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ATTIVITÀ ANTIOSSIDANTE E STRESS OSSIDATIVO

di Francesca Ciani* e Simona Tafuri*


I radicali liberi svolgono un ruolo importante nella regolazione dell’attività metabolica e il funzionamento di alcuni organi. Esiste, comunque, una complessa interazione tra pro-ossidanti (radicali liberi) e antiossidanti, finalizzata al mantenimento dell’omeostasi intracellulare. Se si verifica uno squilibrio tra questi, siamo di fronte ad uno stato di stress ossidativo (OS), che risulta essere un fattore di rischio per la salute.

I radicali liberi sono atomi o raggruppamenti di atomi aventi negli orbitali esterni uno o più elettroni spaiati. Essi presentano una reattività più o meno spiccata, legata alla tendenza spontanea ad esistere come entità aventi tutti gli elettroni disposti in coppie, condizione che corrisponde alla stabilità chimica. I radicali liberi vengono classificati sulla base della natura dell’atomo al quale appartiene l’orbitale con l’elettrone spaiato; esistono, quindi, radicali liberi centrati sull’ossigeno, sul carbonio, sull’azoto, sul cloro. I radicali liberi dell’ossigeno rientrano nella famiglia delle specie reattive dell’ossigeno (Reactive Oxygen Species, ROS). Con questo termine si intende una classe di specie chimiche reattive derivate dall’ossigeno, di natura non necessariamente radicalica, tutte accomunate dalla tendenza più o meno spiccata ad ossidare vari substrati organici (carboidrati, lipidi, amminoacidi, proteine, nucleotidi). Classici esempi di ROS di natura radicalica sono l’ossigeno singoletto e il radicale idrossile; l’ozono ed il perossido di idrogeno sono specie reattive non radicaliche dell’ossigeno. I radicali liberi possono essere generati attraverso diversi meccanismi e, una volta formati, danno luogo ad una serie di reazioni a catena, nel corso delle quali il sito radicalico può essere trasferito o inattivato.

Negli organismi viventi la produzione di ROS, in misura limitata e nel corso della normale attività metabolica cellulare, è un evento fisiologico e varie delle sostanze che si producono in seguito ad eventi radicalici svolgono addirittura nell’organismo funzioni regolatorie; alcuni agenti esogeni, tuttavia, possono incrementarne la produzione.

Le fonti metaboliche primarie di radicali liberi sono: la membrana plasmatica, i mitocondri, i perossisomi, il reticolo endoplasmatico liscio ed il citosol. In queste sedi i ROS vengono prodotti o spontaneamente o per effetto di reazioni catalizzate da enzimi o da metalli di transizione (ferro o rame). I ROS sono coinvolti non solo nel metabolismo cellulare ma anche nei “processi reattivi”, quali infezioni e infiammazioni. L’anione superossido e gli altri ROS vengono generati sulla superficie esterna della membrana dei leucociti attivati. Queste specie reattive sono in grado di attaccare elementi estranei quali i batteri, indebolendone la parete e rendendoli più facilmente accessibili alla fagocitosi e alla loro distruzione.

La produzione di radicali liberi da parte delle cellule può subire un incremento notevole per effetto di stimolazioni esterne; agenti fisici (radiazioni ionizzanti e raggi UV), chimici (ozono, idrocarburi aromatici policiclici o taluni farmaci) e biologici (batteri) possono indurre un aumento della produzione attraverso una specifica stimolazione metabolica (Fig. 1).

Gli antiossidanti sono gruppi di sostanze di diversa natura chimica e presenti a basse concentrazioni rispetto al substrato che agiscono inattivando o eliminando, con vari meccanismi, i radicali liberi che si sono formati. Essi costituiscono un sofisticato sistema di difesa, risultato di millenni di evoluzione, nel quale annoveriamo enzimi, vitamine, oligoelementi e altre sostanze simil-vitaminiche. Esistono varie classificazioni basate su diversi criteri: origine (antiossidanti endogeni ed esogeni), natura chimica (enzimatici e non-enzimatici), solubilità nei grassi o in acqua. Sulla base del meccanismo d’azione, esistono quattro gruppi di antiossidanti: preventivi, scavenger, agenti di riparo e agenti adattativi.

Il sistema fisiologico di difesa antiossidante consiste in antiossidanti endogeni ed esogeni che collaborano nella difesa delle biomacromolecole nei confronti degli insulti ossidativi. Gli antiossidanti endogeni sono essenzialmente enzimi, quelli esogeni includono nutrienti e non-nutrienti introdotti nell’organismo attraverso la dieta. Gli antiossidanti endogeni comprendono sostanzialmente sistemi enzimatici: superossido dismutasi (SOD), catalasi (CAT) e glutatione perossidasi (GPx). Gli antiossidanti esogeni possono essere suddivisi in base al loro meccanismo d’azione in tre gruppi: quelli che reagiscono direttamente con i radicali liberi trasformandoli in molecole meno reattive, neutralizzandoli (vitamina C, vitamina E, vitamina A, carotenoidi e composti fenolici); quelli che svolgono un’azione chelante nei confronti di ioni metallici come ferro e rame evitando le reazioni di Fenton (albumina, transferrina e ceruloplasmina); minerali che rappresentano componenti strutturali di enzimi antiossidanti (rame, zinco, manganese e selenio) (Fig. 2).

Un ruolo di grande importanza nella modulazione dello stress ossidativo è esercitato dalla dieta, tramite la quale l’organismo introduce sia substrati ossidabili che sostanze antiossidanti. Le numerose evidenze epidemiologiche hanno mostrato come la dieta, attraverso molecole bioattive, moduli e prevenga la formazione e la progressione delle malattie degenerative, indirizzando l’interesse della ricerca sullo studio dei rapporti tra alimentazione, stress ossidativo e patologie.

FIGURA 1
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FIGURA 2
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* Dipartimento di Medicina Veterinaria e Produzioni Animali – Università degli Studi di Napoli Federico II.




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