El estrés oxidativo puede ser inducido por varios factores durante el crecimiento y el desarrollo de los animales, incluidos:
El estrés oxidativo se correlaciona con la modificación de la proteína, la oxidación de lípidos y las roturas de ácidos nucleicos, y evidencias convincentes han demostrado que implica el desarrollo de muchas enfermedades.
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Especies Reactivas de Oxígeno
El oxígeno molecular (O2) es uno de los gases más importantes de la Tierra, constituye el 21% de la atmósfera, 89% del peso del agua de mar y al menos 47% de la corteza terrestre.
Por lo mismo, la mayor parte de los seres vivos utilizan el oxígeno para respirar y obtener energía. Los términos relacionados al estrés, daño oxidativo, radicales libres y antioxidantes, se han convertido en una parte integrada del vocabulario de los científicos, químicos, físicos, biólogos e investigadores los utilizan frecuentemente en una variedad de debates y cuestiones científicas.
Desde el descubrimiento del oxígeno a principios del siglo XVIII por el químico Antoine Laurent Lavoisier, la necesidad de controlar la molécula de oxígeno ha sido reconocida.
Una molécula evasiva, el oxígeno juega roles contradictorios, uno es esencial para la vida y el otro como una sustancia toxica.
En general a partir del O2 se forman los pro-oxidantes los cuales son referidos o conocidos como: especies reactivas de oxígeno (ERO y por sus siglas en inglés [ROS: reactive oxygen species]).
Las ERO, son compuestos químicos no apareados en oxígeno. Pueden ser producidos por dos fuentes:
Las ERO incluyen al superóxido (O2•-), radical hidroxilo (OH•) y el peróxido de hidrógeno (ONOOO-), así como los oxiradicales (O2 singulete y doblete).
El descubrimiento de especies reactivas de nitrógeno (ERN) expandió este término a ERO y ERN (Tabla 1). Debido a su función primordial de producción de energía química, la mitocondria es considerada la mayor productora de ERO.
| Tabla 1. Especies reactivas de oxígeno y especies reactivas de nitrógeno | |||
|
ERO |
ERN |
||
| Radicales | No Radicales | Radicales | No Radicales |
| Superóxido (O2•-) | Peróxido de Hidrógeno (H2O2) | Óxido nítrico (NO•) | Acido nitroso (HNO2) |
| Hidroxilo (OH•) | Oxígeno singulete
(1Δg O2) |
Dióxido de nitrógeno (NO2•) | Peroxinitrito (ONOO•) |
| Peroxilo (RO2•) e Hidroperoxilo (HO2•) | Ozono (O3) | ||
Adaptado de Rigas y Sun, (2008). Fuente: Sarabia-Cadena et al. (2013).
La mitocondria es uno de los sitios propuestos como principal generador de ERO. El O2 se utiliza como aceptor final en la respiración mitocondrial, su función es la de recibir los electrones provenientes de la cadena respiratoria y protones de la matriz mitocondrial para formar agua metabólica como un subproducto del metabolismo.
Por lo tanto, el metabolismo de oxígeno mitocondrial es la fuente dominante de O2•- que resulta de un incompleto acoplamiento de electrones y protones con el oxígeno en la cadena de transporte de electrones.
Así, las ERO y ERN son producidas continuamente por la mitocondria (O2•-, H2O2 y OH•) de muchas células y también por el citocromo P450 (O2•-, H2O2), por los macrófagos (O2•-, H2O2 y NO•) y por los peroxisomas (H2O2).
Las ERO llevan a cabo funciones fisiológicas a concentraciones moderadas y en equilibrio con los antioxidantes (AO) circulantes, sin embargo, en altas concentraciones actúan dañando directamente biomoléculas lo que promueven enfermedades crónicas o la muerte celular.
Muchos agentes quimioterapéuticos generan altos niveles de estrés oxidativo con la finalidad de provocar la muerte de células cancerígenas pero la presencia de AO puede inactivar a las ERO y ejercer un efecto promotor de cáncer.
Estrés Oxidativo
El estado oxidativo refleja el equilibrio entre las moléculas pro y antioxidantes en un organismo vivo.
Las moléculas pro-oxidantes son principales radicales libres producidos por la cadena respiratoria de las mitocondrias. Los radicales libres oxidan lípidos, proteínas y ADN, por ejemplo, en hidroperóxidos, y son responsables de la lesión celular y tisular si se producen en exceso.
El sistema antioxidante del organismo involucra componentes endógenos como el glutatión, la superóxido dismutasa o la catalasa, y moléculas exógenas, suministradas por los alimentos, como las vitaminas (A, C, E) y el selenio.
En varias condiciones normales los ERO son producidos y juegan un papel en la patogenia de la condición fisiológica, estos son ejemplificados durante el proceso de envejecimiento, donde la producción de ERO aumenta significativamente como resultado de función mitocondrial afectada o dañada y en las etapas tempranas del desarrollo embrionario.
Figura 2. Especies reactivas de oxígeno y estrés oxidativo. Fuente: Beltrán-Rosas, (2020).
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