כל מי שעוסק בספורט סבולת יודע מה הם הרדיקלים החופשיים. אלו נקשרים לזקנה, סף מאמץ ומפרנסים היטב תעשיות ענק. אך יש להם גם צד אחר. הרדיקלים החופשיים- לא בטוח כי הם מה שחשבתם

מאת:פרופסור אלי כרמלי

כחבר "האגודה הישראלית לחקר חמצן ורדיקלים חופשיים" אני עד וער לכך שרבים אוהבים לשנוא את הרדיקלים החופשיים ורואים בהם אויב הציבור. "מביני דבר" יודעים לדבר על הגורמים ליצירת רדיקלים, על שיווי משקל (הומיאוסטזיס) בין רדיקלים לבין נוגדי חמצון (אנטי-אוקסידנטים), על מהות ה"דחק החמצוני" ועל הקשר שלהם למחלות, לספורט ולזקנה. ואמנם, תעשייה ענקית הבינה כי "נוגדי חמצון מוכרים טוב" ומוצרים שונים, מקצף גילוח ועד עגבנייה נמכרים בשפע. אולם הרדיקלים, כחרב פיפיות, חיוניים מאד לביולוגיה תקינה של גופינו.

רדיקלים חופשיים הם מולקולות, או פרודות או אטומים שיש להן אלקטרון בלתי מזווג אחד או יותר במעטפת האלקטרונים, ולפיכך הם "עצמאיים" (מכאן נגזר המונח "חופשיים") והם נעשים "רעבים" מבחינה חשמלית (אלקטרופילים) וזאת על מנת להשלים את האלקטרון החסר. כתוצאה מכך, הם מאד פעילים מבחינה כימית, והם מגיבים, כלומר "תוקפים" מולקולה אחרת גוזלים ממנה אלקטרון ואז היא הופכת להיות רדיקל. הצטברות של רדיקלים עלולה לגרום לנזק של מולקולות אחרות כמו חומצות גרעין (כדוגמת DNA, RNA), חלבונים (בעיקר חומצות אמינו המכילות גופרית), שומנים (הנמצאים במעטפת/קרומי התא) ועוד.

פעולת השרשרת הבלתי מפסקת של הרדיקלים החופשיים היא תהליך המכונה עקה או דחק חמצוני   Oxidative Stress (OS). הרדיקלים נוצרים באופן טבעי על מנת לשמש שער מגן בפני תהליכים דלקתיים ופינוי פסולת שנוצרת באופן שגרתי בכל תא. במצב אידיאלי תאי הגוף יכולים להתמודד בהצלחה כנגד עודף יצירת רדיקלים וכנגד מתקפה שלהם. הגוף עושה זאת באמצעות מערכות הגנה שונות המוכרות כנוגדי חמצון Antioxidants)). כל עוד וקיים שיווי משקל ביולוגי בין הרדיקלים לנוגדי החמצון (הומאוסטזיס) ונשמר האיזון ביניהם אין נזק תאי. במילים אחרות, שרשרת הפעולה של הרדיקלים איננה עושה נזק כל עוד מערכות ההגנה מונעות ואו מתקנות אותו. אולם בעקבות גורמים חיצוניים (תזונה, עישון, זיהום אוויר, מזון מסויים, אלכוהול ועוד) וגורמים פנימיים (גיל, תרופות, פציעה, מחלה, מאמץ גופני גדול מדי) גוברים הרדיקלים על נוגדי החמצון, וכך שיווי המשקל הביולוגי מופר והתוצאה היא דחק חמצוני בתא. דחק חמצוני גורם נזקים למולקולות שונות ובכך נפגעים מבנה ותפקוד התא.

בנוסף לסקרנותם וביקורתם של אנשי המחקר הביולוגי והרפואי, רבים מהם מתאפיינים גם ב'סקפטיזם'  דהיינו מספקנות ומחשדנות. שאלות ותהיות רבות מתעוררות לגבי תקפותם של הבדיקות שנערכות לקביעת רמות נוגדי החימצון. אין כיום שיטה אחת המוגדרת כ Golden standard.  "דחק חימצוני" (oxidative stress) הנמדד בפלזמת הדם, מבטא הפרעות במידת היחס בין היווצרות רדיקלים לרמות ופעילות של נוגדי חמצון. האם קיימת עדות לכך שרמות הדחק החמצוני שנמצאו בפלזמת הדם מצביעות על רמתם ברקמות? ואמנם לקביעת סמנים ביולוגיים (ביו-מרקרים) לדחק חמצוני  קיימות שיטות שונות: הערכת השינויים שחלים במולקולות עם משקל מולקולרי נמוך (ויטמינים) או גבוה (שומנים, חלבונים); וקביעת רמות רדיקלים חופשיים בדם שהם נגזרות של חמצן פעיל וחנקן; מדידת תוצרי לוואי (תוצרי ביניים או תוצרים סופיים) של פירוק חלבונים (קרבונילים) או שומנים (ליפיד פראוקסיל רדיקל).

מדידת תוצרי לוואי של חלבונים ושומנים (סמנים אנדוגניים) איננה נותנת תמונה אמיתית על התנהגותם (קינטיקה) בזמן אמת.מאחר וישנם 'טיפוסים' שונים של דחק חמצוני, ואין קריטריון אוניברסאלי להגדרתו, קשה מאד לנתח את המתאם ביניהם. לעיתים קרובות רמות נמוכות של נוגדי חמצון בדם אינן בהכרח מצביעות על נזק גבוה של דחק חמצוני. יתכן  והדחק החמצוני נובע מרמות גבוהות של רדיקלים, או מרמות נמוכות של נוגדי חמצון, אך לא בהכרח קיים מתאם הפוך ביניהם (שאחד גבוה והשני נמוך). חסר המתאם בין רדיקלים לבין נוגדי חמצון מסביר את חילוקי הדעות בין החברות השונות שמייצרות טכנולוגיות שונות למדידת עקת חמצון.  יתר כל כן, מתן נוגדי חמצון ללא אבחנה ברורה ומוצדקת עלול לגרום לנזק, ואפילו לקיצור בתוחלת החיים כפי שמתברר כיום עם ויטמין E.

הנחת העבודה במחקר הביולוגי מבוססת כיום על קביעת שיטה לסימון ספציפי של מולקולות (specific biomarkers)  דהיינו סימון רדיקל או נזק למולקולה מסוימת במחלות ספציפיות. רק כך יהיה אפשרי (מבחינה אתית) ובטוח (מבחינה בריאותית) לתת מינון מוגדר של נוגדן חמצון מסוים כנגד רדיקל מסוים.

פרופ' אלי כרמלי
הפקולטה לרפואה ע"ש סאקלר, אוניברסיטת תל אביב, החוג לפיזיותרפיה.