stress ossidativo

1. RADICALI LIBERI (RL)
O
SPECIE REATTIVE DELL’OSSIGENO (ROS)
In medicina vengono chiamati radicali
liberi anche i ROS

3. ROS
Definizione
Le specie reattive dell’ossigeno
comprendono:
- Forme parzialmente ridotte
dell’ossigeno (RL)
- Specie chimiche ad alta reattività

4. RADICALE LIBERO
Definizione
Specie chimica capace di esistenza
autonoma contenente un elettrone
spaiato nell’orbitale più esterno
ELEVATA instabilità →→ REATTIVITA’
R

5. ELEVATA instabilità →→ REATTIVITA’
Sottrarre l’elettrone da altre molecole
R + X-H R-H + X propagazione
R + X R-X termine
Formazione di ROS = processo fisiologico

6. A concentrazioni elevate i ROS sono dannosi per l’organismo in
quanto attaccano i maggiori costituenti della cellula (proteine, acidi
nucleici, lipidi) partecipando così a processi complessi quali
l’invecchiamento e le patologie ad esso correlate.
A concentrazioni moderate i ROS partecipano attivamente ad una
varietà di processi biologici complessi, implicati nella normale
crescita cellulare quali la trasduzione del segnale, il controllo
dell’espressione genica, la senescenza cellulare, l’apoptosi

7. ROS
RL
Superossido
Radicale idrossile
non radicali
Acqua ossigenata
Ipoclorito
Ossido Nitrico
Ossigeno singoletto

8. Diverse specie chimiche reattive sono implicate nella patogenesi
dello STRESS OSSIDATIVO
Non
radicale
HOClOAcido ipocloroso
Radicale-S
Tiile
Non
radicale
ROONO(Alchil)perossinitrito
Non
radicale
NO2
+Catione nitronio
Non
radicale
ONOOHAcido perossinitroso
Non
radicale
ONOO-Perossinitrito
Non
radicale
N2O3Triossido nitrico
Non
radicale
N2O4Tetrossido nitrico
Non
radicale
HNO2Acido nitroso
RadicaleNO
Ossido nitrico
Non
radicale
O3Ozono
RadicaleE-O
Fenossile (dalla vitamina E)
RadicaleQ
Semichinone (dal Coenz. Q)
Non
radicale
ROOH(Alchil)idroperossido
RadicaleROO
(Alchill-)perossil radicale
RadicaleR
Radicale alchilico
RadicaleHO
Radicale ossidrile
Non
radicale
H2O2Perossido di idrogeno
Radicale (?)1O2
*
Ossigeno singoletto
RadicaleO2

Anione superossido
ClasseFormulaSpecie chimica ClasseFormulaSpecie chimica

10. ROS:
Come si formano ?

11. ANIONE SUPEROSSIDO O2
-∙ (RL)
mitocondri
La sua formazione avviene
spontaneamente in ambienti
particolarmente ricchi di ossigeno

12. ACQUA OSSIGENATA H2O2 (ROS)
perossisomi
SOD
Reazione di
dismutazione
Mono-amino-
ossidasi (MAO)

13. COMT = catecol-O-metiltrasferasi
MAO = monoamminossidasi
URINE
vitamina B12; folato
MAO
INATTIVAZIONE CATECOLAMMINE

14. Fagociti del SI
IPOCLORITO

15. RADICALE OSSIDRILE OH-∙ (RL)
2
_
+
•
•
•
•

16. OH
-∙
Acido arachidonico (Ω6) Carbonio radicalico
+O2
ROO
∙
Radicale perossilipidico
MDA
ROO
∙ + RH → ROOH + R
∙
Perossilipide stabile

17. Malonildialdeide

18. Effetto dei ROS sulle macromolecole
Uno dei siti più sensibili al danno causato
dai ROS è la membrana plasmatica, in
particolare il bersaglio è a livello degli acidi
grassi poliinsaturi.
Il radicale idrossilico OH sottrae un atomo
di idrogeno ad un acido grasso poliinsaturo,
iniziando così una catena di reazioni di
perossidazione lipidica.
I perossidi lipidici formati in questa reazione
vengono degradati per formare dei prodotti
caratteristici quali la malonildialdeide (MDA)
o l’idrossinonenale (HNE)
Questi composti reagiscono con le proteine
formando legami crociati e addotti chimici
con esse (prodotti finali di lipoossidazione
avanzata)

19. OSSIGENO SINGOLETTO 1O2

20. IPOCLORITO ClO-

21. OSSIDO NITRICO NO
eNOS
EFFETTI
. anti-aggreganti
. anti-infiammatori
. anti-ipertensivi
. controllo dell’apprendimento
e della memoria
. modulazione delle secrezioni
e della motilità
. modulazione del tono della
muscolatura liscia bronchiale

22. eccessiva produzione di anione
superossido – comportano la
conversione dell’NO in perossinitrito,
una forma radicalica alla quale è legata
la tossicità del mediatore primario
O2
-∙ + NO  ONOO
∙

24. ROS:
da dove provengono ?
INTRACELLS

25. I mitocondri vengono considerati la fonte principale di ROS cellulari poiché i
radicali del superossido vengono generati costantemente durante la
fosforilazione ossidativa e possono essere convertiti in H2O2 ed altre specie
reattive dell’ossigeno
Durante i processi di fosforilazione ossidativa, il 4-5%
dell’ossigeno non viene completamente ridotto ad H2O, ma
forma prodotti intermedi dell’O2 altamente reattivi

26. Nella cellula, i ROS oltre che nei mitocondri, vengono generati
anche in altri compartimenti e da molti enzimi.

27. Numerose attività metaboliche sono in grado di generare ROS
Citocromo P450
Citocromo b5
NADH deidrogenasi
Citocromo ossidasi
NADPH ossidasi
Lipoossigenasi
Xantina ossidasi
Aldeide ossidasi
Stress ossidativo
da modificazioni reattive
della superficie cellulare
Stress ossidativo
da induzione
farmacometabolica
Stress ossidativo
da variazioni
intracellulari della pO2
Stress ossidativo
da ridotta efficienza del-
la respirazione cellulare
Citocromo P450
Citocromo b5
Xantina ossidasi
Aldeide ossidasi
NADPH ossidasi
Lipoossigenasi
NADH deidrogenasi
Citocromo ossidasi

28. ROS:
da dove provengono ?

29. Consumo di ossigeno nei mitocondri
Ossidazioni di molecole (es. adrenalina, noradrenalina)
Produzioni da reazioni enzimatiche (es. xantine ossidasi)
RADICALE SUPEROSSIDO O2-∙
FONTI ENDOGENE
Perossisomi
Reazioni SOD-dipendenti
Produzione da reazioni enzimatiche (es. MAO)
Ossidazione acidi grassi
PEROSSIDO DI IDROGENO H2O2
Reazioni ossidoriduttive dell’H2O2
In presenza di ferro libero
RADICALE OSSIDRILE ∙OH
Fagociti→→→ BURST OSSIDATIVO
Aumento della temperatura corporea
Aumento delle catecolammine
Produzione di acido lattico
Ipossia-riossigenazione

32. FAGOCITI

33. FONTI ESOGENE
Fumo
Smog
Raggi UV
Ferro e Rame negli alimenti
= 1015 ROS e RL
=

35. ROS:
tossicità ?
MAGGIOR REATTIVITA’ = MAGGIOR TOSSICITA’

36. Velocemente inattivato dalla SOD
No reazioni di propagazione
Velocemente inattivato dalle CAT e GSH
Possibili reazioni di propagazione

37. Tra i ROS è la molecola più tossica
Innesca perossidazione radicalica in tutte le cellule
Danneggia tutte le molecole
Reazioni di propagazione
No meccanismi di inattivazione endogena
DANNI INDOTTI DAI ROS

38. Danneggiano proteine, lipidi e DNA

39. Danneggiano proteine, lipidi e DNA

42. Malonildialdeide

43. ROS:
Sistemi di difesa
SISTEMI SCAVENGER

45. Presenti nell’organismo:
ENDOGENI
- Catalasi
-Superossidodismutasi (SOD):
-Glutatione perossidasi
Coenzima Q10
Ac. Urico
Bilirubina (prodotti di scarto)
Riciclo del glutatione ossidato:
G-S-S-G + NADPH + H+  2 GSH + NADP+
(NADPH dalla via dei pentoso fosfati)
SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali
2 H2O2 ⇄ O2 + 2 H2O

46. Alimenti che contengono manganese:
The, zenzero, zafferano, chiodi di garofano
Alimenti che contengono rame:
Fegato, ostriche, funghi, sesamo
Alimenti che contengono zinco:
Ostriche, cereali, germe di grano, grana
RDA: Manganese 2 mg*, Rame 1.5 mg* (tossico da 10), Zinco15 mg
(tossico a 75), Selenio 50 microgrammi (tossico almeno da 700)
* stimata

47. La glutatione perossidasi è un enzima
appartenente alla classe delle ossidoreduttasi,
che catalizza la seguente reazione:
L'enzima è una proteina contenente un residuo
di selenocisteina.

48. GLUTAMMICO
CISTEINA
GLICINA
RIDOTTO
OSSIDATO

49. Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei
più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di
produrre.
Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o
molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati,
benzoati e altre.
Svolge un'importante azione nel globulo rosso, proteggendo
tali cellule da pericoli ossidativi che causerebbero l'emolisi.
Elemento importante per il suo funzionamento è il NADPH.

50. Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei
più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di
produrre.
Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o
molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati,
benzoati e altre.

52. X

54. Contenuti negli alimenti:
-Vit. C (idro), E (lipo), A (lipo), manganese, rame, zinco, selenio
- Flavonoidi (uva mele cipolle)
- polifenoli (cavolo, pomodoro, peperone, prezzemolo)
- catechine (tè verde, frutti in bacche).
-Terpeni (cavolo, agrumi, basilico, peperoni)- es. Resveratrolo
(vino rosso), licopene (pomodoro).
SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali
NON Presenti nell’organismo:
ESOGENI

56. ( Vit. E )

57. RDA 8 mg/die. Più precisamente il fabbisogno andrebbe riferito al contenuto di grassi
poliinsaturi della dieta.
Scarsamente tossica. Tollerata almeno fino a 2000 mg/die.
Svolge azione antiossidante
Contenuto in 100 g di parte edibile (mg)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamina E fegato di bue 0,5
sardine sott’olio 4.3
burro 0,2
olio di semi 4,7
-----------------------------------------------------------------------------------------
carote 0,4
-----------------------------------------------------------------------------------------
albicocche 0,9
mandorle 11,5
3 noci/die
2 mandorle/die
VITAMINA E– tocoferolo

58. (Acido Ascorbico, L-ascorbato)

59. Idrossiprolina e idrossilisina- legami intracatena
Modificazioni post-traduzionali
Vitamina C
Vitamina C
LEGAMI H
INTRACATENA
MODIFICAZIONI
POST-TRADUZIONALI
(glicosilazione)

60. Parecchi studi mostrano che vit.C diminuisce durante esercizio fisico
Ricerche mostrano che 600 mg vit. C a maratoneti diminuiscono l’incidenza di
infezioni dei tratti respiratori superiori. Alcuni studi mostrano anche un effetto
ergogenico.
Necessità Normali: 60 mg/die.
Allenamento quotidiano: 100 mg
Sport che richiedono sforzi prolungati: fino a 500mg
Quantità superiori vengono eliminate con le urine
Fonti principali Contenuto in 100 g di
parte edibile (mg)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamina C peperoni 151
broccoletti di rape 110
spinaci 54
pomodori maturi 25
fragole 54
------------------------------------------------
1kiwi 85
1arancia 50
1mandarino 42
1 pompelmo 56
VITAMINA C– ascorbato

61. La vitamina C previene il raffreddore
E’ una diceria. Non esistono studi che dimostrano una
simile capacità
Esiste una soglia renale ( similmente al glucosio)
Il suo metabolismo produce ossalato (calcoli)

62. Elim.urine

63. Presente come tale o come precursori non vitaminici (caroteni). Il
contenuto totale viene espresso come retinolo-equivalenti (RE). RDA 1000 RE
Vit. A ha azione antiossidante- Deve essere sconsigliato il sovradosaggio perché si
accumula. Un eccesso porta a diminuzione della densità ossea e aumento del rischio di
fratture dell’anca. Effetti teratogeni sul feto.
I precursori (caroteni) sono deboli antiossidanti in vivo e possono essere pro-ossidanti
nei polmoni.
Contenuto in 100 g di parte edibile (g R.E.)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamina A fegato bovino 16.500
sardine sott’olio 20
burro 960
olio di semi 0
-----------------------------------------------------------------------------------------
carote 1148
zucca 599
spinaci 485
indivia 213
pomodori maturi 135
-----------------------------------------------------------------------------------------
albicocche 360
cachi 237
melone 189
VITAMINA A– retinolo

64. Le vitamine funzionano da catalizzatori, cioè aumentano la velocità
delle reazioni biochimiche senza essere consumate. Questo ultimo
fatto spiega perché sono necessarie solo in piccola quantità. Infatti
non si dispone di dati che comprovano la necessità effettiva di un
supplemento vitaminico nello sportivo. Infatti si ritiene che le
maggiori necessità di vitamine possano essere già compensate dalle
maggiori quantità di alimenti introdotti dallo sportivo.
In caso di impegni particolarmente gravosi si può integrare con
vitamine C, E, A, B12-folico.

65. BILANCIO OSSIDATIVO:
Fattori ossidanti = difese antiossidanti
STRESS OSSIDATIVO:
Fattori ossidanti >> difese antiossidanti

66. ROS:
Implicazioni patologiche

67. La maggior parte delle patologie e
dell’invecchiamento degli esseri viventi
sono causati da processi chimici
ossidativi, dovuti ad una ECCESSIVA
produzione di radicali liberi.

68. Eccesso di ROS →→→ STRESS OSSIDATIVO

69. Contribuiscono all’invecchiamento e malattie degenerative
della vecchiaia: tumori, malattie cardiocircolatorie, cataratta,
disfunzioni cerebrali, diminuzione delle difese immunitarie

70. Le proteine presenti negli occhi mostrano un aumento di
solfossido di metionina col passare degli anni e le proteine
nelle cataratte umane presentano più del 60% dei loro residui
di metionina ossidati. Le cavie gravide private di glutatione,
il più importante antiossidante solfidrilico delle cellule,
producono una prole affetta da cataratta.
La più promettente strategia di prevenzione contro questa
patologia consiste nell'aumentare il consumo di antiossidanti
nelle dieta e nel ridurre il fumo.
PERDITA PROGRESSIVA DI TRASPARENZA DEL CRISTALLINO

71. Brain = 2% del peso corporeo
Brain = consuma 20-25% di tutto l’ossigeno inspirato

73. Danno microvascolare => attivazione fosfolipasi C
Accumulo e attivazione di neutrofili
Emolisi
Riduzione ossigeno (ipossia)

74. CH3-CH2-OH
0-5% entra nelle cellule
della mucosa gastrica nel
primo tratto GI
85-98% viene
metabolizzato nel
fegato
2-10% viene escreto
attraverso polmoni e reni
RADICALI LIBERI E PATOLOGIE EPATICHE
10-20%

75. Nel caso di intossicazione acuta di etanolo, è probabile che
l’eccesso di acetaldeide che si forma venga ossidata da alcuni
enzimi alternativi (xantina-ossidasi) con produzione di anione
superossido.