Ce sunt și cum acționează radicalii liberi

Radicalii liberi sunt atomi sau molecule care prezintă unul sau mai mulţi electroni neîmperecheaţi. Datorită electronilor liberi, radicalii sunt foarte reactivi, putând reacţiona cu orice moleculă vecină, prin preluarea sau cedarea unui electron. În sistemele biologice, acţiunea radicalilor liberi se poate solda în consecinţă, cu distrugeri celulare şi tisulare importante.

Radicalii liberi se formează, fie prin clivare homolitică, fie prin pierdere sau acceptare de electroni

radic1

Radicalii liberi se pot forma în urma uciderii microorganismelor de către fagocitele activate, în urma acţiunii enzimei ribonucleotid reductaza, prin scăpări accidentale ale căilor transportoare de electroni, în urma unor procese de oxidare catalizate de metale, sub acţiunea unor compuşi toxici etc.

Radicalii liberi formaţi în organism provin în cea mai mare parte de la oxigen. Cel mai frecvent este radicalul hidroxil (OH·), care datorită reactivităţii sale are şi cea mai scurtă perioadă de viaţă. El poate lega inclusiv macromolecule, atunci când este produs la nivelul ficatului. Apariţia lui se face prin intermediul peroxidului de hidrogen şi a metalelor tranziţionale (Reacţia Fenton), precum fierul:

radic2

Pentru organism este foarte important să păstreze fierul legat de proteine, astfel încât implicarea lui în reacţii de tip Fenton să fie cât mai redusă.

Alţi radicali liberi, des întâlniţi în organism, sunt radicalul superoxid (O2) şi radicalul monooxid de azot (NO·).

Radicalii pot reacţiona, cu alţi radicali, ca în cazul reacţiei dintre radicalul superoxid şi radicalul monooxid de azot, cu formarea unui oxidant puternic [peroxidul de azot (ONOO)].

Cele mai importante reacţii sunt însă cele realizate cu diverse substanţe nonradicalice, aşa cum sunt:

– lipidele – aceste reacţii pot avea loc la nivelul membranelor celulare, bogate în acizi graşi polinesaturaţi. Radicalii liberi au afinitate pentru electronii atomilor de hidrogen din catena hidrocarbonată a acizilor graşi, determinând apariţia unui radical hidrocarbonat. Radicalul hidrocarbonat reacţionează cu oxigenul formându-se un radical peroxil. Radicalul peroxil poate intra în reacţie cu atomi de hidrogen legaţi de atomii de carbon vecini, formând un peroxid lipidic. Peroxidul lipidic determină ruperea membranei celulare şi distrugerea celulei;

– ADN – radicalul hidroxil poate reacţiona cu guanina, formând un radical hidroxiguaninic. Acesta se poate apoi transforma pe două căi: fie prin oxidare, ducând la formarea hidroxiguaninei şi apariţia de mutaţii genetice, fie prin reducere, caz în care se formează o guanină cu inel deschis, care blochează replicarea ADN.

Rolul antioxidanţilor în protejarea organismului de radicali liberi este foarte important. Printre antioxidanţi enumerăm:

– enzime, precum superoxid dismutaza (SOD):

2O2· + 2H+ → H2O + O2

– vitamine, precum tocoferolul (TH) şi acidul ascorbic:

TH + LO2٠ (radical peroxil) → LO2H + T٠

Acidul ascorbic poate recicla tocoferolul, transformând în sens invers forma radical a acestuia (T٠), la tocoferol (TH).

Formarea radicalilor liberi este prevenită de catalaze, glutation şi glutation peroxidaze (determină transformarea peroxidului de hidrogen în apă) şi de substanţele capabile să lege şi să menţină legate metalele tranziţionale, cum sunt fierul şi cuprul (transferina şi feritina pentru fier, respectiv ceruloplasmina şi albumina pentru cupru).

De asemenea, o serie de procese reparatorii enzimatice, contribuie direct sau indirect la prevenirea formării radicalilor liberi, anume: procesele reparatorii ale membranelor lipidice în care intervin lipaze, peroxidaze şi acil transferaze sau procesele reparatorii ale ADN.

Protecţia oferită de antioxidanţi este eficientă într-o măsură dependentă de nivelul stresului oxidativ la care este supus organismul. În cazul unui stres oxidativ puternic, bariera de antioxidanţi nu face faţă şi pot apărea o serie de injurii celulare şi tisulare sau chiar moartea.

Stresul oxidativ este produs de ischemie, traume, radiaţii (prin fisiune homolitică), infecţii, şi de unii toxici. În cazul toxicilor, producerea radicalilor liberi se poate datora:

  1. acţiunii directe a toxicului, ca în cazul radicalului dioxid de azot (NO2٠). Acesta se găseşte în smogul fotochimic şi acţionează la nivelul sistemului respirator;
  2. convertirii toxicului la radicali liberi, ca în cazul tetraclorurii de carbon (folosit ca solvent în industrie); convertirea solventului este realizată la nivelul sistemului citocrom P450.

CCl4-cP450 → Cl + CCl3

CCl3• + O2 → CCl3O2

CCl3O2 leagă macromoleculele din ficat provocând toxicitate.

  1. metabolizării toxicului, în urma căruia se formează radicali liberi; este cazul paraquatului şi al dixorubicinei, un agent folosit împotriva cancerului (dixorubicina este metabolizată la semiquinone, care reacţionează cu oxigenul molecular şi formează radicali superoxid).

În prezent, se estimează că radicalii liberi sunt implicaţi în peste 100 de boli din sfera bolilor cardiovasculare, neurodegenerative şi oncologice.

Bibliografie: Tamba-Berehoiu Radiana, Popa Ciprian, Tratat de biotehnologii II, cap 15 in Jurcoane, Şt., Cornea, P., Stoica, I., Vassu, T.,….Popa C., 2006, Tratat de Biotehnologie II, Ed. Tehnică, Bucureşti

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s