Tenere sotto controllo la salute con la misurazione dello stress ossidativo
Tutti ormai parlano dello stress ossidativo, dei radicali liberi e di come possono provocare ossidazioni importanti a livello della membrana cellulare e distruggere il DNA.
Oggi possiamo tenere questo aspetto sotto controllo con un semplice esame che ci aiuta a valutare la salute generale dell’organismo, lo stato infiammatorio e l’insorgenza di alcune malattie tra cui tumori, diabete, Alzheimer e malattie cardiovascolari.
Siamo ormai in grado di misurare sia la produzione dei radicali liberi che la capacità del corpo di reagire allo stress ossidativo tramite la barriera antiossidante che comprende sia gli antiossidanti endogeni (sistemi enzimatici complessi) che quelli esogeni (ovvero quelli che si assumono tramite il cibo).
Questo esame è importante per chi soffre delle malattie sopraelencate, chi è in sovrappeso oppure chi ha carenza dell’enzima G6PD (favismo).
Grazie a questa conoscenza possiamo modificare la dieta e lo stile di vita abbassando lo stress ossidativo e, in seguito, prevenire l’invecchiamento e le malattie degenerative.
Cosa sono i radicali liberi:
Con la comparsa dell’ossigeno atmosferico sulla terra, diversi organismi hanno sviluppato meccanismi in grado di utilizzare questo gas per i processi metabolici . I radicali liberi dell’ossigeno, definiti ROS (specie reattive dell’ossigeno) sono molecole che presentano un elettrone spaiato nell’orbitale più esterno, che conferisce loro una marcata instabilità e, conseguentemente, un’elevata reattività con le altre molecole finalizzata al raggiungimento di un livello maggiore di stabilità mediante l’acquisizione di un elettrone; a loro volta, le molecole che reagiscono con i radicali liberi diventano instabili e ricercano un elettrone, innescando un meccanismo a “catena”.
Tale serie di reazioni può durare da frazioni di secondo ad alcune ore e può essere ridimensionata o arrestata solo dalla presenza degli antiossidanti. La formazione di radicali liberi è da considerarsi un processo fisiologico e un organismo sano è adeguatamente attrezzato per contrastarli mediante un sistema anti-radicali endogeno. Le specie reattive dell’ossigeno sono suddivisibili in due categorie principali: i radicali liberi, come il superossido e il radicale ossidrilico, e molecole non radicali, come il perossido d’idrogeno (H2O2).
Cosa comporta il loro eccesso:
Un eccesso di ROS causa uno stress ossidativo che porta all’attivazione dei molti sistemi antiossidanti cellulari (es. superossido dismutasi, catalasi, il sistema del glutatione, tioredossina) al fine di evitare il danneggiamento del DNA, delle proteine e dei lipidi. Elevati livelli di ROS sono potenzialmente tossici per la cellula, poiché possono provocare danni molecolari irreversibili, quali l’ossidazione di polifenoli, catecolammine e tioli, l’inattivazione di enzimi, l’ossidazione di proteine, DNA e lipidi di membrana. Tali alterazioni sono spesso alla base di stati patologici come la senescenza, l’aterosclerosi, laneurodegenerazione, il diabete, l’ischemia ed il cancro.
Negli ultimi anni si è scoperto che le ROS hanno anche un ruolo fisiologico all’interno della cellula attivando proteine come i recettori tirosin-chinasici e le MAP chinasi. Inoltre, è stato dimostrato che bassi livelli di ROS causano un aumento della progressione del ciclo cellulare, mentre livelli più elevati determinano arresto del ciclo cellulare e successivamente apoptosi o necrosi.
Radicali liberi, tumori e invecchiamento.
Studi ancora più recenti hanno mostrato che le cellule tumorali hanno un livello di ROS più elevato rispetto alle cellule normali, associato alla stimolazione oncogenica, ad alterazioni dell’attività metabolica ed a malfunzionamento del mitocondrio.
Le conseguenze dell’aumentato stress ossidativo tumorale sono la stimolazione della proliferazione cellulare, l’incremento delle mutazioni e dell’instabilità genetica e l’alterazione della sensibilità cellulare ad agenti anti-tumorali.
La maggior parte delle patologie e l’invecchiamento degli esseri viventi sono causati da processi chimici ossidativi, dovuti ad una eccessiva produzione di radicali liberi. La presenza dei radicali liberi in organismi viventi ha normalmente conseguenze negative, come il danneggiamento diretto o indiretto del DNA cellulare e la modificazione strutturale delle proteine.
In condizioni normali il potenziale tossico dei radicali liberi è neutralizzato da un complesso sistema di fattori antiossidanti che rappresenta il meccanismo fisiologico di difesa: il rapporto tra fattori ossidanti e difese antiossidanti rappresenta il cosiddetto “bilancio ossidativo”. Lo stress ossidativo è, pertanto, l’espressione biologica di un danno che si verifica quando i fattori pro-ossidanti (farmaci, sostanze tossiche, radiazioni, stati infiammatori, attività fisica esacerbata, etc.) superano le difese antiossidanti endogene (enzimi come la SOD, il coenzima Q10, la catalasi, la perossidasi, etc.) ed esogene (antiossidanti presenti negli alimenti).
La difesa antiossidante:
La difesa antiossidante enzimatica è composta da proteine in grado di rimuovere con un’elevata efficienza catalitica i ROS: la superossido dismutasi (SOD), la catalasi (CAT) e la glutatione perossidasi (GPx). Gli antiossidanti “non enzimatici” comprendono varie molecole a basso peso molecolare (“scavenger“) come ascorbato, vitamina E, carotenoidi, glutatione ridotto (GSH) e metallotioneina (MT).
La vitamina C (acido ascorbico) agisce da antiossidante, esercitando un’azione protettiva nei confronti del radicale superossido, dell’idrossi radicale, dell’ossigeno singoletto e del perossi radicale. La vitamina E è costituita da un complesso di tocoferoli e tocotrienoli (α-, β-, γ-e δ-tocoferolo e α-, β-, γ- e δ-tocotrienolo). In natura la forma più abbondante e di maggiore attività è chiamata α-tocoferolo. Si tratta di un potente antiossidante biologico legato alla membrana cellulare la cui principale funzione è quella di protezione nei confronti del processo di perossidazione lipidica. E’ stato evidenziato che esiste un’attività sinergica tra la vitamina C e la vitamina E che sembrano minimizzare le conseguenze della perossidazione lipidica nelle lipoproteine delle membrane cellulari. Il glutatione (GSH) risulta presente abbondantemente nel citosol, nel nucleo e nei mitocondri. La forma ossidata è costituita dal glutatione disolfuro (GSSG).
L’effetto protettivo del glutatione nei confronti dello stress ossidativo è dovuto al fatto che:
- rappresenta un cofattore di diversi enzimi antiossidanti quali la glutatione perossidasi e la gluatatione transferasi;
- partecipa al trasporto di amminoacidi attraverso la membrana plasmatica;
- è in grado di eliminare direttamente il radicale idrossilico e l’ossigeno singoletto;
- risulta capace di rigenerare importanti sistemi antiossidanti quali vitamina C e vitamina E;
- può ridurre il radicale tocoferolo a vitamina E direttamente o indirettamente attraverso la riduzione del radicale semideidroascorbato ad ascorbato.
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