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Formas de radicales libres

    Los Radicales Libres son especies con uno o más electrones desapareados y que son altamente inestables. Esa inestabilidad hace que reaccione con otras moléculas generando nuevos radicales libres en estas moléculas con las que interacciona.

    Ahora vamos a ver las especies de radicales Libres que encontramos en el organismo:

    Existe otra especie radicalaria que es el O2 Singlete. El O2 es un birradial poco reactivo y cuando recibe un impulso de energía (Radiación, Luz, Pesticidas...) sufre una inversión de electrones externos que convirtiéndose en Oxigeno Singlete. También se puede obtener esta especie por ganancia de electrones.

¿Cómo se producen los radicales libres?

• Autooxidación de Moléculas Pequeñas

• Oxidación de Mioglobina y Hemoglobina

• Actividades Enzimáticas

• Peroxisomas

• Transporte electrónico mitocondrial

• Transporte electrónico microsomial

• Fuentes Exógenas

• Oxidación de Proteínas

• Oxidación de Lípidos

• Oxidación de Hidratos de Carbono

• Oxidación de Ácidos Nucleicos

Actividad física como productora de radicales libres

     El ejercicio físico extenuante está asociado a un gran incremento del consumo de oxigeno tanto por todo el cuerpo como particularmente por el músculo esquelético. La mayoría del oxigeno consumido es utilizado en la mitocondria para la obtención de substratos metabólicos y la producción de ATP. Varios estudios han indicado la relación entre el ejercicio físico, el incremento del consumo de oxígeno y la producción de radicales libres. La generación de estos radicales libres (ROS) es un proceso normal en la vida de los organismos aeróbicos. Bajo condiciones fisiológicas estas especies nocivas (los ROS) son la mayoría eliminadas por los sistemas celulares antioxidantes, que incluyen a las vitaminas antioxidantes, a las proteínas, tioles no proteicos y enzimas antioxidantes. Pero la capacidad de reserva antioxidante es en la mayoría de los tejidos más bien marginal ante ejercicio extenuante , ya que este supone, por el aumento de consumo de oxigeno, supone una competencia elevada contra los sistemas oxidante pudiéndose llegar al denominado estrés oxidativo (los sistemas antioxidantes se ven sobrepasados).

     Al cabo de un tiempo realizando Actividad Física a suficiente intensidad parece que estimula la actividad de las enzimas antioxidantes. Esto puede ser considerado como un mecanismo de defensa celular contra el estrés oxidativo. De todas formas el ejercicio agudo prolongado puede causar temporalmente una reducción tisular de la cantidad de Vitamina E y un cambio del estatus de la glutation redox en varios tejidos del organismo. La deficiencia en nutrientes antioxidantes parece que impide la actuación de los sistemas antioxidantes y aumenta el estrés oxidativo inducido por el ejercicio y el daño tisular. El entrenamiento regular parece que induce la actividad de los enzimas antioxidantes y probablemente estimule los niveles de la Glutation (GSH). Recientes estudios sugieren que la suplementación con determinados nutrientes antioxidantes es necesaria para ejercicios vigorosos.

    La información disponible sugiere que el ejercicio físico promueve un incremento en la generación de radicales libres. Sin embargo, pocos estudios en la actualidad han medido directamente la generación de radicales libres inducidos por la práctica de ejercicio, debido a la ausencia de metodologías sofisticadas para medir este fenómeno. En cambio otros estudios se basan en la medición de la peroxidación lipídica como el principal indicador de la generación de radicales libres inducidos por el ejercicio. Los radicales libres pueden además alterar e inactivar los complejos enzimáticos, dañar el DNA y el RNA, y provocar mutaciones y cáncer, además de efectos perjudiciales. Pero también hay que decir que las especies radicalarias pueden tener algunos efectos beneficiosos como partes de los sistemas inmunes de nuestro cuerpo. Pero es desconocido por el momento las cantidades y el tiempo que hay que suplementar con antioxidantes para conseguir este efecto beneficioso de la generación de radicales libres producto de la realización de ejercicio físico.

Vitaminas antioxidantes y actividad física

    La Vitamina E es un importante lípido soluble que actúa contra los desechos radicalarios. Esta localizado únicamente en la membrana celular, aumentando su eficiencia contra la creación de radicales libres originados en la membrana interna mitocondrial. Hay una pequeña duda sobre si la vitamina E es esencial para el funcionamiento normal celular durante el ejercicio. Davis et al, descubrieron que una deficiencia en vitamina E exacerba la producción de radicales libres en el músculo y en el hígado y aumenta la peroxidación lipídica y las disfunciones mitocondriales en ejercicios exhaustivos en ratas.

     El músculo esquelético contiene aproximadamente de 30 a 50 mmol de vitamina E por gramo con diferencias considerables entre los diferentes tipos de fibra; mientras que la concentración de Vitamina e en el corazón y en el hígado es de 60 - 70 mmol por gramo. La concentración de Vitamina E parece ser que decreció en tejidos como el muscular esquelético, hígado y corazón en ratas después de un ejercicio de larga duración. Packer et al han recomendado que los humanos que poseen un estilo de vida activo deberían considerar su ingesta diaria de Vitamina E porque el ejercicio de larga duración disminuye las reservas de Vitamina E cuando los sujetos consumen una dieta normal.

    Aunque el papel antioxidante de la Vitamina C esta claramente determinado, su importancia en la protección contra el estrés oxidativo inducido por el ejercicio no está clara. Se ha sugerido que la Vitamina C logra sus funciones mediante el reciclaje del radical libre producido por la actuación de esta para devolverlo a la forma original y nuevamente antioxidante de la Vitamina E

Defensas celulares frente a las especies radiactivas de oxigeno (estrés oxidativo)

    Los diferentes mecanismos que tiene nuestro organismo por la producción de estrés oxidativo por parte de diferentes actividades (en este caso la que más nos interesa es la Actividad Física) o por la exposición a diferentes agentes, se pueden clasificar de diferentes maneras:

    En la primera de las clasificaciones nos encontramos con diferentes tipos de Antioxidantes:

• Antioxidantes de Prevención (serían aquellos sistemas que previenen la formación de radicales libres)

• Antioxidantes Eliminadores de Radicales Libres, llamados Scavengers (que se unen con el radical libre)

• Sistemas Enzimáticos de reparación de los daños de los Radicales Libres.

    La otra clasificación, que es la que vamos a seguir, divide los Antioxidantes en:

• Sistemas Primarios (Reacciona con la especie ROS Inorgánica, radical libre inorgánico)

• Sistemas Secundarios (Reacciona con un sistema secundario, un alcoxi, alquilo... y aquellos secuestrantes de metales, R O )

• Y a su vez se divide en ENZIMÁTICOS Y NO ENZIMÁTICOS

    Como muchos tienen varios mecanismos, luego se pueden incluir en varios apartados de las clasificaciones.

Características generales:

• Los hay Liposolubles (Vitamina E) e Hidrosolubles (Vitamina C).

• Los hay que tienen una Acción General (Super oxido dismutasa SOD) o Acción más Localizada (Vitamina A, a nivel del hígado y a nivel epitelial).

• Pueden actuar dentro de la célula (Intracelular) o fuera (Extracelular).

    Ahora vamos a ir viendo cada uno de los grupos de antioxidantes:

Los sistemas de defensa enzimáticos primarios

    Son enzimas que van a reaccionar en primer lugar sobre los radicales de oxigeno inorgánico (SOD, Catalasa, Glutation peroxidasa dependiente de selenio, Glutation reductasa, Glucosa 6-P deshidrogenasa, otras)

• SOD

     Este antioxidante actúa por medio de esta dismutación expresada a una velocidad 10 veces mayor que la reacción química sin participación de esta enzima.

    Son metaloproteínas y dependiendo de su localización tienen un metal u otro: En el Citosol hay cobre y zinc, en la Matriz mitocondrial hay manganeso...

    Su acción debe darse conjuntamente con la catalasa o la glutatión peroxidasa

• CATALASAS

    Actúa cuando la concentración de peróxido de hidrógeno es muy grande (peroxixomas).

    Si la concentración de agua oxigenada es muy pequeña no actúa la catalasa, sino que actúa la glutation peroxidasa dependiente de selenio

• GLUTATION PEROXIDASA

    Se encuentra principalmente en el Citosol (mitocondria)

    Alta afinidad con el substrato (va a reaccionar incluso a pequeñas concentraciones de agua oxigenada)

    No sólo reacciona con el agua oxigenada sino que también lo hace con los peróxidos pasándolos a una forma mucho menos activa

• GLUTATION REDUCTASA

• GLUCOSA 6-P DESHIDROGENASA

     Si el estrés es elevado se observa que se tiene mucho GSSG plasmático, que es uno de los indicadores del estrés oxidativo.

• OTRAS ENZIMAS

• NADPH, Quinona oxido reductasa

• Epoxido hidrolasa (redice epoxidos y los pasa a alcohol)

LOS SISTEMAS DE DEFENSA NO ENZIMÁTICOS PRIMARIOS

• GLUTATION : Tiene tres mecanismos de acción:

• Oxidándose, reduciendo el agua oxigenada y los peróxidos (Glutation peroxidasa)

• 

• (desactivándose porque reacciona entre sí, por lo que se estabiliza)

• Compuestos electrofílicos Glutation S Transferasa Aductos covalentes

• OTRAS SUSTANCIAS CON GRUPO TIOL TAMBIÉN UTILES COMO ANTIOXIDANTES

• VITAMINA C

    Se localiza intra y extracelularmente. Actúa de varias formas:

• De forma primaria el ácido ascórbico reacciona directamente con los radicales libres

AA + ROS ADH y luego

ADH Dehidroascorbato reductasa (Glutation) AA

• Otro de los papeles no es actuar directamente sobre los radicales libres, sino regenerar la Vitamina E

R + AH RH + A A + AA AH (Vitamina E)

• ÁCIDO ÚRICO

    El Ácido úrico es producto de descomposición de las bases púricas.

    Lo que hace es atrapar radicales libres en medio acuoso: Peroxi, alcoxi, O singlete, incluso iones Fe y Cu .

AU + AA AU + ADH , vuelve a ser el AA quién devuelve al ácido úrico normal.

• ALBÚMINA Y TAURINA

    Reaccionan oxidando sus grupos SH, lo que hacen es que son eficaces para eliminar el ácido hipocloroso (que es una especie muy peligrosa porque destruye aminoácidos) como consecuencia de la fagocitosis y de la actividad de la Miceloperoxidasa

    También oxidan los grupos SH de la cisteina en las proteínas

• PROTEINAS

    Se unen a las formas de Fe²⁺ y Cu⁺ que están reducidas para evitar que estén sueltas formando compuestos transportadores como:

• Transferrina y ferritina (ambas en sangre)

• Ludoferrina

• Ceruloplasmina

4 Fe²⁺ + O₂ + 4H⁺ 4 Fe³⁺ + 2H₂ O, siendo esta forma del Fe³⁺ menos reactivo.

Sistemas de defensa enzimático secundarios

• GLUTATION PEROXIDASAS NO DEPENDIENTES DE SELENIO

    La glutation transferrasas por un lado desintoxican xenobióticos impidiendo que puedan propagar más radicales libres. También actúan como antioxidantes en el caso de los Hidroperóxidos lipídicos de bajo peso molecular.

• OXIDORREDUCTASAS

    Reducción grupos proteicos oxidados

• PROTEASAS

    Macroproteinasas y diversos tipos de enzimas proteolíticas realizan una defensa inespecífica contra el efecto de los radicales libres.

• SISTEMAS ENZIMÁTICOS DE REPARACIÓN DE DNA

• DNA polimerasa y enducleasas

• DNA ligasa y Glucosilasas

    Si el daño es irreparable se activa otra enzima, la Poli (ADP Ribosa) sintetasa.

Sistemas de defensa no enzimáticos secundarios

• VITAMINA E

    Vitamina antioxidante liposoluble (tocoferoles).

ROO + Vitamina E ROOH , actuando sobre los radicales alcoxi y peroxi.

• CAROTENOIDES

    Se localizan en las membranas.

    Actúan por los radicales peroxi.

    Al disminuir la presión parcial de oxigeno se dan las siguientes reacciones:

carotenos + ROO ( car) Productos inactivos

( car) + ROO Producto inactivo

    Al aumentar la presión parcial de Oxigeno la reacción que se da:

( car) + O ( car - OO) (vitamina E)

    Además atrapa al Oxigeno Singlete.

• UBIQUINOL

    Coenzima Q reducido (QH ) SQH (relativamente activa, que se elimina con otro tipo de antioxidante, la vitamina C

• BILIRRUBINA

    Actúa sobre los radicales peróxido.

• OTROS SISTEMAS

    Polifenoles y flavonoides

    En definitiva lo que ocurre en nuestro organismo es que se van produciendo radicales Libres por la oxidación de diferentes compuestos, a lo que contribuye la Actividad Física, y lo que hacen los Antioxidantes es compensarlo. Si se produce una relación positiva de los radicales libres frente a los Sistemas Antioxidantes se da el Estrés Oxidativo. Por lo tanto si se entrena de forma intensa y continuada la producción de Radicales Libres se eleva y en consecuencia el deportista tiene que incluir en su nutrición mayores cantidades de alimentos que contengan "Antioxidantes" dentro de los cuales se encuentran las Vitaminas.

Revisión bibliográfica sobre la oxidación y el efecto de antioxidantes en el deporte

    En este apartado vamos a ver lo que dicen diferentes estudios sobre la influencia de las sustancias antioxidantes en determinados deportes o circunstancias que tengan que ver con la actividad física en general.

    En el primer artículo se realiza una evaluación bioquímica para ver la función antioxidante en adolescentes después de un ejercicio físico controlado. El estudio indico que se producían una reducción significativa de las funciones antioxidantes, lo cual indica una menor resistencia al estrés oxidativo. Por lo tanto ante una actividad física intensa se debe controlar y suplementar cuando sea necesario con sustancias antioxidantes para mantener la integridad de las funciones celulares del organismo (Anyanwu EC; Ehiri JE; Kanu I; 2005).

     Otro estudio sobre la función respiratoria mitocondrial y el estrés oxidativo, y el papel del ejercicio sobre estas variables, incide en la necesidad de realizar más estudios sobre la influencia del ejercicio físico sobre estas variables, sobre todo en ejercicios de larga duración. Sin embargo se expone que los radicales libres en concentraciones bajas pueden tener un efecto positivo en diversos mecanismos complejos y también sobre la función respiratoria mitocondrial (Ascensao AA; Magalhaes JF; Soares JM; Ferreira RM; Neupart MJ; Appell HJ; Duarte JA; 2005).

     El siguiente artículo realiza una valoración bioquímica sobre el estrés oxidativo, el estado de las membranas de los eritrocitos y el estatus antioxidante en jugadores de fútbol profesional y un grupo control de sedentarios. Los resultados en este caso son los siguientes: los deportistas mostraron mayores niveles de los siguientes antioxidantes plasmáticos; ácido ascórbico, ácido úrico, atocoferol y actividad en la superoxido dismutasa. De acuerdo a esto, los niveles de lipoperóxidos, la duración del estado latente de la peroxidación plasmática y la inestabilidad de la membrana de los eritrocitos fue significativamente mayor en los jugadores de fútbol. Como conclusión a este estudio, los atletas sometidos a un entrenamiento regular y adecuado manifiestan una mejora en el estatus antioxidante unido a una mayor inestabilidad de la membrana que puede contribuir a mejorar la resistencia periférica a la insulina y a todas las funciones metabólicas de intercambio en la membrana celular (Cazzola R; Russo - Volpe S; Cervato G; Cestaro B; 2003).

    En otro estudio realizado con jugadores profesionales de fútbol americano durante una temporada muestra como resultados más significativos que al inicio de la temporada los niveles séricos de antioxidantes estaban por debajo de los niveles normales, las concentraciones de ácido ascórbico aumentaron significativamente durante la competición. Por otra parte los niveles sérico de peróxidos estaban en los niveles normales y se incrementaron significativamente durante el periodo de competición. Estos datos llevan a estos autores a concluir que el estrés oxidativo debería ser controlado en todos los atletas (Schippinger G; Wonisch W; Abuja PM; Fankhauser F; Winklhofer - Roob BM; Halwachs G; 2002).

    En un estudio realizado con 13 jugadores de baloncesto de la liga profesional de baloncesto (ACB) midió los efectos del alfatocoferol, betacarotenos y ácido ascórbico en la oxidación controlando los marcadores hormonales y encimáticos del estrés inducido por el deporte para lo cual se tomaron datos antes de la suplementación, antes del entrenamiento, después del entrenamiento y después del entrenamiento. Después del tratamiento estadístico de los datos se obtienen que la suplementación con antioxidantes supone un incremento significativo en los niveles de alfatocoferol y betacarotenos tras la suplementación. Los peróxidos de lípidos en plasma disminuyeron un 27,7% después de 35 días de tratamiento con antioxidantes. Un significativo descenso de la actividad sérica de la lactato deshidrogenasa se observó durante las 24 horas de recuperación. Durante este tiempo el balance anabólico-catabólico se incremento un 29,8 % en el grupo suplementado con antioxidantes, aunque este incremento no alcanzó significancia estadístico. Como conclusiones decir que la suplementación con alfatocoferol, betacarotenos y ácido ascórbico pueden tener importancia en los marcadores hormonales y enzimáticos del estrés observados durante el entrenamiento habitual de los deportistas profesionales de baloncesto (Schroder H; Navarro E; Mora J; Galiano; Tramullas A; 2001).

    Por último en un estudio "Operación Everest III" que analizaba el efecto de la hipoxia hipobárica simulada sobre la peroxidación lipídica y los sistemas de defensa antioxidante en sangre en estado de reposo y después de un ejercicio máximo. Los hallazgos del estudio sugieren que el estrés oxidativo puede ser inducido por una prolongada situación de hipoxia hipobárica y es mantenido por rápidos retornos al nivel del mar, parecido a lo que ocurre en el proceso de reoxigenación post-hipóxico. El cual es incrementado por el ejercicio físico (Joanny P; Steinberg J; Robach JP; Gortan C; Gardette B; Jammes Y; 2001)

Revisión bibliográfica

• Biochemical evaluation of antioxidant function after a controlled optimum physical exercise among adolescents. Anyanwu EC; Ehiri JE; Kanu I; Int J Adolesc Med Health; 2005 Jan-Mar; 17(1); p. 57-66

• Cardiac mitochondrial respiratory function and oxidative stress: the role of exercise. Ascensao AA; Magalhaes JF; Soares JM; Ferreira RM; Neuparth MJ; Appell HJ; Duarte JA; Int J Sports Med; 2005 May; 26(4); p. 258-67

• Biochemical assessments of oxidative stress, erythrocyte membrane fluidity and antioxidant status in professional soccer players and sedentary controls. Cazzola R; Russo-Volpe S; Cervato G; Cestaro B; Eur J Clin Invest; 2003 Oct; 33(10); p. 924-30

• Lipid peroxidation and antioxidant status in professional American football players during competition. Schippinger G; Wonisch W; Abuja PM; Fankhauser F; Winklhofer-Roob BM; Halwachs G; Eur J Clin Invest; 2002 Sep; 32(9); p. 686-92

• Effects of alpha-tocopherol, beta-carotene and ascorbic acid on oxidative, hormonal and enzymatic exercise stress markers in habitual training activity of professional basketball players. Schroder H; Navarro E; Mora J; Galiano D; Tramullas A; Eur J Nutr; 2001 Aug; 40(4); p. 178-84

• Operation Everest III (Comex'97): the effect of simulated sever hypobaric hypoxia on lipid peroxidation and antioxidant defence systems in human blood at rest and after maximal exercise. Joanny P; Steinberg J; Robach P; Richalet JP; Gortan C; Gardette B; Jammes Y; Resuscitation; 2001 Jun; 49(3); p. 307-14.

• Apuntes del Curso de doctorado "Antioxidantes, Anticancerígenos potenciales y Salud" Profesores Belén García - Villanova Ruiz y Eduardo Jesús Guerra Hernández.

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revista digital · Año 11 · N° 96 | Buenos Aires, Mayo 2006   © 1997-2006 Derechos reservados