Aula 3 - Stress Oxidativo PDF

STRESS OXIDATIVO Alteração do equilíbrio entre pró- oxidantes e anti- oxidantes, favorecendo o primeiro e levando a lesão potencial. Causas, stress oxidativo: No equilíbrio temos as nossas defesas antioxidantes ativas e funcionais, preparadas para as agressões das espé...

STRESS OXIDATIVO Alteração do equilíbrio entre pró- oxidantes e anti- oxidantes, favorecendo o primeiro e levando a lesão potencial. Causas, stress oxidativo: No equilíbrio temos as nossas defesas antioxidantes ativas e funcionais, preparadas para as agressões das espécies reativas de oxigénio e outras substâncias oxidantes a que estamos expostos. Gera-se stress oxidativo de 2 formas: 1. Situação endógena ou exógena, há um aumento da produção de espécies reativas de oxigénio 2. Há uma depleção das defesas antioxidantes, o que faz com que não seja possível contrapor as espécies reativas de oxigénio que estamos expostos diariamente em virtude dos processos celulares. Espécies reativas de oxigénio (ROS) ou de Azoto (RNS): RNS – resultam da reação do NO com o superóxido, formando o peroxonítrico. Induzem stress nitrosativo. ROS – moléculas que contem oxigénio na sua estrutura e que podem funcionar como dadores ou redutores de eletrões. Não inclui so radicais de oxigénio, mas também outras moléculas que contenham oxigénio. Induzem stress oxidativo. 3 principais e que interessam nos processos celulares: aniao superóxido, peroxido hidrogénio, radical hidroxilo  Mecanismos de defesa antioxidante: Antioxidante: qualquer substancia que, quando presente em baixas concentrações relativamente ao substrato oxidável, atrasa ou evita a sua oxidação. Podem ser enzimas ou pequenas moléculas ( acido úrico, vitaminas) Estas pequenas moléculas, defesas não enzimáticas, estão presentes no liquido epitelial que reveste, e são a primeira barreira antioxidante a que nós estamos expostos quando algo que inalamos pode gerar stress oxidativo nas vias aéreas ( ozono). Fontes endógenas de ROS: Grande parte das substancias oxidantes que estamos expostos são fontes endógenas que resultam das espécies reativas de oxigénio decorrentes da fosforilação oxidativa. 21% O2 que inalamos é reduzido a agua, ainda que depois 0,4% vai originar as espécies reativas de oxigénio – podem ser uteis processos de reparação e renovação celular, tudo isto tem de ser controlado automaticamente, se não o for, vamos ter processos de lesão celular que culminam numa serie de doenças. Produção endógena de ROS: ROS quando representam produtos do metabolismo celular tipicamente mantem- se dentro dos organelos, cujas defesas são reforçadas por: 1. Aumento da síntese de enzimas antioxidantes ( catálase nos peroxissomas, MnSOD nas mitocôndrias) 2. Repressão das vias de produção de ROS ( redução das oxidases NADPH, xantina,monoamino oxidases) Ações das ROS: Tem um papel importantíssimo na homeostase, desde que: 1. A fonte de ROS seja estritamente regulada, não apenas do ponto de vista dos antagonistas como da sua localização na célula 2. A atividade antioxidante esteja presente no citosol, confinando os ROS na proximidade do seu local de origem, reduzindo os efeitos à distancia, (localização no citosol de níveis relativamente elevados de enzimas antioxidantes.) Mecanismos de regulação de ROS: Dentro da célula temos enzimas antioxidantes, que são muito eficazes mas têm baixas concentrações, e depois em maiores concentrações temos outras substancias como os aminoácidos e as proteínas que funcionam como defesas contra uma agressão, ainda que sejam menos eficazes. Respostas celulares à ROS: As respostas resultantes do stress oxidativo maior parte das vezes resulta de fontes endógenas, mas no nosso dia a dia também estamos expostos a varias fontes exógenas de substancias que podem induzir algum stress celular e levar a produção de ROS. Fontes exógenas: fármaco/medicamento, radiação ionizante, poluição e alguns alimentos. Quando o processo de formação destas espécies é normal tudo ok. Mas quando este processo é descontrolado e entramos no domínio do stress oxidativo, há um comprometimento dos processos fisiológicos, o que faz com que haja expressão de doenças, em concordância c o órgão afetado. Podemos falar em doenças cronicas ou cardiovasculares, mas também de uma coisa muito importante → envelhecimento precice, com morte celular ( apoptose) e com carcinogénese No aumento da lesão do stress oxidativo nos temos um efeito ( input) de substancias que provocam agressão, sendo que o output esperado é que haja um controlo deste processo de lesão, através de sistemas antioxidantes que existem nas nossas células. Agora, se o output esperado não for a remoção destes agentes oxidantes é que vai haver um processo anormal, que já entra naquilo que é o contexto da fisiopatologia, uma vez q leva à expressão de doença. Fontes endógenas: metabolismo, fosforilação oxidativa, UV e ionizante, xeno bióticos e também a inspiração de oxigénio em excesso. Repercussões celulares ao ROS: Há células que recrutam ROS e contribuem para que tenhamos vários efeitos: células inflamatórias, células epiteliais, musculo liso, esquelético e do endotélio. Quer ao nível da permeabilidade dos vasos, da contractilidade do musculo liso e da ativaçao neuronal etc... Percebe-se assim, que as ROS têm um conjunto muito alargado de efeitos. ,as estes efeitos requerem uma grande regulação. Se esta regulação falha temos desenvolvimento de doença. Nos temos um nível basal de stress oxidativo que é controlado. Não sendo controlado, surgem lesões ao nível das células. O stress oxidativo contribui para alguns processos como a peroxidação lipídica e também crosslink entre proteínas, mas também pode contribuir para mutações no DNA que podem culminar com a morte celular. Há sempre uma tentativa de reparar a lesão ainda que isto não ocorra sempre de forma desejada. Vamos ter então, um efeito de reparação, através da redução de moléculas oxidadas, mas também temos um processo indireto em que há substituição de moléculas oxidadas, ainda que isto contrariamente ao pretendido possa levar à formação de mutações. Resposta celular das ROS: Os ROS atuam como moléculas de sinalização intracelular, de suas formas principais: Diretamente: através de fatores de transcrição como o NF kB, AP 1, HSF1, Nrf2 ARE Indiretamente: através da ativação da via das MAPK, que por sua vez, ativam fatores de transcrição. NOTA: os fatores de transcrição estão muito associados à libertação de citocinas.  Ativaçao das principais vias intracelulares: Os ROS vao atuar na via do p53, que esta muito associado com a carcinogense. Ativa também ao nível de Akt, que é uma via de controle de divisão celular, estando assim relacionado com a proliferação celular e a longevidade. Percebe-se assim, que os ROS estão associados com o aumento da transcrição de genes ( que não são expresso ou são mas de forma controlada) e que a sua expressão leva ao desenvolvimento de doença, senescência e por conseguinte morte célula. Efeitos de Hiperóxia: Tipicamente, respiramos ar com uma concntraçao de 21% de O2, o que é ideal. No entanto, no caso de alguma doenças respiratórias, insuficiência respiratória ou qualquer coisa que altere a pressão parcial de O2, é preciso administrar O2 em maior quantidade no ar inspirado. Esta administração que numa primeira fase é benéfica vai estar também associada a uma maior produção de espécies reativas de oxigénio que depois vão contribuir p a lesão do doente. Tem de haver sempre um equilíbrio entre o que salva o doente e o que o mata. Isto é consequência do substrato de O2, porque estamos a alimentar a equação de produção de espécies reativas de O2 → maior formação de ROS  Repercussões da exposição à hiperoxia cronica no parênquima pulmonar: Gravidade das alterações histológicas: dependente de uma forma não linear da fração inspirada de oxigénio e da duração da exposição. Quando ventilamos um doente podemos ter lesos de 2 tipos: 1. Por níveis letais de oxigénio ( superiores 85% de O2) → leva à morte em poucos dias 2. Por FiO2 iguais ou inferiores a 85% de O2 compatíveis com a sobrevivência por períodos mais alargados. Há vários mecanismos que governam a formação inicial de ROS, nas células alvo primeirias do pulmão ( endotélio capilar), e que depois avançam para os pneumocitos e para as restantes células presentes nos alvéolos. As moléculas de O2 são reduzidas para formação das ROS, através da NAD, ao nível da membrana plasmática. As ROS lesam a camada lipídica da membrana plasmática, e esta lesão da camada lipídica por sua vez leva à produção de mais ROS. É importante saber que a produção das ROS primarias ocorre dentro das mitocôndrias. As alterações estruturais da hiperoxia podem ser divididas em diferentes fases: 1. Fase de iniciação: alterações intracelulares, predominantemente bioquímicas e moleculares 2. Fase inflamatória: resultante de o aumento da transcrição de algumas proteínas e de citocinas. Temos uma migração de células inflamatórias , tipo, neutrófilos, linfócitos e macrófagos que vao promover alterações endoteliais, edema e exsudado inflamatório 3. Fase destrutiva : libertação do contudo das células inflamatórias, principalmente neutrófilos, que vao contribuir para um maior stress oxidativo e destruição do parênquima pulmonar 4. Fase proliferativa: fase de tentativa de reparação da lesão, ainda que haja ela é muito imperfeita, apenas se observa para níveis de O2 iguais ou inferiores a 85% 5. Fase de fibrose: deposição de colagénio e da proliferação de célula intersticiais vai comprometer todos os processos de função respiratória e de fusão de gases a nível do pulmão, contribui para o aparecimento de consequências graves  Stress oxidativo e inflamação pulmonar: Etapas que levam à inflamação pulmonar: 1) Inalação de substancias oxidantes ( desde poluentes a um excesso de O2) 2) Formação das ROS 3) Peroxidação lipídica 4) 2 vias de ativaçao ( quer a dos fatores de transcrição quer as da MAP cinases) 5) Ativaçao de citocinas e de alguns genes 6) Desenvolvimento de inflamação pulmonar Lesão por isquemia – repurfusao ( lesões pelo efeto do oxigénio): Ocorre após um transplante ou enfarte. Acontece que: Durante o período de isquemia: Xantina desidrogenase é ativada/ converyida em xantina oxidase Quando ocorre repurfusao a atividade as xantina oxidase é muito elevasa e há formação de espécies reativas de O2 (superóxido) NOTA: os níveis de xantina oxidase são diferentes de tecido p tecido e por isso nem todos os tecido são afetados pela lesão isquemia – repurfusão. Exposição cronica a ROS e oncogénese: Fumadores inalam substancias que provocam stress oxidatico → maior risco cancro  Repercussões sistémicas do strss oxidativo: Oncogénese Envelhecimento Doenças ( respiratórias, CV, endrocrinas, hepáticas e neurodegenerativas) Lesão por isquemia reperfusão Nos tentamos encontrar formas de limitar a açao oxidante através da dieta e da suplemnetaçao com substancias ntioxidantes, mas estes efeitos são muito limitados. Modelo hierárquico da forma da agressão do stress oxidativo no nosso organismo: Nós temos então uma agressão, que vai ser contida pelas vias antioxidantes. Se não for contida inicia as um processo de inflamação por transcrição de fatores pró inflamatórios. Se continuar a agressão vamos ter processos de citotoxicidade, de apoptose, necrose, que se depois for generalizada podemos ter consequências graves para a vida do individuo. Sara Mendes