Radicali liberi: cosa sono, come si formano, patologie collegate, ruolo degli antiossidanti

Negli ultimi anni si è sentito sempre più parlare di radicali liberi. Ma cosa sono i radicali liberi? Ormai è risaputo che sono molecole molto reattive ed instabili in grado di danneggiare le cellule del corpo. In questo articolo, vogliamo spiegare il perché, il come, queste molecole possono creare danni anche gravi a cellule sane (DNA incluso) che talvolta, in conseguenza dell'aggressione ricevuta, arrivano addirittura a morire. Vediamo come tutto ciò avviene.

Cosa sono i radicali liberi

Come accennato nell'introduzione, i radicali liberi o meglio ancora, il radicale libero, è una molecola avente la caratteristica di essere particolarmente attiva, instabile. Possiamo definire questa molecola radicale libero nel momento in cui il suo atomo contiene almeno un elettrone spaiato (elettrone che occupa in forma esclusiva un preciso orbitale atomico) nel suo orbitale esterno. L'esclusività dell'orbita appena citata da parte di un singolo elettrone rende l'atomo instabile in quanto ogni orbita deve avere 2 elettroni e non uno solo. Per comprendere meglio, osserva l'immagine sotto dove viene rappresentato una atomo con un elettrone presente ed un mancante (rappresentato dal cerchio punteggiato e barrato con la x).

Radicale libero

Come si può facilmente intuire dalla grafica, una molecola o atomo si può definire "radicale libero" quando allo stesso manca di un elettrone. Ora che abbiamo compreso cosa sono i radicali liberi, cerchiamo di comprendere come questi possono creare problemi alle cellule sane del corpo. Andiamo a scoprire come si formano!

Quali sono i radicali liberi più conosciuti

Come si intuisce dal sottotitolo, vi sono più tipi di radicali liberi, ma, i più conosciuti  sono senz'altro quelli a contenuto di ossigeno conosciuti con il temine scientifico "ROS" (Reacting Oxygen Species), essi includono il perossido di idrogeno (H2O2), come anche anione superossido (O2-) e il radicale ossidrilico (•OH).

Maggiori informazioni riguardanti i tipi di radicali liberi sono disponibili qui.

Come si formano i radicali liberi

Per comprendere come si forma un radicale libero basta sapere che: se un atomo ha un solo elettrone nella sua orbita diventa instabile ed inevitabilmente cercherà di rubare un elettrone ad un altro atomo per riequilibrare la sua condizione. Generalmente, i radicali liberi attaccano l'atomo stabile più vicino, quando la molecola "attaccata" perde il suo elettrone, diventa a sua volta un radicale libero, conseguentemente la stessa cercherà di rubare un elettrone ad un altro atomo per riequilibrare il suo stato, iniziando così una reazione a catena che genera una condizione conosciuta come stress ossidativo. Si danneggiano quindi strutture cellulari e DNA, se tale processo non viene interrotto, l'individuo che le subisce andrà incontro a patologie anche molto gravi.

Per semplificare la comprensione di ciò che accade tra un radicale libero ed un atomo o molecola sana ti consiglio di osservare l'immagine che segue.

Radicale libero che ruba un elettrone ad una molecola sana

Produzione di radicali liberi: evento fisiologico

I radicali liberi sono derivati da normali processi metabolici che avvengono normalmente nel corpo umano o da fonti esterne quali: esposizione a raggi X, ozono, fumo di sigarette, inquinanti atmosferici e prodotti chimici industriali.

La formazione di radicali liberi avviene continuamente nelle cellule come conseguenza delle reazioni enzimatiche e non enzimatiche. Le reazioni enzimatiche, che concorrono a generare radicali liberi, includono quelle coinvolti nella catena respiratoria, nella fagocitosi, nella sintesi della prostaglandina e nel sistema citocromo P-450. I radicali liberi possono anche essere formati in reazioni non enzimatiche di ossigeno con composti organici, nonché avviati da reazioni ionizzanti.

Altre fonti responsabili della formazione di radicali liberi sono:

  • Mitocondri
  • Xantina ossidasi
  • Perossisomi
  • Infiammazioni
  • Fagocitosi
  • Percorsi di acido arachidonico
  • Ischemia.
  • Diabete

Alcune fonti esterne responsabili della formazione di radicali liberi sono:

  • Fumo di sigaretta
  • Inquinanti ambientali
  • Radiazioni
  • Alcuni farmaci e pesticidi
  • Solventi industriali
  • Ozono.

Normalmente, il corpo può gestire autonomamente i radicali liberi, ma se gli antiossidanti non sono disponibili o se la produzione di radicali liberi diventa eccessiva provocando come detto patologie anche gravi. Di particolare importanza è sapere che il danno provocato dai radicali liberi aumenta con l'età.

Gli antiossidanti

Un antiossidante è una molecola stabile in grado di donare un elettrone ad un radicale libero spaiato rendendolo stabile, evitando così che danneggi altre celule. Questi antiossidanti ritardano o inibiscono i danni cellulari, principalmente attraverso la loro proprietà di protezione dai radicali liberi. Gli antiossidanti a basso peso molecolare possono interagire in sicurezza con i radicali liberi e terminare la reazione a catena, prima che le molecole vitali vengano danneggiate. Alcuni di questi antiossidanti, inclusi glutatione, ubiquinolo e acido urico, vengono prodotti durante il normale metabolismo del corpo; altri, invece, più leggeri è possibile assumerli tramite un'alimentazione corretta ed adeguata. Anche se esistono diversi sistemi di enzimi all'interno del corpo che depurano dai radicali liberi, i principi antiossidanti dei micronutrienti sono la vitamina E (α-tocoferolo), la vitamina C (acido ascorbico) e il carotene B. Il corpo non può produrre questi micronutrienti, quindi devono essere forniti dall'assunzione di determinati alimenti.

Antiossidanti VS radicali liberi

Prima di approfondire il tema "antiossidanti", è utile semplificare tramite una rappresentazione grafica cosa fanno gli antiossidanti. Osserva l'immagine sottostante.

Antiossidante che cede un elettrone ad un atomo radicale libero

Come si può facilmente comprendere grazie all'aiuto della grafica, la caratteristica degli antiossidanti è quella di cedere elettroni senza però divenire esso stesso un radicale libero. Possiamo quindi passare andare a conoscere alcuni migliori antiossidanti presenti in natura.

Antiossidanti: vitamina C e vitamina E

Le vitamine C ed E, sono particolarmente utili per proteggere il corpo dagli effetti distruttivi dei radicali liberi. Gli antiossidanti neutralizzano i radicali liberi donando loro l'elettrone mancante. Come detto prima, ciò che caratterizza gli antiossidanti e che gli stessi pur cedendo gli elettroni, non divengono radicali liberi in quanto mantengono la loro stabilità e sono in grado quindi di prevenire danni alle cellule ed ai tessuti che, come detto, potrebbero portare a numerose gravi patologie.

La vitamina E, è il più abbondante antiossidante liposolubile presente nel corpo. Si tratta di uno dei più efficaci antiossidanti a catena disponibili. In particolare, è in grado di difendere il corpo dall'ossidazione e dalla perossidazione dei lipidi (creazione di molecole instabili contenenti più ossigeno rispetto al normale).

La vitamina C, invece, è il più abbondante antiossidante solubile in acqua presente nel corpo ed è particolarmente nota nella lotta contro la formazione di radicali liberi caustati dall'inquinamento e dal fumo di sigaretta; inoltre, aiuta anche a restituire la vitamina E nella sua forma attiva.

Il concetto di stress ossidativo

Il termine "stress ossidativo", è usato per descrivere la condizione causata dal danno ossidativo che si manifesta quando l'equilibrio critico tra generazione di radicali liberi e difese antiossidanti è sfavorevole. Lo stress ossidativo, derivante da uno squilibrio tra produzione di radicali liberi e presenza di antiossidanti, è associato a danni provocati ad una vasta gamma di specie molecolari, inclusi lipidi, proteine e acidi nucleici.

Lo stress ossidativo a breve termine può verificarsi nei tessuti feriti da traumi, infezioni, lesioni termiche, ipertoxia, tossine ed esercizio fisico eccessivo. Questi tessuti feriti producono l'attivazione di enzimi generatori dei radicali liberi (ad esempio xantina ossidasi, lipogenasi, cicloossigenasi) di fagociti, del rilascio di ferro, di ioni di rame e così via.

Lo stress ossidativo e le malattie umane

Le conseguenze legate ad uno stato di "stress ossidativo" sono collegate all'insorgenza di molte patologie, tra cui l'aterosclerosi, alcune condizioni infiammatorie ed alcuni tipi di tumori. Lo stress ossidativo, inoltre, è causa di un contributo significativo e negativo per tutte le malattie infiammatorie (artrite, vasculite, glomerulonefrite, lupus eritematosa), malattie ischemiche (patologie cardiache e ictus), emocromatosi, sindrome da immunodeficienza acquisita, emfisema, ulcere gastriche, ipertensione e preeclampsia, disturbi neurologici (malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson, distrofia muscolare), malattie legate al fumo e molte altre. Un eccesso di stress ossidativo può portare all'ossidazione di lipidi e proteine, associata a cambiamenti nella loro struttura e nelle loro funzioni.