1. Bioquímica estrés oxidativo – Marta Fiter 2. Fisiopatología – Eva Castilla 3. Clasificación antioxidantes - Paula Fernández 4. Antioxidantes en alimentos - Pilar Montoya 5. Conclusiones Grupo 3 - Medicina Preventiva - Profesor J. Vaqué BIOQUÍMICA DEL ESTRÉS OXIDATIVO ¿Qué es la oxidación? Reacción química donde un compuesto (combustible) cede electrones a otro compuesto (O2, reducción) Combustibles: HC, grasas, proteínas, ácidos nucleicos, ... Estrés oxidativo (EO) • Desequilibrio entre la producción de Radicales libres y el sistema de defensa antioxidante (AOX) • Todas las células se mantienen en un estado reductor Desbalance estado reductor normal Efectos tóxicos células Alteración de estructura y función (peróxidos y RL) • RL tiene la capacidad de transferir el e- a otros compuestos. Así se crean otros RL generando Rx en cadena que afectan progresivamente a los tejidos corporales ¿Qué es un radical libre (RL)? Molécula extremadamente inestable que contiene 1 o + e- no apareados en su última capa gran poder reactivo (oxida moléculas y las daña) Alteran el ADN, proteínas, carbohidratos y lípidos base de muchas enfermedades Necesitamos O2 para producir energía El exceso de O2 es peligroso porque se forman especies reactivas intermedias durante su utilización RL O2 o O2 puede ser reducido de forma incompleta (2% del O2 en mitocondria) se forman ERO Fuentes Exógeno: OH-, radiaciones, xenobióticos de alimentos, hiperoxia-reperfusión, polución, drogas,... Endógeno: cél. Fagocíticas, tranporte e- mitocondrial, reacciones complejo cit p450, NADPH oxidasa de mb, subproductos de rx. Enzimáticas, ... Mecanismos de formación RL 1. Adición de un e-: “transferencia electrónica”. 02 + 1e (O2·-) Radical anión superóxido 02 + H+ (H02) Radical hidroperóxido H202 + 1e- + H+ (OH·) Radicales hidroxilo 2. Pérdida de un protón: RL de AG insaturados (linoleico, linolénico), R tioles (metionina, glutatión), R proteínas 3. Rotura hemolítica de un enlace covalente de cualquier molécula: A:B A• + B• Activación del oxígeno • La estructura electrónica del oxígeno hace que sea susceptible a reducciones parciales ERO: Moléculas muy pequeñas altamente reactivas debido a la presencia de electrones no apareados en una capa • Se forman de forma natural como subproducto del metabolismo normal del O2 • Producto de la ruptura o excitación del O2: oxígeno atómico, ozono y oxígeno en singlete Tipos de RL y ERO • Anión superóxido: O2 + e- O2-. • Peróxido de hidrógeno: 2O2-. + 2H+ H2O2 + O2 • Anión peróxilo • Peróxido de hidrógeno • Hidroperóxilo • Hidroxilo: H2O2 + O2- O2 + HO- + HO. • Oxígeno singlete RL y ER de otros átomos y moléculas • Derivados del nitrógeno: NO2 y NO • Derivados del azufre: RL tiol • Derivados del carbono: radical oxidante(HO·) rx con aa, HC, AG,... • RL de tipo ariloxilo (forma + general de los R fenólicos) • Derivados del cloro: HOCl altamente reactivo (no es RL) • Procedentes de las quinonas Dianas biológicas • Biomoléculas orgánicas de bajo peso molecular: Vitaminas, HC (sist inmune), aa, CT,... • Proteínas (histidina, metionina, cisteína, triptófanos...): Enzimas (alt.función) proteínas estructurales (alt. Arquitectura celular) • Ácidos nucleicos (ARN, ADN): potencial daño mutagénico y cancerígeno. • Activación génica (de factores de transcripción). Inducción de genes • AG insaturados (PUFA mb): Peroxidación lipídica rx en cadena sobre la mb cel que provoca finalmente la alteración de estructura, fluidez y permeabilidad de las membranas celulares FISIOPATOLOGÍA Envejecimiento Rotura cadenas ADN Peroxidación lipídica Enfermedad de Parkinson Fisiopatología: Pérdida de neuronas nigroestriadas Evidencias de estrés oxidativo en Parkinson o Sustancia negra: peroxidación lipídica y glutatión reductasa o Pars compacta: Hierro en su forma de bajo peso molecular aumentado Conversión de peróxido de hidrogeno a radical hidroxilo o Neuromelanina : depósito hierro ERO Enfermedad de Alzheimer Fisiopatología: Depósitos de β-amiloide extracelular Evidencias de estrés oxidativo en Alzheimer o Acumulación de glutamato en el cerebro Toxicidad o Acumulación de grupos carbonilo en el cerebro o Acumulación de productos de reacción Maillard Productos de oxidación Uso de antioxidantes en Parkinson y Alzheimer Hay evidencias de que existe relación entre el estrés oxidativo y el desarrollo de Parkinson y EA Antioxidantes pueden tener efecto protector en su desarrollo PERO o Los estudios que hay no son consistentes o No está claro que su uso prevenga la aparición y frene la evolución Cáncer + ruptura + posibilidad de mutación Diabetes Mellitus Fisiopatología • DM I: destrucción células β pancreáticas por autoinmunidad • DM II: resistencia a la insulina disfunción células β pancreáticas Evidencias de estrés oxidativo en DM o o Diabéticos tienen menor concentración de antioxidantes Hiperglucemia activa la vía de poliol: Glutation Altera función Estrés NADPH celular: oxidativo No tienen un efecto significativo en la prevención y el tratamiento pero reducen las complicaciones Arteriosclerosis Fisiopatología: Formación placas de ateroma en paredes • arteriales Macrófagos + LDL = Cel. Espumosas Migración Proliferación Hipertrofia de cel. musculares Acumulación endotelial Evidencias de estrés oxidativo en arteriosclerosis: o Macrófagos captan con mayor avidez LDL oxidada o FR: HTA, DM o tabaquismo producen desequilibrio oxidativo o ERO inhiben el NO (potente VD) Los antioxidantes NO tienen un beneficio claro en todos los casos CLASIFICACIÓN DE LOS ANTIOXIDANTES PROTEÍNAS DE ALTO PESO MOLECULAR - Endógeno Ceruloplasmina, Transferrina, Lactoferrina, Ferritina, Haptoglobina, Hemopexina, Albúmina ENZIMAS ANTIOXIDANTES - Endógeno Superóxido dismutasa (SOD), Catalasa (Cat), Glutatión reductasa (GSH Red), Glutatión peroxidada (GSH Px), Glutatión transferasa (GSH T) ANTIOXIDANTES DE BAJO PESO MOLECULAR - Exógeno Antioxidantes liposolubles: vitamina E o tocoferol, vitamina A, carotenoides, quinonas, algunos polifenoles. Antioxidantes hidrosolubles: vitamina C o ácido ascórbico y algunos fenoles. MINERALES - Exógeno Selenio, Zinc, Cobre OTROS Coenzima Q10 Proteínas de alto peso molecular Quelantes de transición limitando su capacidad de RL CERULOPLASMINA o Impide TRANSFERRINA o Impide o HAPTOGLOBINAS Y HEMOPEXINAS Inhibición de peroxidación lipídica ALBÚMINA o Estabilización de radicales peroxilo Reacción Fenton Peroxidación lipídica Inicio de la peroxidación lipídica Catálisis de la formación de radicales libres Enzimas antioxidantes SUPERÓXIDO DISMUTASA (SOD) (+IMP) o Anión superóxido Peróxido de hidrógeno CATALASA o Peróxido de hidrógeno Agua + Oxígeno GLUTATION REDUCTASA/PEROXIDASA o Detoxificación celular del peróxido de hidrógeno Antioxidantes de bajo peso molecular VITAMINA E o Mejor antioxidante liposoluble o Supresor del daño oxidativo (membranas biológicas, lipoproteínas, tejidos) o Capacidad antioxidante: grupo –OH fenólico Quimiopreventivo + Anticarcinógeno VITAMINA C o Principal mecanismo antioxidante: Regeneración Vit. E o Destrucción de nitrosaminas Anticarcinógeno VITAMINA A o Ejerce sus funciones mediante los metabolitos: - Retinol - Retinal - Ácido retinoico Retraso del envejecimiento celular + Anticarcinógeno CAROTENOIDES o >600 moléculas (50 precursoras de Vitamina A) o En tejido humano: - β-caroteno, α-caroteno, licopeno, luteína Anticarcinógeno + disminución riesgo CV FENOLES Y POLIFENOLES MINERALES ANTIOXIDANTES SELENIO o Interviene en reacciones de: Destrucción de RL Interacción Vitamina E Anticarcinógeno ZINC o o Previene la peroxidación lipídica Estabiliza membranas COBRE: o Ejerce su papel antioxidante mediante: o SOD (intra-/extracelular), metalotionina, ceruloplasmina o Elimina ERO OTROS COENZIMA Q10 o o Transportador electrónico Disminuye la oxidación de los lípidos de membrana, células y lipoproteínas SINERGIA DE ANTIOXIDANTES Protección oxidativa que realizan unos antioxidantes sobre otros Ejemplos o Vitamina C y ubiquinol regeneran Vitamina E o Selenio y β-carotenos efecto sobre Vitamina E (Mecanismo desconocido) Efectividad Combinación de antioxidantes >> Elevación de un antioxidante ANTIOXIDANTES PRESENTES EN LOS ALIMENTOS Vitamina E (tocoferol) liposoluble Aceites de semillas: (Se pierden cuando se refina el aceite) ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Aceite de germen de trigo Aceite de girasol Aceite de maíz Aceite de soja Aceite oliva virgen Algunas margarinas Yema de huevo Cereales: arroz, arroz integral Pescado: ◦ Pescado blanco: merluza ◦ Mariscos: calamares, langostinos, gambas ◦ Pescado azul: salmón, sardina Frutas: Uva, pera, aguacate Verduras y hortalizas: Tomate, pimiento, espinaca Frutos secos: almendra, pipas, avellanas, piñones, cacahuetes, pistachos Legumbres: Judías blancas, pintas, garbanzos Lácteos: yogur natural, queso de cabrales, leche entera pasteurizada Vitamina C (Ácido ascórbico) Efecto protector frente al tabaco La cocción de los alimentos que la contienen puede eliminar el 50% de esta vitamina. En: Frutos secos: nueces, pistacho Carnes: Hígado de cerdo y lomo de cerdo Lácteos: yogur natural, leche entera pasteurizada Legumbres: Lentejas, garbanzos Verduras y hortalizas: ◦ Tomate ◦ Verduras de hoja verde (col, coliflor, repollos, espinacas) ◦ Pimiento rojo Frutas: ◦ ◦ ◦ ◦ Guayaba (fruta más rica en vitamina C) Cítricos (naranja, mandarina, pomelo,..) Mango, kiwi, melón, papaya Fresa, fresones, grosella Vitamina A Tienen efecto preventivo frente a la posible aparición de cánceres (de boca, estómago, colon, broncopulmonar y cuello uterino) Mayor proporción diaria alimentos de origen animal •Alimentos de origen animal: • Vísceras de animales (ternera, pollo, pavo, pescado) sobretodo el hígado • Huevos •Lácteos: leche, quesos (Cheddar), mantequilla •Vegetales: zanahoria, brócoli, batata, col rizada, espinacas, calabaza •Frutas: melón, albaricoques, papaya, mango Carotenoides Flavonoides Beneficiosos para la arteriosclerosis y los procesos inflamatorios Existen más de 3000. Entre los más estudiados: • Polifenoles: •Té verde • Proantocianidinas: •Vino tinto • Café Coenzima Q 10 (ubiquinona) Junto al ácido lipoico beneficiosa en arterioesclerosis y problemas inmunes La contienen los siguientes alimentos: Caballa Salmón Sardinas Selenio Carnes: Carne, vísceras Pescado: Atún, salmón, pescados, marisco Huevos Cereales integrales Levadura de cerveza, germen de trigo Zinc Nutriente que se relaciona con procesos de envejecimiento •Carnes: Carne roja, vísceras •Pescados: Pescados, marisco •Lácteos: Quesos secos, curados •Frutos secos: Almendras, nueces, avellanas •Levadura de cerveza, germen de trigo, harina de soja •Yema de huevo •Legumbres, cereales integrales Alimentos antioxidantes no nutrientes Producto Té verde, té negro Café Vino tinto Cítricos y otras frutas Cebollas Aceitunas Antioxidante Polifenoles, catequinas Esteres fenólicos Ácido Fenólico Bioflavonoides, chalconas Quercetina, camferol Polifenoles Mezclas habituales en la dieta • Licuados de vegetales y frutas: • • Perejil, piña y apio blanco Tomate y culantro • Tés • Té verde, té negro, té de manzanilla, té de hierbabuena,… • Ensaladas • • Ensalada de lechuga, pepino y tomate con limón Ensalada de repollo y piña con mayonesa (con aceite virgen) Menú antioxidante CONCLUSIONES Radicales libres (estrés oxidativo) alteran estructural y funcionalmente las células, dañando los tejidos corporales, pudiendo provocar diferentes enfermedades • Grasas Riesgos cardiovasculares • Genes Riesgo tumores • Proteínas envejecimiento y riesgo de enfermedades degenerativas : Enfermedad de Parkinson, Alzheimer,… Recomendación dieta equilibrada, rica en antioxidantes, (defensa contra la oxidación) incidencia de enfermedades degenerativas • + incidencia: población adulta (alimentación monótona con escasez de frutas y verduras) • Suplementos ¿? Poca información sobre tipos y dosis • Médico o nutricionista ¡ GRACIAS !