Il sistema di difesa antiossidante

      Le specie chimiche reattive (SCR) e, in particolare, le specie reattive dell’ossigeno (reactive oxygen species, ROS), sono potenzialmente lesive. Per questo motivo, gli organismi viventi hanno sviluppato nel corso di millenni di evoluzione un complesso sistema di difesa, costituito dall’insieme degli antiossidanti. Questi ultimi sono appunto definiti, funzionalmente, come agenti – chimicamente eterogenei tra loro (enzimi, vitamine, sostanze simil-vitaminiche, oligoelementi, ecc.) – in grado di prevenire o annullare l’azione, tipicamente ossidante, delle SCR.

      Gli antiossidanti possono essere classificati secondo diversi criteri: sulla base dell’origine, in endogeni ed esogeni, sulla base della struttura chimica, in enzimatici e non enzimatici, e sulla base della solubilità, in liposolubili e idrosolubili. Considerando, invece, il meccanismo d’azione prevalente, risulta molto utile sotto il profilo fisiopatologico suddividere gli antiossidanti in 3 gruppi principali: preventivi, scavenger e di riparo.Ognuno di questi gruppi di agenti è in grado di intervenire a uno dei livelli della sequenza indesiderata di eventi che, innescata da agenti esogeni (fisici, chimici o biologici) e/o endogeni (attività metabolica) conduce all’evento morboso (invecchiamento precoce e/o malattie), bloccandola.

     In particolare, gli antiossidanti preventivi sono agenti che, attraverso vari meccanismi, quali la chelazione dei metalli di transizione (transferrina, lattoferrina, aptoglobina, emopessina, ceruloplasmina, albumina), il “quenching” delle ROS (carotenoidi e superossidodismutasi) o l’inattivazione dei perossidi (catalasi e perossidasi) impediscono a monte la generazione di SCR; in questo modo la sequenza delle reazioni radicaliche a catena non viene proprio innescata. Gli scavenger ed i chain breaker – funzionalmente assimilabili tra loro – sono sostanze chimicamente eterogenee, alcune idrosolubili, altre liposolubili, generalmente a basso peso molecolare, che formano, a sostegno della prima linea di difesa, estremamente specifica, costituita dagli enzimi (superossidodismutasi, catalasi e perossidasi), una seconda barriera difensiva, più aspecifica, ma non per questo poco efficiente, nei confronti delle SCR. Più esattamente, gli scavenger (lett. “spazzini”) sono agenti che riducono la concentrazione di radicali liberi rimuovendoli dal mezzo in cui si trovano, grazie alla loro capacità di interagire direttamente con essi, e, quindi, di inattivarli. Essi comprendono l’ubichinone, i composti tiolici, l’albumina, la bilirubina e l’acido urico. I chain breaker (lett. “che spezzano la catena”), invece, sono agenti in grado di bloccare la propagazione delle reazioni radicaliche a catena. Tra questi sono da citare carotenoidi, tocoferoli ed ascorbato. Nel complesso, la linea di difesa costituita da scavenger – e chain breaker – è in grado di bloccare l’inizio o impedire la propagazione delle reazioni radicaliche a catena. Gli agenti di riparo, invece, comprendono esclusivamente enzimi che intervengono dopo che il danno da specie reattive si è instaurato. La loro azione – spesso sequenziale – prevede dapprima l’identificazione del segmento molecolare ossidato, poi la separazione del frammento ormai inutilizzabile e, infine, la sintesi e l’inserimento di un nuovo segmento in sostituzione di quello danneggiato. Appartengono agli agenti di riparo le idrolasi (glicosidasi, lipasi, proteasi), le trasferasi e le polimerasi, tutte indispensabili per la riparazione del danno da radicali liberi di importanti molecole o strutture cellulari (es. DNA, membrane, ecc). Ovviamente, quando queste attività idrolitiche superano le capacità di riparazione, esse si traducono in un ulteriore danno tissutale.

      E’ da rilevare che un antiossidante può agire, a seconda delle condizioni e/o delle necessità, anche con più di un meccanismo, tra quelli finora descritti. Per esempio, l’albumina è un antiossidante preventivo, in quanto ha la capacità di chelare il rame (metallo di transizione che catalizza la generazione di radicali alcossili e perossili dagli idroperossidi), ma è anche uno scavenger in virtù della sua capacità di donare specificamente equivalenti riducenti a specie radicaliche, annullandone la potenziale lesività. Analogamente, i carotenoidi agiscono sia da antiossidanti preventivi, in quanto quencher nei confronti del cosiddetto “ossigeno singoletto”, sia da scavenger, nei confronti di varie specie radicaliche.

      Il sistema di difesa antiossidante è regolarmente distribuito nell’organismo, sia a livello extracellulare che a livello intracellulare. A livello dei liquidi extracellulari e, in particolare, nel plasma, l’insieme delle sostanze potenzialmente in grado di cedere equivalenti riducenti (atomi di idrogeno o singoli elettroni) sì da soddisfare “l’avidità di elettroni” che rende i radicali liberi instabili costituisce la cosiddetta barriera antiossidante.Ne fanno parte, nel plasma, tutte le proteine e, in particolar modo, l’albumina, la bilirubina, l’acido  urico, il  colesterolo, e i vari antiossidanti esogeni introdotti con l’alimentazione o sotto forma di integratori dietetici (ascorbato, tocoferolo, polifenoli ecc.). Un ruolo di particolare importanza è svolto, nel contesto di tale barriera, dai gruppi tiolici (-SH). All’interno delle cellule il sistema di difesa antiossidante ha una sua ben precisa compartimentalizzazione. E’ importante sottolineare che gli antiossidanti di tipo enzimatico sono presenti prevalentemente  a livello intracellulare mentre gli altri prevalgono a livello extracellulare. Qui, gli agenti liposolubili (es. tocoferoli), entrando nella compagine delle biomembrane, costituiscono la prima linea di difesa contro l’attacco dei radicali liberi, mentre quelli idrosolubili (es. ascorbato), invece, intervengono soprattutto nel contesto della matrice solubile del citoplasma e degli organuli cellulari.

      Va, infine, aggiunto che, accanto alle 3 principali categorie descritte, esiste una quarta classe di antiossidanti di più difficile inquadramento, in quanto non necessariamente riconducibili ad una sostanza chimica. Si tratta dei cosiddetti “agenti di adattamento”, ovvero tutte quelle sostanze o tecniche o procedure  attraverso le quali è possibile potenziare il  sistema antiossidante fisiologico di un organismo. Per esempio, un corretto esercizio fisico o l’adozione di un regime alimentare corretto ed equilibrato  sono misure di per sé in grado di controllare il metabolismo ossidativo attraverso la riduzione della produzione di specie reattive e l’induzione di enzimi ad attività antiossidante.

Eugenio Luigi Iorio

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Il sistema antiossidante
Descrizione dei sistemi antiossidanti preposti a modulare l'azione delle specie chimiche reattive ossidanti
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