ROS e radicali liberi
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Il documento tratta dell'importanza dei radicali liberi e delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) nel metabolismo e nella medicina, descrivendo i loro meccanismi di formazione e i potenziali danni cellulari. Vengono analizzati anche i sistemi di difesa antiossidante, sia endogeni che esogeni, e il ruolo delle vitamine nel prevenire stress ossidativo. Infine, si discute il legame tra eccessiva produzione di ROS e patologie come tumori, malattie cardiocircolatorie e invecchiamento.
ROS e radicali liberi
- 1. … con la comparsa dell’ossigeno atmosferico sulla terra, diversi organismi hanno sviluppato meccanismi in grado di utilizzare questo gas per i processi metabolici…
- 2. 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 uno o più elettroni spaiati nell’orbitale più esterno R ELEVATA instabilità →→ REATTIVITA’
- 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. ROS RL non radicali Superossido Acqua ossigenata Radicale idrossile Ipoclorito Ossido Nitrico Ossigeno singoletto
- 8. ROS: Come si formano ?
- 9. -∙ ANIONE SUPEROSSIDO O2 mitocondri La sua formazione avviene spontaneamente in ambienti particolarmente ricchi di ossigeno
- 10. ACQUA OSSIGENATA H2O2 perossisomi Reazione di SOD dismutazione Mono-amino- ossidasi (MAO)
- 12. -∙ RADICALE OSSIDRILE OH _ + • 2 • • •
- 13. -∙ +O2 OH ∙ ROO Radicale perossilipidico Acido arachidonico Carbonio radicalico MDA ∙ ∙ ROO + RH → ROOH + R Perossilipide stabile
- 14. OSSIGENO SINGOLETTO 1O2 2 IPOCLORITO ClO-
- 15. OSSIDO NITRICO NO EFFETTI . anti-aggreganti . anti-infiammatori . anti-ipertensivi . controllo dell’apprendimento eNOS e della memoria . modulazione delle secrezioni e della motilità . modulazione del tono della muscolatura liscia bronchiale
- 16. eccessiva produzione di anione superossido – comportano la conversione dell’NO in perossinitrito, una forma radicalica alla quale è legata la tossicità del mediatore primario
- 18. ROS: da dove provengono ?
- 19. FONTI ENDOGENE Consumo di ossigeno nei mitocondri Ossidazioni di molecole (es. adrenalina, noradrenalina) Produzioni da reazioni enzimatiche (es. xantine ossidasi) RADICALE SUPEROSSIDO O2-∙ Perossisomi Reazioni SOD-dipendenti Produzione da reazioni enzimatiche (es. MAO) Ossidazione acidi grassi PEROSSIDO DI IDROGENO H2O2 Reazioni ossidoriduttive dell’H2O2 Aumento della temperatura corporea In presenza di ferro libero Aumento delle catecolammine RADICALE OSSIDRILE ∙OH Produzione di acido lattico Ipossia-riossigenazione Fagociti→→→ BURST OSSIDATIVO
- 22. FAGOCITI
- 23. FONTI ESOGENE Fumo Smog Raggi UV Ferro e Rame negli alimenti = 1015 ROS e RL =
- 25. ROS: tossicità ? MAGGIOR REATTIVITA’ = MAGGIOR TOSSICITA’
- 26. Velocemente inattivato dalla SOD No reazioni di propagazione Velocemente inattivato dalle CAT e GSH Possibili reazioni di propagazione
- 27. 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
- 28. Danneggiano proteine, lipidi e DNA
- 29. Danneggiano proteine, lipidi e DNA
- 31. Malonildialdeide
- 33. ROS: Sistemi di difesa SISTEMI SCAVENGER
- 35. SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali Presenti nell’organismo: ENDOGENI - Catalasi -Superossidodismutasi (SOD): -Glutatione perossidasi Riciclo del glutatione ossidato: G-S-S-G + NADPH + H+ 2 GSH + NADP+ (NADPH dalla via dei pentoso fosfati) Coenzima Q10 Ac. Urico Bilirubina (prodotti di scarto)
- 36. CISTEINA GLICINA GLUTAMMICO OSSIDATO RIDOTTO
- 37. 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.
- 39. SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali NON Presenti nell’organismo: ESOGENI 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). RDA: Manganese 2 mg*, Rame 1.5 mg* (tossico da 10), Zinco15 mg (tossico a 75), Selenio 50 microgrammi (tossico almeno da 700) * stimata
- 41. ( Vit. E )
- 42. VITAMINA E– tocoferolo 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
- 44. VITAMINA C– ascorbato 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
- 45. 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)
- 46. Elim.urine
- 47. VITAMINA A– retinolo 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. Gli sportivi nelle grandi città dovrebbero introdurre meno carotene con gli alimenti. Contenuto in 100 g di parte edibile (µg 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
- 48. 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.
- 49. BILANCIO OSSIDATIVO: Fattori ossidanti = difese antiossidanti STRESS OSSIDATIVO: Fattori ossidanti >> difese antiossidanti
- 51. 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.
- 52. Eccesso di ROS →→→ STRESS OSSIDATIVO
- 53. Contribuiscono all’invecchiamento e malattie degenerative della vecchiaia: tumori, malattie cardiocircolatorie, cataratta, disfunzioni cerebrali, diminuzione delle difese immunitarie