Doğadaki bir çok organizma gibi insan da yaşamını sürdürebilmek için oksijene gereksinim duyar. Vücuda giren oksijenin metabolizması sırasında süperoksit anyonu (02 ), hidrojen peroksit (H202) ve hidroksil radikali (OH) oluşur. Bu maddelere” serbest oksijen radikalleri” adı verılir.Aerobik solunum yapan canlılarda tüketilen oksijenin % 3’lük bir kısmı süperoksit anyonuna dönüşür.
Süperoksit anyonu oksijen kaynaklı diğer serbest radikallerin öncüsüdür. Serbest radikaller başta kanser, yaşlanma dâhil olmak üzere birçok hastalığın nedeni olarak gösterilmektedirler.
Serbest radikaller reaktif yapılardır ve en dış yörüngesinde çiftleşmemiş elektronları bulunduğundan tek elektronlarını çiftlemek üzere diğer moleküller ile hızla reaksiyona girmeye, dolayısıyla onların yapılarını değiştirmeye eğilimlidirler. Yeryüzünde hayatın doğuşuna serbest radikallerin neden olduğuna inanılmakla birlikte bu bileşiklerin aynı zamanda hemen hemen tüm canlılarda yaşam süresince oluşan hasarın ve ölümün temel nedeni olarak da kabul edilmektedir
Serbest radikallerin yıkıcı etkilerine karşı hücreler ve bir bütün olarak da organizma antioksidan sistemlere sahiptir. Bu mekanizmalar serbest oksijen radikallerinin öncül maddelerini saf dışı ederek ya da oluşan serbest radikalleri temizleyerek etki etmektedirler. Bu sistemler antioksidan vitaminler, glutatyon, sülfidriller ve antioksidan enzimlerdir.
Antioksidan enzimler süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT), glutatyon peroksidaz (GPX) dan oluşur.SOD oluşumu sırasında süperoksit anyonunu hidrojen perokside dönüştürürken. CAT ve GPX, hidrojen peroksiti suya çevirerek zararsız hale getirirler
İkincil antioksidanlar ise; oksijen radikalini yakalayan ve radikal zincir reaksiyonlarını kıran C vitamini, E vitamini, ürik asit, bilurubin ve polifenoller gibi bileşiklerdir.
Serbest radikaller vücutta gerçekleşen her işlemde, her aşamada doğal olarak meydana gelmektedir. Fakat normalde vücuttaki doğal antioksidan savunma sistemleriyle bu kararsız elektron yüklü kimyasallar büyük oranda yok edilmekte ya da uzaklaştırılmaktadır.
Antioksidan savunma sistemi yeterince iyi çalışmıyorsa ve antioksidan gıdalar yeterli oranda yenilmiyorsa veya antioksidan özellikli desteklerden faydalanılmıyorsa serbest radikaller hücrelere zarar vererek birçok önemli rahatsızlığın başlangıcına zemin hazırlar ve de erken yaşlanmaya sebebiyet verir. Serbest radikaller vücudun antioksidan aktivitesinden daha yoğun olduklarında bir dengesizlik meydana gelir ve hücrelerde oksidatif hasar oluşur.
Yaşlandıkça vücudun doğal antioksidan üretimi azalır. Uzmanlara göre antioksidan üretimi 25 yaşından sonra yavaşlamaktadır. Devamlı olarak serbest radikallerin etksine maruz kalan dokuların yenilenebilmesi için antioksidanlara gereksinim vardır. Antioksidanların bir kısmı vücut tarafından üretilir, bir kısmının da sebze ve meyvelerle alınması gereklidir.
Havadaki kimyasal maddeler, gıdalardaki katkı maddeleri, ilaç artıkları, güneş ışığı, egzoz dumanları gibi birçok kanserojen madde antioksidana olan gereksinimi artırır. Gerekli oranda antioksidan alınamadığı takdirde kanser ve kalp hastalıklarının meydana gelme olasılığı artar .Şiddetli fiziksel egzersizin oksijen kullanımını ve dolayısıyla serbest oksijen radikalleri oluşumunu dramatik bir biçimde arttırdığını gösteren güçlü kanıtlar vardır.
Egzersiz sırasında serbest oksijen radikallerinin seviyesinde artış, hücrelerin savunma kapasitesindeki antioksidanları geçerse lipid peroksidasyonun oluştuğu düşünülmektedir. Lipid peroksidasyonu sonucu ortaya çıkan maddelerden biri olan malondialdehid (MDA) oksidatif stresin bir indikatörü olarak kullanılmaktadır.
Vücutta oluşan hasarın boyutunun sporcularda rejenerasyon süresini etkileyebileceği düşünülebilir. Ancak egzersiz belirli şiddette ve düzenli olarak yapıldığında antioksidan savunmayı kuvvetlendirmektedir .Antioksidan kapasite kas lifi tipine bağlı olarak değişir.
Egzersizin kas liflerinin antioksidan enzim aktiviteleri üzerindeki etkileri konusunda literatürde görüş birliği yoktur. Bazıları enzim aktivitelerinde artış kaydederken bazıları bir değişimin olmadığını belirtmektedirler.Egzersiz sırasında, kassal aktivitenin şiddeti ile ilişkili olarak dolaşımdaki eritrosit miktarı, dolaşım hızı ve arterio-venöz oksijen farkı; yani aktif kasa bırakılan oksijen miktarı ve metabolik hız artmaktadır .
Bu ise serbest radikal açığa çıkışında artışa yol açmaktadır. Oksijen kulanımının düşük olduğu durumlarda süperoksit radikali ve onun türevleri antioksidan savunma ile zararsızlaştırılır.
Ancak oksijen tüketim hızının önemli derecede arttığı egzersiz durumunda bu savunma mekanizmaları, serbest radikal oluşumuna ayak uyduramayabilir, bu da hücre hasarı ile sonuçlanabilir.
Akut egzersizin Lipid Peroksidasyon seviyesini arttırdığı sonucu bildirilmiştir . E vitamini dokudaki en önemli zincir-kırıcı antioksidandır ve lipid peroksidasyonundan korunmada ilk sıradaki mekanizmadır.
Aerobik metabolik aktivite sırasında aktivite şiddetiyle orantılı serbest radikal üretimi olur. Ancak bu yolda birinci sırada oluşan O2 radikali daima süperoksittir. Bu nedenle de aerobik antrenman süperoksit anyonlarına karşı antioksidan koruma kapasitelerini güçlendirmekte, bu tip egzersize adaptasyonu kolaylaştırmaktadır.