Especies reactivas
¿Qué son las especies reactivas del oxígeno?
Introducción a las Especies Reactivas del Oxígeno
- Este recurso educativo complementa la bibliografía recomendada y facilita el estudio de contenidos sobre especies reactivas del oxígeno como subproductos del metabolismo aeróbico y otros procesos fisiológicos.
- Se abordarán temas como el óxido nítrico, efectos sobre componentes celulares, mecanismos de defensa antioxidantes y el concepto de estrés oxidativo.
Definición de Radicales Libres
- Un radical libre es una especie química inestable que tiene electrones desapareados en su último orbital, lo que le permite formar enlaces con otras moléculas.
- La actividad de los radicales libres puede desencadenar una cadena de reacciones donde las moléculas vecinas también se convierten en radicales libres hasta que reaccionan entre sí.
Especies Reactivas del Oxígeno
- Las especies reactivas del oxígeno incluyen iones de oxígeno, radicales libres y hiperóxidos; son altamente reactivas y pueden generar más especies reactivas.
- Estas se forman en peroxisomas, mitocondrias y retículo endoplasmático durante la oxidación de sustratos energéticos en organismos aeróbicos.
Ejemplos de Generación de Especies Reactivas
- En la cadena respiratoria, la reducción parcial del oxígeno por el complejo 4 puede producir radicales libres como el anión superóxido.
- Procesos inflamatorios generan explosiones respiratorias en células fagocíticas para eliminar agentes patógenos mediante la producción de especies reactivas.
Tipos Específicos de Especies Reactivas
Oxígeno Singlete
- El oxígeno singlete es un estado reactivo generado al invertir el spin de uno de los electrones en la molécula básica; participa en peroxidación lipídica tras fagocitosis o absorción lumínica.
Peróxido de Hidrógeno
- Aunque no es un radical libre, el peróxido de hidrógeno es reactivo y se genera en peroxisomas; puede participar en reacciones que producen compuestos más reactivos.
Anión Superóxido
- El anión superóxido es un radical libre producido por reducción incompleta del oxígeno; actúa como precursor para otros agentes oxidantes muy reactivos como los radicales hidroxilo.
Radical Hidroxilo
- Este radical se forma a partir del anión superóxido y peróxido de hidrógeno; es extremadamente potente e inicia cadenas reacciones que afectan lípidos poliinsaturados generando nuevos radicales lipídicos.
Formación y Función del Óxido Nítrico
- El óxido nítrico es un radical libre que atraviesa membranas celulares; su formación está mediada por la enzima óxido nítrico sintasa presente principalmente en células endoteliales vasculares.
- Actúa como vaso dilatador y también juega un papel importante en las respuestas inmunitarias al interactuar con agentes fagocitados generando más especies reactivas durante estos procesos.
Efectos de las Especies Reactivas en el Organismo
Modificaciones en Proteínas y ADN
- La producción de peroxinitritos modifica proteínas involucradas en la transmisión de señales, destacando la isoenzima 3 en neuronas que forma óxido nítrico como neurotransmisor.
- Las especies reactivas pueden causar modificaciones químicas en las bases del ADN y provocar rupturas en las hebras de ADN.
- En proteínas, se oxidan grupos sulfidrilos, alterando su estructura; aminoácidos como arginina, metionina y prolina son especialmente susceptibles a radicales hidroxilo.
Mecanismos de Defensa Antioxidante
- Los antioxidantes previenen la oxidación al inhibir la tasa de oxidación, actuando contra aumentos excesivos de radicales libres que podrían ser nocivos.
- Existen sistemas endógenos y enzimáticos como la superóxidodismutasa (SOD), que convierte aniones superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno.
- La catalasa descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno; mientras que la glutatión peroxidasa reduce hidroxiperóxidos orgánicos utilizando electrones del glutatión.
Antioxidantes Exógenos
- El glutatión oxidado es reducido por la enzima glutatión reductasa; coenzima Q actúa eliminando radicales libres gracias a sus dobles enlaces.
- La vitamina C (ácido ascórbico) actúa reduciendo radicales hidroxilo a agua y reaccionando con aniones superóxido para formar peróxido de hidrógeno.
- La vitamina E, liposoluble, interrumpe reacciones en cadena de radicales lipídicos al ceder un hidrógeno del grupo hidroxilo.
Generación de Especies Reactivas Durante el Ejercicio
- Durante el ejercicio, diversas fuentes generan especies reactivas del oxígeno debido a factores como actividad mitocondrial aumentada e isquemia-reperfusión.
- Características del ejercicio (intensidad, duración, tipo muscular y condiciones ambientales) pueden potenciar estas fuentes generadoras.
Metabolismo Aeróbico y Radicales Libres
- La demanda de ATP durante ejercicios moderados se satisface principalmente mediante fosforilación oxidativa; el oxígeno es clave como aceptor final de electrones.
- Aproximadamente entre 1% a 5% del oxígeno incorporado genera aniones superóxido durante ejercicios intensos; esto depende directamente de la actividad metabólica anaeróbica.
Isquemia-Reperfusión: Un Riesgo Oxidativo
- Tras contracciones musculares, los tejidos reciben un flujo sanguíneo brusco con gran cantidad de oxígeno tras periodos hipoxia; este fenómeno puede inducir producción excesiva de especies reactivas.
- Se ha demostrado que los radicales libres causan daño oxidativo relacionado con diversas patologías humanas.
¿Cómo influyen las especies reactivas en la salud y el ejercicio?
El papel de las especies reactivas
- Las especies reactivas del oxígeno (ERO) son importantes no solo en el envejecimiento, sino también en la patogénesis de enfermedades crónicas degenerativas. Se ha demostrado que tienen un papel positivo en diversas funciones fisiológicas, especialmente relacionadas con la actividad física.
- En el contexto deportivo, se observa un efecto antiinflamatorio asociado al ejercicio. Esto incluye la biogénesis muscular mediada por mecanismos sensibles al estado redox y una mejora en la restitución del glucógeno.
Estrés oxidativo y sus consecuencias
- El estrés oxidativo se define como un desequilibrio entre las especies prooxidantes y antioxidantes. Este desequilibrio puede ser causado por un exceso de sustancias prooxidantes o una deficiencia de agentes antioxidantes.
- Como resultado del estrés oxidativo, se produce daño a diversas moléculas, lo que altera funciones fisiológicas esenciales para el organismo.