Antiossidanti non enzimatic

Fra gli antiossidanti non enzimatici endogeni vanno ricordati:

• glutatione (GSH): di natura peptidica (glu-cys-gly) (fig. 4.10), è il più importante antiossidante tiolico solubile all’interno della cellula.

Figura 4.10. Struttura della forma ridotta (GSH) ed ossidata (GSSG) del glutatione. La sua concentazione è molto elevata in comparti cellulari come il citosol (1-11 mM), i nuclei (3-15 mM), i mitocondri (5-11 mM), nei quali rappresenta il più importante antiossidante solubile.

Il suo potere antiossidante deriva dalla capacità del gruppo -SH del residuo cisteinico di donare facilmente un elettrone:

GSH + R• GS• + RH

Il radicale tiile (GS•) ha un’emivita relativamente più lunga rispetto a ai radicali che si formano in condizioni di stress ed è disattivato per

dimerizzazione, evento che porta alla formazione della forma ossidata di glutatione (GSSG):

2GS• GSSG

I livelli di GSH vengono successivamente ripristinati dalla GSH reduttati NADPH-dipendente.

GSSG + NADPH + H+ 2GSH + NADP+

Poiché la concentrazione di GSH è di 500/1000 volte più elevata rispetto alle altre proteine redox ed è di 10/100 volte superiore a quella di GSSG, il rapporto GSH/GSSG rappresenta una buona misura dello stress ossidativo di un organismo.

Il ruolo protettivo del GSH deriva dal suo coinvolgimento in numerosi processi cellulari (fig. 4.11). E’ infatti cofattore di numerosi enzimi come la GPx e la GST. E’ inoltre in grado di agire da scavenger nei confronti di HO• e 1O2 e di detossificare H2O2 e i perossidi lipidici.

Infine, ripristina la forma ridotta di importanti antiossidanti come la vitamina C ed E (Valko e altri, 2006).

• ubichinone (CoQ10): è l’unico antiossidante lipofilo sintetizzato

dall’uomo. E’ localizzato in tutti i tessuti ed in ogni tipo di membrana, dove è presente principalmente nella sua forma attiva: l’ubichinolo (CoQ10-H2). Il principale meccanismo antiossidativo di quest’ultimo è

la prevenzione della perossidazione lipidica: agisce sia nella fase di iniziazione che di propagazione, attraverso l’estinzione dei radicali periferrilici (Fe3+-O2•¯) e perossilipidici, rispettivamente. Esplica

inoltre tale effetto protettivo in modo indiretto, mantenendo la vitamina E ridotta (fig. 4.12).

E’ inoltre coinvolto nella protezione delle proteine e del DNA (soprattutto quello mitocondriale) dal danno ossidativo ed è presente anche a livello plasmatico, dove lega e protegge le lipoproteine dall’ossidazione. La capacità della cellula di mantenere l’antiossidante nel suo stato ridotto in qualunque compartimento rappresenta un fattore di primaria importanza per la sua efficacia antiossidante. A tale scopo sono coinvolti numerosi enzimi come la lipoammide deidrogenasi, la Gred, la TR, ecc… (Bentinger e altri, 2007).

• acido α-lipoico (ALA): detto anche acido tiottico, è una vitamina amfipatica molto piccola che esiste in natura sotto due forme, come disolfuro ciclico e come catena aperta con il nome di acido α-lipoico e acido diidrolipoico (DHLA), rispettivamente (fig. 4.13).

Figura 4.13. Strutture di ALA e DHLA.

ALA e DHLA esplicano la loro fortissima attività antiossidante attraverso diversi meccanismi. Sono infatti coinvolti nel quenching di ROS, nella rigenerazione del (GSH) e delle vitamine C ed E. Sono inoltre in grado di chelare metalli come Fe2+ o Cu2+ e di ripristinate la forma ridotta di proteine ossidate (Valko e altri, 2006).

Fra gli antiossidanti endogeni vanno inoltre menzionati: tutte le proteine plasmatiche (in particolar modo albumina, transferrina, lattoferrina, ceruloplasmina, ecc…), l’acido urico, bilirubina e biliverdina, il colesterolo, ecc..

Contribuiscono a potenziare i sistemi antiossidanti endogeni, numerose molecole esogene, principalmente di natura vegetale:

• vitamina C (ascorbato - Asc): è un antiossidante non enzimatico idrosolubile e spiccatamente acido. Presenta due gruppi idrossilici ionizzabili (AscH2) (fig. 4.14): tuttavia, a pH fisiologico, il

99.9% della vitamina C è presente sottoforma di semideidroascorbato (AscH¯). Nell’interazione con i radicali, AscH¯ dona un elettrone, generando così il radicale semideidroascorbico (Asc•¯). Quest’ultimo è scarsamente reattivo ed è infatti considerato come un antiossidante terminale.

Figura 4.14. Le diverse forme di acido ascorbico (Asc) e la reazione con i radicali (R•). La sua attività antiossidante si esplica principalmente in associazione ad enzimi antiossidanti, carotenoidi e vitamina E.

• α-tocoferolo (vitamina E): esistono 8 tipi di vitamina E. Fra queste, l' α-tocoferolo è la forma biologicamente più potente ed attiva. E’ infatti il più importante antiossidante liposolubile utilizzato dalle cellule (fig. 4.15).

Figura 4.15. Struttura dell'α-tocoferolo.

La sua attività antiossidante è volta alla prevenzione dell’ossidazione degli acidi grassi polinsaturi, evento chiave nello sviluppo della perossidazione lipidica. La vitamina E è in grado di bloccare questo fenomeno donando l’elettrone del suo gruppo idrossilico ai radicali perossilipidici, rendendoli in tal modo meno reattivi e bloccando di fatto la loro perossidazione. Tale reazione redox trasforma l’α- tocoferolo in un radicale α-tocoferossilico che è piuttosto stabile, grazie allo sviluppo di fenomeni di risonanza, e che può reagire con la vitamina C, il glutatione o la vitamina Q (Q10) per riformare l’α- tocoferolo.

• carotenoidi: sono una classe di pigmenti naturali liposolubili. Se ne conoscono circa 600 e si trovano principalmente nelle piante (e negli organismi fotosintetici). Conseguentemente, vengono incorporati dagli animali solo attraverso la dieta. Vengono suddivisi in xantofille e caroteni: entrambe le classi di pigmenti condividono un tipico schema strutturale responsabile della loro attività antiossidante (fig. 4.16).

Figura 4.16 Struttura di un carotenoide, il beta-carotene.

In generale, l’interazione dei carotenoidi con i radicali prevede tre meccanismi principali: l’addizione del radicale, la sottrazione di idrogeno ed il trasferimento elettronico (CAR + R• RCAR•; CAR + R• CAR• + RH; CAR + R• CAR•+ + R¯, rispettivamente).

La particolare disposizione alternata di singoli e doppi legami permette di trasferire l’eccesso di energia contenuto nei ROS alla struttura elettron-ricca di queste molecole, nella quale la carica degli elettroni viene a trovarsi delocalizzata (Valko e altri, 2006).

• polifenoli: sono una famiglia numerosa ed eterogenea di metaboliti secondari delle cellule vegetali con una struttura chimica comune: sono derivati del benzene con uno o più gruppi idrossilici associati all’anello (fig. 4.17). Questa struttura consente a tali composti di funzionare attivamente da: scavenger per stabilizzare i radicali liberi, agenti riducenti, chelanti di metalli e quencher della formazione di ossigeno singoletto.

Figura 4.17. Fenoli semplici.

Essi infatti sono in grado di combattere i ROS bloccando la perossidazione lipidica, l’ossidazione delle lipoproteine plasmatiche e l’ossidazione di micro- e macro- molecole mediante la rapida donazione di un idrogeno ai radicali:

RO• + PPH ROH + PP•

Sono inoltre dotati di attività antiossidante indiretta (Carratù e Sanzini, 2005)

• glucosinolati: sono un gruppo di oltre 130 differenti composti distribuiti principalmente nella famiglia delle Brassicaceae. Gli effetti antiossidanti mediati da queste sostanze sono ascritti principalmente ai loro prodotti di idrolisi: gli isotiocianati (fig. 4.18).