COSA SONO

I radicali Liberi ( RL ) sono molecole o frammenti di molecola altamente instabili e reattive in quanto posseggono un elettrone ” spaiato” .
Un composto chimico è stabile quando gli elettroni sono appaiati fra di loro. Se un elettrone non ha un compagno esso può diventare altamente reattivo e cercherà un altro elettrone al quale appaiarsi allo scopo di tornare ad uno stato di stabilità.
I Radicali Liberi ,che circolano nell’organismo,reagiscono rapidamente con tutte le strutture molecolari che incontrano (proteine, acidi nucleici, lipidi), le danneggia, e impedisce quindi lo svolgimento delle loro naturali funzioni.
In queste “collisioni” vengono prodotti nuovi radicali liberi, spesso più tossici e dannosi dei precedenti; si verifica così un fenomeno di “amplificazione” del danno.
Come vedremo più dettagliatamente in seguito, oggi si ritiene che i RL sono chiamati in causa nella genesi biochimica di un gran numero di eventi fisiopatologici (aterosclerosi, malattie cardiovascolari, malattie polmonari, artrite, cataratta, disturbi neurologici, cancro, invecchiamento).

CLASSIFICAZIONE

Esistono diversi tipi di radicali liberi ma quelli più importanti derivano dall’ossigeno (RLO). L’ossigeno molecolare (O2) negli organismi viventi è essenziale per lo svolgimento dei vari processi metabolici, ma ciò richiede un alto prezzo da pagare.

In effetti nel corso di tali reazioni vengono prodotti particolari forme di ossigeno instabili e reattive denominate appunto radicali liberi.

Questi sono:

-ANIONE SUPEROSSIDO O2*

-IDROSSILE OH*

-OSSIDO NITRICO NO*

-DIOSSIDO DI AZOTO NO2*

– RADICALE PEROSSIDO LOO*

Forma altamente reattiva di ossigeno molecolare; contiene una coppia di elettroni appaiati ma in una configurazioni instabile.

Potente generatore di radicali liberi. Si forma dall’attivazione fotochimica di O2 e dalla perossidazione dei lipidi di membrana.

Il nostro organismo produce constantemente radicali liberi ossigeno-derivati sia attraverso meccanismi endogeni, sia attraverso l’azione di agenti esogeni.

Meccanismi esogeni

1) metabolismo cellulare

Durante i normali processi metabolici che avvengono nella cellula a scopo energetico, una piccola quantità di ossigeno (1-2 %) viene ridotta di un singolo elettrone, secondo questa reazione

O2 + e ——————— O2* (Anione Superossido)

Si forma così l’anione superossido (O2*) che rappresenta il RL primario più abbondantemente prodotto. La sua reattività relativamente debole (in confronto a quella di altri RL) lo mette in grado di estendere la propria azione lontano dai siti di produzione. Circola nell’organismo e danneggia le strutture con le quali viene in contatto.

2) INFIAMMAZIONE

I fagociti (neutrofili, eosinofili, monociti -macrofagi) che intervengono nel processo infiammatorio producono un alta quantità di anione superossido.
Questo rappresenta un importante sistema difensivo dell’organismo contro le infezioni; infatti l’anione superossido attacca i batteri, altera la loro struttura e li rende inattivi.
La reazione che porta alla formazione del radicale Superossido avviene per mezzo dell’attivazione di un enzima presente all’interno dei fagociti: NAOP ossidasi:
Questo enzima, attivato da noxe patogene (batteri, virus, ecc.),catalizza la seguente reazione :

NADP ridotto + 2O2 NADP ossidasi NADP ossidato + 2O2 *+ 2H⁺

Ciò comporta un enorme aumento di consumo di ossigeno (O2), superiore di circa 50 volte quello basale, che viene ridotto ad ione superossido ( O2*).
Gli ioni superossido, così formati, possono reagire con H2O2, formando un altro potente radicale libero che è il Radicale Idrossile (OH*). Ciò avviene secondo un meccanismo non ancora del tutto chiaro. L’ipotesi comunemente proposta è quella della riduzione di H2O2 dall’ O2* (Reazione di Haer – Weiss), ovvero:

H2O2 + O2* ——————– OH + OH* + O2

In questo processo partecipano principalmente i neutrofili.
Il radicale idrossile prodotto è circa mille volte più attivo dello ione superossido e di conseguenza è più dannoso per le cellule.

3) ISCHEMIA – RIPERFUSIONE

L’esposizione ad aumentati livelli di ossigeno,quali quelli che si verificano nella riperfusione di un tessuto ipossico, è accompagnata dalla produzione di radicali liberi. In questo caso la produzione di O2 deriva dalla ossidazione della xantina.
Numerosi agenti esogeni possono provocare una accellerazione nella formazione di questi particolari radicali liberi.

1) radiazioni

L’attivazione fotochimica di O2 porta alla formazione dell’Ossigeno Singoletto, forma altamente reattiva di ossigeno molecolare, potente generatore di radicali liberi.

Le radiazioni ionizzanti portano alla formazione del radicale idrossile (OH*).

2) fumo di sigaretta e inquinanti ambientali (o3 – no2)

3) farmaci

4) stress psico – fisico

I fattori stressanti possono essere di diversa natura e comprendere tanto quelli di pertinenza fisica (esposizione al caldo, freddo, luce intensa, ecc.) quanto quelli biologici (batteri, virus) , psicologici ed emozionali.

La reazione di stress innesca un insieme di alterazioni neurochimiche, ormonali ed immunologiche con alte produzioni dei vari radicali liberi.

5) alimentazione

In ultima analisi possiamo considerare un aumento relativo di questi RL dovuto a cause alimentari, come le diete “sbilanciate”, che non sono in grado di fornire quantità adeguate di fattori implicati direttamente ed indirettamente nei processi di neutralizzazione di questi RL (sostanze antiossidanti come vit. E , vit. C, Beta Carotene, ecc.).

E’ stato ipotizzato un coinvolgimento dei radicali liberi in diverse patologie umane e nello stesso processo fisiologico dell’invecchiamento.

Il principale bersaglio dei radicali liberi è rappresentato dai lipidi delle membrane cellulari e delle lipoproteine a bassa densità (LDL). Inoltre questi RL possono interargire con gli acidi nucleici (DNA/RNA) e con le proteine alterandone la struttura.

Membrane cellulari

I lipidi delle membrane cellulari rappresentano un particolare bersaglio dei RLO.
Ciò è dovuto alla loro natura chimica e alla loro particolare conformazione a doppio strato regolare.

Sotto l’influenza dei RLO gli acidi grassi polinsaturi, delle membrane cellulari, vanno incontro ad un processo di perossidazione.

La struttura regolare a doppio strato dei lipidi porta ad una rapida “propagazione” della reazione di perossidazione degli acidi grassi. Ciò determina una disorganizzazione della architettura della membrana con anormalità funzionale dei recettori e dei canali proteici.

Ne deriva una alterazione funzionale della cellula e quindi del tessuto di appartenenza.
La Vitamina E, “spazzino” naturale dei RLO, risiede nelle membrane cellulari e tenta di arrestare questo processo di perossidazione lipidica, mantanendo così l’integrità e la stabilità delle membrane biologiche.

Le LDL sono lipoproteine a bassa densità deputate principalmente al trasporto del colesterolo nel plasma e dell’Alfa-Tocoferolo (Vit. E).
I radicali liberi dell’ossigeno presentano una particolare reattività per il colesterolo delle LDL.
A contatto con i RLO le lipoproteine vengono ossidate, con alterazione delle proprietà fisico – strutturali e delle attività biologiche.
Diventano particolarmente citotossiche, e danneggiano l’integrità dell’endotelio del vaso dove si trovano.
Oggi si ritiene che le LDL ossidate dai radicali liberi giocano un ruolo critico nello sviluppo e nella progressione delle lesioni aterosclerotiche e quindi nelle malattie cardio – vascolari.
In realtà esistono tre principali sottoclassi di LDL diverse tra loro per dimensione, densità e catabolismo : le LDL1 leggere, le LDL2 intermedie e le LDL3 piccole e dense.
E’ stato accertato che le LDL3 sono le maggiori responsabili delle lesioni aterosclerotiche in quanto hanno una vita più lunga e presentano una scarsa resistenza allo stress ossidativo.
Pertanto un paziente potrebbe non avere un colesterolo-LDL molto elevato, ma essere ugualmente esposto ad un elevato rischio se le LDL piccole e dense, le LDL3, predominano rispetto alle altre sottoclassi o raggiungono, comunque, concentrazioni elevate.
Esistono almeno due processi catabolici per lo smaltimento delle LDL . Il primo è considerato non – aterogeno ed è rappresentato dalla degradazione delle LDL da parte del fegato. Nel secondo invece le LDL vengono eliminate attraverso una via considerata aterogena.
Nella via aterogena, le LDL ossidate dai radicali liberi, alterate nella loro struttura, non vengono riconosciute ed eliminate dai recettori presenti nel fegato, ma vengono riconosciute da un altro recettore presente sui macrofagi.
Le LDL vengono fagogitate dai macrofagi locali che si “ingolfano” di goccioline lipidiche trasformandosi in FOAL CELLS (cellule schiumose o nuvola).
Il deposito del materiale lipidico, nella parete arteriosa, è responsabile della “stria lipidica” , primo ed ancora reversibile stadio del processo di aterogenesi.
Su questa stria lipidica, di poco rilievata, si svilupperà nel tempo la “placca fibrosa” vera e propria. Come già visto in precedenza le LDL rappresentano il principale veicolo di trasporto della vitamina E.
La vitamina E protegge le LDL neutralizzando i radicali liberi e quindi interrompe la propagazione del processo di perossidazione.

7. ACIDI NUCLEICI DNA-RNA

Una eccessiva produzione di radicali liberi porta ad un aumento di LDL ossidate con conseguente diminuzione di Vit. E e quindi del potere di difesa antiossidante dell’organismo.
Alcuni studi hanno dimostrato che i nutrienti, aventi potere antiossidante (Vit. C, Vit. E, Beta-Carotene, ecc.), svolgono un ruolo protettivo nei confronti della genesi di alcune patologie cardiovascolari.

Riduzione del rischio di angina e di mortalità da cardiopatia ischemica sono state osservate a più elevate assunzioni di Vit. E.

I radicali liberi e l’ossigeno singoletto possono interagire con il DNA ed il RNA (materiale genetico delle cellule) danneggiandoli, e provocando così delle mutazioni.
E’ stato ipotizzato che questa alterazione del codice genetico rappresenta il meccanismo di comparsa del cancro.

Alcuni studi epidemologici hanno dimostrato l’esistenza di una relazione inversa tra “status” della Vit. E e il rischio di alcune neoplasie, quali quelle mammarie, polmonari, orali e faringee.

La Vit. C è stata associata, in molti studi epidemiologici, ad un ridotto rischio di comparsa di alcune neoplasie, in particolare gastro – intestinali.

Nel nostro organismo le proteine non sono solo sostanze strutturali (ad es. collagene) ma sono i regolatori di tutte le attività delle cellule. Di natura proteica sono infatti enzimi, ormoni, pigmenti respiratori (emoglobina), nucleoproteine, ecc.
Le molteplici attività svolte dalle proteine lasciano comprendere come l’attacco di esse da parte dei radicali liberi possano portare a danni sia in ambito strutturale (polimerizzazione dell’acido ialuronico, alterazione dei ponti di collagene), sia nello svolgimento delle varie e complesse reazioni metaboliche.