấy đi đàn tính dẻo dai khiến da nhăn nheo, nhiều viết nhăn nheo hơn và cơ khớp cứng nhắc.

Theo các nhà nghiên cứu, các gốc tự do hủy hoại tế bào theo diễn tiến từ oxy hóa màng tế bào gây trở ngại trong việc thải chất bã và tiếp nhận thực phẩm, dưỡng khí rồi tấn công các ty lập thể, phá vỡ nguồn cung cấp năng lượng, sau cùng bằng cách oxy hóa, chúng làm suy yếu kích thích tố, enzym khiến cơ thể không thể tăng trưởng được.

Tuy nhiên, bạn có biết rằng không phải gốc tự do nào cũng phá hoại, nhiều loại cũng có ích trong việc cung cấp năng lượng, tạo ra chất màu melanine cần cho thị giác giúp sản xuất prostaglandins có công dụng tăng cường tính miễn dịch, ngừa nhiễm trùng, co bóp thịt, làm dễ dàng cho sự truyền đạt tín hiệu thần kinh, co bóp thịt.

2.3. Nguyên nhân của sự oxy hoá ở cơ thể người

Gốc tự do dễ dàng được tại ra bằng nhiều cách, từ những căng thẳng tinh thần, các bệnh lý trong cơ thể, mệt mỏi do ô nhiễm môi tường, tia phóng xạ, ánh nắng mặt trời, thuốc lá, dược phẩm, thực phẩm có màu tổng hợp, nước có nhiều chlorine và ngay cả oxygen…

Các gốc tự do là guyên nhân gây nên quá trình lão hóa trong cơ thể và nhiều bệnh tật khác

2.4. Hậu quả của sự oxy hoá

Trong cơ thể con người chứa nhiều loại gốc tự do, trong đó các gốc tự do nguy hiểm hơn cả là hydrogen peroxide, superoxide, ozonelipid peroxy nhất là hydroxyl radical – gốc tự do gây ra nhiều tổn thương. Gốc tự do được xem là “sát thủ giấu mặt” gây ra quá trình lão hóa và phần lớn bệnh tật ở người. Theo thống kê của Y học hiện đại, sự tấn công của gốc tự do gây ra hơn 60 loại bệnh khác nhau như tai biến mạch máo não, sa sút trí tuệ, suy giảm trí nhớ, Alzheimer…

Mỗi ngày mỗi tế bào có nguy cơ hứng chịu khoảng 10.000 gốc tự do tấn công mỗi ngày. Như vậy, trong suốt 70 năm cuộc đời, cơ thể sẽ phải liên tục chống chọi với 17 tấn gốc tự do.

- Gốc tự do có thể gây ra tổn thương cho tất cả các chất liệu và mô trong cơ thể như mô mỡ, đây là nơi bị tổn thương sớm nhất và thường gặp nhất vì đó là loại mô dễ bị oxy hóa. Các chuyên gia thường dùng thuật ngữ “sự peroxide hóa Lipid” để mô tả sự oxy hóa của mỡ trong cơ thể và sự oxy hóa này làm khởi phát chuỗi phản ứng liên tục trên mỡ.

- Gốc tự do gây tổn hại cho các acid nucleic cơ bản như cytosine, thymine, adenine và guanine – đều là những thành phần cơ bản cấu trúc DNA. Những tổn hại này làm cho DNA sao mã không chính xác theo các thông tin sinh học, đồng thời gây biến đổi DNA và hình thành tế bào ung thư.

- Gốc tự do làm tổn thương protein dẫn đến sự rối loạn chức năng của nhiều cơ quan trong cơ thể như các protein collagen ở da gây tổn hại da, các enzyme (bản chất là protein) bị tổn thương. Enzyme tổn thương sẽ không hoạt động hiệu quả để xúc tác các phản ứng sinh hóa trong cơ thể. Tuy nhiên, enzyme này không được sửa chữa phục hồi do nồng độ các gốc tự do cao dẫn đến sự hình thành các bệnh lý và làm cơ thể lão hóa nhanh hơn.

2.5. Một số cơ chế chính mà các gốc tự do có thể sinh ung thư

Gây tổn thương DNA, gây đột biến tế phân tử, tế bào
Kích hoạt gen sinh ung, còn gọi là oncogene
Ức chế hệ miễn dịch cơ thể – bất hoạt hàng rào phòng thủ bảo vệ cơ thể
Kích hoạt các chất sinh ung hoặc tiền sinh ung, khởi động những phản ứng hóa học có thể gây ung thư
Làm tổn thương màng tế bào và bất hoạt cơ chế nhận diện của cơ thể chống lại sự hình thành và phát triển của các tế bào bất thường

Sự oxy hoá gây nên nhiều bệnh cho cơ thể mà nguyên nhân sâu xa từ các gốc tự do.

Một số bệnh thường gặp do oxi hóa tế bào gây ra

Ở não như bệnh ung thư não, đau nửa đầu, thoái hoá thần kinh, đột qụy
Ở tim như xơ hoá cơ tim, thiếu máu cơ tim, nhồi máu cơ tim, suy tim, cao huyết áp
Ở các mạch máu như tái hẹp lòng mạch, xơ vữa mạch máu, rối loạn chức năng tế bào nội mô, cao huyết áp
Ở phổi như bệnh phổi tắc nghẽn mãn tính, ung thư phổi, hen phế quản, dị ứng
Ở khớp như thoái hoá khớp, thấp khớp, viêm khớp vẩy nến
Ở da như lão hoá da, viêm da, vẩy nến
Ở mắt như bệnh thoái hoá võng mạc, đục thủy tinh thể, thoái hoá điểm vàng
Ở hệ miễn dịch như viêm nhiễm mãn tính, bệnh lupus, viêm đường ruột, các rối loạn tự miễn
Ở thận như bệnh viêm cầu thận, thải ghép thận, thận mãn tính
Đa cơ quan như bệnh tiểu đường, lão hoá, các bệnh mạn tính khác…

XEM THÊM