Radicales libres de oxgeno

Radicales libres de oxgenoEquipo IBioqumica IIIntroduccinA pesar de ser indispensable el oxgeno para los organismos aerobios, este tiene propiedades txicas y solo es posible utilizarlo en procesos metablicos si los organismos cuentan con mecanismos de proteccin de la accin oxidante de ciertos derivados del oxgeno, es decir, radicales libres de oxgeno.

Algunos experimentos han llevado a la conclusin de que la toxicidad del oxgeno y sus derivados juegan un papel primordial en lesiones tisulares y celulares producidas en gran variedad de procesos fisiopatolgicos.

Radicales libresEn el organismo como productos colaterales del metabolismo normalComo resultado de la exposicin a radiacionesContaminantes ambientalesTabaquismoDietas ricas en grasasLa ingesta de algunos aceites vegetalesSe producenCualquier especie atmica o molecular que tenga uno o ms electrones no apareados, es decir, un nmero impar de electrones. Son molculas en general muy inestablesy, por tanto, congran poder reactivo.Pueden daar los componentes celulares y dan lugar a alteraciones que pueden llevar a la enfermedad.

SonDestruir bacteriasLisar clulasIniciar peroxidacin de lpidos de membranaInactivar enzimasAtacar cidos nucleicosSer mediadores importantes del dao producido en tejidos y rganos en situaciones patolgicas que involucran la inflamacin y la isquemia.Efectos en el cuerpoMecanismos de defensa antioxidanteEnzimas antioxidantes: Superxido dismutasa, catalasa, glutatin peroxidasa.Antioxidantes derivados de nutrientes: Vitaminas E y C, carotenos, flavonoides, glutatin.Especies reactivas de oxgenoAnin superxidoPerxido de hidrgenoRadical hidroxiloSe forma cuando el oxgeno molecular adquiere un electrn adicional.

O2+ e- O2-

La combinacin de oxgeno con hemoglobina o mioglobina genera trazas de anin superxido y por su corta vida se convierte en perxido de hidrgeno por la enzima superxido dismutasa.Se forma en varias reacciones metablicas incluyendo las catalizadas por la superxido dismutasa, la D-aminocido oxidasa y amino oxidasa. Tambin por el anin superxido:

O2 + H+ HO2-2HO2- H2O2- + O2

Se forman a partir de anin superxido o a partir de perxido de hidrgeno. Ambas reacciones requieren un metal de transicin como el hierro o el cobre:O2- + H2O2 O2 + HO- + HO- (Haber-Weiss)Fe2++H2O2 Fe3++ HO- + HO- (Fenton)

H2O2La dismutacin del O2 Algunas oxidasas como la de xantina, las de a.a, las de hexosas y las de fenoles.

Su concentracin normal depende del organismo o del tejido.Se vuelve txica cuando supera los 100m.Deshidrogenasa gliceraldehido-3-fosfatoFosfatasa de fructosa 1,6-difosfatoPiruvatoa-cetoglutaratoTanto este como el O2 son compuestos poco reactivos, sin embargo su toxicidad es elevada por generar 1 O2 y HO-.

Proviene de:Inactiva:Reacciona con:Mecanismos de dao por oxgenoEfecto sobre lpidosLos cidos grasos insaturados -que forman parte de los fosfolpidos de la membrana plasmtica- son susceptibles al ataque por radicales libres hidroxilo generando perxidos lipdicos, los cuales son ms hidroflicos y en consecuencia se altera la integridad y funcin de la membrana.Adems, al sufrir peroxidacin el cido araquidnico impide su transformacin en prostagladinas, tromboxanos y leucotrienos, que ejercen funcin fisiolgica actuando como hormonas afectuando fenmenos como el flujo sanguneo, el transporte inico y la transmicin sinptica.

Los perxidos de cidos grasos y sus metabolitos actan como potentes inhibidores de algunas enzimas, de ah que no solo alteran la membrana sino la funcin celular en general. En los eritrocitos los procesos de peroxidacin atacan a las protenas transportadoras de calcio, generando un incremento de calcio que a su vez puede generar el aceleramiento de procesos de eriptosis que finalmente conducen al dao renal y posiblemente contribuir a la presencia de anemia hemoltica.

Finalmente, el cerebro, rgano con alto contenido de cidos grasos insaturados, es muy susceptible al ataque por oxgeno ya que posee mucho hierro almacenado, baja capacidad antioxidante y baja capacidad de regeneracin celular. Adems de generar demasiados radicales libres por gramo de tejido.El dao por RL ocurre especialmente en la reperfusin precedida de isquemia.

Efecto sobre protenasLa oxidacin de protenas afecta su funcin biolgica, aumenta su catabolismo y eliminacin y por lo tanto provoca un deterioro an mayor en la funcin normal del organismo. Su oxidacin ocurre a nivel de grupos sulfhidrilo, provocando la formacin de puentes disulfuro (S-S), tambin al atacar ciertos aminocidos forma derivadas de ellos, como 2-oxohistidina a partir de histidina sulfxido de metionina a partir de metionina. Tambin por estos mecanismos se puede inducir a la formacin de neoantgenos y crear desorden inmunolgico.

Efectos sobre el DNAEl efecto de los radicales libres en el ADN es probablemente la oxidacin y modificacin de las bases nitrogenadas. Tal modificacin genera mutaciones, las cuales dan lugar a formacin de protenas defectuosas alterando su funcin y causando enfermedad.

Radicales libres, estrs oxidativo y enfermedadEl estrs oxidativo resulta de un desequilibrio en la relacin prooxidante/antioxidante. Tal desequilibrio tiene su origen en deficiencias nutricionales, procesos inflamatorios o de estrs y en procesos ambientales. Nuestro organismo puede adaptarse a un rango moderado de produccin de radicales libres, pero variaciones genticas pueden alterar tal adaptacin.El estrs oxidativo contribuye en la etiopatognesis de enfermedades crnico degenerativas como cncer, ateroesclerosis, cataratas, etc., es causa de complicaciones en diabetes mellitus y alcoholismo, en la enfermedad hipertensiva del embarazo, en el envejecimiento y en la aparicin del sndrome de Alzheimer as como otras enfermedades neurodegenerativas.Defensas biolgicas contra radicalesUna de las exigencias de la aerobisis en contar con una batera de defensas contra los radicales de oxgeno que tienden a impedir su formacin o a neutralizarlos una vez formados. Estas defensas presentan cinco niveles.Primer nivelConsiste en editar la reduccin univalente del oxgeno mediante sistemas enzimticos capaces de efectuar la reduccin tetravalente consecutiva sin liberar los intermediarios parcialmente reducidos. Esto lo logra con gran eficiencia el sistema citocromo-oxidasa de la cadena respiratoria mitocondrial responsable de ms del 90 % de la reduccin del oxgeno en el organismo humano.SegundoLo constituye la presencia de enzimas especializadas, las superxido-dismutasas, las cuales son metaloenzimas que catalizan la dismutacin del radical anin superxido para dar oxgeno molecular y perxido de hidrgeno segn la reaccin:

2O2 + 2H+ O2 + H2O2

Superxido dismutasaterceroDado por un grupo de enzimas especializadas en neutralizar el perxido de hidrgeno. Entre ellas est la catalasa, que se encuentra en los peroxisomas y que catalizan la reaccin de dismutacin siguiente:H2O2+ H2O 2H2O + O2

Tambin en los mamferos, la glutatin-peroxidasa (enzima citoplasmtica que contiene selenio), es la ms importante y cataliza la reaccin siguiente:2GSH + H2O2 GSSG + 2H2OCatalasaGlutatin peroxidasaGSH=glutatin reducidoGSSG = glutatin oxidadoCuartoAqu el radical hidroxilo puede ser neutralizado por la vitamina E o alfa-tocoferol, que es un antioxidante efectivo y que por su hidrofobicidad se encuentra en las membranas biolgicas donde su proteccin es particularmente importante. Tambin la vitamina C o cido ascrbico es un agente reductor o donador de electrones y reacciona rpidamente con el radical OH. A este nivel tambin se encuentran los estrgenos que son compuestos endgenos no enzimticos con actividad antioxidante.QuintoUna vez producido el dao molecular, existe un quinto nivel de defensa que consiste en la reparacin. Est demostrado que los RL son capaces de provocar rupturas de la cadena de DNA y aun de inducir mutagnesis, pero existen mecanismos enzimticos de reparacin que permiten restablecer la informacin gentica.Otras fuentes de antioxidantesHay que considerar los antioxidantes que se obtienen de los alimentos y la dieta, como por ejemplo los ts herbales, los alimentos ricos en vitaminas C y E as como en B-caroteno.