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Lexikon der Ernährung: reaktive Sauerstoffspezies

reaktive Sauerstoffspezies, ROS, reaktive Sauerstoffintermediate, Sauerstoffradikale, E reactive oxygen intermediates, ROI, oxygen radicals, Sammelbegriff für die verschiedenen Radikale des Sauerstoffs. In seinem Grundzustand (Triplett-Sauerstoff 3O2) ist Sauerstoff reaktionsträge. Die schrittweise Reduktion des Sauerstoffmoleküls führt zur Bildung des Superoxidradikalanions (.O2), des Wasserstoffperoxides (H2O2), des Hydroxylradikals (.OH) und schließlich des Wassers (H2O), die bis auf das Wasser stärkere Oxidationsmittel als Triplett-Sauerstoff sind (s. a. Antioxidanzien Tab. 1).
Das Superoxidradikalanion .O2 wird durch Aufnahme eines Elektrons durch das Sauerstoffmolekül gebildet. Es handelt sich dabei um eine starke Base, die Protonen aus verschiedenen Verbindungen abspalten kann. Darüber hinaus wirkt es als Reduktionsmittel, z. B. für die Übergangsmetalle Eisen und Kupfer oder die Chinone. Außerdem ist es ein Nucleophil und reagiert mit elektrophilen Gruppen und kann als schwaches Oxidationsmittel einige Verbindungen (z. B. Ascorbinsäure) oxidieren.
Singulett-Sauerstoff entsteht durch energieabhängige Spinkonversion eines der beiden ungepaarten Elektronen des molekularen Sauerstoffs. Diese energiereiche Sauerstoff-Form hat im wässrigen Milieu nur eine sehr kurze Lebensdauer (ca. 2 µs). Sie wird bei einigen physiologischen und pathophysiologischen Prozessen gebildet, so bei der Biosynthese der Prostaglandine oder der Phagocytose. Durch weitere Reduktion des Superoxidradikalanions oder durch eine Zweielektronenübertragung auf das Sauerstoffmolekül entsteht
Wasserstoffperoxyd, eine stabile Verbindung, die auch das Endprodukt vieler Reaktionen in lebenden Zellen ist. H2O2 ist selbst kein Radikal, bildet aber die Vorstufe für mittels Fenton-Reaktion gebildete Hydroxylradikale. Das Hydroxylradikal (.OH) wirkt als ein starkes Oxidationsmittel.
Die Quellen für r. S. sind vielfältig (vgl. oxidativer Stress). So wirken verschiedene Enzyme (Cytochrom-P450-abhängige Monooxygenasen, Xanthinoxidase, Aldehydoxidase, Prostaglandin-Synthase) sauerstoffaktivierend. Ebenso sind Autoxidationsreaktionen z. B. von Thiolen, Flavinen oder Catecholaminen eine mögliche Quelle. Nicht zuletzt werden auch von phagocytierenden Zellen sowie innerhalb der mitochondrialen und der mikrosomalen Elektronentransportkette r. S. gebildet.
Zur physiologischen Wirkung von r. S. Radikale, Antioxidanzien.

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