Influencia de los radicales libres en el envejecimiento celular

 

Influencia de los radicales libres en el envejecimiento celular

En estos momentos, las personas de los países industrializados viven una media de 80 a 85 años. Cerca de 1 de cada 6.000 personas en determinadas partes del mundo llega a los cien años. Existen múltiples teorías acerca del complejo proceso de envejecimiento y, entre las más aceptadas, estaría la de los radicales libres, que explica el envejecimiento del organismo como el daño producido en los tejidos por los radicales libres, de tal manera que, conforme el individuo envejece, habría un desequilibrio entre radicales libres y defensas antioxidantes del organismo. 

Radicales libres

  

Figura 1. Radical libre

Se denominan radicales libres (Fig.1) a aquellas moléculas que tienen un electrón desapareado en su orbital más externo. Esto les confiere una capacidad de reacción muy elevada, por lo que son capaces de actuar en los sistemas biológicos produciendo cambios en la composición química o en la estructura de los elementos celulares que los hace incompatibles con la vida [1] .

 

Los radicales libres se pueden formar a partir de muchas moléculas, pero los derivados de la molécula del oxígeno son los que tienen mayor importancia en patología humana.

Los organismos vivos han diseñado estrategias genéticas para defenderse de las agresiones de los radicales libres. Se trata de las enzimas que aceleran su inactivación, como la superóxidodismutasa (SOD), la catalasa, y la glutatión peroxidasa, entre otras. Hay que destacar también las moléculas que existen fisiológicamente, como la ceruloplasmina, el ácido úrico, las vitaminas antioxidantes, los betacarotenos, la cisteína, y las sustancias que actúan como agonistas del glutatión, como la N-acetilcisteína [2].

El ^.OH es el radical más reactivo que nuestra química conoce. Puede interactuar con las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos (ADN y ARN) y alterar la información genética de las células, o estimular procesos que generan compuestos que son auténticos venenos para las membranas celulares. En la siguiente tabla se incluyen los compuestos de oxígeno reactivos de interés en el estrés oxidativo.

Tabla 1. Compuestos de oxígeno reactivos de interés en el estrés oxidativo.

Procedencia de los radicales libres

Los oxidantes, aunque son químicamente muy inestables y altamente tóxicos para las células, se producen en condiciones normales en el interior de éstas. Varias son las vías de procedencia de los radicales libres tales como:  metabolismo oxidativo, metabolismo de los fagocitos, el tabaquismo, el estrés, la contaminación atmosférica, el ozono (O³), la alimentación, etc (Fig. 2) .

Figura 2. Vías de procedencia de los radicales libres.

Acción de los radicales libres

Figura 3. Estrés oxidativo

Las sustancias oxidantes pueden actuar sobre cualquier molécula, especialmente sensibles resultan los ácidos nucleicos, las proteínas y los fosfolípidos presentes en todas las membranas de las células. Esta interacción producirá en ellas una modificación estructural que se traducirá en una alteración funcional. El efecto que producen los oxidantes en los organismos vivos se ha denominado estrés oxidativo [3].
La existencia de un desequilibrio entre su producción y su eliminación es lo que determina que aparezca o no la enfermedad. Parece que los radicales libres contribuyen de forma importante a la aparición de enfermedades tales como la arterioesclerosis, la artritis reumatoide, el enfisema, etc., además es posible que en otros procesos como las enfermedades fibrosantes, ciertos cánceres, e incluso el envejecimiento, intervengan los radicales libres.

Teoría del envejecimiento asociada a los radicales libres

El envejecimiento es un proceso multifactorial, según la teoría de Harman (1956), este proceso se debe a la acción oxidante de los radicales libres. Estos radicales libres producidos en el metabolismo del oxígeno causan daño a las células, lo que conduce a alteraciones en el metabolismo. La idea general de esta teoría es que los antioxidantes celulares no son capaces de detoxificar las especies reactivas de oxígeno que se generan continuamente en la vida. Por ello, el envejecimiento celular está asociado a un estrés oxidativo crónico, donde hay un descenso del glutatión reducido y un aumento del glutatión oxidado. 

Papel de las mitocondrias en el envejecimiento celular

La teoría mitocondrial del envejecimiento celular de Jaime Miquel et al establece que el comienzo del envejecimiento se debe a la acción de los radicales libres sobre el genoma mitocondrial de las células. Muchos estudios han demostrado que existe un daño al ADN mitocondrial, a las proteínas y a los lípidos, además de cambios en la función y morfología de las mitocondrias asociado al envejecimiento [4].

Figura 4. Mitocondria y radiales libres

Diversos investigadores han observado que la actividad respiratoria global de las mitocondrias  disminuye con la edad en hígado, músculo esquelético y cerebro. Otros resultados demuestran que la generación de prooxidantes es un factor que influye en la velocidad del envejecimiento. Por tanto, el daño mitocondrial está estrictamente relacionado con el envejecimiento.

Por otra parte, se ha demostrado que los radicales libres del oxígeno, modifican cada día unas 10.000 bases de ADN por célula. Las enzimas reparadoras del ADN son capaces de eliminar la mayoría de las lesiones oxidativas, pero no todas. Estas lesiones se acumulan con la edad y la mayoría se originan en el ADN mitocondrial, no en el ADN nuclear. Se ha demostrado que la oxidación del ADN mitocondrial se asocia con la oxidación del glutatión mitocondrial [3].

Antioxidantes

El papel protector de los antioxidantes contra el envejecimiento ha sido objeto de estudio y está probado en la actualidad. Así, se ha visto que aquellos antioxidantes que protegen contra la oxidación del glutatión son efectivos para evitar la pérdida de las funciones fisiológicas que se observan en el envejecimiento.

Existen  una serie de defensas antioxidantes para evitar el exceso de radicales libres, unas son endógenas como el glutatión y las enzimas antioxidantes, y otras son exógenas como las vitaminas E, C y los carotenos, que protegen contra la oxidación del glutatión y el ADN mitocondrial [5].   

En el siguiente video queda resumido lo anteriormente explicado de manera clara y concisa. 

Bibliografía general

[1] Halliwell B, Gulterdge. Free radicals in biology and medicine. Oxford: Clarendon Press, 1989.

[2] Fridovich I. Superoxide dismutases. Adv Enzymol 1974;41:35-48.

[3] Harman, D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry, J Gerontol 1956;11:298-300

[4] García de la Asunción J, Millán A, Plá R, Bruseghini L, Esteras A Pallardó FV, Sastre J, Viña J. Mitochondrial glutathione oxidation correlates with age-associated oxidative damage to mitochondrial DNA. FASEB J 1996;10: 333-8.

[5] Viña J, Sastre J, Antón V, Bruseghini L, Esteras A, Asensi M. Effect of aging on glutathione metabolism. Protection by antioxidants. En: Emerit I, Chance B (editors). Free radicals and aging. Basilea: Birkhauser Verlag, 1992; 136-44.