1. Bioquímica estrés oxidativo

Transcripción

1 1. Bioquímica estrés oxidativo Marta Fiter 2. Fisiopatología Eva Castilla 3. Clasificación antioxidantes - Paula Fernández 4. Antioxidantes en alimentos - Pilar Montoya 5. Conclusiones Grupo 3 - Medicina Preventiva - Profesor J. Vaqué

2 BIOQUÍMICA DEL ESTRÉS OXIDATIVO

3 Qué es la oxidación? Reacción química donde un compuesto (combustible) cede electrones a otro compuesto (O2, reducción) Combustibles: HC, grasas, proteínas, ácidos nucleicos,...

4 Estrés oxidativo (EO) Desequilibrio entre la producción de Radicales libres y el sistema de defensa antioxidante (AOX) Todas las células se mantienen en un estado reductor Desbalance estado reductor normal Efectos tóxicos células Alteración de estructura y función (peróxidos y RL) RL tiene la capacidad de transferir el e- a otros compuestos. Así se crean otros RL generando Rx en cadena que afectan progresivamente a los tejidos corporales

5 Qué es un radical libre (RL)? Molécula extremadamente inestable que contiene 1 o + e- no apareados en su última capa gran poder reactivo (oxida moléculas y las daña) Alteran el ADN, proteínas, carbohidratos y lípidos base de muchas enfermedades Necesitamos O2 para producir energía El exceso de O2 es peligroso porque se forman especies reactivas intermedias durante su utilización RL O2 o O2 puede ser reducido de forma incompleta (2% del O2 en mitocondria) se forman ERO

6 Fuentes Exógeno: OH-, radiaciones, xenobióticos de alimentos, hiperoxia-reperfusión, polución, drogas,... Endógeno: cél. Fagocíticas, tranporte e- mitocondrial, reacciones complejo cit p450, NADPH oxidasa de mb, subproductos de rx. Enzimáticas,...

7 Mecanismos de formación n RL 1. Adición de un e-: transferencia electrónica e- (O 2 -) Radical anión superóxido H + (H0 2 ) Radical hidroperóxido H e- + H + (OH ) Radicales hidroxilo 2. Pérdida de un protón: RL de AG insaturados (linoleico, linolénico), R tioles (metionina, glutatión), R proteínas 3. Rotura hemolítica de un enlace covalente de cualquier molécula: A:B A + B

8 Activación n del oxígeno La estructura electrónica del oxígeno hace que sea susceptible a reducciones parciales ERO: Moléculas muy pequeñas altamente reactivas debido a la presencia de electrones no apareados en una capa Se forman de forma natural como subproducto del metabolismo normal del O2 Producto de la ruptura o excitación del O2: oxígeno atómico, ozono y oxígeno en singlete

9 Tipos de RL y ERO Anión superóxido: O 2 + e - O 2 -. Peróxido de hidrógeno: 2O H + H 2 O 2 + O 2 Anión peróxilo Peróxido de hidrógeno Hidroperóxilo Hidroxilo: H 2 O 2 + O 2- O 2 + HO - + HO. Oxígeno singlete

10 RL y ER de otros átomos y moléculas Derivados del nitrógeno: NO2 y NO Derivados del azufre: RL tiol Derivados del carbono: radical oxidante(ho ) rx con aa, HC, AG,... RL de tipo ariloxilo (forma + general de los R fenólicos) Derivados del cloro: HOCl altamente reactivo (no es RL) Procedentes de las quinonas

11 Dianas biológicas Biomoléculas orgánicas de bajo peso molecular: Vitaminas, HC (sist inmune), aa, CT,... Proteínas (histidina, metionina, cisteína, triptófanos...): Enzimas (alt.función) proteínas estructurales (alt. Arquitectura celular) Ácidos nucleicos (ARN, ADN): potencial daño mutagénico y cancerígeno. Activación génica (de factores de transcripción). Inducción de genes AG insaturados (PUFA mb): Peroxidación lipídica rx en cadena sobre la mb cel que provoca finalmente la alteración de estructura, fluidez y permeabilidad de las membranas celulares

12 FISIOPATOLOGÍA

13 Envejecimiento Rotura cadenas ADN Peroxidación lipídica

14 Enfermedad de Parkinson Fisiopatología: Pérdida de neuronas nigroestriadas Evidencias de estrés oxidativo en Parkinson o Sustancia negra: peroxidación lipídica y glutatión reductasa o Pars compacta: Hierro en su forma de bajo peso molecular aumentado Conversión de peróxido de hidrogeno a radical hidroxilo o Neuromelanina : depósito hierro ERO

15 Enfermedad de Alzheimer Fisiopatología: Depósitos de β-amiloide extracelular Evidencias de estrés oxidativo en Alzheimer o Acumulación de glutamato en el cerebro Toxicidad o o Acumulación de grupos carbonilo en el cerebro Acumulación de productos de reacción Maillard Productos de oxidación

16 Uso de antioxidantes en Parkinson y Alzheimer Hay evidencias de que existe relación entre el estrés oxidativo y el desarrollo de Parkinson y EA Antioxidantes pueden tener efecto protector en su desarrollo PERO o Los estudios que hay no son consistentes o No está claro que su uso prevenga la aparición y frene la evolución

17 Cáncer + ruptura + posibilidad de mutación

18 Diabetes Mellitus Fisiopatología DM I: destrucción células β pancreáticas por autoinmunidad DM II: Evidencias de estrés oxidativo en DM o o resistencia a la insulina disfunción células β pancreáticas Diabéticos tienen menor concentración de antioxidantes Hiperglucemia activa la vía de poliol: Glutation NADPH Altera función celular: Estrés oxidativo No tienen un efecto significativo en la prevención y el tratamiento pero reducen las complicaciones

19 Arteriosclerosis Fisiopatología: Formación placas de ateroma en paredes arteriales Macrófagos + LDL = Cel. Espumosas Migración Proliferación Hipertrofia de cel. musculares Acumulación endotelial Evidencias de estrés oxidativo en arteriosclerosis: o Macrófagos captan con mayor avidez LDL oxidada o FR: HTA, DM o tabaquismo producen desequilibrio oxidativo o ERO inhiben el NO (potente VD) Los antioxidantes NO tienen un beneficio claro en todos los casos

20 CLASIFICACIÓN DE LOS ANTIOXIDANTES

21 PROTEÍNAS DE ALTO PESO MOLECULAR - Endógeno Ceruloplasmina, Transferrina, Lactoferrina, Ferritina, Haptoglobina, Hemopexina, Albúmina ENZIMAS ANTIOXIDANTES - Endógeno Superóxido dismutasa (SOD), Catalasa (Cat), Glutatión reductasa (GSH Red), Glutatión peroxidada (GSH Px), Glutatión transferasa (GSH T) ANTIOXIDANTES DE BAJO PESO MOLECULAR - Exógeno Antioxidantes liposolubles: vitamina E o tocoferol, vitamina A, carotenoides, quinonas, algunos polifenoles. Antioxidantes hidrosolubles: vitamina C o ácido ascórbico y algunos fenoles. MINERALES - Exógeno Selenio, Zinc, Cobre OTROS Coenzima Q10

22 Proteínas de alto peso molecular Quelantes de transición limitando su capacidad de RL CERULOPLASMINA o Impide Reacción Fenton Peroxidación lipídica TRANSFERRINA o Impide Inicio de la peroxidación lipídica Catálisis de la formación de radicales libres HAPTOGLOBINAS Y HEMOPEXINAS o Inhibición de peroxidación lipídica ALBÚMINA o Estabilización de radicales peroxilo

23 Enzimas antioxidantes SUPERÓXIDO DISMUTASA (SOD) (+IMP) o Anión superóxido Peróxido de hidrógeno CATALASA o Peróxido de hidrógeno Agua + Oxígeno GLUTATION REDUCTASA/PEROXIDASA o Detoxificación celular del peróxido de hidrógeno

24 Antioxidantes de bajo peso VITAMINA E molecular o Mejor antioxidante liposoluble o Supresor del daño oxidativo (membranas biológicas, lipoproteínas, tejidos) o Capacidad antioxidante: grupo OH fenólico Quimiopreventivo + Anticarcinógeno VITAMINA C o Principal mecanismo antioxidante: Regeneración Vit. E o Destrucción de nitrosaminas Anticarcinógeno

25 VITAMINA A o Ejerce sus funciones mediante los metabolitos: - Retinol - Retinal - Ácido retinoico Retraso del envejecimiento celular + Anticarcinógeno CAROTENOIDES o >600 moléculas (50 precursoras de Vitamina A) o En tejido humano: - β-caroteno, α-caroteno, licopeno, luteína Anticarcinógeno + disminución riesgo CV

26 FENOLES Y POLIFENOLES

27 MINERALES ANTIOXIDANTES SELENIO o Interviene en reacciones de: Destrucción de RL Interacción Vitamina E Anticarcinógeno ZINC o Previene la peroxidación lipídica o Estabiliza membranas COBRE: o Ejerce su papel antioxidante mediante: o o SOD (intra-/extracelular), metalotionina, ceruloplasmina Elimina ERO

28 OTROS COENZIMA Q10 o o Transportador electrónico Disminuye la oxidación de los lípidos de membrana, células y lipoproteínas

29 SINERGIA DE ANTIOXIDANTES Protección oxidativa que realizan unos antioxidantes sobre otros Ejemplos o Vitamina C y ubiquinol regeneran Vitamina E o Selenio y β-carotenos efecto sobre Vitamina E (Mecanismo desconocido) Efectividad Combinación de antioxidantes >> Elevación de un antioxidante

30 ANTIOXIDANTES PRESENTES EN LOS ALIMENTOS

31 Vitamina E (tocoferol) liposoluble Aceites de semillas: (Se pierden cuando se refina el aceite) Aceite de germen de trigo Aceite de girasol Aceite de maíz Aceite de soja Aceite oliva virgen Algunas margarinas Yema de huevo Cereales: arroz, arroz integral Pescado: Pescado blanco: merluza Mariscos: calamares, langostinos, gambas Pescado azul: salmón, sardina Frutas: Uva, pera, aguacate Verduras y hortalizas: Tomate, pimiento, espinaca Frutos secos: almendra, pipas, avellanas, piñones, cacahuetes, pistachos Legumbres: Judías blancas, pintas, garbanzos Lácteos: yogur natural, queso de cabrales, leche entera pasteurizada

32 Vitamina C (Ácido( ascórbico) Efecto protector frente al tabaco La cocción de los alimentos que la contienen puede eliminar el 50% de esta vitamina. En: Frutos secos: nueces, pistacho Carnes: Hígado de cerdo y lomo de cerdo Lácteos: yogur natural, leche entera pasteurizada Legumbres: Lentejas, garbanzos Verduras y hortalizas: Tomate Verduras de hoja verde (col, coliflor, repollos, espinacas) Pimiento rojo Frutas: Guayaba (fruta más rica en vitamina C) Cítricos (naranja, mandarina, pomelo,..) Mango, kiwi, melón, papaya Fresa, fresones, grosella

33 Vitamina A Tienen efecto preventivo frente a la posible aparición de cánceres (de boca, estómago, colon, broncopulmonar y cuello uterino) Mayor proporción diaria alimentos de origen animal Alimentos de origen animal: Vísceras de animales (ternera, pollo, pavo, pescado) sobretodo el hígado Huevos Lácteos: leche, quesos (Cheddar), mantequilla Vegetales: zanahoria, brócoli, batata, col rizada, espinacas, calabaza Frutas: melón, albaricoques, papaya, mango

34 Carotenoides

35 Flavonoides Beneficiosos para la arteriosclerosis y los procesos inflamatorios Existen más de Entre los más estudiados: Polifenoles: Té verde Proantocianidinas: Vino tinto Café Coenzima Q 10 (ubiquinona( ubiquinona) Junto al ácido lipoico beneficiosa en arterioesclerosis y problemas inmunes La contienen los siguientes alimentos: Caballa Salmón Sardinas

36 Selenio Carnes: Carne, vísceras Pescado: Atún, salmón, pescados, marisco Huevos Cereales integrales Levadura de cerveza, germen de trigo Zinc Nutriente que se relaciona con procesos de envejecimiento Carnes: Carne roja, vísceras Pescados: Pescados, marisco Lácteos: Quesos secos, curados Frutos secos: Almendras, nueces, avellanas Levadura de cerveza, germen de trigo, harina de soja Yema de huevo Legumbres, cereales integrales

37 Alimentos antioxidantes no nutrientes Producto Té verde, té negro Café Vino tinto Cítricos y otras frutas Cebollas Aceitunas Antioxidante Polifenoles, catequinas Esteres fenólicos Ácido Fenólico Bioflavonoides, chalconas Quercetina, camferol Polifenoles Mezclas habituales en la dieta Licuados de vegetales y frutas: Tés Perejil, piña y apio blanco Tomate y culantro Té verde, té negro, té de manzanilla, té de hierbabuena, Ensaladas Ensalada de lechuga, pepino y tomate con limón Ensalada de repollo y piña con mayonesa (con aceite virgen)

38 Menú antioxidante

39 CONCLUSIONES

40 Radicales libres (estrés oxidativo) alteran estructural y funcionalmente las células, dañando los tejidos corporales, pudiendo provocar diferentes enfermedades Grasas Genes Riesgos cardiovasculares Riesgo tumores Proteínas envejecimiento y riesgo de enfermedades degenerativas : Enfermedad de Parkinson, Alzheimer, Recomendación dieta equilibrada, rica en antioxidantes, (defensa contra la oxidación) incidencia de enfermedades degenerativas + incidencia: población adulta (alimentación monótona con escasez de frutas y verduras) Suplementos? Poca información sobre tipos y dosis Médico o nutricionista

41 GRACIAS!