ESPÈCIES REACTIVES D’OXIGEN (ROS)

Els humans som aeròbics, és a dir, a partir de nutrients i oxigen el nostre organisme realitza uns processos metabòlics obtenint: CO2, energia i H2O. Però en aquest processos metabòlics també s’obtenen (i no se sap com) les espècies reactives d’oxigen també anomenades ROS. És a dir, fisiològicament es produeixen ROS: molècules que han perdut un electró en l’orbital extern causant la inestabilitat de l’àtom.

Reducció seqüencial de la molècula d’oxigen

És un procés de seguides reaccions REDOX perquè l’oxigen rep l’electró perdut del ROS que s’ha produït en una ruta metabòlica.

Els principals especies reactives de l’oxigen que són més agressius/reactius són: O2• i OH•

En el cas del H2O2 (aigua oxigenada) té la capacitat de travessar la membrana plasmàtica de les cèl•lules i reaccionar amb els metalls de transcició (Fe, Cu) o bé els que estan lliure al líquid intersticial.

Reacció de Fenton

H2O2 → (entre a la cèl•lula o no) → H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH + OH

És una reacció de reduxió on el Fe s’oxida i en conseqüència obtenim dos radicals anions superoxidats OH que són molt reactius.

PRODUCCIÓ DE LES ROS

La generació dels ROS es produeix del consum d’oxigen aproximadament d’un 2 – 5%. El ROS pot esta produït per factors exògens com: radiacions solars, contaminació... i per factors endògens, és a dir, a nivell cel•lular, que són:

a) Mitjançant els enzims mieloperoxidasa (en el lisosomes) i NADPH oxidasa (en la membrana plasmàtica) tenen funció defensiva davant les infeccions bacterianes, és a dir, que fabriquen ROS de defensa.

b) Reaccions enzimàtiques: rutes catalítiques a partir dels àcids grassos i s’alliberen electrons que van a l’oxigen produït ROS agressiu.

c) Rutes metabòliques dels àcids nucleics s’alliberen electrons que són captats per l’oxigen originant ROS agressiu.

d) Autooxidació molecular genera ROS agressiu.

e) L’oxidació de l’hemoglobina: Hb + Fe2+ → (reducció) Hb + Fe3+ (el ferro s’oxida) i es fa in funcional.

f) L’enzim oxidasas (en el peroxisoma) genera H2O2 però la catalasa (un altre enzim situat a l’interior del peroxisoma) fa la inversa, és a dir, neutralitza H2O2 → H2O + H2O i O2

g) La cadena de transport electrònic microsomal hi ha dues cadenes diferenciades:

Cit P450: s’utilitza per la destoxificasió dels xinobiotics

Cit b5: s’encarrega de fer el procés de desnaturalització dels àcids grassos (trencament d’enllaços)

h) Teoria mitocondrial de l’estrès oxidatiu, transport electrònic mitocondrial: és on es genera el 95 – 98 % del ROS agressiu. És generen en la cadena de transport electrònic situada a la membrana interna de la mitocòndria, justament en el complexa I i III (sobretot en el complexa III). Mitjançant reaccions REDOX pel salt d’un electró i el capta un oxigen formant-se un ROS.

CITOTOXICITAT DE LES ROS

El procés és pot resumir en:

Producció de radicals lliures d’oxigen → interacció amb proteïnes, lípids, àcids nucleics i hidrats de carboni → alteració del metabolisme cel•lular, és a dir, dany subcel•lular → determinació del homeòstasi cel•lular → envelliment i malaltia

Més concretament el ROS ataca els nutrients de la següent manera:

a) Proteïnes: escissió de les cadenes polipeptídiques (desnaturalitzar) , és a dir, trencar els enllaços peptidics.

b) Hidrats de carboni: despolimerització de polisacàrids, són els menys atacats.

c) Àcids nucleics: escissió de les hèlixs de DNA, modificació de les bases, fins i tot, poden provocar mutacions cromosòmiques perquè alteren les bases nitrogenades.

d) Molècules de baix pes molecular: pèrdua de la seva funció. Exemple: neurotransmissors atacats i deixen de ser funcionals.

e) Lípids: peroxidació dels àcids grassos poliinsaturats, ja que, són altament subseptibles sobretot perquè tenen enllaços dobles. Els enllaços dobles dels poliinsaturats fan que siguin més forts que els del costat que no ho són per això són diana pels ROS.

C-C=C-C-C-C=C-C-C-C=C-C-C

Cadena peroxidació lipidica

Reaccions en cadena amb una propagació i amplificació del dany oxidatiu i consta de dues fases.

La primera fase és la d’iniciació que és produeix quan un oxigen reacciona amb un àcid gras poliinsaturat alliberant una molècula d’aigua i un radical lliure lípidic. Segona, fase de propagació: aquest radical lliure capa un oxigen transformant-se en un diè conjugat en radical peroxil però tot i això no és estable, és a dir, és una molècula reactiva. Ara intervé un altre àcids poliinsaturat estabilitzant el radical peroxil en hidroperoxil lípidic. Però a conseqüència s’ha format un radical lliure lípidic i segueix el mateix procés.

Radical lliure: molècula que li han pres un electró les molècules ROS.

Ros: són molt nocius perquè com li falta un electró a l’orbital extern és inestable, com volen estabilitat busquen un electró d’una altra molècula generant-li defuncions. Ataquen a proteïnes, hidrats de carboni, àcids nucleics... però també tenen funcionalitat defensiva.

SISTEMA DE DEFENSA ANTIOXIDANT

El sistema defensiu antioxidant de les ROS pot ser:

a) Enzimàtic: l’enzim SOD (superoxid dismotasa) neutralitza 2O2 en H2O2 però necessita cofactors (Cu, Zn, Mn; el Mn es troba a la mitocòndria i el Cu i Zn al citosol) després la catalasa neutralitza (obtenint H2O i ½O2) i també necessita cofactor (Fe) a continuació la GSH peroxidasa redueix el H2O2 amb la presencia de cofactor (Se) i també el poder reductor (protons) gràcies al glutatio (2GSH) seguidament la GSH reductasa redueix el 2GSSG per fer-lo funcional i necessita el coenzim NADPH finalment la glucosa 6-P deshidrogenasa mitjançant la glucosa 6-P i el NADP+ obtenim 6-fosfogluconat.

b) No enzimàtic: tenim nutrients que poden actuar en entorns hidrosolubles o liposolubles depenent de les seves característiques funcionals. Perquè les hidrosolubles actuen al citosol de les cèl•lules i al serum de la sang, en canvi les liposolubles actuen a la bicapa lipidica i lipoproteïnes.

Tots dos sistemes es coordinen entre ells per aconseguir una millor eficàcia.