El estrés oxidativo es un estrés a nivel celular
El estrés oxidativo es un fenómeno bioquímico natural en el cuerpo, que cuando se expresa en exceso, puede llevar a un desequilibrio a nivel celular que se extiende por todo el cuerpo. El estrés de oxidación se puede ver a través de una reacción redox (reducción-oxidación). Es una reacción química en la que uno o más electrones son transferidos, total o parcialmente, de un átomo a otro. En tal reacción, el agente donante de electrones se oxida y el agente receptor de electrones se reduce.
En la práctica, el estrés oxidativo significa que las células están expuestas a demasiada reacción de oxidación. Este desequilibrio es causado por la presencia de demasiados factores oxidantes en el cuerpo o por una disminución en la capacidad antioxidante del cuerpo, es decir, la reserva de factores reductores. Idealmente, hay un equilibrio entre estos que apoya la homeostasis natural.
Bajo estrés oxidativo, la cantidad de radicales de oxígeno reactivos y libres aumenta (aumento del número de especies reactivas de oxígeno o ROS). Las moléculas que contienen átomos de oxígeno poseen un electrón impar y libre, lo que las hace muy inestables y de corta duración. La formación de radicales de oxígeno libres en el cuerpo es normal, pero estos se vuelven perjudiciales para la salud en grandes cantidades. El estrés oxidativo prolongado iaumenta la muerte celular, que en casos extremos puede llevar a necrosis en los tejidos.
Los radicales de oxígeno se producen en el cuerpo en el metabolismo energético mitocondrial (respiración celular), enzimas hepáticas del citocromo P450, y muchos otros eventos oxidativos celulares. Las fuentes externas de radicales de oxígeno incluyen la contaminación del aire, la radiación, el humo, muchos medicamentos como la quimioterapia y xenobióticos, o otras sustancias que son ajenas al cuerpo. El estrés oxidativo también es causado por citoquinas en diversas condiciones inflamatorias y, por ejemplo, infecciones bacterianas. Las especies reactivas de oxígeno más comunes son el anión superóxido (O2−), peróxidos como el peróxido de hidrógeno (H2O2), radical hidroxilo (OH), radicales alcóxido (RO), radicales peróxido (RO) y peroxinitrito (ONOO-) (ver imagen a continuación).
Fuente de la imagen: Herb, M., & Schramm, M. (2021). Funciones de las ROS en macrófagos e inmunidad antimicrobiana. Antioxidantes 10 (2): 313.
La sobrecarga de radicales de oxígeno libres se ha relacionado con muchas enfermedades diferentes debido a sus efectos adversos a nivel celular (peroxidación lipídica, es decir, rancidez de grasas, daño a proteínas y daño al ADN). El estrés oxidativo juega un papel significativo en el desarrollo de enfermedad coronaria, depresión, diversas enfermedades autoinmunes, infecciones, cáncer y muchas enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson entre otras,. El estrés oxidativo excesivo y prolongado también se asocia con fatiga y fatiga persistente.
Estrés oxidativo y acortamiento de telómeros
Un telómero es una secuencia de ADN al final de todos los cromosomas. Su función es proteger el cromosoma y las células contra, entre otras cosas, el estrés oxidativo y la degeneración. Cada célula eucariota tiene 46 cromosomas y un total de 92 telómeros en sus extremos. Los telómeros se encargan de toda la división celular y la información del ADN se copia a la nueva célula. También se sabe que el telómero siempre se acorta ligeramente con cada división; pueden dividirse unas 50–70 veces, después de lo cual las células ya no pueden dividirse y mueren (el llamado límite de Hayflick).
Elizabeth Blackburn, una laureada con el Premio Nobel y doctora australiana en biología molecular que ha estudiado los telómeros durante décadas, ha encontrado en su investigación que el estrés a largo plazo acelera el acortamiento de los telómeros. El estrés psicológico parece aumentar el estrés oxidativo a nivel celular. En un extenso estudio publicado en 2010, Blackburn encontró que la meditación puede ralentizar el envejecimiento. Se han observado bajos niveles de estrés oxidativo y niveles más altos de actividad de la enzima telomerasa, que previene el acortamiento de los telómeros, en meditadores a largo plazo.
Imagen: Desgaste de telómeros, longitud de telómeros y telomerasa.
Fuente: Vaiserman, A., & Krasnienkov, D. (2021). La longitud de los telómeros como marcador de la edad biológica: estado del arte, cuestiones abiertas y perspectivas futuras. Frontiers in Genetics 11: 1816.
Sin embargo, los radicales de oxígeno libres no son solo una amenaza para la salud. En ciertas situaciones, también protegen contra diversas infecciones y, por lo tanto, actúan como parte del sistema inmunológico. El estrés oxidativo a corto plazo puede también proteger al cuerpo del envejecimiento debido a mitohormesis.
MITOHORMESIS
La mitohormesis es un término utilizado para definir una respuesta biológica donde el estrés mitocondrial conduce a un aumento en la salud y viabilidad dentro de una célula, tejido u organismo completo. La respuesta al estrés mitocondrial activada por un estímulo potencialmente dañino requiere un diálogo coordinado con el núcleo celular (comunicación mitonuclear). Esta cooperación inducida por la respuesta hormética en las mitocondrias se basa en una variedad de señales de las cuales las más importantes son las especies reactivas de oxígeno (ROS).
Además, los metabolitos mitocondriales, las señales proteotóxicas, la respuesta al estrés mitocondria-citosol y la liberación de mitocinas juegan un papel significativo en este proceso. Se ha encontrado que la activación de la mitohormesis aumenta la longevidad en modelos animales y también mejora la salud al optimizar la función del metabolismo y el sistema inmunológico.
Antioxidantes en el equilibrio del estrés oxidativo
Según la hipótesis del estrés oxidativo, desde la década de 1950 hasta bien entrada la década de 1990, se creía que los antioxidantes eran efectivos para tratar casi cualquier enfermedad. El estrés oxidativo también se pensaba que estaba sustancialmente asociado con el envejecimiento. Esto se llama la Teoría de los Radicales Libres del Envejecimiento (FRTA). Desde entonces, se ha entendido mejor que el uso de antioxidantes por sí solo no garantiza la salud y que muchas enfermedades están sustentadas por el estrés oxidativo así como por otros factores subyacentes.
Sin embargo, los antioxidantes tienen un lugar en la dieta de todos, ya que el estrés oxidativo excesivo y la débil capacidad antioxidante son perjudiciales para el cuerpo. Los antioxidantes se obtienen de los alimentos, pero el cuerpo también tiene antioxidantes producidos internamente, que suelen ser suficientes para equilibrar el estrés oxidativo normal.
Los antioxidantes más importantes en los alimentos son la vitamina C, la vitamina A (carotenoides como el beta-caroteno) y la vitamina E. Los hallazgos de investigación que promueven la salud sobre los antioxidantes dietéticos incluyen astaxantina,licopeno y té verde (especialmente su epigalocatequina-3-galato, ECGC).
Fuente de la imagen: Krumova, K. & Gonzalo, C. (2016). Resumen de Especies Reactivas de Oxígeno. Oxígeno Singlete: Aplicaciones en Biosciencias y Nanociencias 1: 1–21. Londres: Royal Society of Chemistry.
Los antioxidantes internos más importantes en el cuerpo incluyen la superóxido dismutasa (SOD), el glutatión sulfhidrilo (GSH), la coenzima Q10, la catalasa y la glutatión peroxidasa. Los peroxidoquinas y la sulfiredoxina también juegan un papel importante. Otros antioxidantes endógenos importantes incluyen el ácido alfa-lipoico, la ferritina, el urato, la bilirrubina, la metalotioneína, la L-carnitina y la melatonina.
La relación entre el estrés oxidativo y la capacidad antioxidante del cuerpo se puede medir con precisión utilizando una variedad de métodos de laboratorio (ver más adelante).
ORAC
El llamado valor ORAC indica el contenido antioxidante de un alimento o un producto alimenticio. El acrónimo ORAC proviene de las palabras en inglés Oxygen Radical Absorbance Capacity, que significa la capacidad de reducir radicales libres de oxígeno. El valor se obtiene, por ejemplo, examinando una planta o baya en un tubo de ensayo (in vitro) y su reacción con un anión superóxido. El valor ORAC es, por lo tanto, una cifra indicativa que no nos dice directamente sobre el potencial antioxidante de los alimentos en el cuerpo.
Según diversas estimaciones, el cuerpo necesita de 3,000 a 5,000 unidades ORAC por día para proteger las células del estrés oxidativo.
En 2012, el USDA retiró el valor ORAC para los alimentos debido a la insuficiente evidencia de salud. Por lo tanto, no está claro si el valor ORAC se puede utilizar directamente para evaluar los beneficios para la salud de los alimentos.
Los antioxidantes dietéticos también tienen una gran cantidad de beneficios además de su efecto sobre los radicales libres de oxígeno. Al combinar las propiedades de bayas, verduras, frutas, especias y hongos como la calabaza, se puede lograr protección contra el estrés oxidativo en apoyo de la salud general.
Medición del estrés oxidativo
El estrés oxidativo es un desequilibrio entre la producción de radicales libres y la capacidad antioxidante existente (también conocida como equilibrio redox). En general, la disminución en la formación de radicales libres se debe a un aumento en la capacidad antioxidante, y una disminución correspondiente en la capacidad antioxidante puede estar asociada con un aumento en la producción de radicales libres de oxígeno. Al determinar estas concentraciones, se puede examinar en más detalle el equilibrio de las reacciones de oxidación-reducción, es decir, el estado general del estrés oxidativo.
El nivel de estrés oxidativo también se puede evaluar mediante otros estudios de laboratorio. Los estudios más importantes que miden el estrés oxidativo se presentan en la tabla a continuación.
Tabla: Marcadores de laboratorio que describen el estrés oxidativo.
Marcador |
Acción |
Rango de referencia y rango óptimo |
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Prueba FRAS (Sistema Analítico de Radicales Libres) |
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