RADICALI LIBERI (RL)

O

SPECIE REATTIVE DELL’OSSIGENO (ROS)

In medicina vengono chiamati radicali

liberi anche i ROS

ROS

Definizione

Le specie reattive dell’ossigeno

comprendono:

-Forme parzialmente ridotte

dell’ossigeno (RL)

-Specie chimiche ad alta reattività

RADICALE LIBERO

Definizione

Specie chimica capace di esistenza

autonoma contenente uno o più elettroni

spaiati nell’orbitale più esterno

ELEVATA instabilità →→ REATTIVITA’

R

ELEVATA instabilità →→ REATTIVITA’

Sottrarre l’elettrone da altre molecole

R + X-H R-H + X propagazione

R + X R-X termine

Formazione di ROS = processo fisiologico

ROS

RL

SuperossidoRadicale idrossile

non radicali

Acqua ossigenataIpoclorito

Ossido NitricoOssigeno singoletto

ROS:

Come si formano ?

ANIONE SUPEROSSIDO O2-∙

mitocondri

La sua formazione avviene spontaneamente in ambienti

particolarmente ricchi di ossigeno

ACQUA OSSIGENATA H2O2

perossisomi

SODReazione di

dismutazione

Mono-amino-ossidasi (MAO)

RADICALE OSSIDRILE OH-∙

2

_

+

•

•

•

•

OH-∙

Acido arachidonico Carbonio radicalico

+O2

ROO∙

Radicale perossilipidico

MDA ROO∙ + RH ROOH + R→ ∙ Perossilipide stabile

Malonildialdeide

2

OSSIGENO SINGOLETTO 1O2

IPOCLORITO ClO-

OSSIDO NITRICO NO

eNOS

EFFETTI . anti-aggreganti . anti-infiammatori. anti-ipertensivi . controllo dell’apprendimento e della memoria. modulazione delle secrezioni e della motilità. modulazione del tono della muscolatura liscia bronchiale

eccessiva produzione di anione superossido – comportano la conversione dell’NO in perossinitrito, una forma radicalica alla quale è legata la tossicità del mediatore primario

ROS:

da dove provengono ?

Consumo di ossigeno nei mitocondriOssidazioni di molecole (es. adrenalina, noradrenalina)Produzioni da reazioni enzimatiche (es. xantine ossidasi) RADICALE SUPEROSSIDO O2-∙

FONTI ENDOGENE

PerossisomiReazioni SOD-dipendentiProduzione da reazioni enzimatiche (es. MAO)Ossidazione acidi grassi PEROSSIDO DI IDROGENO H2O2 Reazioni ossidoriduttive dell’H2O2In presenza di ferro liberoRADICALE OSSIDRILE ∙OH

Fagociti→→→ BURST OSSIDATIVO

Aumento della temperatura corporeaAumento delle catecolammineProduzione di acido latticoIpossia-riossigenazione

FAGOCITI

FONTI ESOGENE

FumoSmogRaggi UVFerro e Rame negli alimenti

= 1015 ROS e RL

=

ROS:

tossicità ?MAGGIOR REATTIVITA’ = MAGGIOR TOSSICITA’

Velocemente inattivato dalla SODNo reazioni di propagazione

Velocemente inattivato dalle CAT e GSHPossibili reazioni di propagazione

Tra i ROS è la molecola più tossicaInnesca perossidazione radicalica in tutte le celluleDanneggia tutte le molecoleReazioni di propagazioneNo meccanismi di inattivazione endogena

DANNI INDOTTI DAI ROS

Danneggiano proteine, lipidi e DNA

Danneggiano proteine, lipidi e DNA

ROS:

Sistemi di difesa

SISTEMI SCAVENGER

Presenti nell’organismo:ENDOGENI

- Catalasi-Superossidodismutasi (SOD):

-Glutatione perossidasi

Coenzima Q10Ac. UricoBilirubina (prodotti di scarto)

Riciclo del glutatione ossidato:G-S-S-G + NADPH + H+ 2 GSH + NADP+

(NADPH dalla via dei pentoso fosfati)

SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali

La glutatione perossidasi è un enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, che catalizza la seguente reazione:

L'enzima è una proteina contenente un residuo di selenocisteina. 

GLUTAMMICO

CISTEINA

GLICINA

RIDOTTO

OSSIDATO

Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di produrre.

Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati, benzoati e altre.

Svolge un'importante azione nel globulo rosso, proteggendo tali cellule da pericoli ossidativi che causerebbero l'emolisi. Elemento importante per il suo funzionamento è il NADPH.

Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di produrre.

Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati, benzoati e altre.

X

Contenuti negli alimenti:-Vit. C (idro), E (lipo), A (lipo), manganese, rame, zinco, selenio- Flavonoidi (uva mele cipolle) -polifenoli (cavolo, pomodoro, peperone, prezzemolo) - catechine (tè verde, frutti in bacche). -Terpeni (cavolo, agrumi, basilico, peperoni)- es. Resveratrolo (vino rosso), licopene (pomodoro).

RDA: Manganese 2 mg*, Rame 1.5 mg* (tossico da 10), Zinco15 mg (tossico a 75), Selenio 50 microgrammi (tossico almeno da 700)* stimata

SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicaliNON Presenti nell’organismo:ESOGENI

( Vit. E )

RDA 8 mg/die. Più precisamente il fabbisogno andrebbe riferito al contenuto di grassi poliinsaturi della dieta.Scarsamente tossica. Tollerata almeno fino a 2000 mg/die.Svolge azione antiossidante Contenuto in 100 g di parte edibile (mg)-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Vitamina E fegato di bue 0,5

sardine sott’olio 4.3burro 0,2olio di semi 4,7-----------------------------------------------------------------------------------------carote 0,4-----------------------------------------------------------------------------------------albicocche 0,9

mandorle 11,5

3 noci/die2 mandorle/die

VITAMINA E– tocoferolo

(Acido Ascorbico, L-ascorbato)

Parecchi studi mostrano che vit.C diminuisce durante esercizio fisicoRicerche mostrano che 600 mg vit. C a maratoneti diminuiscono l’incidenza di infezioni dei tratti respiratori superiori. Alcuni studi mostrano anche un effetto ergogenico.Necessità Normali: 60 mg/die.Allenamento quotidiano: 100 mgSport che richiedono sforzi prolungati: fino a 500mgQuantità superiori vengono eliminate con le urine

Fonti principali Contenuto in 100 g di parte edibile (mg)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------Vitamina C peperoni 151

broccoletti di rape 110spinaci 54pomodori maturi 25fragole 54------------------------------------------------1kiwi 85 1arancia 501mandarino 421 pompelmo 56

VITAMINA C– ascorbato

La vitamina C previene il raffreddore

E’ una diceria. Non esistono studi che dimostrano una simile capacità

Esiste una soglia renale ( similmente al glucosio)Il suo metabolismo produce ossalato (calcoli)

Elim.urine

Presente come tale o come precursori non vitaminici (caroteni). Il contenuto totale viene espresso come retinolo-equivalenti (RE). RDA 1000 REVit. A ha azione antiossidante- Deve essere sconsigliato il sovradosaggio perché si accumula. Un eccesso porta a diminuzione della densità ossea e aumento del rischio di fratture dell’anca. Effetti teratogeni sul feto.I precursori (caroteni) sono deboli antiossidanti in vivo e possono essere pro-ossidanti nei polmoni. Gli sportivi nelle grandi città dovrebbero introdurre meno carotene con gli alimenti.

Contenuto in 100 g di parte edibile (µg R.E.) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Vitamina A fegato bovino 16.500

sardine sott’olio 20 burro 960

olio di semi 0 -----------------------------------------------------------------------------------------carote 1148zucca 599spinaci 485indivia 213pomodori maturi 135-----------------------------------------------------------------------------------------

albicocche 360cachi 237melone 189

VITAMINA A– retinolo

Le vitamine funzionano da catalizzatori, cioè aumentano la velocità delle reazioni biochimiche senza essere consumate. Questo ultimo fatto spiega perché sono necessarie solo in piccola quantità. Infatti non si dispone di dati che comprovano la necessità effettiva di un supplemento vitaminico nello sportivo. Infatti si ritiene che le maggiori necessità di vitamine possano essere già compensate dalle maggiori quantità di alimenti introdotti dallo sportivo.

In caso di impegni particolarmente gravosi si può integrare con vitamine C, E, A, B12-folico.

BILANCIO OSSIDATIVO:

Fattori ossidanti = difese antiossidanti

STRESS OSSIDATIVO:

Fattori ossidanti >> difese antiossidanti

ROS:

Implicazioni patologiche

La maggior parte delle patologie e

dell’invecchiamento degli esseri viventi

sono causati da processi chimici

ossidativi, dovuti ad una ECCESSIVA

produzione di radicali liberi.

Eccesso di ROS →→→ STRESS OSSIDATIVO

Contribuiscono all’invecchiamento e malattie degenerative della vecchiaia: tumori, malattie cardiocircolatorie, cataratta, disfunzioni cerebrali, diminuzione delle difese immunitarie

Le proteine presenti negli occhi mostrano un aumento di solfossido di metionina col passare degli anni e le proteine nelle cataratte umane presentano più del 60% dei loro residui di metionina ossidati. Le cavie gravide private di glutatione, il più importante antiossidante solfidrilico delle cellule, producono una prole affetta da cataratta. La più promettente strategia di prevenzione contro questa patologia consiste nell'aumentare il consumo di antiossidanti nelle dieta e nel ridurre il fumo.

Brain = 2% del peso corporeo

Brain = consuma 20-25% di tutto l’ossigeno inspirato

Danno microvascolare => attivazione fosfolipasi C

Accumulo e attivazione di neutrofili

Emolisi

Riduzione ossigeno (ipossia)

CHCH33-CH-CH22-OH-OH0-5%0-5% entra nelle cellule entra nelle cellule della mucosa gastrica della mucosa gastrica nel primo tratto GInel primo tratto GI

85-98%85-98% viene viene metabolizzato metabolizzato nel fegatonel fegato

2-10%2-10% viene escreto viene escreto attraverso polmoni e attraverso polmoni e renireni

RADICALI LIBERI E PATOLOGIE EPATICHERADICALI LIBERI E PATOLOGIE EPATICHE

10-20%10-20%

Nel caso di intossicazione acuta di etanolo, è probabile che

l’eccesso di acetaldeide che si forma venga ossidata da alcuni

enzimi alternativi (xantina-ossidasi) con produzione di anione

superossido.