Radikal bebas

Kompasiana.com.
Radikal bebas yang mengancam tubuh manusia ternyata berada dimana-mana. Dia ada di dalamtubuh juga di luar. Radikal bebas berkontribusi terhadap berbagai penyakit kronis dan penyakit degeratif seperti serangan jantung, alzeimer, stroke dan kanker. Radikal bebas adalah molekul dengan elektron tidak berpasangan. Dalam pencarian mereka untuk menemukan elektron lain, mereka sangat reaktif dan menyebabkan kerusakan pada molekul sekitarnya. Namun, radikal bebas juga berguna karena mereka membantu reaksi penting dalam tubuh kita terjadi dan dapat dimanfaatkan untuk memproduksi obat-obatan, plastik yang dirancang khusus dan bahan inovatif lainnya.
Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan satu buah elektron dari pasangan elektron bebasnya, atau merupakan hasil pemisahan homolitik suatu ikatan kovalen. Akibat pemecahan homolitik, suatu molekul akan terpecah menjadi radikal bebas yang mempunyai elektron tak berpasangan. Elektron memerlukan pasangan untuk menyeimbangkan nilai spinnya, sehingga molekul radikal menjadi tidak stabil dan mudah sekali bereaksi dengan molekul lain, membentuk radikal baru. Radikal bebas yang ada ditubuh manusia berasal dari 2 sumber Endogen (dari dalam tubuh) dan Eksogen (dari lkuar tubuh). Eksogen yang berasal dari luar tubuh seperti polusi udara, radiasi UV, sinar-X, pestisida dan asap roko. Radikal bebas Endogen adalah radikal bebas yang berasal dari dalam tubuh sendiri seperti Autoksidasi, Oksidasi enzimatik dan Respiratory burst
Radikal bebas merupakan suatu atom molekul atau senyawa yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan sehingga sangat reaktif. Radikal bebas dapat terbentuk dalam tubuh saat bernapas sebagai hasil samping proses oksidasi atau pembakaran, olahraga yang berlebihan, ketika terjadi peradangan, terpapar polusi lingkungan seperti dari asap rokok, kendaraan bermotor, radiasi, dan sebagainya. Pada saat terjadi infeksi, radikal diperlukan untuk membunuh mikroorganisme penyebab infeksi. Namun, paparan radikal bebas yang berlebihan dan secara terus-menerus dapat menyebabkan kerusakan sel, mengurangi kemampuan sel untuk beradaptasi terhadap lingkungannya, dan para akhirnya dapat menyebabkan kematian sel. Radikal bebas yang bersifat reaktif dapat menyebabkan kerusakan sel, kematian sel, mengurangi kemampuan adaptasi sel sehingga timbul gangguan atau penyakit.
Pada metabolisme yang normal, tubuh menghasilkan partikel berenergi tinggi dalam jumlah kecil yang dikenal sebagai radikal bebas. Radikal bebas dan sejenisnya diproduksi dalam system biologis pada pertahanan anti mikroba, melalui aksi monooksigenase yang berfungsi ganda, oleh berbagai enzim oksidatif seperti xanthine oxidase, dan autooksidasi dengan mediator bahan logam berat atau quinines. Pada konsentrasi tinggi radikal bebas dan bahan sejenisnya berbahaya bagi mahluk hidup dan merusak semua bagian pokok sel. Radikal bebas juga mengganggu produksi normal DNA, dan merusak lipid pada membran sel. Produksi yang berlebihan dan menyimpang dari kelompok radikal pada inflamasi, metabolisme bahan kimia eksogen, atau melalui autooksidasi mungkin berperan dalam terjadinya penyakit pada manusia.
Free Radical Theory of Aging (FRTA) Teori radikal bebas dari penuaan (FRTA) menyatakan bahwa organisme usia karena sel menumpuk kerusakan radikal bebas dari waktu ke waktu. Sebuah radikal bebas adalah setiap atom atau molekul yang memiliki elektron tidak berpasangan tunggal dalam kulit terluar. Sementara beberapa radikal bebas seperti melanin tidak reaktif, radikal bebas yang paling biologis yang relevan sangat reaktif. Untuk struktur biologis yang paling, kerusakan radikal bebas ini berkaitan erat dengan kerusakan oksidatif. Antioksidan mengurangi agen, dan membatasi kerusakan oksidatif struktur biologis dengan passivating mereka dari radikal bebas.  Sebenarnya, teori radikal bebas hanya berkaitan dengan radikal bebas seperti superoksida (O2-), tapi sejak saat itu telah diperluas untuk mencakup kerusakan oksidatif dari spesies oksigen reaktif lainnya seperti hidrogen peroksida (H2O2), atau peroksinitrit (Oono-) . Denham Harman pertama kali mengajukan teori radikal bebas dari penuaan pada tahun 1950 dan pada tahun 1970 diperpanjang ide untuk melibatkan produksi mitokondria dari spesies oksigen reaktif.  Dalam beberapa organisme model, seperti ragi dan Drosophila, ada bukti bahwa mengurangi kerusakan oksidatif dapat memperpanjang umur. Pada tikus, intervensi yang meningkatkan kerusakan oksidatif pada umumnya memperpendek umur. Namun, dalam cacing gelang (Caenorhabditis elegans), memblokir produksi yang alami antioksidan superoksida dismutase baru ini telah terbukti meningkatkan umur.

10 Jenis Radikal Bebas Ancam Manusia

1. Asap rokok : Oksidan dalam rokok mempunyai jumlah yang cukup untuk memainkan peranan yang besar terjadinya kerusakan saluran napas. Telah diketahui bahwa oksidan asap tembakau menghabiskan antioksidan intraseluler dalam sel paru (in vivo) melalui mekanisme yang dikaitkan terhadap tekanan oksidan. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida, peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli. Bahan lain seperti nitrit oksida, radikal peroksil, dan radikal yang mengandung karbon ada dalam fase gas. Juga mengandung radikal lain yang relatif stabil dalam fase tar. Contoh radikal dalam fase tar meliputi semiquinone moieties dihasilkan dari bermacam-macam quinone dan hydroquinone. Perdarahan kecil berulang merupakan penyebab yang sangat mungkin dari desposisi besi dalam jaringan paru perokok. Besi dalam bentuk tersebut meyebabkan pembentukan radikal hidroksil yang mematikan dari hidrogen peroksida. Juga ditemukan bahwa perokok mengalami peningkatan netrofil dalam saluran napas bawah yang mempunyai kontribusi pada peningkatan lebih lanjut konsentrasi radikal bebas.


2. Polusi Udara Polusi dari kendaraan bermotor, industri, asap rokok, mesin foto copy, pendingin ruangan, dan makanan yang tidak sehat, merupakan sumber radikal bebas yang berbahaya bagi tubuh manusia. Selain itu, proses alami respirasi dan fungsi metabolisme yang buruk di dalam tubuh, juga menjadi penyebab internal meningkatkan radikal bebas dalam tubuh.


3. Radiasi UV Matahari memancarkan sinar dengan radiasi panjang gelombang dengan rentang yang sangat lebar, tetapi yang masuk ke bumi dan mendapat perhatian khusus adalah sinar Ultra Violet, sinar ini memiliki rentang panjang gelombang 180 – 380nm atau seringkali disebut 200-400nm. Sinar UV memiliki energy yang cukup besar untuk dapat mengeksitasi electron, karenanya dapat memicu bahkan menimbulkan radikal bebas dalam tubuh terutama kulit. Sinar UV yang masuk ke bumi dibagi menjadi dua yaitu: ultraviolet A (UV-A) dan ultraviolet B (UV-B). UV A adalah radiasi pada daerah 320-360 nm. UVA lebih mudah untuk berpenetrasi ke dalam lapisan kulit terdalam dibandingkan dengan UVB, UVA tidak dapat tersaring oleh gelas dan diperkirakan sekitar 50% dari pemaparan UVA timbul dalam tempat teduh. Pemaparan terhadap UVA dapat menyebabkan photoaging serta fotodermatosis akut dan kronik. UV B adalah radiasi pada daerah 290-320 nm. Lebih besar energinya, dapat menimbulkan efek seperti eritema, udema, tanning, penipisan lapisan epidermis dan dermis, dan sintesis vitamin D. Pemaparan kronis terhadap UV B dapat menghasilkan photoaging (efek penuaan kulit oleh cahaya), imunosupresi, dan fotokarsinogenesis. Keduanya berhubungan dengan imunosupresi dan karsinogenesis. Energi dari Sinar UV diabsorbsi oleh kulit dapat menghasilkan senyawa kimia baru seperti 6’,4’-DNA fotoproduk, radikal bebas dan lain sebagainya. Absorbsi ini dan diikuti oleh konversi energi yang berperan pada proses pembentukan etiologi kanker kulit dan photoaging


4. Pestisida Pestisida kimia merupakan bahan beracun yang sangat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan, hal ini disebabkan pestisida bersifat polutan dan menyebarkan radikal bebas yang dapat menyebabkan kerusakan organ tubuh seperti mutasi gen dan gangguan syaraf pusat. Disamping itu residu kimia yang beracun tertinggal pada produk pertanian dapat memicu kerusakan sel, penuaan dini dan munculnya penyakit degeneratif.


5. Obat-obatan : Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi bersama hiperoksia dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk didalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya (nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin), dan methotrexate, yang memiliki aktifitas pro-oksidan. Selain itu, radikal juga berasal dari fenilbutason, beberapa asam fenamat dan komponen aminosalisilat dari sulfasalasin dapat menginaktifasi protease, dan penggunaan asam askorbat dalam jumlah banyak mempercepat peroksidasi lemak.


6. Olahraga berlebihan. Olahraga berlebihan akan membuat tubuh membutuhkan suplai oksigen yang sangat banyak, sehingga peningkatan ini akan memicu timbulnya radikal bebas dalam tubuh. Jika gaya olahraga semacam ini dilakukan dengan frekuensi yang sering, maka akan terjadi penumpukan radikal bebas dalam tubuh. Peningkatan pembentukan radikal bebas dalam aktivitas olahraga dapat disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya yaitu oleh rusaknya jaringan otot akibat dari gerakan-gerakan yang bersifat eksposif. Olah raga dengan intesitas tinggi dan durasi lama ternyata juga terbukti dapat menimbulkankerusakan sel. Konversi radikal bebas lemah (superoxide) menjadi radikal bebas yang lebih merusak (hydroxyl) oleh akumulasi asam laktat otot serta dari peningkatan metabolisme energi yang meningkatan jumlah molekul oksigen (O2) di dalam tubuh. Ketidakseimbangan antara jumlah radikal bebas yang terbentuk di dalam tubuh dengan kapasitas kemampuan antioksidan alami tubuh untuk ‘menjinakannya’ dapat menyebabkan kondisi yang disebut sebagai stres oksidatif (oxidative stress). Stress oksidatif yang dipicu oleh peningkatan jumlah radikal bebas di dalam tubuh akibat dari peningkatan metabolisme energi , kualitas udara yang buruk ataupun sebab lainnya dapat menyebabkan kerusakan pada sel, jaringan dan organ tubuh.


7. Radiasi : Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma) dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta) menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler.


8. Autoksidasi : Autoksidasi merupakan produk dari proses metabolisme aerobik. Molekul yang mengalami autoksidasi berasal dari katekolamin, hemoglobin, mioglobin, sitokrom C yang tereduksi, dan thiol. Autoksidasi dari molekul diatas menghasilkan reduksi dari oksigen diradikal dan pembentukan kelompok reaktif oksigen. Superoksida merupakan bentukan awal radikal. Ion ferrous (Fe II) juga dapat kehilangan elektronnya melalui oksigen untuk membuat superoksida dan Fe III melalui proses autoksidasi.


9. Oksidasi enzimatik Beberapa jenis sistem enzim mampu menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang cukup bermakna, meliputi xanthine oxidase (activated in ischemia-reperfusion), prostaglandin synthase, lipoxygenase, aldehyde oxidase, dan amino acid oxidase. Enzim myeloperoxidase hasil aktifasi netrofil, memanfaatkan hidrogen peroksida untuk oksidasi ion klorida menjadi suatu oksidan yang kuat asam hipoklor.


10. Respiratory burst Sel fagositik menggunakan oksigen dalam jumlah yang besar selama fagositosis. Lebih kurang 70-90 % penggunaan oksigen tersebut dapat diperhitungkan dalam produksi superoksida. Fagositik sel tersebut memiliki sistem membran bound flavoprotein cytochrome-b-245 NADPH oxidase. Enzim membran sel seperti NADPH-oxidase keluar dalam bentuk inaktif. Paparan terhadap bakteri yang diselimuti imunoglobulin, kompleks imun, komplemen 5a, atau leukotrien dapat mengaktifkan enzim NADPH-oxidase. Aktifasi tersebut mengawali respiratory burst pada membran sel untuk memproduksi superoksida. Kemudian H₂O₂ dibentuk dari superoksida dengan cara dismutasi bersama generasi berikutnya dari OH dan HOCl oleh bakteri.