ANTIOXIDANŢII
De ce ANTIOXIDANŢII? De ce ne-ar preocupa acest subiect dacă nu suntem chimişti, biochimişti, fizicieni sau medici? Pur şi simplu pentru că este vorba despre NOI! Antioxidanţii sunt o parte din organismul nostru. Şi au o funcţie DEOSEBIT DE IMPORTANTĂ în acest agrenaj complex. Deci, acum că am stabilit că acest studiu merită atenţia şi efortul nostru de a înţelege, să pornim la drum.
Probabil că, pentru a înţelege mai bine importanţa şi modul de funcţionare al antioxidanţilor, mai eficient ar fi să analizăm pentru început un alt grup de substanţe, care se numeşte RADICALI LIBERI.
I. Radicalii liberi
Radicalii liberi sunt molecule foarte reactive şi instabile care deteriorează celulele sănătoase, ceea ce duce la îmbătrânirea internă, precum şi la semne vizibile de îmbătrânire externă. Aceştia sunt foarte reactivi şi instabili deoarece au în învelişul lor electronic unul sau mai mulţi electroni nepereche. Pentru informaţii mai aprofundate vezi aici.
Radicalii liberi sunt reprezentati de un atom, un grup de atomi sau o moleculă care au în învelişul lor electronic un electron cu spinul necompensat.
Electronii se rotesc în jurul propriei lor axe – mişcare de spin – şi o pot face în sensul convenţional al acelor de ceasornic sau în sens contrar. De aici rezultă un moment cinetic de spin care poate lua două valori, numerotate cu 1/2 şi – 1/2. Conform principiului de excluziune al lui Pauli, doi electroni pot ocupa acelaşi nivel energetic numai dacă spinii lor sunt diferiţi sau antiparaleli. Electronii nepereche de pe straturile exterioare ale radicalilor liberi nu modifică sarcina electrică a acestora.
Radicalii liberi pot fi negativi, pozitivi sau neutri din punct de vedere electric (Cheeseman and Slater, 1993). Sarcina electrică se referă la numărul de electroni (-) raportat la cel de protoni (+), în vreme ce caracterul de radical liber este legat de aranjamentul spaţial al electronului extern.
Aceşti radicali liberi ai oxigenului, denumiţi si specii oxigen-reactive (ROS), prezintă o serie de caracteristici:
- conţin unul sau mai mulţi electroni celibatari (nepereche);
- din punct de vedere electrostatic, pot fi neutri sau încărcaţi pozitiv ori negativ;
- posedă o foarte mare reactivitate chimică (dependentă de concentraţie si temperatură, pH, potenţial redox);
- cei cu structură simplă au o durată de viaţă foarte scurtă; cei cu structură complexă au o stabilitate mai mare.
Notă: Atomul este format din protoni, cu sarcină pozitivă, şi neutroni, neutri din punct de vedere electric, care constituie nucleul, şi electroni, negativi din punct de vedere electric, care circulă în jurul nucleului şi constituie învelişul electronic.
Pentru a se stabiliza, radicalii liberii caută să-şi împerecheze electronii nepereche. Pentru a realiza acest lucru ei pot să fure electroni de la alte molecule stabile.
Acest lucru poate face ca molecula secundară să devină un radical liber reactiv şi instabil.
Pierzându-şi electronul, aceste molecule secundare devin radicali liberi care la rândul lor fură electroni de la alte molecule.
Acest efect de cascadă pune în mişcare o reacţie în lanţ a radicalilor liberi de destabilizare moleculară.
Reacţiile în lanţ ale radicalilor liberi pot continua la infinit, deteriorând în final milioane de celule.
Radicalii liberi deteriorează în principal ADN-ul, lipidele şi proteinele care formează structurile celulare ale organismului nostru.
Acest proces duce la îmbătrânire şi apariţia bolilor. Pentru informaţii mai aprofundate vezi aici.
Toate aceste perturbări localizate la nivel intim, celular si molecular au drept consecinţă apariţia de leziuni celulare manifestate prin creşterea permeabilităţii capilare, perturbarea funcţiilor celulelor sangvine etc.
Consecinţele clinice ale acestor leziuni oxidative se concretizează prin apariţia fenomenelor de îmbătrânire generală a organismului, dar si prin instalarea unor fenomene patologice localizate la nivelul anumitor aparate si sisteme cu apariţia aterosclerozei, diabetului zaharat, fenomenelor autoimune sau inflamatorii, a bolilor canceroase etc.
II. Antioxidantii
Antioxidanţii sunt molecule stabile cu electroni în plus sau cu capacitatea de a primi electroni suplimentari.
Antioxidanţii constituie sistemul natural de apărare al organismului împotriva efectelor dăunătoare ale radicalilor liberi. Ei apără structurile celulare şi ADN-ul de efectele dăunătoareale radicalilor liberi ce caută să fure electroni. Deoarece radicalii liberi nu sunt creaţi numai în mediul înconjurător, ci şi în organismul nostru, pentru sănătate şi longevitate, internă şi externă, este esenţial ca să avem un flux continuu de antioxidanţi.
Antioxidanţii donează sau primesc un electron suplimentar pentru a neutraliza radicalii liberi şi a pune capăt efectului de cascadă al oxidării.
III Surse de radicali liberi
Radicalii liberi ai oxigenului se formează la nivel mitocondrial, în cursul lanţului respirator, dar si în urma unor reacţii enzimatice. Viteza de formare a radicalilor liberi ai oxigenului depinde de viteza de utilizare a oxigenului şi este direct proporţională cu numărul de mitocondrii din celulă.
A) Surse endogene
l. Autooxidarea
Este un produs secundar al mediului intern aerob. Printre moleculele care suferă autooxidare se află catecolaminele, hemoglobina, mioglobina, citocromul C redus. Principalul radical format este superoxidul. In acelaşi proces, ionul feros (Fe2+) poate pierde un e- trecand în ion feric (Fe3+).
2. Oxidarea enzimatică
Un număr mare de enzime pot genera cantităţi importante de radicali liberi, incluzând aici xantin oxidaza (activată în ischemie – reperfuzie), prostaglandin sintetaza, lipo-oxigenaza, aldehid-oxidaza şi aminoacid-oxidaza. De asemenea, enzima mieloperoxidază produsă de neutrofilele activate utilizează hidrogen peroxidul pentru a oxida ionii de clor în puternicul oxidant acid hipocloros (HOCl).
3. Exploziile respiratorii (respiratory burst)
Este un termen folosit pentru a descrie procesul prin care fagocitele consumă mari cantităţi de oxigen în timpul fagocitozei. Aproximativ 70 – 90 % din oxigenul consumat se regăseşte în producţia de superoxid, prin activarea NADPH-oxidazei din membrana celulară la contactul cu complexe imune, bacterii învelite cu imunoglobuline, complement 5a sau leucotriene.
B) Surse exogene
1. Alimentatia
Alimentaţia constituie sursa principală a radicalilor liberi introduşi în organism. O dietă greşită introduce permanent radicali liberi, în timp ce alimentaţia corectă furnizează antioxidanţi. Vezi la Nutriţie.
2. Medicamentele
Un număr de medicamente stimulează producţia de radicali liberi în prezenţa hiperoxiei. Astfel de medicamente sunt: nitrofurantoinul, agenţi antineoplazici precum bleomicina, adriamicina şi metotrexatul. Alţi radicali, derivaţi de penicilamină, fenilbutazonă, acizi fenamici şi sulfasalazină pot inactiva proteazele şi diminua nivelul acidului ascorbic, accelerînd peroxidarea lipidelor.
3. Iradierea
Radioterapia poate provoca afectări tisulare prin formarea de radicali liberi. Radiaţia electromagnetică (razele X, razele gamma) şi radiaţia corpusculară (electroni, fotoni, particule alfa şi beta) generează radicali primari prin transferul de energie către anumite componente celulare, cum ar fi apa.
4. Ultravioletele
5. Poluarea
6. Stressul
7. Fumatul
S-a dovedit faptul ca oxidanţii din fumul de tutun reduc dramatic nivelul intracelular de antioxidanti printr-un mecanism legat de stressul oxidativ. S-a estimat că fiecare doză de fum conţine o cantitate impresionantă de substanţe oxidante, incluzînd aldehide, epoxizi, peroxizi şi alţi radicali liberi cu o durată de viaţă suficient de lungă pentru a produce distrugeri la nivelul alveolelor, în faza gazoasă se află oxid nitric, radicali peroxil şi radicali cu carbon în centru, în timp ce gudronul conţine semichinone derivate din chinone şi hidrochinone. Microhemoragiile produse de aceşti radicali liberi duc la apariţia unor depozite de fier, care la rîndul lor ajută la formarea radicalului hidroxil din peroxidul de hidrogen. S-a mai descoperit că fumătorii au niveluri ridicate de neutrofile în tractul respirator inferior, contribuind mult la creşterea nivelului de ROS.
IV Efecte celulare ale actiunii ROS (Specii reactive de oxigen / Reactive Oxygen Species)
In condiţii de dezechilibru redox, apar perturbări la nivelul structurilor şi funcţiilor celulare:
- peroxidarea lipidelor – determină degradarea membranelor celulare si subcelulare şi alterarea proceselor de semnalizare dependente de membrane;
- degradarea proteinelor – oxidarea grupărilor tiol (-SH) din proteine, oxidarea centrilor catalitic activi ale enzimelor, pierderea funcţiei catalitice, alterarea structurii receptorilor membranari;
- atacul asupra acizilor nucleici – cu formarea unor produşi de oxidare ai ADN, instalarea mutagenezei şi a carcinogenezei;
- degradarea glucidelor – cu formarea produsilor finali de glicozilare avansată, care la rândul lor pot avea efecte toxice marcate.
V Implicaţii patologice ale acţiunii ROS
Cercetările au evidenţiat o serie de afecţiuni a căror apariţie si evoluţie implică speciile reactive de oxigen; acestea pot avea diferite localizări în organismul uman, generând:
- afecţiuni ale aparatului respirator;
- afecţiuni ale aparatului cardio-vascular;
- afecţiuni ale aparatului digestiv;
- afecţiuni ale aparatului excretor;
- afecţiuni localizate la nivelul pielii si ochiului;
- afecţiuni ale sistemului nervos;
- disfuncţii endocrine
In concluzie, radicalii liberi si stresul oxidativ joacă un rol important în inducerea disfuncţiilor la nivel celular şi a diverselor maladii la nivelul organismului. Echilibrul dintre acţiunea oxidantă a radicalilor liberi si nivelul antioxidanţilor dintr-un organism este esenţial vieţii şi caracterizează capacitatea de rezistenţă si adaptare a unui organism viu.
