Prof. Niccolò TaddeiUniversità degli Studi di Firenze
Radicali liberi e stress ossidativoRadicali liberi e stress ossidativo
15 Aprile 2015, Liceo Scientifico “James Joyce” Ariccia (RM)
Radicali liberi
Atomi o molecole che contengono elettroni spaiati
Radicali liberi
• Estrema reattività ed instabilità
• Breve emivita (nanosecondi, millisecondi)• Breve emivita (nanosecondi, millisecondi)
• Capaci di generare reazioni a catena
Reazione a catena
Meccanismo di formazione dei radicali liberi
• Rottura omolitica di legami covalenti
• Rimozione di elettroni da atomi o molecole con assetto• Rimozione di elettroni da atomi o molecole con assettoelettronico stabile (calore, radiazioni, sostanze esogene)
• Processi ossido-riduttivi che implicano il trasferimento di un soloelettrone su accettori con assetto elettronico stabile(coinvolgimento di ioni metallici come Fe++ o Cu+)
Possibili cause per la formazione dei radicali liberi
Radiazioniionizzanti
Fumo
Metabolismo
LuceUV
Formazione dei radicali liberi
Infiammazione
Inquinamento
Globuli bianchi
Mitocondrio DANNO DEL DNA
(nell’aria)
Formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS)
La molecola di O2 può accettare un elettrone per volta…
.
un elettrone per volta…
… generando specie radicaliche!
Effetti delle ROS
Lipidi(perossidazione acidi grassi dimembrana)
ROSROS
O2-•
H2O2
OH•
DNA (modificazionidelle basi, rottura)
Proteine(modificazioni, denaturazione,idrolisi)
Effetti delle ROS
Effetti delle ROS sui lipidi di membrana
Alcuni prodotti di degradazione:
Malondialdeide (MDA)
Idrossialchenali
Effetti delle ROS sul DNA
Danno ossidativo Alcuni prodotti di degradazione:Danno ossidativo Alcuni prodotti di degradazione:
Basi modificate come 8-oxoguanina, 5-idrossicitosina, ecc.
Morte cellulare da ROS
Quando i danni sono estesi Necrosi
Morte cellulare da ROS
Quando i danni sono estesi Necrosi
Morte cellulare da ROS
Quando i danni sono di minore entità Apoptosi
Morte cellulare da ROS
Quando i danni sono di minore entità Apoptosi
Le difese antiossidanti
Sistemi enzimatici (superossido dismutasi, catalasi, perossidasi)
Scavengers di radicali liberi o antiossidanti sacrificali
- liposolubili (es. vitamina A, vitamina E)
- idrosolubili (es. vitamina C, glutatione)
Le difese antiossidanti
Superossido dismutasi:
• forma citosolica (Cu-Zn)• forma mitocondriale (Mn)• forma extracellulare (Cu-Zn)
Le difese antiossidanti
Catalasi:
Le difese antiossidanti
Glutatione perossidasi e glutatione reduttasi:
Le difese antiossidanti
Scavangers: vitamina E e vitamina C
Vitamina C
Gli antiossidanti negli alimenti
Resveratrolo
Acido
rosmarinico
Antiossidanti naturali
Capsaicina
Curcumina
Allicina
Epigallocatechina gallato
Antiossidanti naturali
La curcuminacurcumina (radice della Curcuma longa). Essa conferisce il tipico colore (e sapore) al curry.
Azione antiinfiammatoria e antiossidante. E’ impiegata da secoli nella medicina orientale.
Scarsa biodisponibilità in presenza di piperina
Assunzione alimentare tollerata fino a 12 g/die
Effetti pro-ossidanti a concentrazioni elevate
Stress ossidativo
Perdita di equilibrio tra la formazione delle ROS e i meccanismi difensivi capaci di contrastare l’azione di queste sostanze
Stress ossidativo
Stress ossidativo
• Malattie neurodegenerative
• Aterosclerosi
• Diabete mellito
• Malattie cardiovascolari
• Malattie autoimmuni
• Cancro
• Retinopatia del prematuro
• Malattie dermatologiche
Modello sperimentale
Cellule muscolari cardiache (H9c2)
Induzione stress ossidativo(ipossia-riossigenazione in
modular incubator chamber)modular incubator chamber)
Osservazione effetti:
• markers di stress ossidativo• morte cellulare• possibili interventi protettivi