Definición de Estrés Oxidativo

El estrés oxidativo es un fenómeno generado por un desbalance entre la producción y acumulación de especies químicas reactivas derivadas del oxígeno en sistemas aerobios, es decir, que dependen del oxígeno para vivir y desarrollarse y el sistema antioxidante de defensa.

Stephanie Villa | Jul. 2022
Bióloga, Dra. en Ciencias Biológicas

¿Cómo se genera el estrés oxidativo?

Los organismos aerobios utilizan oxígeno para poder cumplir sus funciones biológicas a través de reacciones enzimáticas y no enzimáticas. La mitocondria es un organelo en donde se consume oxígeno mediante su reducción a agua, generando especies químicas inestables y, por lo tanto, reactivas como los radicales libres, que tienden a oxidar a las estructuras de las células (biomoléculas). Ante la presencia de este sistema oxidante basal, existe un sistema de defensa antioxidante basal conformado por enzimas y otras proteínas que eliminan, retrasan y/o previenen la generación y acumulación de las especies reactivas y que generalmente se encuentran en menor concentración que las moléculas prooxidantes.

Cuando el sistema oxidante rebasa al sistema antioxidante, se dice que la célula entra en estrés, ya que las principales biomoléculas como DNA, proteínas y lípidos tienden a ser blancos de las moléculas reactivas, generando un desbalance en la homeostasis celular y, por lo tanto, lesión celular que se caracteriza por edema (hinchazón) y vacuolización, este tipo de lesión es reversible, sin embargo, cuando el insulto oxidativo es insostenible, se conduce a la lesión irreversible resultando en la muerte de la célula.

Otra fuente de generación de moléculas reactivas es a partir de células de la respuesta inmune (neutrófilos y macrófagos) cuya activación conduce a la generación de estas moléculas, principalmente durante procesos inflamatorios.

Moléculas reactivas

Las principales moléculas reactivas son las derivadas del oxígeno, ya que son las que más abundan en los sistemas biológicos y a las que comúnmente se les conoce como especies reactivas de oxígeno (ERO) y que comprende tanto radicales libres como no radicales. Los radicales libres son especies químicas a las que se les ha extraído o donado un átomo de hidrógeno o un electrón, lo que le confiere inestabilidad y por lo tanto alta reactividad ya que buscarán ganar estabilidad robando o donando un átomo de hidrógeno o electrón a otra especie química convirtiéndola en un radical libre y de esta manera desencadenar reacciones de óxido-reducción. Las especies reactivas no radicales son moléculas estables, sin embargo favorecen la oxidación de otros átomos o moléculas, como el peróxido de hidrógeno ((H2O2).

Las ERO que más sobresalen son el anión superóxido (O2•-), que es el primer producto metabólico de la fosforilación oxidativa generada en la mitocondria; el radica hidroxilo (OH) que se genera a partir de la reacción de Fenton, que se da en presencia de peróxido de hidrógeno y metales de transición como el hierro; el peróxido de hidrógeno (H2O2) que se genera como producto de la actividad de la enzima superóxido dismutasa sobre el anión superóxido (O2•-); el hidroperóxido (ROOH) que es el producto de la oxidación de las biomoléculas.

También, existen moléculas que funcionan como mensajeros en la transducción de señales celulares, como es el caso del óxido nítrico (NO) que a concentraciones moderadas cumple con diversas funciones fisiológicas, pero que cuando hay un incremento en el estrés oxidativo, éste puede generar otras especies reactivas a las que se le conocen especies reactivas derivadas del nitrógeno (ERN) como el peroxinitrino (ONOO-)

Existen diferentes enfermedades que se generan a partir del incremento en el estrés oxidativo causado por distintos estímulos. Entre las más estudiadas se encuentran el cáncer, enfermedad cardiovascular, neurológica, respiratoria, artritis reumatoide, toxicidad hepática y renal, entre otras, sin embargo, sigue siendo un campo con mucho campo por explorar.

Biotransformación de xenobióticos

Todas las sustancias que consumimos o a las que estamos expuestos entran a nuestro sistema mediante diferentes vías (inhalada, oral, sublingual, tónica, intramuscular, intravenosa, intraperitoneal, intragástrica) y son enviadas al torrente sanguíneo en donde son distribuidas a todos los compartimentos de nuestro cuerpo, pasando por el hígado, que es el principal órgano metabolizador de xenobióticos (sustancias que ingresan a nuestro sistema y que provienen del exterior).

Entre sus funciones, el hígado tiene la capacidad de biotransformar a los xenobióticos, es decir, cambia la estructura química del compuesto mediante diversas reacciones de oxidación y conjugación con la finalidad de obtener un producto más hidrosoluble lo que favorece su eliminación. Sin embargo, durante estas modificaciones químicas se llegan a generar metabolitos reactivos que, dependiendo de la magnitud de la exposición, pueden provocar un incremento en el estrés oxidativo. La exposición puede ser aguda (altas dosis/concentraciones) o crónica (durante un periodo largo de tiempo). Los xenobióticos que más comúnmente causan toxicidad en el hígado (hepatotoxicidad) son los fármacos Antiinflamatorios No Esteroideos (AINEs).

 
 
 
 
Por: Stephanie Villa. Licenciada en Biología, Dra. en Ciencias Biológicas, investigadora en el área de toxicología, alimentos funcionales, nutracéutica y nutrigenómica. Jul., 2022.
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Referencias

Pizzino, G., Irrera, N., Cucinotta, M., Pallio, G., Mannino, F., Arcoraci, V., Squadrito, F., Altavilla, D., & Bitto, A. (2017). Oxidative Stress: Harms and Benefits for Human Health. 2017, 8416763.

Halliwell, B., & Gutteridge, J. M. C. C. N.-R. . H. 2015. (2015). Free radicals in biology and medicine. Quinta Edición. Universidad de Oxford.
 
 
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