METABOLISMO OSSIDATIVO / REDOX
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MOLECOLE ANTIOSSIDANTI
Negli anni in cui ero uno studente universitario presso il laboratorio di Immunologia e Nutrizione, dell’Università degli Studi della Tuscia-Viterbo (Centro Interuniversitario di Immunodiagnostica Sperimentale), ho partecipato a diversi progetti di ricerca, nell’ambito Immunologico e Nutrizionale. Nel periodo in cui frequentavo l’istituto Nazionale di Nutrizione di Roma, presso il dipartimento di Nutrizione Sperimentale e Nutrizione Umana, mi sono occupato di alcuni esperimenti in cui si studiavano i meccanismi dell’effetto di alcune molecole antiossidanti (a-tocoferolo e acido ascorbico) nel riparare il danno ossidativo indotto da cellule del sistema immune dell’uomo sottoposte ad uno stress termico.
PROCESSI OSSIDATIVI E RIDUTTIVI
Mentre le cellule immunitarie sono spesso soggetti a ipertermia che può facilmente verificarsi sia dopo l’esercizio intenso e / o prolungato o durante la difesa contro gli agenti patogeni, in questo lavoro ho analizzato la produzione di anione superossido nei linfociti esposti ad alte temperature e, di conseguenza, se antiossidanti potevano esercitare qualsiasi funzione protettiva.
I radicali liberi dell’ossigeno (ROS) sono molecole instabili di ossigeno che rappresentano una costante minaccia per il nostro organismo, perché ne minano l’integrità esercitando una vera e propria aggressione cellulare. Lo stress ossidativo è un fenomeno derivante dalla particolare condizione di equilibrio fra <span “>processi ossidativi e riduttivi che avvengono continuamente in ogni cellula durante le complesse trasformazioni biochimiche del metabolismo fisiologico.
Gli atomi sono chimicamente stabili quando ciascun elettrone dell’orbitale più esterno è associato ad un secondo elettrone che ruota in direzione opposta (detto appaiato). Alcuni processi endogeni quali le ossido-riduzione metaboliche, l’ossidazione dei grassi e le reazioni immunologiche, oppure agenti esogeni quali radiazioni, raggi UV, farmaci, eccesso di ossigeno, xenobiotici e il fumo da sigaretta, possono generare le condizioni per produrre i radicali liberi. L’instabilità di queste molecole innescano una serie di reazioni a catena che amplificano il fenomeno e, quindi, il numero di radicali liberi prodotti. L’ossigeno è la molecola più abbondante nei sistemi biologici e le numerose specie reattive dell’ossigeno vengono indicate come ROS.
Gran parte dei processi biologici generano normalmente radicali liberi che possono avere effetti addirittura benefici (ad es., i processi di difesa immunitaria), ma quando la formazione dei radicali liberi diventa eccessiva, essi possono essere estremamente distruttivi e attaccare componenti fondamentali delle cellule come lipidi, proteine e DNA.
Di conseguenza, i sistemi viventi sono caratterizzati dalla presenza di efficienti sistemi naturali di difesa antiossidanti, parte dei quali sono composti endogeni (es., enzimi e metallo-proteine), mentre altri vengono introdotti con gli alimenti (es., vitamine). In generale, gli antiossidanti possono essere suddivisi in: meccanismi enzimatici ad es., superossido dismutasi, catalasi e glutatione perossidasi); meccanismi non enzimatici (vitamina E, vitamina C, carotenoidi, tioli, flavonoidi, albumina, glutatione, metallo-proteine, ecc.).
In condizioni normali, le naturali capacità di difesa dell’organismo sono in grado di neutralizzare totalmente l’azione dei radicali liberi, ma se si formano radicali liberi in eccesso e/o tali sostanze ad azione antiossidante sono ridotte o inefficaci, si va incontro al danno ossidativo e si instaura uno stato di STRESS OSSIDATIVO cioè una condizione di sbilanciamento tra sostanze ossidanti ed antiossidanti.
Livelli elevati di stress ossidativo risultano associati ai processi di invecchiamento intrinseco ed estrinseco (foto invecchiamento), oltre che a numerose patologie. Al contrario di queste, però, lo stress ossidativo non è caratterizzato da una sintomatologia specifica, inoltre, non è sempre possibile stabilire se l’azione dei ROS sia una causa, l’effetto oppure un semplice epifenomeno associato alla malattia. In molti casi la produzione di ROS è secondari a all’evento patogeno primario, l’innesco delle reazioni a catena da parte delle specie reattive può però facilmente contribuire ad aggravare un danno in atto. Numerose evidenze scientifiche dimostrano un’aumentata formazione di ROS e/o una riduzione delle difese antiossidanti in svariate condizioni patologiche come nelle malattie cardiovascolari e neurologiche.
Tra i comportamenti che possono favorire tali aumenti, si possono ricordare: stress psico-fisico costante ed intenso, inquinamento ambientale, fumo, sovrappeso, frequente esposizione senza adeguata protezione ai raggi ultravioletti, posizione a radiazioni ionizzanti, eccessiva attività fisica, soprattutto se non associata ad allenamento opportuno, dieta povera di frutta e verdura, regime alimentare sbilanciato, abuso di alcool e fattori genetici endogeni. Le problematiche associate allo stress ossidativo e ai danni legati ai radicali liberi stanno diventando sempre più importanti per la medicina moderna e in campo preventivo. Elevati valori di stress ossidativo possono essere ritenuti nuovi fattori di rischio per la salute, soprattutto se la condizione è prolungata nel tempo e associata ai più noti fattori di rischio quali ipertensione, ipercolesterolemia, iperglicemia, sovrappeso e fumo di sigaretta.
L’indice di stress ossidativo può quindi essere ritenuto un fattore di avvertimento importante per prevenire o, perlomeno, per contribuire a rallentare il decorso di stati patologici e del processo di invecchiamento; può, inoltre, essere particolarmente utile per regolare e controllare terapie e supplementazioni, oltre che indurre a scegliere di adottare stili di vita ed abitudini più salutari. La valutazione dello stress ossidativopuò perciò rappresentare un evidente segnale di generale benessere psico-fisico.
Attraverso un test biochimico denominato d-ROMssi può misurare la concentrazione di idroperossidi (ROOH) in campioni biologici. La presenza di ROOH in cellule indica attacco ossidativo ROS su vari substrati organici quali carboidrati, lipidi, amminoacidi, proteine, o nucleotidi. Poi segue l’OXY-Adsorbent Test per studiare l’azione antiossidante, il BAP test per misurare il potenziale biologico antiossidante, il -SHp test per misurare la barriera antiossidant, il LP CHOLEX test per misurare i livelli di lipoperossidi, il che misura l’acidità metabolica,e infine, l’URIN-OX test che misura il livelli delle sostanze perossidate nelle urine. Per i dettagli vedi ESAMI.