Che cosa sono i "radicali liberi"?

• Un radicale libero è un atomo o una molecola con uno o più elettroni spaiati.
• I radicali liberi sono molto instabili e cercano di raggiungere la stabilità acquisendo l'elettrone necessario; pertanto, i radicali liberi sono molto reattivi.
• Reagiscono con altri composti chimici catturando l'elettrone necessario, innescando così reazioni a catena con la formazione di ulteriori radicali.
• Queste reazioni non sono regolate e sono imprevedibili: in generale possono interessare tutte le strutture biologiche. & Le molecole causano danni
• Le seguenti categorie sono particolarmente colpite:
  Componenti cellulari (z.B. Danni al materiale genetico nel nucleo cellulare o DNA)
  • Grassi (ossidazione delle lipoproteine) e carboidrati
  • Proteine ​​/ Enzimi
  • Amminoacidi come z.B. L-cisteina (elemento costitutivo del glutatione)

Cosa significano "ossidazione" e "riduzione"?

• Un antiossidante dona un elettrone al radicale libero, neutralizzandolo; il radicale libero torna così a essere una molecola "sana".
• Il rilascio di elettroni provoca l'ossidazione (radicalizzazione) dell'antiossidante, seguita dalla sua successiva riduzione, e così via.

Che cos'è lo "stress ossidativo"?

• Se si verifica uno squilibrio tra ossidazione e riduzione, ovvero se la quantità di radicali liberi (ossidanti) supera quella degli antiossidanti, si parla di stress ossidativo nell'organismo.

Come si formano i radicali liberi?

I radicali liberi si formano sia esogenamente (fattori ambientali) che endogenamente (attraverso i processi interni dell'organismo):

• Endogeno:
  • Produzione di energia cellulare nei mitocondri: Nei mitocondri, l'ossigeno viene ridotto ad acqua. Tuttavia, questo processo non è completo: parte dell'ossigeno ridotto viene convertita in radicali liberi (composti di ossigeno con idrogeno o azoto). Per impedire che la reazione tra ossigeno e idrogeno produca una reazione gassosa esplosiva nell'organismo, gli elettroni vengono trasferiti in più fasi: questo avviene nella cosiddetta "catena respiratoria" (catena di trasporto degli elettroni). Questa catena è costituita da diversi sistemi redox interconnessi in cui i radicali liberi sottraggono un elettrone alle molecole, radicalizzandole a loro volta, e così via. Ad esempio, il NADH viene ossidato a NAD+ dai radicali liberi, rilasciando ioni H+.
  • Difesa immunitaria cellulare e infiammazione (“Esplosione ossidativa”): nei mitocondri dei fagociti attivati ​​(cellule fagocitiche come granulociti e macrofagi che inglobano virus e batteri), si formano radicali liberi (ad esempio, H2O2 e radicali idrossilici) per supportare l'uccisione dei germi fagocitati (virus, batteri) à Quando il sistema immunitario è iperattivo (ad esempio, a causa di malattie autoimmuni) e si verifica contemporaneamente una carenza di antiossidanti, si manifesta lo stress ossidativo!
  • disintossicazione (Fase di disintossicazione I): Affinché le sostanze tossiche vengano eliminate, devono prima essere radicalizzate, d.h. Vengono resi "reattivi". I prodotti della Fase I sono quindi solitamente più aggressivi della tossina stessa, il che rende importante una rapida detossificazione o escrezione nella Fase II. Nella Fase II, molecole polari idrofile come il glutatione o la cisteina si legano ai metaboliti della Fase I, rendendoli disponibili in forma idrosolubile per l'escrezione attraverso i reni.
  • metabolismo dell'omocisteina: Formazione di radicali H2O2, ad esempio.attraverso interazioni con metalli di transizione o enzimi
  • Glucoossidazione (in caso di alti livelli di glucosio o diabete) con la formazione di H2O2
  • Malattie croniche in generale: portano all'infiammazione e a un aumento del rilascio di radicali liberi
  • stress fisico z.B. lavoro fisico, sport competitivi)
• Esogeno:
  • Luce solare e raggi UV
  • Ozono O3
  • Radiazioni ambientali radioattive (z.B. (durante il volo)
  • Radiazioni mediche radioattive (z.B. Terapia, mammografie e altre procedure diagnostiche)
  • farmaco (z.B. Contraccettivi, paracetamolo, antibiotici, citostatici)
  • Sigarette e alcol
  • Altri inquinanti ambientali, z.B. Metalli, smog, ossidi di azoto, gas di scarico delle automobili, solventi, pesticidi & altre sostanze chimiche

Quali danni possono essere causati dai radicali liberi?

• danno al DNA
• Disregolazione del metabolismo dei carboidrati, degli amminoacidi e dei grassi
• Accelerazione dell'invecchiamento
• Riduzione delle prestazioni
• Aumento del rischio delle cosiddette "malattie dei radicali liberi" (che colpiscono le v.a. Tessuti con elevato ricambio di ossigeno, come il muscolo cardiaco, il muscolo scheletrico, il cristallino dell'occhio, ecc.):
  • Malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer
  • arteriosclerosi
  • Allergie
  • processi di invecchiamento
  • Sclerosi laterale amiotrofica (SLA): Alterazione della degradazione della SOD e distruzione delle cellule nervose motorie da parte dei radicali liberi
  • Catarattogenesi degenerazione maculare
  • diabete
  • Cancro
• Accelerazione della progressione e aumento della gravità di numerose malattie
• Aumento del rischio di recidiva in molte malattie

Quali funzioni positive svolgono i radicali liberi nell'organismo?

• Funzione di allenamento: piccole quantità di radicali allenano il sistema redox.
  (promuovere le prestazioni, la produzione di antiossidanti e la resilienza), paragonabile a una vaccinazione
• Funzione immunitaria:
  • I macrofagi e i granulociti formano sistemi redox nei mitocondri; in tal modo, eliminano i radicali liberi. z.B. Batteri e protozoi in interazione con enzimi litici
  • Dosi elevate di vitamina C con attività radicalica hanno un effetto citotossico contro le cellule tumorali.
  • Gli agenti chemioterapici che producono radicali liberi e le radiazioni uccidono le cellule tumorali; ATTENZIONE: Pertanto, gli antiossidanti non devono essere assunti durante la chemioterapia e/o la radioterapia!
• Funzione di segnalazione: i radicali possono agire come sostanze di segnalazione, z.B. nell'infiammazione (stimolazione del trasporto delle cellule immunitarie nel sito dell'infiammazione), nella crescita delle cellule nervose (z.B. dopo lesioni del midollo spinale, nel contesto della neurogenesi adulta) e durante la guarigione delle ferite

Che cosa sono gli antiossidanti?

• Gli antiossidanti sono "spazzini dei radicali liberi", d.h. Cedono un elettrone al radicale e quindi lo riducono (e vengono di conseguenza distrutti). i.d.R. (auto-ossidato)
• Hanno un gruppo OH, SH o NH ridotto e reagiscono più velocemente con i radicali rispetto ad altre strutture biologiche (ad esempio(Una singola molecola di vitamina E, un antiossidante, protegge fino a 1000 catene di acidi grassi!)
• Gli antiossidanti agiscono in sinergia e si rigenerano a vicenda: formano una rete. Antiossidanti enzimatici e non enzimatici: Le vitamine C, E, il coenzima Q10 (ubichinone in forma ossidata, ubichinolo in forma ridotta), il glutatione e l'acido alfa-lipoico si rigenerano (riducono) reciprocamente dopo l'ossidazione.

Enzimatico (peso molecolare più elevato)	Non enzimatico (a basso peso molecolare)
• Formato all'interno del corpo ("endogeno") • Effetti dipendenti dalla genetica (Enzimopatia) e velocità di sintesi • Elevata velocità di reazione • Durante la disintossicazione non si radicalizzano a loro volta. (Nessuna reazione a catena!) • Richiedono cofattori per avere effetto • Non sono disponibili a tempo indeterminato	• Vengono ingeriti principalmente attraverso il cibo • Gli effetti dipendono dalla fornitura • tempo di reazione lento • Si radicalizzano durante il processo di disintossicazione stesso. (Deve essere disinnescato!) • Possibilità di sostituzione rapida • Sono (teoricamente) disponibili a tempo indeterminato

Quali sono gli enzimi antiossidanti più importanti?

• superossido dismutasi (SOD)
  • Catalizzano la conversione del radicale superossido (O2- ) in H2O2 + O2
  • con rame (Cu)/zinco (Zn) come cofattore nel citoplasma e nello spazio extracellulare
  • con il manganese (Mn) come cofattore nei mitocondri
• Catalasi
  • Catalizzano la riduzione dell'H2O2 ad H2O (prevenzione dei radicali idrossilici).
  • Con il ferro (Fe) come cofattore
  • a. nel fegato, nella pelle, nelle cellule renali e negli eritrociti
• Perossidasi
  • Catalizzare la riduzione di H2O2 ad H2O in un ambiente cellulare acquoso
  • Perossidasi indipendenti dal selenio (dipendenti dal ferro (Fe))
  • Glutatione perossidasi idroperossido fosfolipidico dipendente dal selenio
  • a. negli eritrociti, nel fegato, nei polmoni e nei reni

Quali sono i più importanti antiossidanti non enzimatici?

• Carotenoidi
  • Beta-carotene: Effetto antiossidante tramite inattivazione (cosiddetto "quenching") dei composti reattivi
  • Zeaxantina
  • Luteina
  • Licopene
• Polifenoli --> opere v.a. Antiossidante grazie ai gruppi OH fenolici; il numero di gruppi OH influenza l'effetto antiossidante.
  • Resveratrolo --> 3 gruppi OH
  • Quercetina --> 5 gruppi OH e quindi un effetto antiossidante particolarmente forte
  • Matcha: Con un valore ORAC di 1.711 unità/g, ha il valore ORAC più alto conosciuto in un prodotto naturale (ORAC sta per "Capacità di assorbimento dei radicali dell'ossigeno" d.h. la capacità di ridurre i radicali liberi dell'ossigeno)
  • Brahmi: Gli studi scientifici hanno v.a. Si sta studiando l'effetto antiossidante del Brahmi in relazione alle malattie neurodegenerative (vedi sotto). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4564646/ )
• Vitamine
  • Vitamina C (solubile in acqua)
  • Vitamina E (lipidi solubili)
  • Il tocoferolo E-OH viene ossidato a radicale tocoferossile e poi ridotto nuovamente a tocoferolo E-OH dalla vitamina C o dal glutatione, che fungono da donatori di idrogeno.
  • "La vitamina E contribuisce a, "Per proteggere il DNA, le proteine ​​e i lipidi dai danni ossidativi." (Dichiarazione ufficiale sulla salute)
  • Vitamina B2 (solubile in acqua): "La vitamina B2 (riboflavina) contribuisce alla protezione delle cellule dallo stress ossidativo. (Dichiarazione ufficiale sulla salute)
  • Vitamina A (liposolubile)
  • Vitamina K (liposolubile)
• Tiolo (con gruppo SH)
  • Glutatione
  • L-cisteina
  • Acido alfa-lipoico
  • È in grado di attraversare la barriera emato-encefalica e rigenerare gli antiossidanti utilizzati, come le vitamine C ed E, il coenzima Q10 o il glutatione; pertanto, è un componente chiave dei complessi antiossidanti sinergici.
  • Rivista dei farmacisti tedeschi: "Uno studio clinico su pazienti con demenza di Alzheimer da lieve a moderata ha dimostrato che la somministrazione aggiuntiva di acido alfa-lipoico agli inibitori dell'acetilcolinesterasi rallenta notevolmente la progressione della malattia." (cfr. https://www.deutsche-apotheker-zeitung.de/daz-az/2009/daz-3-2009/liponsaeure-bei-alzheimer-demenz )
• Altri amminoacidi contenenti zolfo
  • Taurina
  • L-Metionina
• Funghi medicinali, in particolare Cordyceps: La potenza antiossidante dell'estratto di Cordyceps è stata dimostrata in test di laboratorio (vedi [riferimento]). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11114006/ )
• Coenzima Q10
• L-Carnitina
• NADP (vitamina B3 attiva)
• Cofattori degli antiossidanti enzimatici
  • Selenio (Se)
  • Zinco (Zn)
  • Ferro (Fe)
  • Manganese (Mn)
  • Rame (Cu)

Quali alimenti sono particolarmente ricchi di antiossidanti?

antiossidante	Generi alimentari
Vitamina C Vitamina E selenio Glutatione β-carotene Licopene Sulforafano Resveratrolo Spermidina	Limoni, arance, pompelmi, kiwi Olio d'oliva, olio di germe di grano, germe di grano Germe di grano, semi di sesamo, prodotti integrali, pesce di mare, scorfano Avocado, anguria, asparagi, broccoli, spinaci Carote, pomodori, albicocche Succo di pomodoro broccoli Vino rosso (con moderazione!), frutti di bosco, arachidi germe di grano, soia

Indicatori e fattori di rischio per lo stress ossidativo Maggiore è il numero di domande a cui si risponde "sì", maggiore è il rischio di stress ossidativo.; non sostituisce u.g. Diagnostica!)

• reclami
  • Sono spesso stanco.
  • Soffro di mancanza di motivazione.
  • Ho più di 3 raffreddori p.a.
  • Le mie prestazioni fisiche e mentali sono insoddisfacenti.
• abitudini di vita
  • Io fumo.
  • Consumo oltre 20 grammi di alcol in diversi giorni alla settimana.
  • Trascorro spesso del tempo al sole e/o frequento i solarium.
  • Pratico esercizio fisico intenso diverse volte a settimana.
• fardelli
  • Sono costantemente stressato.
  • Sono esposto a inquinanti ambientali (ad esempio, amalgama o radiazioni).
  • Seguo spesso delle diete.
  • Lavoro molto al computer.
• Malattie e rischi per la salute
  • Sovrappeso
  • Disturbi del metabolismo lipidico
  • diabete mellito
  • Cardiopatia
  • Malattie reumatiche
  • Malattie intestinali
  • Malattie respiratorie
  • Allergie
  • Cancro
• Assunzione di farmaci
  • antidolorifici
  • Preparati ormonali
  • Contraccettivi
  • Agenti chemioterapici
• Nutrizione
  • Consumo meno di 3 porzioni al giorno di frutta fresca e verdura preparata delicatamente.
  • Bevo meno di due bicchieri di succo di frutta o verdura al giorno.
  • La mia dieta non include regolarmente latte e derivati.
  • Bevo meno di 1,5 litri di liquidi al giorno.
  • Non mangio pesce regolarmente.

Diagnosi dello stress ossidativo

• Pagina sugli antiossidanti
  • Determinazione dei livelli ematici dei principali antiossidanti
    • Sostanze non enzimatiche come il glutatione, le vitamine C ed E, il coenzima Q10 e i cofattori selenio e zinco
    • Enzimi quali la superossido dismutasi (SOD) e la glutatione perossidasi (GPx).
  • Screening per valutare la protezione antiossidante: Capacità antiossidante totale (TAS)/Potenziale antiossidante totale (TEAC) (capacità di reagire con i radicali liberi)
    • In laboratorio: z.B. Siero del paziente (con antiossidanti) + quantità definita di radicali liberi; misurazione della quantità residua di radicali dopo la detossificazione (reazione con colorante):
      Quantità iniziale – quantità residua = Potenziale antiossidante (valore normale: 1,3-1,77 mmol/l di sangue)
    • In pratica: z.B. FORD (Free Oxygen Radicals Defense) nel sangue capillare
• Lato radicale
  • Misurazione della perossidazione lipidica: malondialdeide (MDA-LDL come valore a lungo termine su 7-10 giorni), poiché l'aldeide è un prodotto di degradazione misurabile dei radicali liberi.
    • 4-Idroxnonenale HNE (alchenale/aldeide): danno ossidativo agli acidi grassi polinsaturi
    • 8-Ispoprostano F2 α (8-iso-Prostaglandina F2 α): danno ossidativo alla sintesi delle prostaglandine (da acido arachidonico)
    • 2-Propenale (Acroleina/Aldeide): danno ossidativo agli acidi grassi polinsaturi
  • Rilevamento del danno ossidativo al materiale genetico: test della deossiguanosina (ossidazione del DNA/8-OHdG) (escrezione di 8-idrossi-deossiguanosina nelle urine in seguito a danno ossidativo degli acidi nucleici/DNA; biomarcatore per la valutazione degli effetti mutageni/cancerogeni individuali dello stress ossidativo)
  • Rilevamento dell'ossidazione proteica: Nitrotirosina (ossidazione della tirosina con perossinitrito)
  • Risonanza di spin elettronico (ESR): Rilevamento diretto dei radicali (principio: assorbimento di radiazioni a microonde da parte di elettroni spaiati; ma non consolidato a causa della scarsa disponibilità e della breve durata di vita dei radicali)

Esempi di applicazioni degli antiossidanti

• processi di invecchiamento
• Sport (orientati alla prestazione)
• Malattie cardiovascolari (z.B. Arteriosclerosi)
• neurologo & psiche ( z.B. malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson, SLA, schizofrenia) (3)
• Sistema immunitario e infiammazione in generale (reumatismi, parodontite, pancreatite acuta)
• Disturbi indotti da farmaci
• Altri inquinamenti ambientali (z.B. Alcol, fumo, inquinanti)
• diabete
• Malattie respiratorie
• Malattie oculariz.B. Cataratta)
• Medicina riproduttiva e infertilità (2)
• Prevenzione del cancro (Nota: gli antiossidanti dovrebbero essere evitati durante la chemio/radioterapia, poiché possono impedire la morte cellulare (in questo caso) desiderata!) (1)

(1) Antiossidanti e rischio di cancro

Un seguito su SU.VI.MAXUno studio condotto in Francia su 12.741 adulti (prevenzione primaria, controllato con placebo, in doppio cieco, con monitoraggio dei livelli ematici), della durata di cinque anni, ha confermato che la somministrazione a lungo termine di un complesso antiossidante in dosi nutrizionali (vitamina C 120 mg/giorno, vitamina E 30 mg/giorno, beta-carotene 6 mg/giorno, selenio 100 mcg/giorno, zinco 20 mg/giorno) ha determinato una riduzione del 31% del rischio di cancro e una riduzione del 37% della mortalità in individui con un apporto insufficiente di antiossidanti attraverso il consumo di frutta e verdura (vedi [riferimento]). https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20104528/ ).

(2) Antiossidanti e infertilità

Lo stress ossidativo danneggia gli spermatozoi. Questo danno può essere contrastato dalle difese antiossidanti dell'organismo.
Il rischio di malformazioni congenite può essere ridotto. Nelle partner di uomini infertili che hanno assunto antiossidanti nell'ambito di un programma di fertilità, il tasso di natalità è aumentato. Vedi: Revisione di 34 studi clinici randomizzati controllati con 2876 coppie; Showell et al, Antiossidanti per la subfertilità maschile; Cochrane 2012; DOI: 10.1002/14651858.CD007411.pub2 (Lo stress ossidativo può causare danni agli spermatozoi. Questi danni possono essere ridotti dalle naturali difese antiossidanti dell'organismo. Gli antiossidanti possono essere assunti attraverso l'alimentazione o come integratori. Si ritiene che in molti casi di subfertilità inspiegata, e anche in presenza di problemi legati agli spermatozoi, l'assunzione di un integratore antiossidante per via orale possa aumentare le probabilità di concepimento durante un trattamento per la fertilità.)

(3) Antiossidanti e demenza
I radicali mitocondriali sono in parte responsabili della formazione di aggregati di amiloide-β. Amiloide
β a sua volta porta a disfunzione mitocondriale e ad un aumento di ROS (cfr. Leuner K et al.; i ROS derivati ​​dai mitocondri portano a una maggiore formazione di amiloide-beta; Antioxid Redox Signal 2012; 16; 1421-1433; "Conclusione: diverse linee di evidenza mostrano che i ROS derivati ​​dai mitocondri risultano in una maggiore elaborazione amiloidogenica della proteina precursore dell'amiloide e che Aβ Ciò di per sé porta a disfunzione mitocondriale e ad un aumento dei livelli di ROS. Proponiamo che, a partire dalla disfunzione mitocondriale, si inneschi un circolo vizioso che contribuisce alla patogenesi dell'AD sporadico."