Analisi dello stress ossidativo
Le cellule di tutte le forme di vita posseggono un ambiente riducente detto ambiente intracellulare “Redox” [termine inglese composto da red-uction (riduzione) e ox-idation (ossidazione)], regolato da una serie di enzimi che mantengono lo stato “ridotto”.
I processi energetici cellulari si basano fondamentalmente sulla ossidazione dei nutrienti con conseguente loro riduzione a molecole più semplici. Le molecole completamente ossidate vengono rilasciate all’esterno delle cellule (in forma di radicali liberi) con conseguente trattenimento, nell’ambiente intracellulare, di molecole ridotte che fanno funzionare i sistemi di produzione energetica. Sicché, in ogni momento, all’interno delle cellula vi è una concentrazione di molecole ridotte maggiore che all’esterno, perché per vivere la cellula deve mantenere un certo disequilibrio rispetto all’ambiente extracellulare.
In condizioni normali, le naturali capacità di difesa dell’organismo sono in grado di neutralizzare totalmente l’azione dei radicali liberi. E poiché non è possibile impedirne la formazione, il nostro organismo ha elaborato un proprio sistema di difesa in grado di annullare buona parte degli effetti negativi associati alla produzione di radicali liberi. Sono, questi ultimi, “prodotti di scarto” (molecole instabili) che si formano naturalmente all’interno delle cellule quando l’ossigeno viene utilizzato nei processi metabolici per produrre energia (ossidazione). Nell’organismo umano normale esiste un equilibrio fra produzione e “smaltimento” dei radicali liberi; la rottura di questo equilibrio (stress ossidativo) può accelerare il fisiologico processo di invecchiamento e provocare l’insorgenza di numerose malattie. Una eccessiva formazione di radicali liberi e/o una ridotta disponibilità o efficacia di sostanze ad azione antiossidante possono ingenerare danno biologico, favorendo l’instaurarsi di uno stato di stress ossidativo (“Squilibrio REDOX”), vale a dire una condizione patologica derivante da uno sbilanciamento tra sostanze ossidanti ed agenti antiossidanti “di difesa”. A sua volta l’eccesso di ossidanti, diretta conseguenza dello stress ossidativo, oltre ad essere considerato elemento concorrente alla genesi di svariate patologie umane (aterosclerosi, ipertensione, malattia di Parkinson, malattia di Alzheimer, diabete mellito, colite, artrite reumatoide), ha risaputamente un ruolo di primo piano nel determinismo dei processi di invecchiamento. D’altro canto, quando i danni dello stress ossidativo compromettono in modo irreversibile le più vitali funzioni cellulari, tendono ad attivarsi i meccanismi della apoptosi o “suicidio programmato”, per effetto dei quali la cellula va incontro a fenomeni regressivi sino alla necrosi. Ma anche quando i danni dovessero risultare più modesti e, però, in grado di impedire il regolare funzionamento della cellula, si avvia ugualmente un processo di senescenza cellulare cui potranno associarsi molteplici disordini ad evoluzione cronico-degenerativa nel cui novero sono anche inclusi i tumori.
A provocare lo stress ossidativo contribuiscono fattori esterni [chimici (farmaci, droghe, alcol, fumo…), fisici (radiazioni)] e fattori interni [biologici (malattie infettive, stati ansiosi o depressivi, surmenage fisico)].
In realtà, i radicali liberi non generano solo effetti dannosi. In condizioni di normalità, correlate ad una adeguata modulazione dei meccanismi di loro produzione, essi sono in grado di svolgere anche importanti azioni fisiologiche tra le quali la difesa verso batteri, la trasmissione di segnali biochimici tra le cellule, il controllo della pressione arteriosa, la modulazione delle funzioni immunologiche.
Presso le Strutture PoliSmail è possibile eseguire esami ematici attraverso i quali monitorare lo stress ossidativo misurando la quantità dei radicali liberi e degli agenti antiossidanti. In base ai risultati di queste indagini, condotte con regolarità e costanza, sarà sempre possibile riequilibrare, grazie ad opportune terapie antiossidanti, l’ambiente cellulare Redox.
Schema delle interazioni tra gli obiettivi dell’indagine
Figura 1. Rappresentazione schematica della funzione e della localizzazione intra-cellulare degli enzimi implicati nello stress ossidativo. Sono evidenziati gli enzimi per cui sono noti e documentati gli effetti dei polimorfismi sulla sensibilità individuale allo stress ossidativo.
- SOD2 (Mn-Superossido dismutasi): riduzione attività enzimatica = maggiore danno ossidativo
- GPX1 (glutatione perossidasi 1): riduzione attività enzimatica = maggiore danno ossidativo
- MPO (Mieloperossidasi): ridotta attività trascrizionale = minori livelli di ROS prodotti
- CYBA (subunità p22phox della NAD(P)H ossidasi): riduzione attività enzimatica della NAD(P)H ossidasi = minore danno ossidativo
- NOS3 (ossido nitrico sintetasi epiteliale): riduzione attività enzimatica della eNOS; ridotti livelli di NO e ROS
- CAT (catalasi): riduzione disponibilità dell’enzima = maggiore danno ossidativo
- GSTs (Glutatione S-trasferasi P1, Ti, M1): ridotta attività enzimatica = ridotta azione detossificante
- XRCC1 (X-ray repair complemen- ting detective repair in Chinese hamster cells riduzione attività di riparo del DNA = maggiore danno ossidativo
- XRCC3 (X-ray repair complemen-ting detective repair in Chinese hamster cells riduzione attività di riparo del DNA = maggiore danno ossidativo
- RAD51 (RAD51 homolog): riduzione attività di riparo del DNA = maggiore danno ossidativo
