Dal punto di vista chimico si definisce “radicale libero” (o semplicemente “radicale”) un’entità molecolare che possiede breve vita media, costituita da un atomo o una molecola formata da più atomi, che presenta un elettrone spaiato: tale elettrone rende il radicale molto reattivo, in grado di legarsi ad altri radicali o di sottrarre un elettrone ad altre molecole vicine.
Danno cellulare da radicale libero
I radicali liberi sono uno dei meccanismi di danno cellulare più importante, sebbene assolvano a molte funzioni fondamentali dell’organismo quando controllati. La loro elevata reattività gli permette di reagire facilmente con una qualsiasi molecola si trovi in loro prossimità (carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici) danneggiandola e spesso compromettendone la funzione. Inoltre, reagendo con altre molecole, hanno la capacità di autopropagarsi trasformando i loro bersagli in radicali liberi e scatenando così reazioni a catena che possono provocare estesi danni nella cellula.
In condizioni normali, ciascuna cellula produce radicali liberi tramite vari processi, come reazioni enzimatiche (ad esempio la xantina ossidasi o la NO sintasi), fosforilazione ossidativa, difesa immunitaria (granulociti neutrofili e macrofagi). Queste piccole quantità sono tollerate e vengono inattivate da sistemi enzimatici come il glutatione ed altri antiossidanti detti scavenger per la loro capacità di neutralizzare i radicali liberi.
Quando la produzione di radicali liberi è eccessiva si genera ciò che viene chiamato “stress ossidativo“. In questo caso i sistemi enzimatici e gli antiossidanti intracellulari sono insufficienti e non riescono più a far fronte alla sovraproduzione di radicali liberi al punto che essi aumentano fino a generare un danno cellulare che può essere sia reversibile, in tal caso la cellula torna alle condizioni normali, o irreversibile, con conseguente morte cellulare per apoptosi o per necrosi. Lo stress ossidativo è imputato quale causa o concausa di patologie quali il cancro, l’invecchiamento cellulare e malattie degenerative.
Fattori interni responsabili della produzione di radicali liberi
All’interno della cellula i radicali liberi possono essere generati in vari modi, ad esempio attraverso meccanismi interni all’organismo:
- infiammazione;
- attività enzimatica;
- trasporto di elettroni nei mitocondri (produzione aerobica di energia);
- B-ossidazione (metabolismo degli acidi grassi);
- reazioni del citocromo P450 (metabolizzazione di farmaci, sostanze tossiche ecc.);
- attività delle cellule fagocitarie (sistema immunitario);
- fosforilazione ossidativa (che si verifica durante la respirazione cellulare);
- l’azione di altri radicali liberi.
Fattori esterni responsabili della produzione di radicali liberi
Fattori esterni all’organismo che promuovono la formazione di radicali liberi, sono:
- inquinamento ambientale;
- droghe;
- fumo;
- alcol;
- farmaci;
- raggi ultravioletti (radiazione solare);
- radiazioni ionizzanti;
- stress psicofisico prolungato
- attività fisica intensa;
- additivi e sostanze tossiche presenti negli alimenti o sviluppate durante la loro cottura.
Effetti dei radicali liberi
I radicali liberi tendono a danneggiare la cellula in modo particolare in tre componenti: i grassi, le proteine ed il DNA:
- perossidazione lipidica : i radicali liberi danneggino i lipidi, in particolare quelli della membrana plasmatica e delle membrane degli organelli intracellulari;
- ossidazione delle proteine: i radicali liberi agiscono ossidando i gruppi laterali degli amminoacidi, danneggiando la funzione della proteina, promuovendo la formazione di legami crociati come il legame disolfuro, alterandone la struttura o il ripiegamento: possono quindi dare origine ad amminoacidi modificati nella struttura e nella funzione;
- danno al DNA: i radicali liberi possono determinare mutazioni o danneggiare macroscopicamente lo stesso DNA e alterare la struttura chimica delle basi azotate formandone di nuove come 8-ossiguanina o 5-idrossimetiluracile. Tramite questo tipo di danno sono concausa dell’invecchiamento cellulare e – soprattutto – aumentano il rischio che la cellula con DNA alterato si moltiplichi in modo alterato, dando origine ad un cancro.
ROS (Reactive Oxygen Species) e danni alla cellula
Le specie reattive dell’ossigeno sono chiamate “ROS”: sono i radicali liberi a maggior diffusione. I più importanti ROS sono:
- l’anione superossido O2-;
- il perossido d’idrogeno H2O2 (l’acqua ossigenata);
- il radicale ossidrilico •OH.
I danni provocati dai ROS portano ad alterazioni funzionali che possono terminare con la necrosi o l’apoptosi della cellula. Coinvolgono:
- alterazioni della membrana: disfunzione delle pompe ioniche, aumento della permeabilità e lipoperossidazione;
- alterazioni del nucleo: alterazioni della membrana nucleare, denaturazione di proteine e del DNA, mutazione della p53 che può favorire la nascita di una neoplasia;
- alterazioni del reticolo endoplasmatico: diminuzione della sintesi proteica e della detossificazione;
- alterazione dei lisososmi: fuoruscita degli enzimi contenuti con loro attivazione e conseguenti danni;
- alterazione dei mitocondri: diminuzione della funzionalità delle pompe di membrana e dell’ATP intracellulare dovuto all’aumento dell’idrolisi di ATP, ADP e AMP per riparare i danni e per l’inefficienza conseguita dai mitocondri per i ROS;
- alterazioni del citoplasma: l’ambiente diventa più acido, con seguente diminuzione della glicolisi.
Patologie e condizioni favorite dai radicali liberi
Sono numerose le patologie e le condizioni che i radicali liberi determinano o comunque favoriscono, sia in modo diretto che indiretto e specialmente in assenza di adeguate quantità di antiossidanti, tra cui:
- invecchiamento dell’organismo;
- invecchiamento di tutti i tessuti del corpo;
- formazione di tumori maligni (cancro);
- danno da riperfusione post ipoperfusione;
- iperossigenazione a causa di ossigeno terapia;
- cataratta;
- fotosensibilità;
- numerose malattie neurodegenerative come morbo di Alzheimer, Huntington, SLA e Parkinson.
Radicali liberi: come combatterli
Per combattere i radicali liberi ci sono due sistemi fondamentali:
- evitare il più possibile la formazione di nuovi radicali liberi: a tale scopo si devono evitare tutti quei fattori responsabili della produzione di radicali liberi prima elencati, come ad esempio smettere di fumare, bere alcolici o fare sforzi fisici eccessivi e prolungati;
- assumere una elevata quantità di antiossidanti per contrastare i radicali già esistenti. A tale scopo una dieta normocalorica bilanciata, ricca di acqua, frutta e verdura di stagione è davvero un obiettivo a cui chiunque aspiri ad una vita sana dovrebbe aspirare.
Una lista di antiossidanti è la seguente:
- vitamina E;
- vitamina A;
- acido lipoico;
- vitamina C;
- licopene;
- selenio;
- rame;
- glutatione;
- coenzima Q10;
- melatonina;
- polifenoli;
- bioflavonoidi.
Assumere cibi ricchi di tali antiossidati, aiuta l’organismo a contrastare i radicali liberi. Un importante primo passo per contrastarli, oltre alla dieta, è assumere giornalmente un integratore completo di vitamine e sali minerali, come questo: https://amzn.to/2GP0i6f
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Lo Staff di Medicina OnLine
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