Danni da radicali liberi dell’ossigeno (ROS): significato, cause, prevenzione

MEDICINA ONLINE LABORATORIO BLOOD TEST EXAM ESAME DEL SANGUE FECI URINE GLICEMIA ANALISI GLOBULI ROSSI BIANCHI PIATRINE VALORI ERITROCITI ANEMIA TUMORE CANCRO LEUCEMIA FERRO FALCIFORME MUn radicale libero (o semplicemente “radicale“) in chimica è una entità molecolare reattiva dotata di vita breve, costituita da un atomo o una molecola formata da più atomi, che presenta un elettrone spaiato: questo elettrone rende il radicale molto reattivo, in grado di legarsi ad altri radicali o di sottrarre un elettrone ad altre molecole vicine. I radicali giocano ruoli importanti in vari fenomeni che riguardano l’organismo umano, ad esempio i radicali superossido e monossido di azoto hanno una funzione importantissima nel regolare molti processi biologici, come il controllo della dilatazione dei vasi sanguigni. I radicali liberi sono importanti anche in alcuni meccanismi che portano ai “danni da riperfusione“.

I radicali liberi dell’ossigeno, detti anche ROS, possono provocare danni cellulari, poiché l’ossigeno accetta gli elettroni uno per volta, (viene ridotto monovalentemente) e ciò diventa un problema dal momento che quando accetta il primo elettrone diventa radicale ed in quanto tale va ad ossidare varie strutture cellulari, danneggiandole, provocando i “danni da radicali liberi”, diventati famosi nel linguaggio comune poiché contribuiscono all’invecchiamento “estetico” dell’organismo, anche se purtroppo i danni da ROS non si limitano solo alla bellezza del corpo.

L’elevata reattività dei ROS 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.

Le alterazioni più dannose provocate dai ROS, sono:

  • Alterazioni della membrana cellulare: disfunzione delle pompe ioniche, aumento della permeabilità e lipoperossidazione, che porta a rottura dei doppie legami e quindi della membrana.
  • Alterazioni del nucleo: alterazioni della membrana nucleare, denaturazione di proteine e del DNA, aumento della p53. Quest’ultima può riparare i danni del DNA, ma può anche portate alla apoptosi, indurre l’arresto della crescita cellulare e accelerare la senescenza cellulare. La p53 mutata può favorire la nascita di una neoplasia.
  • Alterazioni del Reticolo endoplasmatico: diminuzione della sintesi proteica e della detossificazione.
  • Alterazione dei lisosomi: fuoriuscita 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 e del GSH che agirebbe da antiossidante. Può esserci anche una ossidazione dei tioli.

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Cause della formazione dei ROS

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.

Sistemi cellulari di difesa

I sistemi di difesa adoperati dalla cellula comprendono enzimi o strutture della catena mitocondriale, dove trattengono i radicali fini a che essi non legano un secondo elettrone, o sistemi detossificanti come enzimi (SOD, catalasi, perossidasi) o scavenger (molecole con gruppi -SH, vitamine C/E/A, chelanti del ferro, come lactoferrina e transferrina).

Patologie dove sono implicati i radicali liberi

Sono numerose le patologie dove i radicali liberi sono implicati:

  • Nella riperfusione seguente un’ipoperfusione
  • In iperossigenazione a causa di ossigeno terapia
  • Nella formazione della cataratta (1% dei casi)
  • Fotosensibilità
  • In caso di sovraccarico di ferro o di rame
  • Neoplasie
  • Nei processi di invecchiamento
  • In presenza di carenza di antiossidanti
  • Nell’aumento della respirazione cellulare data da iperlavoro muscolare, febbre o ipertiroidismo
  • Alcolismo
  • Traumi
  • Malattie neurodegenerative come 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 (quindi con elevato contenuto di vitamine e sali minerali) è davvero un obiettivo a cui chiunque aspiri ad una vita sana dovrebbe aspirare.

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Informazioni su dott. Emilio Alessio Loiacono

Medico Chirurgo - Direttore dello Staff di Medicina OnLine
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