Diversas enfermedades, como las crónicas no transmisibles, conllevan a estados prooxidativos elevados que favorecen la cronicidad de este grupo de enfermedades. La obesidad y la diabetes, por ejemplo, presentan no solo elevadas concentraciones de citoquinas proinflamatorias, sino de radicales libres (RL), especies reactivas de oxígeno (ERO) y especies reactivas de nitrógeno (ERN), que en conjunto agravan el estrés oxidativo en el organismo y este a su vez crea diversos desordenes metabólicos.
Para defenderse de las agresiones ocasionadas por el estrés oxidativo, el organismo cuento con un mecanismo antioxidante endógeno, compuesto por enzimas y moléculas con actividad antioxidante. El antioxidante al colisionar con el RL le cede un electrón oxidándose a su vez y transformándose en un RL débil no tóxico y que en algunos casos como la vitamina E, puede regenerarse a su forma primitiva por la acción de otros antioxidantes.
Es importante señalar que no todos los antioxidantes actúan de esta manera, los llamados enzimáticos catalizan o aceleran reacciones químicas que utilizan sustratos que a su vez reaccionan con los RL. Halliwell (2011) define como antioxidante a toda sustancia que hallándose presente a bajas concentraciones con respecto a las de un sustrato oxidable (biomolécula), retarda o previene la oxidación de dicho sustrato. Un antioxidante facilita el uso fisiológico del oxígeno por parte de las mitocondrias celulares, lo cual contribuye a reducir los efectos del estrés oxidativo y la falta de oxígeno, al formar complejos que reducen las reacciones productoras de RL. Específicamente los antioxidantes endógenos se clasifican en enzimáticos y no enzimáticos.
Dentro del primer grupo se engloban las siguientes enzimas con actividad antioxidante:
a) Superóxido dismutasa (SOD): Metoloenzima que tiene una amplia distribución en el organismo humano. Existen varias clases, las cuales tienen como cofactores diferentes átomos metálicos como Zn, Cu, Fe, Mn o Ni. Se localiza dentro de la célula, específicamente, en el citosol y el espacio intermembranoso mitocondrial. Cataliza la reacción de destrucción del anión superóxido, mediante la transformación de éste en peróxido de hidrógeno (dismutación del O2), el cual puede ser destruido a su vez por la actividad de la catalasa o de la glutatión peroxidasa. La función de esta enzima consiste en eliminar el radical superóxido antes de que este reaccione con moléculas biológicas susceptibles. Su presencia es imprescindible en todos los organismos aerobios (Hernández, et. al., 2011; Da Costa, et. al., 2012).
b) Catalasa (CAT): Enzima metaloproteína tetramérica, también con amplia distribución en el organismo. Su presencia es abundante en hígado y riñón, pero escasa en tejido conectivo y epitelios, y prácticamente nula en tejido nervioso. De localización intracelular (mitocondrias, peroxisomas, citosol), tiene dos funciones fundamentales: catalítica y peroxidativa. Su principal función es catalizar la descomposición del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno. Esta función es compartida con la glutatión peroxidasa. En general las bajas concentraciones de peróxido de hidrógeno estimulan la actividad de peroxidasas, mientras que las altas concentraciones de peróxido son preferentemente catalizadas por la catalasa (Hernández, et. al., 2011; Da Costa, et. al., 2012).
c) Glutatión peroxidasa (GPX): Enzima seleno dependiente de localización mitocondrial, citosólica y lisosómica, que cataliza la reducción del H2O2 a radical hidroperóxido en presencia de glutatión reducido y selenio. El ciclo redox del glutatión es la mayor fuente de protección contra bajos niveles de estrés oxidativo. La actividad de esta enzima contribuye a proteger a los lípidos de la membrana celular de la peroxidación (Hernández et al., 2011; Da Costa et al., 2012).
d) Glutatión reductasa: Es una flavoenzima dependiente del nicotinamín adenín dinucleótido fosfato reducido (NADPH) que cataliza la reducción del glutatión oxidado (GSSG) a glutatión reducido (GSH) el cual será utilizado por la glutatión peroxidasa para la reducción del peróxido de hidrógeno y de lipoperóxidos. Permite mantener concentraciones de GSH en la célula de igual manera, es de utilidad en la recuperación de las vitaminas C y E, luego de participar en la eliminación de RL. El GSH interviene además en la detoxificación de compuestos xenobióticos, el almacenamiento y transporte de cisteína, la regulación del balance redox de la célula, el metabolismo de los leucotrienos y las prostaglandinas, la síntesis de los desoxirribonucleótidos, la función inmunológica y la proliferación celular (Hernández et al., 2011).
La función antioxidante desempeñada por estas enzimas presenta diversas ventajas frente a los no enzimáticos y exógenos, puesto que su actividad es regulada de acuerdo a los requerimientos celulares, ya que pueden ser inducidas, inhibidas, o actividades por efectores endógenos. En la figura 1, se observan los mecanismos en donde las enzimas SOD, CAT y glutatión peroxidasa eliminan especies reactivas de oxígeno, a su vez que otros antioxidantes como la lactoferrina (que atrapa el hierro) y la vitamina E, disminuyen los daños producidos (Hernández et al., 2011)
Mecanismos de defensa contra los daños producidos por las EROS.
En el caso de los antioxidantes endógenos no enzimáticos, se ubican principalmente en el citosol, matriz mitocondrial y nuclear y fluidos extracelulares, estos incluyen al glutatión, el ácido úrico, la bilirrubina, la albúmina y la ubiquinona. A continuación se describen los principales compuestos pertenecientes a este grupo:
a) Glutatión: Su forma reducida (GSH) es un tripéptido (g-glutamil-cisteinil-glicina), que presenta una distribución tisular variable y constituye el compuesto tiólico de bajo peso molecular más abundante en las células de mamíferos. Sus propiedades químicas le permiten actuar frente a numerosos compuestos oxidantes, ya que su reducción destoxifica el efecto de las EROS. Los precursores de glutatión ricos en cisteína incluyen N-acetilcisteína (NAC) y proteína del suero sin desnaturalizar, y estos suplementos se ha demostrado que aumentan el contenido de glutatión de la célula. La N-acetilcisteína está disponible como un medicamento y como un suplemento genérico y ha demostrado que es eficaz en el aumento de los valores de glutatión (Hernández et al., 2011).
b) Ácido úrico: Aunque se ha considerado un producto terminal del metabolismo de las purinas, su función como antioxidante biológico, intra y extracelular, ha comenzado a reconocerse. Su mecanismo de acción es prevenir la oxidación del ácido ascórbico y formar complejos con los metales Fe y Cu (Hernández et al., 2011).
c) Ubiquinona: También llamado coenzima-Q, es una quinona con estructura semejante al tocoferol. Su forma oxidada, el ubiquinol impide que las EROS desencadenen la peroxidación lipídica, y también participa en el recambio de la vitamina E en la mitocondria (Hernández et al., 2011).
A pesar de que el organismo cuenta con una amplia barrera de defensa antioxidante frente a las EROS, existen situaciones, principalmente de enfermedad, cuando la concentración de sustancias prooxidantes supera la actividad antioxidante endógena, por lo cual es recomendable la complementación dietética que los antioxidantes exógenos proporcionan.
