Sustancias reactivas de oxidación Unidad de aprendizaje: Estrés Oxidativo y Respuesta Inflamatoria Bloque 1 1
Estrés oxidativo (EO) Surgió por primera vez en 1985 Definición: Fenómeno causado por un desequilibrio entre la producción y acumulación de especies reactivas de oxígeno (ROS) en células y tejidos, y la capacidad de un sistema biológico para desintoxicar estos productos reactivos (antioxidantes). Consecuencia: Daño molecular. Causa: Alteraciones en las reacciones de oxidación-reducción. Dentro de las células, a través de procesos metabólicos aeróbicos que involucran oxígeno se generan especies reactivas (RS, del inglés “reactive species ”) . En condiciones patológicas el EO se genera porque la producción de SR supera la generación y el poder de los antioxidantes. 2
sustancias reactivas 3
Generación de ros 4
¿Cómo se producen las Ros? Reacciones enzimáticas y no enzimáticas. Las enzimáticas son: Cadena respiratoria El sistema del citocromo P450 Síntesis de prostaglandinas La fagocitosis 5
Ejemplos de ROs Radical hidroxilo (OH) Superóxido (O₂) Peróxido de hidrógeno (H₂O₂) Peroxinitrito (ONOO₂) 6
cadena transportadora de electrones Conjunto de complejos proteicos y moléculas Localización: Membrana interna de la mitocondria . Función: R ecibir electrones de las coenzimas reducidas (NADH y FADH₂) y transferirlos (por reacciones de óxido-reducción) al oxígeno para convierlo en agua. El bombeo de protones (H⁺) al espacio intermembrana, generando un gradiente electroquímico que se aprovechará para producir ATP (fosforilación oxidativa). 7
El anión superóxido es un radical libre que se origina en la mitocondria es transformado por la enzima superóxido dismutasa (SOD) en peróxido de hidrógeno y oxígeno 8
reacción de Haber-Weiss-Fenton Reacción que ocurre entre el anión superóxido y el peróxido de hidrógeno en presencia de iones metálicos de transición ( ion férrico; Fe 3+ ), que catalizan la conversión de peróxido de hidrógeno en radicales libres. Forma el radical hidroxilo (•OH) , 9 Fe²⁺ → ion ferroso (hierro en estado de oxidación +2). H₂O₂ → peróxido de hidrógeno. Fe³⁺ → ion férrico (hierro en estado de oxidación +3). OH⁻ → ion hidróxido ( anion ) •OH → radical hidroxilo
Ejemplo del daño por radical hidroxilo 10
citocromo P450 (CYP) Definición: superfamilia de isoenzimas de hemoproteínas unidas a la membrana Localización : Hepatocitos (predominantemente), intestinos y los riñones Función principal: Metabolizar xenobióticos y eliminar compuestos potencialmente tóxicos. Produce hormonas Regula el metabolismo de lípidos. Patológico: Puede generar metabolitos tóxicos y RS por sobrecarga. 11
Son monooxigenasas , adicionan un átomo de oxígeno al sustrato. Las enzimas CYP tienen un sitio activo: Centro de hierro-hemo. El compuesto de hierro se une a la proteína mediante una molécula de tiolato de cisteína. Induce un cambio conformacional del sitio activo de la enzima. 12
13 Las reductasas son entonces responsables de la transferencia de electrones desde NAD(P)H. El oxígeno se une al grupo hemo ferroso después de la reducción del hierro. Se añade otro electrón mediante reducción, creando un grupo Fe-O2 conocido como estado peróxido. O 2 + NAD(P)H + H + + RH → NAD(P) + + H 2 O + ROH O₂: Oxígeno molecular-aceptor final de electrones. NAD(P)H: Donador de electrones (NADPH). H⁺: Protones para reducir el oxígeno. RH: Sustrato (fármaco, tóxico, esteroide, lípido, etc.). NAD(P)⁺: Forma oxidada de la coenzima. H₂O: Agua. ROH: Sustrato hidroxilado (con un grupo –OH insertado).