DR. RAMON R. VAZQUEZ LOPEZ

FACULTAD DE QUIMICA U.A.B.J.O --- CLINICA DE MEDICINA FAMILIAR

RADICALES LIBRES

Y

ANTI OXIDANTES

XXVI SEMANA DEL QUIMICO27 NOVIEMBRE 2013

¿ QUE ES UN RADICAL LIBRE?

DESDE EL PUNTO DE VISTA QUIMICO, UN RADICAL LIBRE ES CUALQUIER ESPECIE (ÁTOMO, MOLÉCULA O ÍON) QUE CONTENGA AL MENOS UN ELECTRON DESAPAREADO EN SU ORBITAL MAS EXTERNO, Y QUE SEA A SU VEZ CAPAZ DE EXISTIR EN FORMA INDEPENDIENTE (LIBRE).

EN ESAS CONDICIONES BUSCA A TODA COSTA OTRO ELECTRON CON QUIEN APAREARSE, LO QUE LO HACE EXTREMADAMENTE REACTIVO.

Radicales libres

• El organismo utiliza oxigeno en sus reacciones metabólicas.

• Algunas veces el oxigeno reacciona con algunos componentes del organismo y forma moleculas inestables llamadas radicales libres (especies reactivas del oxigeno = ERO).

ESPEC IES REACTIVAS DE OXIGENO Y NITROGENO

FORMACIÓN DE ERO

ESPECIES REACTIVAS DE OXIGENO (ERO)

FUENTES DE RADICALES LIBRESEN EL ORGANISMO (ENDOGENAS)

FUENTES DE RADICALES LIBRESEN EL ORGANISMO (ENDOGENAS)

Mitocondria (fuente principal). Retículo endoplásmico. Peroxisomas. Leucocitos. Enzima xantina deshidrogenasa.

Condicionesfisiológicas

Radicales libres Situacionespatológicas

Estrés oxidativo

Controlados por los`mecanismos defensivos

de las células- Metales pesado- Humo del tabaco

Drogas

- R.ultravioletas- Hiperoxia

-Dieta hipercalórica, insuf. en antioxidant.- Diabetes Mellitus-Ejercicio extenuante

Su producción se incrementa

sustancialmente

ESTRÉS OXIDATIVO• El estrés oxidativo es un estado de la célula en la cual se

encuentra alterada la homeostasis óxido-reducción intracelular, es decir el balance entre prooxidantes y antioxidantes. Este desbalance se produce a causa de una excesiva producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) y/o por deficiencia de los mecanismos celulares, conduciendo a daño celular.

Consecuencias en el organismo humano

Consecuencias en el organismo humano

Disregulación del crecimiento celular Inactivación de los mecanismos de defensas

inmunológicos.Pérdida o disminución de los procesos de

traducción de señales entre diversos sistemas biológicos.

EFECTOS DEL ESTRÉS OXIDATIVO

• Puede producir diversas enfermedades. Los radicales libres, principalmente del oxígeno, provocan daños en la membrana celular, por lo que la regulación de este estrés oxidativo es una importante influencia para recuperar la salud.

Se produce daño a diferentes niveles en la célula:• Atacan lípidos y proteínas membranales impidiendo realizar sus

funciones vitales (transporte de nutrientes, eliminación de deshechos, división celular…).

• El radical superóxido, O2, que se encuentra normalmente en el metabolismo provoca una reacción en cadena de la lipoperoxidación de los ácidos grasos de los fosfolípidos de la membrana.

• Atacan al DNA impidiendo la replicación celular y contribuyendo al envejecimiento celular.

AteroesclerosisDiabetes MellitusCáncerEnfermedades

respiratoriasEnfermedad

AlzheimerHepatopatías

Artritis ReumatoideaEnfermedad de la

MotoneuronaEnfermedades

inflamatorias crónicas del intestino.

Envejecimiento

Enfermedades asociadas a los ataques de radicales libres

Enfermedades asociadas a los ataques de radicales libres

Hiperhomocysteinemia

Diabetes

Hipercolesterolemia(oxidación de LDL)Hipertension

Tabaquismo

ATEROESCLEROSISATEROESCLEROSIS

DISFUNCION ENDOTELIALDISFUNCION ENDOTELIAL

.

NONO

Deficit estrogenico

Causas y Consecuencias de la Causas y Consecuencias de la Disfunción EndotelialDisfunción Endotelial

VASOESPASMOVASOESPASMOCoronario, cerebralCoronario, cerebral

EDADEDAD

DAÑO PORDAÑO PORREPERFUSIÓNREPERFUSIÓN

FALLA CARDIACAFALLA CARDIACA

DIABETESDIABETES

HIPERHOMO-HIPERHOMO-CISTEINEMIACISTEINEMIA

HIPERLIPIDEMIAHIPERLIPIDEMIA

FUMARFUMAR

REACCIÓN REACCIÓN INMUNEINMUNE

ENFERMEDAD ENFERMEDAD ARTERIALARTERIALPERIFERICAPERIFERICA

ENFERMEDAD ENFERMEDAD INFLAMATORIAINFLAMATORIA

TROMBOSISTROMBOSIS

ATEROESCLEROSISATEROESCLEROSISDEFICIENCIADEFICIENCIAESTROGENOSESTROGENOS

RE-OCLUSIÓNRE-OCLUSIÓN

INFARTOINFARTOENFERMEDAD CORONARIAENFERMEDAD CORONARIA

DisfunciónDisfunciónendotelialendotelial

ATEROGÉNESIS Y ANTIOXIDANTES

MAYOR CONSUMO DE HARINAY AZÚCARES REFINADOS

DÉFICIT DE FIBRA

MAYOR CONSUMO DE GRASA Y COLESTEROL

HIPERCOLESTEROLEMIA ATEROESCLEROSIS

ANTIOXIDANTES

Otros factores de riesgo exógeno:• Hipertensión• Tabaquismo• Diabetes Mellitus• Sedentarismo• Obesidad• Estrés

ANTIOXIDANTES

Propiedades biológicas de las LDL-Ox

Altera la estructura y función de las células endoteliales.

Aumenta la quimiotaxis. Promueve la proliferación de las células

musculares lisas. Es captada por las células espumosas más

rápida que la LDL no oxidada.

Carcinogénesis y antioxidantes.

CÉLULA NORMAL

INICIACIÓNcélula iniciada

PROMOCIÓNcélula premaligna

PROGRESIÓNcáncer

Reparacióndel DNA

Lesióndel DNA

Vitaminas Antioxidantes

Carotenoides

Furukawa et al, Furukawa et al, The Journal of Clinical Investigation The Journal of Clinical Investigation 114 (December) 2004114 (December) 2004

Aumento del estrés oxidativo en la obesidad y su impacto en el síndrome

metabolico.

PANORAMA DE LA SITUACION ACTUAL

• Cada año toneladas de contaminantes peligrosos son descargados en la atmósfera.

• Por lo anterior con cada respiración nos exponemos a una gran cantidad de sustancias tóxicas.

• Cada vez se asocian más enfermedades con los radicales libres.

• El consumo de grasas, azúcares y alimentos refinados cada vez es mayor.

• El consumo de alimentos frescos, frutas y vegetales es cada vez menor.

Causas de deficiencia en el sistema antioxidante de la

dieta Dieta no balanceada. Hábitos dietéticos inadecuados. Alto consumo de grasas y alimentos refinados,

procesados, enlatados y bajo consumo de frutas y vegetales.

Consumo de alimentos recalentados. Falta de una cultura alimentaria adecuada. Estilos de vida inadecuado.

¿QUE ES UN ANTIOXIDANTE?

CUALQUIER MOLÉCULA CAPAZ DE PREVENIR O RETARDAR LA OXIDACION (PÉRDIDA DE UNO Ó MÁS ELECTRONES) DE OTRAS MOLÉCULAS, GENERALMENTE SUSTRATOS BIOLÓGICOS COMO LOS LÍPIDOS, PROTEÍNAS O ÁCIDOS NUCLÉICOS.

Mecanismos anti oxidantes

Mecanismos anti oxidantes

• Preventivo. - Diversas proteínas con núcleos enlazados o

coordinados a metales (albúmina,metalotioneína y ceruloplasmina (cobre) ; ferritina, transferritina y mioglobina (hierro).

- Previenen la formación de ERO por encima de los niveles normales del organismo

Mecanismos antioxidantesMecanismos antioxidantes

• Reparador:

- Enzimas que reparan o eliminan las biomoléculas que han sido dañadas por el ataque de radicales libres:

• Superóxido dismutasa (SOD)• Glutatión peroxidasa (GP)• Glutatión reductasa• Catalasa

Mecanismos antioxidantesMecanismos antioxidantes

Secuestrador:

- Eliminación del exceso de radicales libres:

• estimulando enzimas como la SOD,GP,GR,Catalasa• presencia de entidades químicas con capacidad secuestradora de radicales libres como:

Tocoferol (VE) Betacaroteno (BC) Acido ascórbico (VC) Flavonoides

Metabolito antioxidante

SolubilidadConcentración en suero humano (μM)[

Concentración en tejido del hígado (μmol/kg)

Ácido ascórbico (vitamina C)

Agua 50 – 60 260

Glutatión Agua 325 – 650 6400

Carotenos Lípido

β-caroteno: 0,5 – 1 retinol

(vitamina A): 1 – 3

5 total de carotenoides

α-tocoferol (vitamina E)

Lípido 10 – 40 50

Ubiquinol (coenzima Q)

Lípido 5[ 200

ANTIOXIDANTES PRESENTES EN EL ORGANISMO

Clasificación de los Clasificación de los antioxidantesantioxidantes

EXOGENOS ENDOGENOS

-Vitamina E (VE) Glutatión

-Vitamina C (VC) Coenzima Q COFACTOR

-Betacaroteno (BC) Acido tióctico Cobre

-Flavonoides ENZIMAS Zinc

- Licopeno Superóxidodismutasa

Manganeso

Catalasa Hierro

Glutation peroxidasa Selenio

El glutatión (GSH)1 es un tripéptido no proteínico, sintetizado a partir de cisteína, ac. glutámico y glicina. Contiene un enlace péptidico entre el grupo amino de la cisteína y el grupo carboxilo  del glutamato. El glutatión, es un antioxidante, ayuda a proteger las células de especies reactivas de oxígeno (radicales libres y los peróxidos). 

Los grupos tiol se mantienen en estado reducido, reduce cualquier enlace disulfuro formado dentro de proteínas, al actuar como donante de electrones. La enzima que lo vuelve a su forma oxidada, la glutatión reductasa, es constitutivamente activa e inducible al estrés oxidativo.

SOD (Super Oxido Dismutasa)

• Es una enzima antioxidante natural de nuestro organismo, se encuentra en los glóbulos rojos. Existen tres tipos : SOD1 en el citoplasma celular, SOD2 en las mitocondrias y SOD3 en el líquido extra celular.

•Requiere del Cu, Mg, Zn y Se.

•Realiza la descomposición del superoxido (O2 ) en peroxido de Hidrógeno (H2 O2), de esta manera el organismo consigue disminuir los efectos oxidantes del oxígeno ya que el superóxido es el radical libre más potente y el que resulta más dañino para las células, mientras que los efectos del peróxido de hidrógeno son menores.

Sistema antioxidante de los alimentosSistema antioxidante de los alimentos

La vitamina E, el beta caroteno y el licopeno actúan en el medio liposoluble de la célula y su absorción y transporte se halla muy vinculado con el de los lípidos .

El más importante protector de las moléculas lipídicas (cada molécula de VE es capaz de proteger 500 moléculas de fosfolípidos).

Detener las reacciones en cadena (peroxidación lipídica) que terminan destruyendo las membranas celulares.

VITAMINA E

Acción esencialmente antioxidante. La baja ingestión incrementa el riesgo de enfermedades

cardiovasculares. Fuentes dietéticas : Animal: mantequilla,huevo entero.

Vegetal : aceite de soja, maíz, maní, girasol, arroz integral. Guisantes (chícharos y lentejas). Frutos secos (almendra, avellana). Hortalizas y verduras.

VITAMINA E

Neutraliza 02

CapturaHO•

CapturaO• 2 -

NeutralizaH2O2

PREVIENE LA OXIDACION DE LASLDL E IMPIDE LA ATEROSCLEROSIS

VITAMINA E

Estabilización de las membranas, las protege de la peroxidación lipídica.

Actúa sinérgicamente con otros sistemas enzimáticos: glutatión peroxidasa, catalasa y superóxido dismutasa.

El ácido ascórbico y el glutatión reducido pueden regenerar tocoferol.

Interviene en la agregación plaquetaria. El tocoferol es uno de los más potente antioxidantes

lipídicos y de la circulación sanguínea.

VITAMINA C

Neutraliza el oxígeno singlete. Captura radicales hidroxilos. Captura aniones superóxidos. En fase hídrica regenera la vitamina “E” en fase

lipídica.

VITAMINA C

• La oxidación del ácido ascórbico es acelerada por la presencia de cobre.

• Fuente dietética:

• Frutas crudas y frescas: guayaba, mango, piña y cítricos

Vegetales: pimientos, tomates, perejil, col, acelga, papa. Animales: hígado, riñón, leche, carnes. Como vitamina hidrosoluble se considera que es el

antioxidante más importante del líquido extracelular.

RADICALLIPÍDICO

HIDROPERÓXIDOLIPÍDICO (LOOH)

-TOCOFEROL(VITAMINA E)

RADICAL-TOCOFERILO.

RADICALASCÓRBICO

L-AC ASCÓRBICO(VITAMINA C)

NADPH2

NADP

INTERRELACION VITAMINICA

CAROTENOIDES

CAROTENOIDES

CAROTENOS

PROVITAMÍNICOS

NO PROVITAMÍNICOS

CAROTENO CAROTENOγ CAROTENO

LICOPENOFITOENOFITOFLUENO

XANTOFILAS

PROVITAMÍNICOS: CRIPTOXANTINA

NO PROVITAMÍNICOSLUTEÍNAZEAXANTINACANTAXANTINAEQUINENONA

CAROTENOIDES CON ACCIÓN ANTIOXIDANTE

• Caroteno: posee una intensa acción antioxidante.

• Caroteno: tiene una actividad provitamínica más débil.

• Ciproxantina: posee actividad provitamínica (frutos cítricos).

• Luteína: potente antioxidante, no posee actividad provitamínica (hojas de los vegetales verdes).

• Licopeno: Posee actividad antioxidante pero no provitamínica (tomate)

BETACAROTENOS

Neutraliza el oxígeno singlete

Niveles altos en el organismo, se asocian con disminución del riesgo de cáncer y enfermedades cardiovasculares

Fuentes dietéticas : Vegetales de hojas verdes, verduras y frutas amarillas : zanahorias, espinaca, lechuga, Mango, Calabaza, etc.

Rol de los Oligoelementos(Cu, Zn, Mn,Se)

Forman parte del núcleo activo de los antioxidantes. SOD: necesita Cu*, Zn, Mn para evitar la

formación del HO • El Se constituye el núcleo activo de la gutatión

peroxidasa. El Fe* forma el núcleo activo de las catalasa

Fuente dietética: carne de cerdo, res,huevo, pescado,mariscos, leche. vísceras

• El término se introdujo para sustituirlo por el de vitamina P. No son esenciales en la alimentación del ser humano.

• Pseudovitamina .

• Aumentan la actividad antioxidante total, quelantes de iones metálicos (Fe ++, Cu ++).

• Inhiben la oxidación de las LDL.

• Capturan radicales libres.

• Bebidas (jugos de frutas, té, café, cebolla, ajo, aceituna, vino tinto) constituyen una fuente rica de flavonoides y otros compuestos fenólicos.

BIOFLAVONOIDES

Prevención primaria : Dislipidemia Diabetes Obesidad Sedentarismo y estrés Menopausia

*

Prevención secundaria : Angina de pecho Patología vascular

periférica Episodios de isquemia

cerebral transitoria Antecedentes de Infarto Catarata Displasia mamaria

Indicaciones de los antioxidantes

ANTIOXIDANTES DE LA DIETA ¿ Dónde nos encontramos

PLANTAS CON PROPIEDADES PLANTAS CON PROPIEDADES ANTIOXIDANTESANTIOXIDANTES

Camelia sinensis, Té verde

Vitis vinifera, Hollejo, jugo, semilla de uva hoja de la parra

Daucus carota Zanahoria

Mangifera indica, corteza

Pycnogenol, Pinus Pinaster

PLANTAS CON PLANTAS CON PROPIEDADES PROPIEDADES ANTIOXIDANTESANTIOXIDANTES

Panax ginseng, ginseng rojoGinsenósidos

Citrus aurantium Fruta, Hoja de Naranjo, Sinefrina

Espinacas Luteina

Tomate, Licopeno

Ginkgo biloba

Quercetina

Kaempferol

Isorhamnetin

Inactiva radicales libres y EROSAntagoniza al PAFAntagoniza la estimulación de PKC por óxido nítrico (NO) (toxicidad)

Incrementa el consumo de glucosaMejora capacidad de utilización del oxígeno

Recomendaciones

Ejercicio regular no extenuante

Supresión del tabaco Evitar las dietas

hipercalóricas e hiperproteícas

Incorporar en cada comida vegetales.

Aumentar la ingestas de frutas frescas.

Evitar el estrés Suplementación con

antioxidantes y oligoelementos

CONCLUSIONES Los RL emergieron de un interés puramente químico a

asumir un papel central en la biología, medicina y nutrición.

Los radicales libres circulan por el organismo y tienen acceso a todos los órganos y tejidos por lo que constituyen un peligro potencial.

Las reservas antioxidantes del organismo contribuyen a mantener este equilibrio si se altera es recomendable acudir a la suplementación.

Los antioxidantes exógenos actúan como moléculas suicidas oxidándose al neutralizar un RL, requiriéndose una continua reposición a través de los nutrientes.

La ingestión de frutas y vegetales frescos en la dieta diaria es una de las mejores formas de prevenir la aparición de radicales libres .

La dieta balanceada puede cambiar nuestro destino y prolongar la vida, EL FAMOSO ELIXIR DE LA INMORTALIDAD.

•baja en grasas saturadas;

•alta en grasas monoinsaturadas;

•balanceada en ácidos grasos poliinsaturados (omega-6 y omega-3);

•baja en proteína animal;

•rica en antioxidantes: vitaminas y polifenoles;

•rica en fibra.

Características Comunes de las Dietas Mediterráneas

Frutas y verduras en abundante cantidad

Alimentos frescos minimamente procesados

Aceite de oliva y vegetal comoprincipal fuente de grasa

Cereales integrales, principalmente,pan y pastas, a diario

Legumbres, semillas, nuecesy frutos secos, diariamente

Productos lácteos, principalmentefermentados, yogurt y quesos, consumidos diariamente en forma moderada

Huevos: 1-4 por semana

Uso habitual de especias y condimentos variados como limón, vinagre, ajo, hierbas aromáticas, orégano, etc.

Vino tinto: consumo moderado (1-2 copas día) y en forma regular, principalmente con las comidas

Carnes rojas grasas: consumo en pequeñacantidad o algunas veces al mes

Ave: consumo moderado(2-4 veces por semana)

Pescado: consumo moderado(2-4 veces por semana)

G R A C I A S

P O R

S U A T E N C I O N