Mekanisme Reaksi Radikal Bebas Reactive Oxygen Spesies

Radikal bebas adalah atom / molekul yang memiliki elektron tidak berpasangan di bagian orbital yang terluar serta mampu berdiri sendiri. Pada umumnya mekanisme reaksi radikal bebas dalam tubuh terjadi dengan cepat bersama atom yang lain untuk mengisi orbital yang kosong. Simbol penulisan radikal bebas adalah berupa titik yang terdapat di penulisan atom / molekul. 

Pengertian Reactive Oxygen Species (ROS) adalah radikal bebas yang berupa oksigen dan turunannya yang sangat reaktif. Radikal bebas tersebut dapat menyebabkan kerusakan oksidatif terhadap molekul protein, DNA, lemak membran sel, dan komponen sel atau jaringan yang lain, oleh karena itu Reactive Oxygen Species (ROS) memiliki satu atau lebih atom yang tidak berpasangan. Reactive Oxygen Species (ROS) dihasilkan pada saat terjadinya metabolisme oksidatif dalam tubuh seperti proses oksidasi makanan menjadi energi. 

Mekanisme Radikal Bebas dalam Tubuh dan Pembentukan ROS

ROS memiliki kecenderungan memperoleh elektron dari substansi lain yang menjadikan radikal bebas bersifat reaktif. Pembentukan ROS melalui langkah-langkah reduksi oksigen tunggal menjadi elektron yang terjadi di sitokrom oksidase mitokondria (Gambar 1). ROS yang dihasilkan adalah superoksida (O2-•), hidrogen peroksida (H2O2), dan radikal hidroksil (OH•). Pembentukan ROS dipengaruhi oleh sel yang mengalami perandangan, cedera, dan infeksi oleh bakteri maupun virus. Hal ini dapat menyebabkan stres oksidatif yang berpengaruh terhadap kerusakan sel maupun jaringan .

Gambar 1. Pembentukan elektron di sitokrom oksidase mitokondria (• = radikal bebas).

Proses mekanisme pembentukan radikal bebas dalam tubuh juga dapat terbentuk pada saat olah raga atau latihan otot maupun adanya jaringan yang mengalami iskemik-reperfusi. Terbentuknya radikal bebas utamnya dihasilkan oleh otot rangka pada saat berkontraksi. Ketika melakukan olah raga atau latihan fisik, maka kebutuhan oksigen akan mengalami peningkatan dengan cepat. Kebutuhan oksigen selama latihan fisik mampu meningkat sekitar 100–200 kali jika dibandingkan ketika sedang istirahat.

Sewaktu terjadi fosforilasi oksidatif dalam mitokondria, maka oksigen akan direduksi pada tahapan transpor elektron di organel mitokondria untuk mengkonversi adenosin trifosfat (ATP) dan air.  Pada saat proses inilah kurang lebih molekul oksigen sebanyak 2% mampu berikatan dengan elektron tunggal yang terlepas dari karier elektron pada rantai respirasi pernafasan sehingga akan membentuk radikal superoksida. Secara beruntun, radikal superoksida akan membentuk  hidrogen peroksida dan hidroksil reaktif seperti yang tertera di Gambar 1.

Mekanisme Reaksi Radikal Bebas dan Anti Oksidan

Reactive Oxygen Species (ROS) atau jika diterjemahkan yakni senyawa oksigen reaktif pada umumnya dihasilkan dalam jumlah yang seimbang. Secara normal, fungsi ROS berperan sebagai fungsi biologis antara lain sel darah putih memproduksi H2O2 untuk menghancurkan beberapa mikroba seperti bakteri dan jamur dan regulasi pertumbuhan sel yang tidak menyerang sasaran spesifik. 

Pada dasarnya, secara alami di seluruh tubuh telah dibentuk scavenger enzyme yang berfungsi untuk membersihkan reactive oxygen spesies (ROS) atau radikal bebas. Mekanisme kerja enzim ini adalah mengoksidasi ROS.  Tubuh juga diperlengkapi dengan sistem pertahanan untuk menetralisir radikal bebas seperti enzim Superoxide Dismutase (SOD) yang berada di dalam mitokondria serta sitosol; Glutathione Peroxidase (GPX); katalase; dan Glutathione reductase.

Selain mekanisme alami dalam tubuh, anti oksidan (anti radikal bebas) juga dapat berupa mikronutrien seperti β-karoten, vitamin C dan vitamin E (α-tokoferol). Senyawa antioksidan tersebut akan mengoksidasi elektron yang tidak berpasangan dari radikal bebas. Sebagi contoh, α-tokoferol memiliki gugus OH yang mampu memberikan elektron tunggalnya (•) ke radikal bebas. Mekanisme dari α-tokoferol sebagai antioksidan adalah sebagai berikut :