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
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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.
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) .
Acción de los radicales libres
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| 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].
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.
