Estrés oxidativo

Nuestras células generan energía reduciendo el oxígeno molecular a agua. Durante este proceso se producen pequeñas cantidades de formas reactivas de oxígeno parcialmente reducidas como un subproducto inevitable de la respiración mitocondrial. Algunas de estas formas son radicales libres que pueden dañar lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Son referidos como especies de oxígeno reactivo. 

Las células tienen sistemas de defensa para prevenir la lesión causada por estos productos.Un desequilibrio entre los sistemas generadores y limpiadores de radicales libres da lugar a un estrés oxidativo, una situación que se ha asociado con la lesión celular observada en muchas afecciones patológicas.

Los radicales libres son especies químicas que tienen un único electrón sin su par en una órbita externa. La energía creada por esta configuración inestable se libera a través de reacciones con molélucas adyacentes, tales como productos químicos inorgánicos u orgánicos -proteínas, lípidos, hidratos- particularmente con moléculas clave en las membranas celulares y ácidos nucleicos (DNA). Además, los radicales libres inician reacciones autocatalíticas en las cuales las moléculas con las que reaccionan se convierten a su vez en radicales libres, propagando el daño en cadena. 

Los radicales libres pueden generarse dentro de las células de diversa maneras:

• Absorción de la energía radiante (p.ej.luz ultravioleta, rayos X). La radiación ionizante puede hidrolizar el agua en radicales libres hidroxilo (OH) e hidrógeno.
• Metabolismo enzimático de agentes químicos o fármacos exógenos.
• Las reacciones de reducción-oxidación que ocurren durante los procesos metabólicos normales. Durante la respiración normal, el oxígeno molecular se reduce secuencialmente mediante la adición de cuatro electrones para generar agua. Tal conversión tiene lugar mediante enzimas oxidativas en el retículo endoplásmico, citosol, mitocondrias, peroxisomas y lisosomas. En este proceso se producen pequeñas cantidades de intermediarios tóxicos; estos incluyen el radical anión superóxido, peróxido de hidrógeno e iones hidroxilo.
• Metales de transición tales como hierro y cobre donan o aceptan electrones libres durante las reacciones intracelulares y catalizan la formación de radicales libres.
• El óxido nítrico (ON), un mediador químico importante, puede actuar como radical libre.

Los efectos de estas especies reactivas son de un rango amplio, pero tres reacciones son particularmente relevantes en la lesión celular;

• Peroxidación lipídica de membranas. Los radicales libres en presencia de oxígeno pueden producir peroxidación de lípidos dentro del plasma y de las membranas de la organelas. Las interacciones lípido-radical libre dan lugar a peróxidos, que a su vez son inestables y reactivos, y se siguen de una reacción en cadena autocatalítica (denominada propagación), que puede dar lugar a un daño extenso en la membrana, organelas y en la célula.
• Modificación oxidativa de proteínas. Los radicales libres favorecen la oxidación de las cadenas laterales de los residuos de aminoácido, formación de enlaces cruzados proteína-proteína, y oxidación del esqueleto proteico, dando lugar a la fragmentación proteica. La modificación oxidativa potencia la degradación de proteínas críticas mediante el complejo multicatalítico proteosoma, causando estragos en la célula.
• Lesiones en el DNA. Las reacciones con la timina en el DNA nuclear y mitocondrial producen roturas de una cadena del DNA. Este daño en el DNA se ha implicado en el envejecimiento celular y en la transformación neoplásica de las células.

"Las células han desarrollado múltiples mecanismos para eliminar los radicales libres y, por lo tanto, para minimizar la lesión".

Los radicales libres son inherentemente inestables y , en general, se degradan espontáneamente. Sin embargo. existen varios sistemas no enzimáticos y enzimáticos que contribuyen a la inactivación de las reacciones de radicales libres