Lo stress ossidativo. Basi biochimiche ed implicazioni cliniche.

      Il passaggio dall’anaerobiosi a condizioni di parziale anaerobiosi non ha segnato solo un’importante tappa dell’evoluzione, ma ha consentito agli organismi viventi di estrarre una maggiore quantità di energia dai nutrienti. E’ ampiamente noto, infatti, che la “combustione” di una molecola di glucosio genera appena 2 molecole di ATP in condizione di anaerobiosi, contro le 36-38 ottenibili in aerobiosi. Per questo determinante motivo, l’ossigeno, nella sua forma molecolare, è stato da sempre considerato come l’elemento vitale per eccellenza, non essendo possibile immaginare l’esistenza di una qualsivoglia forma di vita – con le dovute eccezioni dei pochi organismi anaerobi – in sua totale assenza. Tuttavia, nel corso degli anni ’50, venne scoperto che una grave forma di cataratta neonatale responsabile di cecità – la cosiddetta fibroplasia retroenticolare – era in qualche modo correlata con la somministrazione, nei primi attimi di vita, di ossigeno a pressioni parziali superiori a quelle esistenti nella nostra atmosfera. Qualche anno dopo, veniva dimostrato che questa terapia iperbarica “ante litteram” era in grado di determinare la produzione di specie chimiche reattive centrate sull’ossigeno (Reactive Oxygen Species, ROS), in definitiva responsabili dell’opacamento del cristallino osservato nei neonati. Altre ricerche, intanto, in apparente contrasto con le precedenti, documentavano come alcune specie reattive centrate sull’ossigeno, prodotte dai leucociti polimorfonucleati attivati, erano determinanti per il fenomeno del killing batterico (uccisione dei batteri all’interno del fagosoma) e, dunque, indispensabili nella difesa dell’organismo contro le infezioni da taluni germi patogeni.

      Da allora, i risultati di migliaia di studi sperimentali e clinici hanno portato alla conclusione che in qualsiasi organismo aerobio l’ossigeno non funge solo da accettore finale degli equivalenti riducenti estratti dai nutrienti – per produrre energia chimica di legame sotto forma di ATP – ma genera continuamente e “fisiologicamente” specie chimiche più o meno altamente reattive, di enorme importanza per il mantenimento dell’omeostasi. Queste ROS, infatti, insieme ad altre SCR controllano una serie di funzioni vitali, quali la difesa contro germi patogeni e cellule tumorali, la trasduzione di segnali biochimici, l’espressione di alcuni geni, etc.

      Oggi, appare finalmente chiaro che in qualsiasi organismo aerobio, quale l’Uomo, esiste, quale condizione eminentemente fisiologica, un delicato equilibrio fra produzione ed eliminazione di SCR. Tale equilibrio è normalmente spostato verso una condizione in grado di garantire la presenza di una determinata quantità di specie reattive, indispensabili per il corretto svolgimento della varie funzioni vitali ad esse legate. L’eventuale, ulteriore, eccesso di SCR, viene eliminato dal sistema di difesa antiossidante.

      Se nell’organismo la quantità di SCR aumenta in maniera significativa, per un incremento della loro produzione e/o per una inefficienza delle difese antiossidanti, si viene a determinare una condizione patologica denominata stress ossidativo. Quest’ultimo, quindi, si configura come la diretta e indesiderata conseguenza dell’accentuazione in senso pro-ossidante dei processi ossido-riduttivi che hanno luogo continuamente in ogni cellula, quale espressione fisiologica delle complesse trasformazioni biochimiche del metabolismo terminale.

      Va rilevato, comunque, che se l’appellativo “ossidativo” trova una sua evidente ed esauriente spiegazione nel presente contesto, non v’è dubbio che il termine “stress” possa generare non poca confusione, specialmente tra i “non addetti ai lavori”. A questo proposito, è noto che lo stress è una condizione o stato di tensione psicofisica scatenato da una situazione imprevista. Come tale, esso può assumere una valenza sia positiva (eu-stress) che negativa (di-stress). Infatti, almeno nella sua forma acuta e “benigna” (eu-stress), lo stress è una condizione reattiva, di chiaro significato adattativo (lotta per la sopravvivenza), che mette l’organismo, sottoposto a vari stressori (agenti fisici, chimici, biologici, psicologici), nelle condizioni ottimali per affrontare una situazione minacciosa, imprevista o imprevedibile, col fine ultimo di superare (fight, lottando) ovvero evitare (fuggendo, flight) l’emergenza. La dilatazione delle pupille (midriasi), l’accelerazione del battito cardiaco (tachicardia), i tremori, la sudorazione fredda, la stipsi, la riduzione della diuresi, ecc., sono le manifestazioni più eclatanti di tale “fisiologica” reazione. Purtroppo, il persistere degli stressori e/o la loro inadeguata rimozione comporta la cronicizzazione dello stress. Sarà questo “di-stress” ad innescare meccanismi potenzialmente dannosi per la salute (alterazioni neuropsichiche, turbe vasomotorie, etc.).

      Trasporre questi concetti dell’etologia e della fisiologia nel campo del danno da SCR non è agevole. Appare, tuttavia, affascinante prendere in considerazione che anche per lo stress ossidativo possa esistere un eu-stress e un di-stress. La condizione di eu-stress ossidativo andrebbe individuata nel sopra accennato “fisiologico” squilibrio tra produzione ed eliminazione di SCR, quale continua risposta adattativa che consente all’organismo di far fronte alle sue esigenze vitali. Per esempio, la produzione di ROS da parte dei leucociti polimorfonucleati è una chiaro esempio di risposta adattativa ad una stimolazione esterna, con finalità positiva (difesa da una infezione). Ovviamente, il persistere dello stressore comporterà la cronicizzazione della reazione con tutte le conseguenze indesiderate di una risposta che alla fine si ritorce contro l’organismo stesso (di-stress). Rimanendo nell’esempio sopra preso in considerazione, la persistenza dell’agente infettivo – dovuta all’entità della carica patogena o alla specifica virulenza dei batteri, come si osserva per taluni ceppi di streptococchi – comporta il protrarsi della produzione di SCR che, non più adeguatamente contrastata dai sistemi di difesa antiossidanti, potrà innescare un danno dapprima d’organo e poi sistemico.

      In ogni caso, lo studio dello stress ossidativo ha grandissima rilevanza in biomedicina. Ad esso, infatti, viene riconosciuto un ruolo chiave nell’accelerazione dell’invecchiamento e nello sviluppo di malattie croniche e degenerative, quali, ad esempio, l’aterosclerosi (con le sue due più temibili conseguenze, l’ictus cerebrale e l’infarto cardiaco), la malattia di Alzheimer, il morbo di Parkinson, il diabete mellito, e persino alcune forme di cancro.

Eugenio Luigi Iorio

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Lo stress ossidativo
Basi biochimiche, fisiopatologia ed implicazioni cliniche.
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