Prooxidanty jsou chemikálie, které způsobují oxidační stres buď tvorbou reaktivních forem kyslíku, nebo blokováním antioxidačních systémů [1] . Oxidační stres vyvolaný těmito látkami poškozuje buňky a tkáně. Například předávkování paracetamolem (analgetikum, také známé jako acetaminofen) může trvale poškodit játra částečně kvůli tvorbě reaktivních kyslíkových druhů [2] [3] .
Některé látky mohou v závislosti na podmínkách působit jako antioxidanty i prooxidanty [4] . Mezi nejdůležitější z těchto podmínek patří koncentrace chemikálie a přítomnost kyslíku nebo přechodných kovů. Termodynamicky preferovaná reakce pro redukci molekulárního kyslíku nebo peroxidu na superoxid nebo hydroxylový radikál, v tomto pořadí, je spin-zakázaná. To značně snižuje rychlost těchto reakcí a dává aerobní formě života příležitost k existenci. Redukce kyslíku obvykle zahrnuje buď primární tvorbu singletového kyslíku, nebo spin-orbitální interakci prostřednictvím redukce přechodného kovu, jako je mangan, železo nebo měď. Redukovaný kov pak přenese jeden elektron na molekulární kyslík nebo peroxid.
Přechodné kovy mohou působit jako prooxidanty. Klasickým „prooxidačním“ onemocněním je například otrava manganem („manganismus“) [5] . Hemochromatóza je další porucha spojená s chronicky zvýšenými hladinami prooxidačního přechodného kovu, v tomto případě železa. Analogicky s nimi je Wilsonova choroba způsobena hromaděním mědi ve tkáních. Tyto syndromy jsou obvykle spojeny společnými příznaky. Příznaky tedy mohou být příznaky (například) hemochromatózy nebo „bronzového diabetu“. Prooxidační herbicid paraquat , Wilsonova choroba a striatální železo byly korelovány s rozvojem parkinsonismu u lidí. Paraquat také způsobuje příznaky parkinsonismu u hlodavců.
Fibróza nebo jizvy jsou dalším prooxidačním příznakem. Například ukládání mědi v tkáních oka nebo chalkóza sklivce je spojena s těžkou fibrózou sklivce, stejně jako ukládání železa v tkáních oka. Cirhóza jater je považována za hlavní příznak Wilsonovy choroby. Předpokládá se, že plicní fibróza způsobená paraquatem a antineoplastickým činidlem bleomycinem je způsobena prooxidačními vlastnostmi těchto látek. Je pravděpodobné, že oxidační stres spouštěný chemickými činidly napodobuje normální fyziologický signál pro tvorbu myofibroblastů z fibroblastů .
Vitamíny, které zajišťují redukční reakce, mohou fungovat jako prooxidanty. Vitamin C vykazuje antioxidační aktivitu, když redukuje oxidační činidla, jako je peroxid vodíku [6] , ale může také redukovat kovové ionty, což vede k tvorbě volných radikálů prostřednictvím Fentonovy reakce [7] [8] .
2 Fe 2+ + 2 H 2 O 2 → 2 Fe 3+ + 2 OH + 2 OH −
2 Fe 3+ + askorbát → 2 Fe 2+ + dehydroaskorbát
Kovový iont v této reakci může být redukován, oxidován a poté znovu redukován v procesu redoxního cyklu, který produkuje reaktivní formy kyslíku.
Relativní význam antioxidační a prooxidační aktivity antioxidačních vitamínů je v současnosti v oblasti současného výzkumu. Například vitamín C má na organismus větší antioxidační účinek [7] [9] . Dosud však bylo shromážděno málo informací o jiných antioxidantech ve stravě – to se týká polyfenolických antioxidantů [10] , zinku [11] a vitamínu E [12] .
Několik účinných protirakovinných činidel se váže na DNA a vytváří reaktivní formy kyslíku. Patří mezi ně adriamycin a další antracykliny , bleomycin a cisplatina . Tyto látky mají specifický typ toxického účinku na rakovinné buňky, protože nádory mají nízkou úroveň antioxidační ochrany. Nedávné studie ukazují, že redoxní dysregulace vycházející z metabolických změn, stejně jako závislost na mitogenních a signálních drahách přežití prostřednictvím reaktivních forem kyslíku, svědčí o charakteristické zranitelnosti maligních buněk. Mohou se selektivně stát cíli pro prooxidační negenotoxická chemoterapeutika, která iniciují redoxní reakce [13] .
Fotodynamická terapie je metoda léčby rakoviny a dalších typů onemocnění. Během tohoto procesu jsou do těla vpravovány fotosenzibilizátory, které jsou následně ozařovány světlem o určité vlnové délce. Světlo excituje fotosenzibilizátory a způsobuje, že vytvářejí reaktivní formy kyslíku, které poškozují a ničí nemocné nebo nežádoucí tkáně.