Radicais livres são átomos ou moléculas com número ímpar de elétrons na última camada eletrônica. Ou seja, o elétron que deveria estar pareado ( um elétron com spin*1 para cima e o outro com spin para baixo) está sozinho, dessa forma fica instável e oxida outras moléculas. Outros compostos reativos são denominados dessa mesma forma, apesar de possuir os elétrons pareados.
Estudos sobre essas moléculas datam por volta de 1924, mas apenas na década de 1970 a importância delas foram salientadas nos seres vivos, principalmente nos aeróbicos. Nessa época, pelo fato de o envelhecimento ser causado pelos radicais livres, seu combate era feito pelas pessoas por meio da ingestão de altas doses de anti-oxidantes, muitas vezes, com o aval do médico. Hoje já se sabe da relevância de sua existência no organismo humano, além disso existem pesquisas que indicam danos quando há excesso de anti-oxidantes. Não se pode negar, no entanto, sua influencia em várias doenças, como no câncer, na arteriosclerose, no mal de Alzheimer e de Parkinson.
Existem muitas espécies diferentes de radicais, dentre eles estão:
* Radical Superóxido ( O2–): Produzido por quase todas as células aeróbias (cadeia respiratória) e também, por células de defesa como os neutrófilos, monócitos, macrófagos e eosinófilos.
* Peróxido de Hidrogênio (H2O2): Não é uma radical segundo a definição, mas promove a formação de outros radicais, além disso é bastante oxidativo podendo reagir com a membrana plasmática do eritrócito e com proteínas ligadas ao ferro2+.
* Radical Hidroxila (OH.): É o radical mais reativo. Assim, pode reagir com o DNA da célula causando mutações, com a membrana plasmática causando lise celular, com proteínas as desativando.
* Oxigênio singlet: Forma excitada do oxigênio molecular. Há poucas doenças relacionadas às reações com sua presença.
* Hipoclorito (OCl -): Possui importância na fagocitose.
* Radicais Peroxil e Alcoxil: Presentes na peroxidação lipídica.
* Óxido Nítrico (NO ): Contribui para o sistema de defesa do organismo.
A formação de alguns radicais acima, denominados de espécies reativas do metabolismo de oxigênio (ERMO), ocorrem na cadeia respiratória, na mitocôndria. Sabe-se que ao final da cadeia, elétrons saem da membrana interna e reagem formando H2O ( O2 + 4H+ + 4e- è 2H2O), contudo, eventualmente, elétrons escapam e como a concentração de oxigênio é alta dentro da mitocôndria, formam-se o radical superóxido e o peróxido de hidrogênio. Dentro dessa organela existem anti-oxidantes que logo neutralizam essas moléculas, mas apenas algumas delas. Assim, há a produção do radical hidroxil cuja concentração não deve ultrapassar certo limiar, caso contrário, a mitocôndria provoca a morte da célula.
Segundo a teoria endossimbiótica, milhares de anos atrás uma bactéria invadiu uma célula anaeróbica dando origem a mitocôndria. Os genes para a produção de citocromo c e de caspases (enzimas responsáveis pela morte celular), existentes nessa bactéria, não foram usados. A bactéria tornou-se, então, um parasita e com o passar de muitos anos esses genes foram transferidos para o núcleo da célula. Essa hipótese explica o surgimento da morte programada da célula (apoptose). Quando o potencial elétrico da membrana interna da mitocôndria é diminuído, a cadeia respiratória é invertida para a recuperação dessa membrana. Porém, nem sempre a recuperação acontece com sucesso, aumentando a formação de radicais livres. Os radicais livres vão reagir com a membrana interna da mitocôndria liberando o citocromo c que estimula a ação das caspases. As caspases reagem, dentro da mitocôndria, com proteínas, DNA, lipídios e furam a sua membrana externa; alcançando o citossol, provocam a morte da célula.
Há dois tipos de fontes que contribuem para a geração de radicais livres: a endógena e a exógena.
Endógena:
* Respiração aeróbica (cadeia respiratória);
* Inflamação (a partir de células fagocitárias);
* Citocromo P- 450 *2: Relacionada com a ação antibactericida (principalmente na membrana do RE do hepatócito).
* Peroxissomos*3: Em seu interior encontram-se enzimas oxidativas que retiram o átomo de hidrogênio de determinados compostos orgânicos formando H2O2.
Exógena:
* Estresse;
* Dieta;
* Raios X e Ultra Violeta;
* Poluição.
Obs.: As células também produzem Radicais Livres de Oxigênio por outras fontes: enzimas oxidantes (aldeído oxidase, flavina desidrogenase, ciclooxigenase, NADPH oxidase e sistema citocromo P450 oxidase); auto-oxidação de pequenas moléculas (catecolaminas, flavinas e hidroquinonas); e sistema de carregadores de elétrons microsomais•4 e das membranas nucleares, entre outras.
Os radicais livres possuem efeitos tanto benéficos quanto maléficos para o organismo. Os efeitos benéficos estão bastante relacionados com às fontes endógenas:
Inflamação èOs neutrófilos estimulados, quando expostos a agentes quimiotáticos, imunocomplexos*5 e ação de macrófagos, produzem radicais de oxigênio, principalmente o superóxido, o peróxido de hidrogênio e o anion hidroxila. Eles contribuem com a morte do microorganismo e lesão tecidual. O óxido nítrico é produzido pelas células endoteliais, macrófagos e neurônios específicos e quando a estimulação inflamatória acontece, tais células liberam a NO-sintetase, enzima que produz NO. . O NO entra na camada média do vaso (onde estão as fibras musculares lisas) e reage com o grupo heme da guanilato ciclase que converte trifosfato de guanosina (GTP) em GMPc. A GMPc estimula a diminuição de cálcio dentro da célula, reduzindo a força da contração e relaxando o músculo (vasodilatação). Além de tudo isso, os radicais estão envolvidos na produção de prostaglandinas e leucotrienos a partir do ácido aracdonico. Esses compostos favorecem uma maior permeabilidade capilar e são quimiotáticos, atraindo os macrófagos.
Apoptose è Caso a cadeia respiratória estiver com defeitos, os radicais livres promovem a destruição da mitocôndria gerando apoptose da célula. Dessa forma, as células são substituídas por outras sadias.
Fonte: http//www.geocities.com/hotsprings/4234/endotelio.html
Os efeitos maléficos são:
Mutação è A geração de radicais na mitocôndria, no que diz respeito à apoptose da célula (já descrito anteriormente) constitui um beneficio, por outro lado se os radicais atacarem o DNA mitocondrial, que é desprotegido como o das bactérias, irão causar mutação. Essas mutações podem influenciar no funcionamento da cadeia respiratória que por sua vez acabará favorecendo a produção de mais radicais livres em um ciclo.
Lipoperoxidação è Basicamente, consiste na reação entre os radicais livres e os lipídios. Esse processo será descrito detalhadamente em nossas próximas postagens.
Proteínas è Reação com proteínas de membrana e conseqüente comprometimento da regulação iônica da célula, desnaturação e inativação de enzimas.
Fonte:www.medstudents.com.br/content/.../trabalho_radicais_livres.doc
Envelhecimento è Em 1954, o Dr. Denham Harmon desenvolveu uma teoria do envelhecimento que tem como base a ação dos radicais livres, os quais, segundo Harmon, aceleram o processo e diminuem o tempo de vida*6.
Patologias è Há estudos relacionando essas moléculas à doenças. Tema de próximas postagens.
Pelo Cigarroè Vários experimentos comprovam a importância do cigarro na lesão pulmonar por Radicais Livres de Oxigenio (RLO). Em comparação com indivíduos não fumantes, os fumantes crônicos apresentam níveis maiores de produtos da peroxidação lipídica no plasma, medidos pelo método TBA-malondialdeído (explicado abaixo). Além disso, observa-se uma redução dos antioxidantes nos espaços aéreos distais dos fumantes, como ocorre com a vitamina E do lavado bronco-alveolar, quando comparados com não fumantes. Por causa da propriedade lipofílica do tocoferol, a vitamina E é a maior varredora de radicais livres no meio lipofílico, e no meio intracelular está associada com membranas ricas em lipídios, como a do retículo endoplasmático. Há evidências, também, de que os leucócitos de fumantes liberam mais RLO. A fumaça do cigarro induz níveis altos de RLO na via aérea humana, podendo induzir a inflamação e maior liberação de proteases, pela maior produção de RLO. Este fenômeno é contrabalanceado por antiproteases que tentam impedir a lesão do parênquima pulmonar. A produção inadequada de antiproteases pode não neutralizar as proteases ativadas pelo fumo, o que leva ao desenvolvimento da doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC). Um estudo interessante, em modelo animal, mostrou que a exposição de ratos à fumaça do cigarro provocou depleção de vitamina A, fato associado com o desenvolvimento de enfisema. O benzopireno, constituinte da fumaça do cigarro, seria o responsável pela depleção da vitamina A. Os caratenóides protegem lipídios contra a peroxidação por radicais livres e outras espécies reativas de oxigênio, principalmente o singlet de oxigênio.
Fonte: http://www.scielo.br/pdf/jbpneu/v31n1/23457.pdf
Como medir radicais livres experimentalmente: “Os RLO [ radicais livres de oxigênio] são difíceis de se detectar nos ensaios experimentais pela sua meia vida extremamente curta. Para superar essa dificuldade técnica, muitos métodos têm surgido baseados na detecção de produtos estáveis formados pela ação dos RLO em substratos específicos. Os hidroperóxidos são os produtos estáveis formados durante a peroxidação de lipídios insaturados, como ácidos graxos e colesterol. Entre os métodos disponíveis para a detecção dos hidroperóxidos, destacam-se o TBARS e o método químico FOX (ferrous oxidation in xylenol orange). O método TBARS é um dos mais utilizados para estudos de peroxidação lipídica, e é baseado na reação do malondialdeído com o ácido tiobarbitúrico. É um método simples e sensível para mensuração da peroxidação lipídica, embora não seja muito específico. O método químico FOX destaca-se pela sua simplicidade, baixo custo, e várias vantagens técnicas. O método FOX é baseado na oxidação do Fe+2 (sulfato ferroso amoniacal) a Fe+3 pelos hidroperóxidos em meio ácido. Na presença de hidroperóxido forma-se um complexo químico entre o íon ferro e a substância xilenol orange, produzindo cor azul-púrpura. Este método mostra-se apropriado para estudos com amostras biológicas, como a medida de hidroperóxidos em membranes de eritrócitos, hepatócitos, ou outros tipos celulares.”
*1– Spin (giro): Significa, genericamente, que o elétron, em órbita ao redor do núcleo do átomo, gira em torno do seu próprio eixo; como a Terra. Fonte:http://www.ecientificocultural.com/Eletron2/parep.htm
*2 – Proteína que contem o heme. O heme é um grupo prostético que consiste de um átomo de ferro contido no centro de um largo anel orgânico heterocíclico. É um dos principais sistemas enzimáticos do organismo, atua sobre xenobióticos (substancias exógenas – ex.: remédios ). O citocromo P-450 localiza-se no retículo endoplasmático liso, mitocôndrias e outras membranas. Fonte:http://medicina.med.up.pt/bcm/trabalhos/2006/aminhaproteinafavorita/funcoes.htm
http://www.ff.up.pt/toxicologia/monografias/ano0304/Tuberculose/doc/TOXICIDADE.html
*3 – São organelas delimitadas por uma membrana plasmática. Não possuem DNA próprio e nem ribossomas, por isso importam proteínas do citoplasma. Fonte: http://www.facmais.com.br/disciplinas/peroxissomos.pdf
*4 – Os microssomos são fragmentos das estruturas tubulares e cisternas do retículo endoplasmático (RE), que podem ser identificados como pequenas vesículas de aproximadamente 100 nm de diâmetro. O conteúdo dos microssomos corresponde bioquimicamente aquela da luz do RE, que é aquosa e sua composição varia de acordo com cada tipo celular. Fonte:http://www.dicionarioinformal.com.br/definicao.php?palavra=microssomo&id=2047
*5 – Complexo antígeno-anticorpo.
*6 – Existem outras teorias a respeito desse assunto, que incluem a ação de genes específicos. Para saber mais acesse: Bioquímica do Envelhecimento - em "Mais sobre Bioquímica".
Referências
http://www.geocities.com/hotsprings/4234/endotelio.html
http://www.scielo.br/pdf/jbpneu/v31n1/23457.pdf
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