Radicalii liberi si imbatranirea celulara

Corpul uman este sanatos atata timp cat fiecare dintre celulele care intra in componenta lui este la randul ei sanatoasa, criteriu imposibil de indeplinit in conditiile fiziologice si de mediu actuale. Fiind organisme aerobe, oxigenul este indispensabil si suntem capabili, in proportie de 98% de a-l folosi eficient si corect. Totusi, 2% din cantitatea de oxigen care intra in corp in timpul respiratiei este transformata in specii reactive, daunatoare, numite radicali liberi. Acestia provin din trei surse endogene majore: sistemul enzimatic al reticulului endoplasmatic, sistemul oxidant, NADPH dependent, care intervine in procesele inflamatorii, precum si din metabolismul anumitor medicamente (mai ales cele antitumorale) sau din agentii care transporta sarcini electrice (cupru, fier, mangan). Locul de formare al radicalilor este mitocondria. Ulterior, acestia trec in citosol. Radicalii pot proveni si din exterior, din radiatii atmosferice, agenti poluanti, ultrasunete, microunde.

Studiul radicalilor liberi
Din punct de vedere chimic, radicalii liberi sunt atomi, ioni sau molecule cu electronii de pe orbitalul extern neimperecheati, ceea ce le confera o reactivitate chimica deosebita si tendinta accentuata de a ataca alte molecule pentru a le sustrage electronul necesar stabilizarii. Generand la randul lor specii reactive care vor capta alti electroni cu acelasi scop, radicalii participa la reactii in lant, de aditie si substitutie radicalica. Influenta lor negativa se traduce prin faptul ca destabilizeaza celulele prin atacul asupra moleculelor care intra in componenta lor (lipidele si proteinele de la nivelul membranei celulare, ADN-ul mitocondrial etc.), producand mutatii sau chiar moarte celulara. Desi majoritatea radicalilor liberi au viata scurta, exista radicali cu stabilitate ridicata, fiind cei mai periculosi pentru organismul uman.
Studiul radicalilor liberi a fost initiat in 1930 de un grup de chimisti britanici si dezvoltat de Denham Harman. Acesta a observat ca speciile reactive care degradeaza materia organica fara viata o pot distruge similar si pe cea vie, ulterior ajungandu-se la concluzia ca radicalii liberi sunt responsabili atat de imbatranire, cat si de numeroase maladii degenerative cronice (date reunite in „Teoria mitocondriala a imbatranirii” si publicate in „Journal of the American Geriatrics Society”). Datele experimentale arata ca intr-o singura inspiratie in organism patrunde un volum de oxigen care poate genera un miliard de radicali liberi care, la randul lor, prin reactii in lant ce decurg aproape instantaneu, vor afecta alte molecule prin desprinderea electronilor si denaturarea acestora.
Remarcabil este ca, in cantitati mici, aceste specii au un rol important in lupta organismului impotriva bacteriilor, virusurilor, poluantilor chimici si toxinelor. Procesul se desfasoara in celule precum granulocitele, unele limfocite T, plachetele si alte celule fagocitice, care actioneaza prin enzimele NADPH dependente (oxidaze) de la nivelul membranei, prin transferarea de echivalenti reducatori pe oxigenul molecular. Astfel il transforma in specii reactive care fie vor genera produsi cu efect bactericid, fie vor distruge direct celula bacteriana.
Efectele nocive apar atunci cand cantitatea de specii active produse depaseste cu mult capacitatea de aparare a organismului, actiunea lor pozitiva in infectii fiind practic anulata.

Stresul oxidativ si degradarea organismului
Speciile cele mai reactive ale oxigenului, radicalii superoxid, peroxid si hidroxil au o contributie importanta atat in procesul de imbatranire prematura, manifestata prin pierderea rezistentei si elasticitatii tesuturilor, scaderea activitatii enzimatice, cat si in dezvoltarea diverselor forme de cancer (din cauza reactiilor cu ADN-ul celular si activarea genelor oncogene), in ateroscleroza coronariana (prin atacul asupra grasimilor si a HDL-colesterolului), in emfizem pulmonar (radicalii din fumul de tigara sunt implicati in inactivarea alfa-1-antitripsinei din plamani), artrita, surzenie, Alzheimer, Parkinson, fibroze pulmonare etc.
Poate cea mai importanta influenta a stresului oxidativ (definit ca productie exagerata de radicali oxigenati daunatori) este cea asupra creierului, organ caracterizat printr-o intensa activitate si, deci, o degradare la fel de accentuata. Imbatranirea cerebrala se traduce prin reducerea numarului de neuroni si cresterea numarului de celule gliale (glioza reactiva), sinapsele fiind elementele cele mai afectate. Regiunile creierului nu se degradeaza in mod egal: anumite regiuni pot pierde pana la 60% dintre neuroni de-a lungul vietii, pe cand altele sunt ferite aproape total de pierderi neuronale. Creierul are insa o arma eficienta de lupta impotriva degradarii oxidative, si anume capacitatea de neurogeneza (formarea de noi neuroni). Controversat de-a lungul timpului, dar demonstrat in cele din urma, procesul a fost identificat pana acum in doua dintre regiunile creierului: zona subventriculara si girusul dentat.

Mijloace de aparare
Din fericire, organismul uman poseda un echipament enzimatic si un control genetic ce ii permit, intr-o oarecare masura, sa lupte cu speciile radicalice. Dintre compusii capabili sa functioneze ca antioxidanti, cei mai importanti sunt:

Enzima SOD (superoxid dismutaza). Prezenta in mitocondrie si citosol, reactioneaza cu doi anioni superoxid, formand o molecula de peroxid de hidrogen, degradata ulterior de catalaza;
Glutation-peroxidaza;
Glutation-reductaza;
Antioxidantii polifenolici;
Ceruloplasmina;
Licopenul, important in prevenirea cancerului de prostata, conform unor studii recente;
Vitaminele A, C, E;
Melanina, „substantia nigra” (pigment negru), este un radical liber stabil (polimer biologic), a carui deteriorare cauzeaza maladia Parkinson. Poseda proprietati antioxidante si semiconductoare. De asemenea, este inerta din punct de vedere chimic, dar are capacitatea de a transforma energia captata in caldura si vibratii sonore. Blocheaza radicalii liberi sau agentii din care acestia deriva (metale tranzitionale, de exemplu).

Antioxidantii actioneaza prin acelasi mecanism, si anume donarea unui electron catre un radical liber care se va transforma intr-o specie non-reactiva, incheind lantul de reactii radicalice. Totusi, actiunea radicalilor liberi are si un revers, pentru ca donarea unui electron are drept consecinta directa transformarea antioxidantului in radical la randul sau, astfel incat, dependent de conditiile de reactie, o substanta poate fi un antioxidant eficient sau, dimpotriva, un prooxidant (un exemplu este acidul uric, antioxidant care in anumite conditii participa la reactii cu peroxidul, proces important in etiologia gutei).
Organismul mai dispune si de o a doua arma de lupta impotriva radicalilor liberi, si anume apoptoza, cunoscuta ca moarte celulara programata prin care celulele isi inactiveaza enzimele si isi dezasambleaza componentele celulare in conditii de degradare accentuata. Aceasta degradare este cauzata, printre altele, de stres oxidativ. Proces coordonat genetic si controlat (initial s-a crezut a fi o desfasurare fiziologica haotica), apoptoza este desavarsita de ingestia celulelor apoptotice de catre macrofage, care decurge fara scurgerea continutului celular sau a speciilor reactive radicalice in spatiul extracelular, fara raspuns inflamator sau deteriorarea celulelor din jur. Moartea celulara programata este o metoda eficienta de incetinire sau oprire a dezvoltarii tesuturilor maligne si, ulterior, a cancerului.
In ciuda mijloacelor de aparare, lupta impotriva radicalilor liberi este una inegala, in defavoarea organismului uman, a carui degradare este tot mai accentuata in ultimii ani. Acest aspect nu a fost ignorat de cercetatori, care au propus numeroase formule cu proprietati antioxidante. Reprezentative ca eficienta sunt complexele antioxidante care actioneaza sinergic (vitamina E si seleniu, vitaminele E si C), demonstrand astfel ca imbatranirea este un proces biochimic si, deci, partial controlabil, nu unul strict cronologic.

Luciana Maria Herda, Studenta anul III,
Facultatea de Farmacie, UMF „Carol Davila”,
Bucuresti