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 auto catalitiche là dove le molecole con cui questi reagiscono vengano a loro volta convertite in radicali liberi che propagano la catena del danno.

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

• Assorbimento di energia radiante (u.v, raggi x) ad esempio le radiazioni ionizzanti possono idrolizzare l'acqua in radicali liberi idrossidile OH° e idrogeno H°.
• Metabolismo enzimatico di sostanze chimiche

normali reazioni chimiche. Ad esempio, il ferro può donare e accettare elettroni durante la reazione di ossidazione e riduzione. Questo processo è fondamentale per molte reazioni biologiche, come la respirazione cellulare e la fotosintesi.  Alcuni enzimi, come le ossidasi e le perossidasi, sono in grado di catalizzare reazioni di ossido-riduzione. Questi enzimi sono importanti per il metabolismo cellulare e per la difesa dell'organismo dai radicali liberi.  L'esposizione a agenti ossidanti, come l'ossigeno ad alta pressione o i raggi UV, può causare danni alle cellule e ai tessuti. Questi agenti possono generare radicali liberi che danneggiano le biomolecole, come i lipidi, le proteine e l'acido nucleico.  Alcuni farmaci, come i chemioterapici e gli antibiotici, possono agire attraverso reazioni di ossido-riduzione. Ad esempio, alcuni chemioterapici generano radicali liberi che danneggiano il DNA delle cellule tumorali, causando la loro morte. In conclusione, le reazioni di ossido-riduzione sono fondamentali per numerosi processi biologici e possono essere influenzate da fattori endogeni ed esogeni. La comprensione di queste reazioni è importante per lo sviluppo di nuovi farmaci e per la prevenzione e il trattamento di malattie legate allo stress ossidativo.reazioniintracellulari 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-) così come NO2 ed NO3-. Queste specie reattive hanno molti effetti, ma tre reazioni risultano essere particolarmente importanti per il danno cellulare. 1. Perossidazione dei Lipidi di

Membrana: in presenza di ossigeno i radicali liberi possono causare perossidazione dei lipidi della membrana plasmatica e delle membrane degli organelli. Il danno ossidativo inizia quando i doppi legami degli acidi grassi insaturi dei lipidi di membrana vengono attaccati dai radicali liberi derivati dall'ossigeno, in particolare da OH°. L'interazione radicali-lipidi porta alla formazione di perossidi, che a loro volta sono instabili e reattivi, e fanno sì che si instauri una reazione a catena autocatalitica (chiamata Propagazione), che può dare origine a danno esteso a livello della membrana degli organelli e della cellula. La terminazione di questa serie di reazioni può verificarsi quando il radicale libero è catturato da uno scavenger, come la vit. E presente all'interno della membrana cellulare.

Modificazioni ossidative delle Proteine: i radicali liberi promuovono ossidazione delle catene laterali dei residui aminoacidici, la formazione di legami

crociati fra le proteine e l'ossidazione della catena proteica chene provoca la frammentazione. L'ossidazione aumenta la degradazione di enzimi importanti ad opera delproteo soma, danneggiando profondamente la cellula.

Lesioni del DNA. Reazioni con la timina a livello del DNA nucleare e mitocondriale producono rotture nelfilamento singolo di DNA. Si ritiene che questo danno al DNA sia implicato nell'invecchiamento cellulare enella trasformazione maligna delle cellule.