Daño o estrés oxidativo
De manera habitual, el oxígeno se encuentra en su forma más estable (O2), con los electrones que forman el enlace (p), antienlazante con el mismo espín, es decir, en lo que se conoce como estado triplete, así el oxígeno es poco reactivo con una velocidad de reacción a temperatura fisiológica baja; sin embargo por reacciones puramente químicas, por acciones enzimáticas o por efecto de las radiaciones ionizantes, se pueden producir una serie de especies químicas o sustancias prooxidantes (moléculas o radicales libres altamente reactivos) que son capaces de dar lugar a múltiples reacciones con otros compuestos presentes en el organismo, que llegan a producir daño celular. Por lo anteriormente expuesto se comprende que, si bien el oxígeno es imprescindible para el metabolismo y las funciones del organismo, no se deben olvidar los muchos efectos tóxicos que posee....
Radicales libres
Desde el punto de vista químico, los radicales libres son todas aquellas especies químicas, cargadas o no, que en su estructura atómica presentan un electrón desapareado o impar en el orbital externo que les da una configuración espacial generadora gran inestabilidad, señalizado por el punto situado a la derecha del símbolo. Poseen una estructura birradicálica, son muy reactivos, tienen una vida media corta, por lo que actúan cercano al sitio en que se forman y son difíciles de dosificar.9-11 Desde el punto de vista molecular son pequeñas moléculas ubicuitarias y difusibles que se producen por diferentes mecanismos entre los que se encuentran la cadena respiratoria mitocondrial, la cadena de transporte de electrones a nivel microsomal y en los cloroplastos, y las reacciones de oxidación, por lo que producen daño celular (oxidativo) al interactuar con las principales biomoléculas del organismo......
Existen algunas circunstancias en que también se producen radicales libres como son:
* Dieta hipercalórica.
* Dieta insuficiente en antioxidantes.
* Procesos inflamatorios y traumatismos.
* Fenómenos de isquemia y reperfusión.
* Ejercicio extenuante.
Efecto nocivo de los radicales libres
El daño celular producido por las especies reactivas del oxígeno ocurre sobre diferentes macromoléculas:
1. Lípidos. Es aquí donde se produce el daño mayor en un proceso que se conoce como peroxidación lipídica, afecta a las estructuras ricas en ácidos grasos poliinsaturados, ya que se altera la permeabilidad de la membrana celular y se produce edema y muerte celular. La peroxidación lipídica o enranciamiento oxidativo representa una forma de daño hístico que puede ser desencadenado por el oxígeno, el oxígeno singlete, el peróxido de hidrógeno y el radical hidroxilo. Los ácidos grasos insaturados son componentes esenciales de las membranas celulares, por lo que se cree son importantes para su funcionamiento normal; sin embargo, son vulnerables al ataque oxidativo iniciado por los radicales libres del oxígeno.20-22
Los factores que influyen en la magnitud de la peroxidación lipídica son:
a) La naturaleza cualitativa y cuantitativa del agente inicializador.
b) Los contenidos de la membrana en ácidos grasos poliinsaturados y su accesibilidad.
c) La tensión de oxígeno.
d) La presencia de hierro.
e) El contenido celular de antioxidantes (betacarotenos, alfatocoferoles, glutatión).
f) La activación de enzimas que pueden hacer terminar la cadena de reacción como es el caso de la glutatión peroxidasa (GSH-Prx).
Una vez que se inicia, el proceso toma forma de “cascada”, con producción de radicales libres que lleva a la formación de peróxidos orgánicos y otros productos, a partir de los ácidos grasos insaturados; y una vez formados, estos radicales libres son los responsables de los efectos citotóxicos.23
2. Proteínas. Hay oxidación de un grupo de aminoácidos como fenilalanina, tirosina, histidina y metionina; además se forman entrecruzamientos de cadenas peptídicas, y por último hay formación de grupos carbonilos.
3. Ácido desoxirribonucleico (ADN). Ocurren fenómenos de mutaciones y carcinogénesis, hay pérdida de expresión o síntesis de una proteína por daño a un gen específico, modificaciones oxidativas de las bases, delecciones, fragmentaciones, interacciones estables ADN-proteínas, reordenamientos cromosómicos y desmetilación de citosinas del ADN que activan genes.
El daño se puede realizar por la alteración (inactivación/pérdida de algunos genes supresores de tumores que pueden conducir a la iniciación, progresión, o ambas de la carcinogénesis). Los genes supresores de tumores pueden ser modificados por un simple cambio en una base crítica de la secuencia del ADN.24-28....
Sistemas de defensa antioxidante
El sistema de defensa antioxidante está constituido por un grupo de sustancias que al estar presente en concentraciones bajas con respecto al sustrato oxidable, retrasan o previenen significativamente la oxidación de este. Como sustrato oxidable se pueden considerar casi todas las moléculas orgánicas o inorgánicas que se encuentran en las células vivas, como proteínas, lípidos, hidratos de carbono y las moléculas de ADN.29 Los antioxidantes impiden que otras moléculas se unan al oxígeno, al reaccionar-interactuar más rápido con los radicales libres del oxígeno y las especies reactivas del oxígeno que con el resto de las moléculas presentes, en un determinado microambiente -membrana plasmática, citosol, núcleo o líquido extracelular (tabla 1). La acción del antioxidante es de sacrificio de su propia integridad molecular para evitar alteraciones de moléculas -lípidos, proteínas, ADN, etc.- funcionalmente vitales o más importantes.30 Su acción la realizan tanto en medios hidrofílicos como hidrofóbicos.31 Actúan como eliminadoras (Scavengers), con el objetivo de mantener el equilibrio prooxidante/antioxidante a favor de estos últimos (tabla 2). Los antioxidantes exógenos actúan como moléculas suicidas, ya que se oxidan al neutralizar al radical libre, por lo que la reposición de ellos debe ser continua, mediante la ingestión de los nutrientes que los contienen.
Tabla 1. Clasificación de los antioxidantes según el sitio donde ejercen su acción
Intracelular
Membrana
Extracelular
Superóxido dismutasa
Vitamina E
Ceruloplasmina
Catalasa
Betacarotenos
Transferinas
Peroxidasa
Ubiquinol-10
Lactoferinas
DT-deafarasa
Albúminas
GSH
Haptoglobinas
Proteínas que ligan metales
Vitamina C
Sistemas proteolíticos
Ácido úrico
Vitamina C
Vitamina E
Tabla 2. Clasificación de los antioxidantes, según origen
Origen Acción
1. Exógenos
Vitamina E - Neutraliza el oxígeno singlete
- Captura radicales libres hidroxilo
- Captura O2
- Neutraliza peróxidos
Vitamina C - Neutraliza el oxígeno singlete
- Captura radicales libres de hidroxilo
- Captura O2
- Regenera la forma oxidada de la vitamina E
Betacarotenos Neutraliza el oxígeno singlete
Flavonoides, Licopenos
2. Endógenos
Enzimáticos Cofactor
Superóxido dismutasa (SOD) Cobre, sodio, manganeso
Catalasa (CAT) Hierro
Glutatión peroxidasa (GPx) Selenio
3. No enzimáticos
Glutatión Barreras fisiológicas que enfrenta el oxígeno a su paso desde el aire hasta las células
Coenzima Q
Ácido Tioctico Transportadores de metales (transferrina y ceruloplasmina)
