Radicali Liberi e Specie Reactive

Radicali liberi: caratteristiche generali

• I radicali liberi sono molecole instabili con un elettrone spaiato nell'orbita esterna.
• Sono reattivi con altre molecole per compensare lo squilibrio.
• La loro pericolosità è inversamente proporzionale alla loro emivita.

Specie reattive

• Oltre ai radicali liberi, ci sono specie reattive di azoto, ferro, rame e zolfo.
• Queste specie possono aumentare la formazione di ROS e stress ossidativo, compromettendo l'equilibrio redox.

Tipi di ROS

• I ROS si suddividono in:
  • Radicali liberi: radicale superossido, radicale ossidrile, radicali alcossilici, radicali perossilici e radicale idroperossido.
  • Non radicaliche: perossido di idrogeno, acido ipocloroso, ossigeno singoletto, ozono e perossidi lipidici.

RNS

• Il capostipite dei radicali liberi di azoto è l'ossido d'azoto (NO).
• Viene generato per ossidazione dell'arginina, catalizzata dall'enzima NO-sintasi (NOS).

Fonti di radicali liberi

• I radicali liberi sono generati da fonti endogene ed esogene.

Fonti endogene di ROS

• Sono prodotti durante il normale metabolismo aerobio in diversi compartimenti cellulari:
  • Membrana plasmatica: NADPH ossidasi, lipoossigenasi, mieloperossidasi.
  • Mitocondri: complessi enzimatici della catena respiratoria, MAO.
  • Perossisomi: numerose ossidasi.
  • REL: sistema monoossigenasico citocromo P450-dipendente (CYP2E1 e 2B).
  • Citosol: xantina ossidasi, prostaglandina H sintasi (PHS).

Mitocondri

• I mitocondri sono una fonte primaria di ROS endogene.
• In condizioni fisiologiche, l'1-2% dell'ossigeno molecolare consumato dalle cellule animali viene convertito in ROS attraverso la catena di trasporto mitocondriale.
• La produzione di ROS aumenta quando la catena respiratoria è danneggiata.
• Due siti della catena respiratoria (complesso I e III) sono coinvolti nella perdita di elettroni, che possono reagire con l'ossigeno molecolare portando alla formazione di radicali liberi.

Membrana plasmatica

• Le cellule infiammatorie come i neutrofili, gli eosinofili e i macrofagi sono produttori di ROS.
• Quando queste cellule vengono attivate, aumenta l'assunzione di ossigeno e la produzione di ROS, tra cui l'anione superossido, l'ossido nitrico e il perossido di idrogeno, ad opera della NADPH ossidasi di membrana.

REL

• Il citocromo P450 (CYP) è una superfamiglia di enzimi che catalizzano la reazione di ossidazione di molte molecole, tra cui farmaci e tossine.
• Il metabolismo del CYP può generare ROS.

Stress ossidativo

• Lo stress ossidativo è una condizione in cui la produzione di ROS supera la capacità del sistema di difesa antiossidante.
• Questo porta a danni alle macromolecole biologiche come proteine, lipidi e acidi nucleici.

Danni alle macromolecole

• Lo stress ossidativo può causare danni alle macromolecole biologiche:
  • Le proteine possono subire ossidazione, aggregazione e perdita della funzione.
  • I lipidi possono essere danneggiati, portando a perossidazione lipidica e danni alle membrane cellulari.
  • Gli acidi nucleici possono essere danneggiati, portando a mutazioni geniche e cancro.

Omeostasi

• Il nostro organismo produce continuamente ROS attraverso numerosi processi biochimici.
• Quantità normali di sostanze ossidanti sono essenziali per il corretto funzionamento cellulare e l'omeostasi.
• La disregolazione dell'omeostasi può portare allo stress ossidativo.

Stress ossidativo: conseguenze

• Lo sbilanciamento tra produzione di ROS e efficacia del sistema antiossidante porta a danni cellulari e può indurre apoptosi.

Antiossidanti

• Gli antiossidanti sono molecole che proteggono le cellule dallo stress ossidativo.
• Interrompono le reazioni a catena di radicali liberi, neutralizzandoli o rilasciando un atomo di idrogeno per stabilizzare il radicale libero.

Zinco

• Lo zinco è un cofattore di diversi enzimi antiossidanti, come la superossido dismutasi (SOD).
• Interviene nel metabolismo del ferro, nella sintesi di tessuto connettivo, nel metabolismo della tirosina, nella sintesi della carnitina, nel metabolismo del rame, nella sintesi di catecolamine e ormoni peptidici.
• È importante per la cicatrizzazione delle ferite, la prevenzione delle anemie e la crescita.

Acido Ascorbico (Vitamina C)

• La vitamina C è un potente antiossidante idrosolubile.
• Ha proprietà antiossidanti, antitumorali e immunostimolanti.
• Le fonti principali sono agrumi, kiwi, pomodori, peperoni, cavoli e verdure verdi.

Acido Urico

• L'acido urico è un potente scavenger di radicali liberi come HO·, O2*, O3, HClO.
• Ha proprietà chelanti nei confronti di metalli di transizione come ferro e rame.
• È il prodotto finale della degradazione delle purine.

Iperuricemia

• L'iperuricemia è una condizione in cui i livelli di acido urico nel sangue sono superiori a 7 mg/dl.

Carotenoidi

• I carotenoidi sono pigmenti vegetali con forte potere antiossidante.
• Proteggono la pelle dalle radiazioni solari e contribuiscono al colorito bronzeo.
• Sono presenti in frutta e verdura come zucca, carota, anguria, peperone, pomodoro, albicocca e melone.

Tocoferoli (Vitamina E)

• La vitamina E è un potente antiossidante liposolubile.
• Ha doppia azione: chain breaker e scavenger.
• Protegge i lipidi polinsaturi dall'ossidazione.
• Inibisce lo stress ossidativo coinvolto nell'invecchiamento, nella patogenesi del diabete e nelle complicazioni cardiovascolari.
• Può proteggere dalle malattie coronariche, dalla carcinogenesi e dalla crescita tumorale.

Tocoferoli (Vitamina E): fonti

• Le fonti alimentari principali sono gli oli vegetali, alcune verdure, le cariossidi intere dei cereali e i semi oleosi.

Selenio

• Il selenio è un oligoelemento essenziale che agisce come cofattore della glutatione perossidasi.
• Ha funzione antiossidante e protegge le cellule dai danni ossidativi.

Glutatione

• Il glutatione è un tripeptide presente in tutte le cellule.
• Ha funzione antiossidante e detossificante.

Altri antiossidanti

• Oltre a quelli già citati, altri antiossidanti importanti sono:
  • Flavonoidi
  • Polifenoli

Importanza della dieta

• Una dieta ricca di frutta, verdura e cereali integrali fornisce un apporto adeguato di antiossidanti.
• L'assunzione di antiossidanti è importante per contrastare lo stress ossidativo e proteggere la salute.