Lo stress ossidativo

I PROCESSI DI OSSIDO-RIDUZIONE DELL’ORGANISMO E LO STRESS OSSIDATIVO

I processi catabolici che utilizzano carboidrati, lipidi e proteine a livello cellulare sono finalizzati alla produzione di energia sotto forma di ATP, adenosintrifosfato, composto chimico che fornisce energia a tutti i processi di lavoro biologico cellulare dell’organismo. Tutti i processi chimici catabolici comportano la produzione di “radicali liberi”. Cosa sono i radicali liberi? Sono frazioni molecolari molto reattive, normalmente con vita media brevissima, costituiti da uno o più atomi, che presentano un elettrone spaiato e di conseguenza molto instabile. Non appena questa frazione molecolare entra in contatto con altri radicali o molecole ha la tendenza a riacquistare la stabilità acquisendo un elettrone. Così facendo partecipano a reazioni chimiche di varia natura, poiché interagiscono con qualsiasi molecola vicina, come carboidrati, proteine, lipidi ed acidi nucleici, danneggiandola. Questo si traduce in danni a livello cellulare, tissutale e di organo. Il processo attraverso il quale il radicale instabile tende a recuperare la stabilità, avviene quindi a scapito di un’altra frazione molecolare che, perdendo un elettrone, diventa a sua volta instabile propagando a catena il fenomeno.

La maggior parte di questi radicali liberi sono chiamati anche Specie Reattive Ossidanti o ROS perché provocano l’ossidazione legandosi alle molecole di O2 fino alla formazione della molecola più stabile cioè H2O. Assieme ai radicali liberi anche le molecole di H2O2 ed il perossinitrito (ONOO) hanno la capacità di ossidare le strutture cellulari, danneggiandole. Normalmente le specie reattive sono contenute entro livelli minimi dalla Rete Antiossidante, RAO, costituita dall’insieme di sostanze di varia natura, come vitamina C, vitamina E, vitamina A, flavonoidi naturali, acido urico, albumina, ceruloplasmina, squalene, polifenoli, selenio, zinco, L- cisteina, acido lipoico, coenzima Q 10, assieme a molti enzimi come la SOD, superossidodesmutasi, e la glutatione reduttasi.

Alcune di queste sostanze sono introdotte nell’organismo con l’alimentazione, altre sono prodotte dall’organismo, alcune sono libere di circolare nel torrente sanguigno altre sono legate a strutture proteiche cellulari. I ROS e la RAO devono essere in costante equilibrio e definiamo questo equilibrio con il termine Redox (riduzione –ossidazione) in base ai processi chimici che si contrappongono.

Questo equilibrio si può misurare con alcuni esami. Il più usato è il d Roms test, che misura grossomodo lo stress ossidativo, cioè l’eventuale accesso di specie ossidanti, mentre il Bap test misura grossomodo la RAO, lcioè la presenza di antiossidanti nell’organismo. Se misuriamo il Glutatione, tripeptide naturale correlato ad attività enzimatiche, sia antiossidanti che depuranti, si misura il suo equilibrio tra la parte ossidata (GSSG), cioè la parte che ha già assolto alla sua funzione di riduzione delle specie ossidanti e quella ridotta (GSH), che è importantissima perché deve essere sempre pronta ad agire in tal senso. Attraverso l’alimentazione introduciamo vitamine e flavonoidi che operano la riduzione del Glutatione ossidato. Da ciò si deduce che può essere utile una dieta con un alto apporto di antiossidanti (Vitamina C, vitamina E e flavonoidi contenuti per esempio in cibi come mirtilli, succo di mirtilli e succo d’uva). L’unica importante raccomandazione, se si usano integratori, è di non esagerare con l’apporto di vitamina E, per la quale sono previsti livelli massimi di assunzione giornaliera ben definiti, ed in generale bisogna non esagerare con le dosi, preferendo l’associazione di più antiossidanti assieme a dosi ridotte, dato che ogni antiossidante, una volta assolta la propria funzione di donazione di elettroni, diventa instabile e quindi pro ossidante.

Cosa è dunque lo stress ossidativo?

È una condizione patologica causata dalla perdita dell’equilibrio tra i radicali liberi con attività ossidante (ROS) e la rete di sostanze chimiche antiossidanti (RAO). Questa condizione, cioè l’aumento delle specie chimiche ossidanti, è spesso collegata ad un evento patologico primario, come avviene per infiammazioni a carico di organi o apparati, ma anche la riduzione delle difese antiossidanti può essere secondaria a svariate condizioni patologiche. Quindi elevati valori di stress ossidativo sono un fattore di rischio per la salute e lo specchio di un disordine chimico importante. Tra le specie reattive, cioè i radicali liberi instabili, ci sono anche altre specie oltre i ROS, quindi non a base di ossigeno bensì di azoto, zolfo, cloro, ma nell’organismo umano con l’aiuto della RAO tendono tutte le specie ad essere convertite in H2O al termine dei vari processi chimici.

Un ulteriore passo per comprendere lo stress ossidativo.

Strettamente correlato con il fenomeno è la produzione da parte dell’organismo di Monossido di azoto (NO= Ossido nitrico). Questo viene sintetizzato dall’enzima ossido nitrico sintetasi (ne esistono tre tipi), che è stimolato da processi metabolici e infiammazioni, attraverso l’azione di IFN gamma e Citochine che agiscono sulla permeabilità al calcio della membrana cellulare. L’Ossido nitrico è un mediatore chimico prodotto dall’organismo dove necessario, in particolare a livello degli endoteli, perché ha azioni particolarmente importanti, come la vasodilatazione e la trasmissione di impulsi nervosi. Ha azione quindi sull’ endotelio vascolare sia sistemico che coronarico e renale e inoltre ha azione sulla muscolatura liscia, come rilassante, sull’albero bronchiale come broncodilatatore, sul sistema gastrointestinale ed infine come neurotrasmettitore del sistema nervoso centrale. Un’eccesso però di Ossido nitrico provoca la liberazione di radicali liberi in grado di danneggiare le membrane cellulari. Ciò può essere utile nel caso di membrane microbiche (anche alcune cellule del sistema immunitario sono in grado di produrlo), ma è deleterio per le strutture cellulari, alla stregua degli altri ROS.

Danni ai lipidi cellulari da stress ossidativo.

In particolare i danni cellulari a carico delle strutture, conseguenti all’azione dei ROS, consistono nella perossidazione dei lipidi che compongono la struttura della membrana cellulare, cioè i fosfolipidi che compongono la membrana cellulare possono essere degradati attraverso il meccanismo del perossidazione ossidativa. Si formano così LDL ossidate e composti intermedi, normalmente non presenti in situazioni fisiologiche, la cui misurazione può dare un’idea della misura del danno causato dallo stress ossidativo alle strutture delle membrane cellulare. Tra questi il dosaggio della Malonindialdeide (MDA) è tra i più utilizzati come marker di danno da stress ossidativo.

Il danno alle strutture proteiche cellulari è invece espresso maggiormente dal dosaggio della Nitrotirosina, un aminoacido che si forma dalla reazione tra i ROS e la Tirosina. Infine il danno al DNA cellulare è espresso maggiormente dal dosaggio della 8 OH 2 dg= 8 OH 2 desossi guanosina. E un test usato in molte circostanze (anche per la geriatria riguardo la demenza senile o dai preparatori atletici per quantificare lo stress ossidativo e personalizzare i carichi di lavoro negli atleti). Si tenga conto che un grave danno agli acidi nucleici, non riparabile dalla cellula, innesca il processo di autodistruzione cellulare (apoptosi) con possibili danni tissutali. La valutazione contemporanea di questi dosaggi è utile per una valutazione globale della presenza e dell’entità dello stress ossidativo. Anche l’aumento dell’omocisteina e della ferritina possono essere correlati a questa condizione.