Anatomia patologica - il danno da radicali liberi

Danno da radicali liberi

Un importante meccanismo di danno alla membrana è il danno derivato dai radicali liberi, in particolare quello dovuto alle specie reattive dell’ossigeno. I radicali liberi sono specie chimiche che hanno un singolo elettrone spaiato in un orbitale esterno. L'energia creata da questa configurazione instabile viene liberata durante la reazione con molecole vicine (proteine, lipidi, carboidrati, acidi nucleici), in particolare con molecole chiave nelle membrane. I radicali liberi iniziano reazioni autocatalitiche laddove le molecole con cui questi reagiscono vengano a loro volta convertite in radicali liberi che propagano la catena del danno.

Produzione di radicali liberi

La produzione di radicali liberi può essere innescata nella cellula da:

• Assorbimento di energia radiante (UV, raggi X), ad esempio le radiazioni ionizzanti possono idrolizzare l’acqua in radicali liberi idrossidile OH° e idrogeno H°.
• Metabolismo enzimatico di sostanze chimiche esogene o farmaci (es. CCl₄).
• Le reazioni di ossido-riduzione che si verificano durante i normali processi metabolici. Ad esempio, durante il processo della respirazione, l’ossigeno molecolare è ridotto ad acqua mediante l’aggiunta in sequenza di 4 elettroni. In questo processo vengono prodotte piccole quantità di prodotti tossici intermedi. Questi comprendono l’anione superossido O₂^-, il perossido d’idrogeno H₂O₂, e il radicale ossidrile OH°.

Durante il processo infiammatorio, si verifica un incremento esplosivo della produzione di superossido nei leucociti polimorfonucleati, grazie ad una reazione controllata con grande precisione a livello del complesso multiproteico di membrana che impiega NADPH ossidasi per la reazione redox.

Inoltre, l’attività di alcune ossidasi cellulari, come la xantina ossidasi, genera radicali superossido.

• Metalli di transizione come il ferro e il rame donano o accettano elettroni liberi durante le reazioni intracellulari e catalizzano la formazione di radicali liberi, come avviene nella reazione di Fenton (H₂O₂ + Fe²⁺ → Fe³⁺ + OH° + OH^-). Poiché la maggior parte del ferro cellulare libero è presente allo stato ferrico (Fe³⁺), questo deve essere ridotto allo stato ferroso (Fe²⁺) prima di partecipare alla reazione di Fenton. Questa riduzione può essere aumentata dal superossido e quindi perché si verifichi danno cellulare ossidativo esteso, sono necessarie fonti di ferro e superossido.
• L’ossido d’azoto (NO) è un importante mediatore clinico prodotto dalle cellule endoteliali, dai macrofagi, dai neuroni ed altri tipi cellulari. Può agire come radicale libero, ma anche essere convertito nell’anione altamente reattivo perossinitrito (ONOO^-).