I radicali liberi e lo stress ossidativo

5 Gen, 2024

I radicali liberi e lo stress ossidativo

stress ossidativo - Nicola Dardes Pneumologo Roma
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Se fino a qualche tempo fa per stress ossidativo si intendeva lo “squilibrio tra ossidanti ed antiossidanti in favore dei primi, capace di danneggiare l’organismo”; oggi, questa definizione risulta riduttiva perché è necessario tenere in considerazione la complessità delle relazioni in un sistema dinamico quale quello della biologia redox.

Allora cos’è lo Stress Ossidativo o squilibrio REDOX
(composto dall'inglese reduction, riduzione e oxidation, ossidazione)?

È l’insieme delle alterazioni che si producono nei tessuti, nelle cellule e nelle macromolecole biologiche quando queste sono esposte ad un eccesso di agenti ossidanti.

Nell’organismo umano, le reazioni di ossidazione avvengono continuamente. Il cibo mangiato, ad esempio, viene convertito in energia attraverso processi di ossidazione, e la stessa respirazione cellulare è basata su reazioni di ossidazione.

Durante le reazioni di ossidazione si formano dei prodotti intermedi altamente reattivi, noti come radicali liberi dell’ossigeno, in grado di provocare danni a diverse molecole e strutture cellulari, primo tra tutti il DNA (acido deossiribonucleico), ma anche Proteine e lipidi che compongono le membrane delle cellule.

Uno stato di Stress Ossidativo è determinato dalla azione di sostanze chimiche instabili altamente reattive (i radicali liberi dell’ossigeno e dell’azoto, ROS e RNS), di agenti non radicalici pro-ossidanti (come l’acqua ossigenata) e di radiazioni ionizzanti.

Se le difese antiossidanti della cellula e dell’organismo sono insufficienti a mantenere lo stato REDOX in equilibrio e la situazione di stress è prolungata, l’eccesso di ROS e RNS può generare alterazioni vitali che a lungo andare diventano irreversibili.

Quando i danni dello Stress Ossidativo compromettono in modo irreversibile le più vitali funzioni cellulari, si attivano in genere i meccanismi della apoptosi o “suicidio programmato”: la cellula va incontro a fenomeni regressivi sino alla morte.
Qualora non si manifestasse questo evento, e se i danni consentono il funzionamento della cellula seppure in maniera non ottimale, iniziano a configurarsi i segni della senescenza cellulare, cui si associano molteplici disordini di tipo cronico degenerativo.

Nel caso dei polmoni, lo Stress Ossidativo agisce determinando una maggiore espressione genica infiammatoria, una compromessa risoluzione dei processi infiammatori, un'insensibilità ai corticosteroidi e un rapido invecchiamento dell’organo stesso diventando importante fattore predisponente nella pato-genesi e nella progressione della BPCO (Broncopneumopatia cronica ostruttiva).

Inoltre, i polmoni, cronicamente infiammati, immettono in circolo agenti ossidanti che determinano danno da stress ossidativo nella parete dei vasi, nel tessuto cardiaco, cerebrale, nei muscoli e nel pancreas.

Attualmente il principale antiossidante disponibile per il trattamento di pazienti con BPCO è l’N-acetilcisteina (NAC), un farmaco noto da tempo per avere sia effetti mucolitici che proprietà antinfiammatorie/antiossidanti.

La NAC esercita un effetto antiossidante indiretto in quanto precursore del glutatione (GSH) e protegge l’α1-antitripsina, enzima inibitore dell’elastasi, dall’inattivazione ad opera dell’acido ipocloroso (HOCl), potente agente ossidante prodotto dall’enzima mieloperossidasi dei fagociti attivati.
Recenti segnalazioni in letteratura indicano che il trattamento con ossigeno/ozono, somministrato per via endovenosa a cicli, determina una riduzione del danno periferico da stress ossidativo nei pazienti con insufficienza respiratoria migliorandone la qualità di vita, soprattutto in associazione a programmi di fisioterapia.

Ma come si manifesta lo Stress Ossidativo? Ancor prima che con sintomi evidenti si manifesta sotto forma di danneggiamento di biomolecole fondamentali: i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici (DNA e RNA).

I lipidi possono andare incontro a perossidazione. Può accadere anche a grassi della serie Omega 3, che a causa di questo fenomeno possono perdere le loro proprietà.
Gli Omega 3 e, più in generale, i lipidi perossidati sono estremamente reattivi e possono interagire con proteine e DNA, modificandoli in modo indesiderato.
Anche i mattoni che formano il DNA e l’RNA possono essere ossidati; inoltre, lo stress ossidativo può letteralmente spezzare l’elica di DNA, promuovendo mutazioni e altri pericolosi riarrangiamenti del materiale genetico. Quando, invece, a essere ossidate sono le proteine, la loro conformazione cambia e, di conseguenza, cambia anche la loro funzionalità. 

Lo stress ossidativo viene misurato in medicina, su piccoli campioni di sangue venoso, attraverso il dosaggio dei radicali liberi dell’ossigeno e la determinazione del potere biologico antiossidante.

Numerosi sono i fattori che contribuiscono all’incrinarsi dell’equilibrio fra la produzione e l’eliminazione dei radicali liberi:

  • – l’ infiammazione, soprattutto cronica
  • – il fumo di sigaretta
  • – lo stress psico-fisico intenso e prolungato,
  • – l’elevato consumo di alcolici,
  • – le diete troppo ricche di proteine e di grassi animali saturi,
  • – gli alimenti non tollerati,
  • – la presenza di un eccesso di ferro (che è in grado di attivare reazioni chimiche dannose),
  • – l’esposizione ad ambienti inquinati, le radiazioni ionizzanti e ultraviolette (ozono in eccesso e raggi UVA e UVB),
  • – l’attività fisica troppo intensa,
  • alcuni farmaci.

Redazionale