STRESS OSSIDATIVO
Stress chimico indotto dalla presenza, in un organismo vivente, di
un eccesso di specie chimiche reattive, generalmente centrate
sull’ossigeno (reactive oxygen species, ROS), secondario ad
un’aumentata produzione delle stesse e/o a una ridotta
efficienza dei sistemi fisiologici di difesa antiossidanti.
Protezione
dalle malattie
Antiossidanti
Radicali liberi
Danno cellulare
(invecchiamento
e malattie)
Lo stress ossidativo è la conseguenza di uno squilibrio tra processi proossidanti e processi antiossidanti (Sies, 1991)
Radiazioni, farmaci, metalli pesanti
Fumo di sigaretta, alcool, inquinamento
Esercizio fisico inadeguato, sedentarietà
Infezioni ed altre malattie
Ridotta assunzione
e/o diminuita sintesi
e/o ridotta capacità di utilizzazione
e/o aumentato consumo di antiossidanti
Specie reattive 
Difese antiossidanti 
Danno cellulare
Danno tissutale
Danno d’organo
Danno sistemico
Malattie
cardiovascolari
Demenza,
M. di Parkinson
Invecchiamento
precoce
Infiammazioni,
tumori
Altre
malattie
Nei sistemi biologici, i radicali liberi dell’ossigeno o ROS
(Reactive Oxygen Species) vengono generati ed eliminati
continuamente.
I principali ROS sono:
O - (anione superossido),
2
O H (radicale idroperossido);
2
OH (radicale idrossilico);
NO (monossido d’azoto);
ONOO- (anione perossinitrito).
Esistono altre molecole, quali H2O2 (perossido d’idrogeno) e
HOCl (acido ipocloroso) che pur non essendo radicali di per sé,
producono facilmente il radicale idrossilico, altamente reattivo
Le specie chimiche reattive, radicaliche, agiscono come
ossidanti
Elettrone spaiato
OSSIDAZIONE
A
Radicale
(ossidante)
+
C
C
Molecola bersaglio
(doppio legame C-C)
A
+
Nuova molecola
(ridotta, stabile)
C
C
Nuovo radicale
(ossidante)
L’ossidazione, ovvero il trasferimento di uno o più elettroni, è la
base chimica dello stress ossidativo
REAZIONI DI RADICALI LIBERI
INIZIO:
formazione di radicali liberi
PROPAGAZIONE: i radicali liberi reagiscono con altre
molecole per produrre altri radicali liberi
TERMINAZIONE: i radicali liberi reagiscono tra loro per
formare molecole
MECCANISMI DI PRODUZIONE
DI ROS
Negli organismi viventi i ROS sono generati nel corso della
normale attività metabolica cellulare
A concentrazioni elevate i ROS sono dannosi per l’organismo in
quanto attaccano i maggiori costituenti della cellula (proteine, acidi
nucleici, lipidi) partecipando così a processi complessi quali
l’invecchiamento e le patologie ad esso correlate.
A concentrazioni moderate i ROS partecipano attivamente ad una
varietà di processi biologici complessi, implicati nella normale
crescita cellulare quali la trasduzione del segnale, il controllo
dell’espressione genica, la senescenza cellulare, l’apoptosi
Gli effetti dello stress ossidativo sulla struttura e sulle funzioni
cellulari
Perossidazione
di lipidi
Modificazioni
enzimatiche
Perossidazione amminoacidi e proteine
Modificazioni
del DNA
(Per)ossidazione
di carboidrati
Denaturazione
di proteine
Cellula normale
(senza lesioni)
Cellula dopo
l’attacco dei ROS
Alterazioni della
omeostasi ionica
EFFETTI DEI RADICALI LIBERI NEI
SISTEMI BIOLOGICI
Effetto dei ROS sulle macromolecole
Uno dei siti più sensibili al danno causato
dai ROS è la membrana plasmatica, in
particolare il bersaglio è a livello degli acidi
grassi poliinsaturi.
Il radicale idrossilico OH sottrae un atomo
di idrogeno ad un acido grasso poliinsaturo,
iniziando così una catena di reazioni di
perossidazione lipidica.
RADICALI
LIBERI
perossidazione
dei PUFA
(acidi grassi polinsaturi)
ridotta fluidita’
di membrana
compromessa
attività cellulare
NEOPLASIE
INVECCHIAMENTO
MALATTIE
CARDIOVASCOLARI
Effetto dei ROS sulle macromolecole
Il radicale idrossilico OH reagisce con le basi azotate.
I maggiori prodotti dell’ossidazione sono la 8-ossiguanosina (il
principale indicatore di danno al DNA), timinaglicole,
5idrossimetiluracile
RADICALI LIBERI E ACIDI NUCLEICI
ANTIOSSIDANTI
ENDOGENI
Enzimi: SOD, catalasi, glutatione perossidasi
Proteine: proteine-SH, leganti metalli (Fe, Cu)
Altre molecole: acido urico, bilirubina ...
ESOGENI
Vitaminici:
Non vitaminici:
• Vitamina C
• Carotenoidi
• Vitamina E
• Polifenoli
• Carotenoidi (b-carotene)
Meccanismo d’azione degli antiossidanti
Inquinanti, fumo, radiazioni, metalli pesanti,
farmaci, alcool, ischemia-riperfusione, …
Bloccano la formazione
dei radicali
Antiossidanti
preventivi
Specie Chimiche Reattive
Bloccano la
reazione di inizio
Antiossidanti
scavenger
Attacco di biomolecole
(glicidi, lipidi, proteine, ecc)
Bloccano la reazione
di propagazione
Reazioni radicaliche a catena
Antiossidanti
di riparo e de novo
Danno ossidativo
Riparano il danno e
ricostituiscono le membrane
Invecchiamento,
malattie
ANTIOSSIDANTI ESOGENI
NON VITAMINICI
POLIFENOLI
 Ampia classe di composti derivati dal metabolismo secondario
delle piante
 Chimicamente sono derivati ciclici del benzene sostituiti con
gruppi idrossilici
 Comprendono molecole sia semplici come gli acidi fenolici
oppure altamente polimerizzate come i tannini
 Scavenger nei confronti dei radicali HO• e O2•
3'
2'
8
O
7
A
1'
4'
B
2
5'
R2
6'
C
3
6
5
4
R1
R2
R1
O
R3
R3
OH
OH
Struttura dei flavonoidi
O
R4
R4
Struttura degli acidi fenolici
• bloccare i radicali liberi
• legare i metalli di transizione
• inibire l’ossidazione delle LDL
• rigenerare il radicale tocoferile