Radicali Liberi
e
Antiossidanti
Nel 1941 Johan
Bjorketen osservò per
primo una somiglianza
tra invecchiamento di
alcuni materiali ed
invecchiamento dei
tessuti umani
entrambi erano
causati dall’azione dei
radicali liberi
Radicale libero
Specie chimica indipendente, caratterizzata da uno o più
elettroni spaiati presenti in uno dei suoi orbitali atomici o
molecolari.
Possono derivare dalla
perdita o dall’acquisto
di un elettrone da parte
di un composto non
radicalico, oppure dalla
rottura di un legame
covalente, con
separazione della coppia
di elettroni su atomi
diversi.
Si producono essenzialmente nel corso
di almeno quattro processi biologici:
•Durante l’ossidazione
finale dei substrati
nutrizionali nei
mitocondri;
•Nelle reazioni
immunitarie cellulomediate;
•Nelle reazioni di fase I
di detossificazione
epatica;
•Nelle fasi di
riperfusione dei tessuti
interessati da fenomeni
ischemici.
Cosa contribuisce a formarli:
•Alcune disfunzioni e stati patologici come le malattie cardiovascolari,
l’artrite reumatoide, gli stati infiammatori in genere, i traumi del
sistema nervoso, ecc;
•L’ischemia dei tessuti e conseguente riduzione dell’apporto di sangue;
•Le diete troppo ricche di
proteine e di grassi animali.
Una dieta ipercalorica
aumenta l’entità dello stress
ossidativo, mentre una dieta
ipocalorica la riduce. Una
dieta di 2400 calorie
necessita di 660 g di
ossigeno, di cui 90-95%
viene utilizzato per la
respirazione, mentre il
restante dà luogo a forme
reattive dell’ossigeno;
Cosa contribuisce a formarli:
•La presenza di un eccesso di ferro che, nella prima fase della
trasformazione, fa liberare dal perossido di idrogeno il radicale
idrossile, che è in grado di attivare reazioni chimiche
ulteriormente dannose;
•Gli alimenti non tollerati;
•Le radiazioni ionizzanti e
quelle solari (ozono in
eccesso e raggi UVA e
UVB). Le radiazioni solari
inducono sulla pelle
processi di
fotoossidazione che
degradano gli acidi grassi
polinsaturi delle
membrane cellulari e
conseguente formazione
di radicali liberi;
•I farmaci;
Cosa contribuisce a formarli:
•L’azione di gas inquinanti e delle sostanze tossiche in genere
(monossidi di c e pb prodotti dalla combustioni dei motori);
•Il fumo di sigaretta;
•L’eccesso di alcool;
•L’attività fisica intensa,
sia di resistenza che di
forza muscolare, causa un
incremento notevole delle
reazioni che utilizzano
l’ossigeno e conseguente
surplus di formazione di
perossido di idrogeno. Le
reazioni biochimiche
legate all’accumulo e
rimozione di acido lattico
dai muscoli affaticati,
contribuiscono ad
innalzare la soglia dei
radicali liberi.
L’atleta allenato è
comunque in grado
di fronteggiare la
presenza di
radicali liberi in
maniera
nettamente più
efficace del
sedentario o di chi
pratica attività
fisica
saltuariamente.
Specie radicaliche
ANIONE SUPEROSSIDO
RADICALE IDROSSILE
OSSIDO NITRICO
RADICALE PEROSSILE
BIOSSIDO DI AZOTO RADICALE ANIONE
O2-•
HO•
NO•
ROO•
NO2-•
Specie non radicaliche
PEROSSIDO DI IDROGENO
OSSIGENO SINGOLETTO
H2O2
1 O
2
Anione Superossido O2-•
Gioca un ruolo cruciale nella formazione di altre specie radicaliche.
Ha una bassa reattività ma un’alta diffusione.
Un organismo umano di 70 Kg utilizza normalmente 3,5 ml di ossigeno al minuto
per Kg di peso e se si assume che circa l’1% dell’ossigeno viene convertito a
superossido, vengono prodotti circa 1.72 Kg di radicale superossido all’anno.
Radicale idrossile HO•
Ha la più alta reattività ma ha diffusione bassa. E’ in grado
di attaccare tutte le strutture biochimiche basilari:
lipidi, polipeptidi, proteine e le basi del DNA.
Ossido nitrico NO•
La sua tossicità è legata alla formazione di perossinitrito
NO• O2-• ONOO-
Il perossinitrito causa ossidazione diretta di proteine e DNA.
Radicale perossile ROO•
E’ molto reattivo ed è coinvolto nelle fasi di propagazione delle reazioni a catena
radicaliche di perossidazione lipidica. Anche il biossido di azoto radicale anione, NO2-•,
può innescare reazioni di perossidazione lipidica.
Perossido d’idrogeno H2O2
Non è un radicale propriamente detto perché non possiede elettroni
spaiati ma è in grado di generare radicali e diffonde velocemente.
H2O2 e- OH- OH•
Ossigeno singoletto
1O
2
Può reagire con doppi legami, per esempio degli acidi grassi
producendo idroperossidi.
Specie instabili e molto reattive, hanno l’urgenza di
reazione per raggiungere un livello maggiore di stabilità.
Vanno alla
ricerca di un
elettrone per
completare la
doppietta e
reagiscono con
altre molecole,
creando nuovi
radicali instabili.
Danno così inizio a reazioni a catena che finiscono per
danneggiare irreversibilmente le strutture cellulari.
Le strutture più esposte all’azione dannosa dei
radicali sono le strutture lipidiche costituenti le
membrane cellulari e nucleari che vengono sottoposte
a destrutturazione.
Ma sono colpite anche le lipoproteine del
siero, gli zuccheri, le proteine (es. enzimi) e
gli acidi nucleici.
L’azione continua dei radicali si evidenzia soprattutto nel precoce
invecchiamento delle cellule e nell’insorgere di varie patologie come:
•cancro
•diabete
•sclerosi multipla
•artrite reumatoide
•enfisema polmonare
•cataratta
•retinite pigmentosa
•morbo di Parkinson e Alzheimer
•dermatiti
•malformazioni teratogeniche
•malattie cardio-vascolari
(ipertensione, aterosclerosi, ictus, infarto)
Molto spesso l’evoluzione della patologia innescata
dall’azione dei radicali liberi resta latente e si rende
manifesta solo quando il quadro clinico è già grave.
In tutti gli organismi esistono dei meccanismi di
difesa in grado di contrastare i danni ossidativi a
livello cellulare e tissutale, dette difese
ANTIOSSIDANTI
Qualsiasi molecola che sia in grado di ritardare o
prevenire in misura significativa l’ossidazione del
substrato coinvolto.
SCANVENGER
Qualsiasi molecola in grado di catturare in vitro i
radicali dell’ossigeno inattivandoli.
Uno scavenger è di conseguenza anche
un antiossidante
ANTIOSSIDANTI
Riducono l’energia dei
radicali bloccandoli nel
luogo in cui si formano e
interrompono la reazione
a catena, minimizzando
così i danni. Il
meccanismo d’azione più
comune è la donazione di
un elettrone da parte
dell’antiossidante. Altri
antiossidanti chelano i
metalli che intervengono
nella formazione di
radicali.
Esistono antiossidanti
endogeni e altri
introdotti con la dieta.
Enzimi
•Superossidodismutasi
•Glutatione perossidasi
•Catalasi
Altri antiossidanti
•Acido lipoico
•Coenzima Q10
•Transferrina
•Ceruloplasmina
•Lattoferrina
•Triptofano
•Melatonina
•Acido urico
•Acidi grassi omega-3
Minerali
Alcuni giocano un ruolo cruciale in alcuni sistemi enzimatici
(CuZnSOD, MnSOD, GSH perossidasi seleno-dipendente).
Altri hanno una propria attività antiossidante.
Altri ancora sono antagonisti dei metalli pesanti.
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germanio
manganese
mobildeno
rame
selenio
zinco
magnesio
potassio
Vitamine
A, C, E, Complesso B
•La A, in sinergia con la E, il selenio
e la glutatione perossidasi, prevengono
la perossidazione lipidica.
•La C riduce la vitamina E e in
sinergia con essa protegge la cute da
UVA e UVB.
•La C è l’antiossidante più importante
e uno scanvenger molto capace.
•La A impedisce l’ossidazione della C e
agisce in sinergia con il Complesso B.
la E, il Ca e il P.
Fitonutrienti
Piante che contengono fitonutrienti
Fitonutienti
•Azione antiossidante: fungono
da scavenger.
•Azione anticarcinogenica:
mostrano effetti sui passaggi
iniziali dello sviluppo del cancro
proteggendo dall’attacco diretto
di sostanze cancerogene.
•Azione antiaterogenica: riduce
la coagulazione delle piastrine e
delle HDL, inibisce l’ossidazione
delle lipoproteine.
•Azione antinfiammatoria.
•Azione antibatterica.
•Azione antivirale.
•Azione anticlastogena:
prevengono i danni al DNA.
Azione dei fitonutrienti
In condizioni fisiologiche vi è uno stato di equilibrio tra produzione endogena di
radicali liberi e la loro neutralizzazione da parte dei meccanismi antiossidanti.
Con il progredire dell’età diminuisce la capacità del mitocondrio di produrre ATP
(circa 30-40% in meno nell’anziano) e aumenta la percentuale di radicali che
sfugge alla catena respiratoria (circa lo 0,5% nell’individuo giovane e circa 2%
nell’anziano).
Quando prevale la produzione di radicali, si viene a determinare un danno,
detto stress ossidativo, che a lungo andare provoca un progressivo
invecchiamento cellulare e può favorire l’insorgere di patologie degenerative.
Quando il nostro organismo è sottoposto a
stress ossidativo a causa di vari fattori che
contribuiscono a formare radicali
è
NECESSARIO
un
APPORTO SUPPLEMENTARE
di antiossidanti
Grazie
per
l’attenzione
