Fonte: Manuale di preclinica.
Le cellule possiedono una serie di meccanismi di difesa contro i danni ossidativi, sia enzimatici che chimici. L’organismo umano produce naturalmente antiossidanti endogeni come la superossido dismutasi (SOD), la catalasi, il glutatione e la glutatione perossidasi, che forniscono ai radicali liberi gli elettroni di cui sono privi. Tuttavia, oltre una certa soglia, può essere necessario un apporto di antiossidanti attraverso la dieta.
Gli alimenti contengono diversi antiossidanti, tra cui i pigmenti vegetali come i polifenoli e i bioflavonoidi, le vitamine come la vitamina C, la vitamina E e i carotenoidi, e micronutrienti come il selenio, il rame, lo zinco, il glutatione e il coenzima Q. Alcuni esempi di antiossidanti biologici includono il resveratrolo presente nell’uva rossa, le antocianine presenti in molti frutti e il licopene abbondante nei pomodori completamente maturi.
Gli antiossidanti endogeni svolgono diverse azioni:
- la catalasi catalizza l’eliminazione del perossido di idrogeno con formazione di acqua (2 H2O2 → O2 + 2 H2O);
- il glutatione (GSH) elimina i radicali liberi utilizzando il suo gruppo sulfidrilico nella sua forma ridotta (H2O2 + 2 GSH → GSSG (omodimero di glutatione) + 2 H2O | 2 OH• + 2 GSH → GSSG + 2 H2O);
- altre sostanze come l’acido ascorbico e le vitamine A ed E svolgono ruoli antiossidanti;
- la famiglia delle superossido dismutasi aiuta a convertire gli anioni superossido in ossigeno e perossido di idrogeno (2 •O2– + 2 H+ → O2 + H2O2).
L’importanza fisiologica delle SOD è evidente dalle gravi patologie riscontrate nei topi geneticamente modificati per essere carenti di questi enzimi. I topi privi di SOD2 muoiono pochi giorni dopo la nascita a causa di un forte stress ossidativo. Quelli privi di SOD1 sviluppano una varietà di patologie, tra cui il carcinoma epatocellulare, l’accelerazione della perdita di massa muscolare legata all’età, l’insorgenza precoce della cataratta e una ridotta aspettativa di vita. I topi privi di SOD3 non mostrano difetti evidenti e hanno un’aspettativa di vita normale.
Le monossigenasi citocromo P-450 dipendenti sono una famiglia di flavoproteine localizzate principalmente nei microsomi. Queste proteine sono ossidasi a funzione mista, note anche come monoossigenasi, che catalizzano l’idrossilazione di un substrato generico R-H. Questa reazione avviene grazie alla presenza del gruppo prostetico eme, il quale lega un atomo di ferro Fe2+ e una molecola di O2.
Le monossigenasi citocromo P-450 sono coinvolte nell’ossidazione ed eliminazione di sostanze sia endogene, come la bilirubina, che esogene, come i farmaci e gli inquinanti. Inoltre, sono essenziali nella biosintesi del colesterolo e nel metabolismo della vitamina D. Nell’uomo, sono stati identificati più di 60 geni che appartengono alla superfamiglia dei CYP (enzimi citocromo P-450 dipendenti). Questi geni presentano un’alta omologia di sequenza e sono raggruppati in famiglie e sottofamiglie. Le monossigenasi citocromo P-450 sono espressi principalmente nel fegato, ma si trovano anche in altri tessuti come i reni, i polmoni, la cute e il sistema nervoso centrale. Questi enzimi catalizzano oltre 50 tipi di reazioni diverse, inclusa l’idrossilazione di catene alifatiche e anelli aromatici, la formazione di epossidi, le reazioni di dealchilazione, le reazioni di N-ossidazione e le sulfossidazioni. In tutti i casi, la reazione coinvolge l’inserimento di un atomo di ossigeno nel substrato.