Speciile reactive de oxigen

Corpul uman este alcatuit in proportie de 99% din sase elemente chimice fundamentale, si anume: O, C, H, N, Ca si P. Fiind compusi din 70% apa, in urma unui calcul matematic se poate concluziona ca mai mult de jumatate din masa corporala este reprezentata de oxigen – aproximativ 63%. Ocupand un rol vital in organism prin reglarea proceselor metabolice celulare, oxigenul este responsabil, de asemeni, de producerea energiei necesare desfasurarii mecanismelor de tip imun, gandirii si memorarii. Conform savantilor, 90% din totalul de energie este furnizat de oxigen, in contrast cu apa sau alimentele ingerate care nu au un aport decat de 10% in asigurarea resurselor energetice ale organismului. Cu toate acestea, oxigenul nu constituie aliatul perfect deoarece este responsabil de producerea de specii reactive ce pot manifesta efecte daunatoare la nivel celular asupra proteinelor, lipidelor si acizilor nucleici. Speciile reactive de oxigen (SRO) sunt reprezentate de radicali de oxigen (superoxid, hidroxil, peroxid) precum si de derivati non-radicalici ai oxigenului (peroxid de hidrogen, oxigen singlet, peroxinitrit). Formele active radicalice reprezinta stari chimice ale oxigenului caracterizate prin prezenta unui electron neimperecheat in orbitali atomici sau moleculari. Datorita dubletului electronic incomplet, sunt molecule extrem de instabile din punct de vedere chimic, care manifesta tendinta de a extrage un electron din cadrul altei molecule, ce implicit va fi oxidata. SRO se formeaza atat sub influenta radiatiilor ionizante (raze X, gamma), cat si in timpul unor procese fiziologic normale precum respiratia celulara. Asadar in cadrul lantului respirator, in mod inevitabil, unii electroni aflati in trecere prin complexul III, reprezentat de Coenzima Q (CoQ), sunteaza calea clasica si actioneaza direct asupra oxigenului, pe care il reduc la anion superoxid. O alta cale de sinteza a SRO se datoreaza activitatii NADPH oxidazei si mieloperoxidazei, enzime ce intra in constitutia neutrofilelelor si macrofagelor – celule cu functie fagocitara implicate in realizarea raspunsului imun.

Stresul oxidativ

Prin reducerea monovalenta a oxigenului molecular sub actiunea NADPH oxidazei sau xantinoxidazei se produce anionul superoxid (O?? ), care adesea se combina cu oxidul nitric pentru a forma anionul peroxinitrit ce, in urma descompunerii, va genera radicalul hidroxil (OH?). Fiind SRO cel mai des implicata in patologie, radicalul hidroxil reprezinta o adevarata amenintare la adresa organismului, deoarece nu exista sisteme enzimatice care sa ii combata activitatea. Reducerea anionului superoxid sub actiunea superoxid dismutzei (SOD) conduce la formarea peroxidului de hidrogen (H2O2), cunoscut si sub denumirea de apa oxigenata. Apa oxigenata sta la rascrucea mai multor cai biochimice, astfel incat in functie de produsul care catalizeaza reactia poate produce efecte benefice sau, din contra, distructive. Prin oxidarea Fe2+ la Fe3+ vor fi generati radicali de tip hidroxil, insa sub actiunea enzimelor cu caracter antioxidant (catalaza, glutation peroxidaza) peroxidul de hidrogen va fi convertit la H2O.

Cat timp nu se acumuleaza in exces, SRO au efecte pozitive in organism, fiind implicate in diverse mecanisme celulare. De exemplu, biosinteza hormonilor tiroidieni presupune formarea de peroxid de hidrogen, in vederea atasarii iodului de tireoglobulina, pentru a se sintetiza tiroxina. Pe de alta parte, in cadrul raspunsului imun, la nivelul neutrofilelor si macrofagelor, prin internalizarea structurilor antigenice de tip bacterian se activeaza NADPH oxidaza care catalizeaza formarea de anion superoxid. Procesul este finalizat in urma actiunii SOD, ce va produce peroxidul de hidrogen care va induce liza bacteriei.

Cu toate acestea, excesul de SRO determina disfunctii la nivelul membranelor celulare, modificari conformationale ale proteinelor, pierderea rolurilor enzimelor alaturi de ruperea lanturilor de ADN si aparitia maladiilor neurodegenerative de tip Alzheimer si Parkinson. Membranele celulare, datorita continutului bogat in acizi grasi polinesaturati, prezinta un grad ridicat de susceptibilitate la actiunea SRO, suferind modificari in fluiditate si permeabilitate. La nivelul ADN este favorizata aparitia mutatiilor sau alterarea exprimarii corecte a genelor prin modificarea tipului de baze azotate, oxidarea dezoxiribozei, ruperea catenelor si realizarea de cross-linkari intre nucleotide si proteine. Efectele actiunii SRO asupra ADN-ului mitocondrial consta in remodelarea structurii acestuia cu generarea de complexe anormale ale lantului respirator, ceea ce va conduce la o directionare haotica a electronilor. Este favorizata asadar printr-un mecanism de feed back pozitiv formarea unui numar cat mai mare de specii radicalice care ar putea induce aparitia cancerului sau accelerarea procesului de imbatranire.

Recent, lumea stiintifica teoretizeaza faptul ca SRO pot reprezenta componente cheie din cadrul cailor de semnalizare, fiind raspunzatoare de inductia sau supresia proliferarii celulare, precum si de declansarea sau inhibarea apoptozei.

Organismul dispune totusi de mecanisme enzimatice (SOD, glutation peroxidaza, catalaza) si neenzimatice (glutation, vitaminele A, B, C, E) care previn actiunea nociva a SRO prin mentinerea procesului de peroxidare la un nivel scazut. Sistemele antioxidante sunt interconectate metabolic pentru a-si asigura regenerarea si actioneaza in cupluri, completandu-se reciproc. Principalele modalitati de actiune sunt  reprezentate de inhibarea generarii radicalilor liberi sau descompunerea celor deja sintetizati.

In concluzie, SRO se produc in mod inevitabil in organism, fiind implicate in cai fiziologice diverse, insa in acelasi timp constituie un trigger deloc neglijabil in aparitia unor afectiuni cat mai diverse.



Leave a Reply