Cos’è lo stress ossidativo

Il termine stress ossidativo indica l’insieme delle alterazioni che si producono nei tessuti, nelle cellule e nelle macromolecole biologiche quando queste sono esposte ad un eccesso di agenti ossidanti a causa di uno squilibrio nel sistema di ossido-riduzione.

Le specie chimiche ossidanti possono esibire o meno una natura radicalica, a seconda che possiedano o meno, almeno un elettrone spaiato in uno degli orbitali più esterni oppure contenere atomi di vari elementi (ossigeno, carbonio, azoto, alogeni ecc.).

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I responsabili dello stress ossidativo

Le specie reattive dell’ossigeno (ROS) costituite da anione superossido (-O2), radicale idrossilico (-OH) e perossido di idrogeno (H2O2) sono naturalmente generate dal normale metabolismo dell’ossigeno in alcune condizioni fisiologiche e sono generalmente regolati da sistemi cellulari antiossidanti enzimatici e non enzimatici.

Pertanto, lo stress ossidativo appare come un fallimento nel convertire i ROS in uno stato inattivo attraverso l’azione delle difese antiossidanti cellulari. I responsabili dello stress ossidativo non sono solo i radicali liberi dell’ossigeno.

Possono provocare questa condizione specie sia radicali (es. anione superossido) che non radicali (es. perossido di idrogeno) oppure altri elementi, quali lo zolfo (ad esempio il radicale tiile) o il cloro (ad esempio acido ipocloroso).

Quando si verifica lo stress ossidativo

In una cellula la produzione di ROS è controllata da meccanismi omeostatici. Intervengono, infatti, meccanismi di scavenger mediati da enzimi antiossidanti (catalasi, glutatione redattasi) in grado di convertire le specie reattive in O2 e H2O.

Quando il livello di ROS eccede la capacità di neutralizzazione da parte dei sistemi antiossidanti, si verifica lo stress ossidativo. Il danno al DNA indotto dal ROS può potenzialmente causare errore di replicazione, modificazione delle basi, induzione di alcune vie del segnale, instabilità genomica, mutazione e morte cellulare.

Dove colpisce lo stress ossidativo

Il bersaglio dell’azione ossidante è rappresentato da molecole e strutture metaboliche cruciali: fosfolipidi delle membrane – le cui modificazioni comportano perdita della capacità di compartimentazione e di trasporto selettivo fino alla distruzione -, proteine (con alterazioni strutturali, compromissione e perdita di funzioni enzimatiche, di trasporto, recettoriali, etc.) e, infine, acidi nucleici, con accumulo di mutazioni ed alterazioni dell’espressione genica.

Quando i danni dello stress ossidativo compromettono in modo irreversibile le più vitali funzioni cellulari, si attivano in genere i meccanismi dell’apoptosi o “suicidio programmato”. La cellula, cioè, va incontro a fenomeni regressivi sino alla necrosi.

Se tale evento non si manifesta, se i danni sono di entità tale da permettere il funzionamento della cellula pur in modo non ottimale, iniziano a configurarsi i segni della senescenza cellulare, cui si associano molteplici disordini di tipo cronico degenerativo.

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Bibliografia:

• Schieber, M., & Chandel, N. S. (2014). ROS function in redox signaling and oxidative stress. Current Biology, 24(10), R453–R462

• Halliwell, B., & Cross, C. E. (1994). Oxygen‐derived species: Their relation to human disease and environmental stress. Environmental Health Perspectives, 102(Suppl 10), 5–12.