El estrés oxidativo explicado

Los organismos que viven en condiciones aeróbicas dependen del oxígeno para su respiración. Aunque la respiración es esencial para la vida y necesaria para generar energía, también puede ser perjudicial debido a la formación de especies de oxígeno reactivas (ROS, siglas en inglés) ). Las ROS son compuestos altamente reactivos derivados del oxígeno capaces de dañar las macromoléculas celulares como el ADN, las proteínas y los lípidos. Entre los ejemplos de ROS se encuentran el radical hidroxilo, el superóxido, el peróxido de hidrógeno y el peroxinitrito. Aunque las ROS son moléculas que pueden ejercer un enorme daño, las ROS también desempeñan un papel importante en diversos procesos biológicos. De hecho, las ROS pueden actuar como mediadores y reguladores de los procesos del metabolismo celular, las ROS inducen apoptosis, activan genes y son moléculas de señalización en diversas cascadas biológicas. Además, las ROS son una parte esencial del sistema inmunológico innato.

Las ROS se originan de fuentes endógenas y exógenas. Las principales fuentes endógenas de ROS son la cadena respiratoria en las mitocondrias y el sistema inmunológico. En primer lugar, la cadena respiratoria en las mitocondrias produce energía (ATP) convirtiendo el oxígeno en agua, un proceso que requiere cuatro electrones. Sin embargo, en un pequeño porcentaje de los casos, los electrones se escapan de la cadena respiratoria, lo que lleva a una conversión incompleta del oxígeno en agua y a la formación de ROS. La frecuencia y la cantidad de fuga de electrones es mayor cuando los animales están bajo condiciones de producción intensivas. En segundo lugar, las ROS son un componente de la respuesta letal de las células inmunes a la invasión microbiana. Durante las infecciones, las células inmunitarias generan ROS en un mecanismo denominado estallido oxidativo en el que los fagocitos utilizan las ROS para atacar y destruir patógenos extraños.

Las fuentes exógenas de ROS también contribuyen al aporte total de ROS. Estas incluyen entre otras: radiación, contaminación del aire, productos químicos, toxinas y alimentos que contienen grasas y lípidos saturados. Otros factores de estrés que se sabe que aumentan el nivel de ROS son el estrés por calor, la infección, el destete, la intoxicación (micotoxinas, metales pesados, …) y una dieta desequilibrada (por ejemplo, una dieta alta en grasas). Estos factores de estrés se ven comúnmente en la producción intensiva.

Como los organismos aeróbicos están continuamente expuestos a un gran número de ROS, se han adaptado para poder defenderse. Los antioxidantes se consideran los defensores contra las ROS y son moléculas que tienen la capacidad de buscar y suprimir la generación de ROS y de reparar el ADN dañado, las proteínas y los lípidos oxidados. Según su modo de acción, los antioxidantes pueden clasificarse como antioxidantes enzimáticos como la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión pROSxidasa (GSH-Px) y antioxidantes no enzimáticos como el glutatión, la vitamina C y E y varios tipos de minerales (Cu, Mn, Zn, …).

Cuando la producción o la exposición a ROS excede la capacidad del mecanismo de defensa antioxidante, los animales experimentan estrés oxidativo. Este desequilibrio conlleva a un daño oxidativo en las macromoléculas celulares como los lípidos, las proteínas y el ADN. Los lípidos de las membranas celulares se oxidan fácilmente, lo que conduce a la pérdida de la integridad celular. La oxidación de las proteínas da lugar a un deterioro de las enzimas y la oxidación del ADN conlleva a la ruptura de las cadenas de ADN y a mutaciones. Eventualmente, las células se ven afectadas en su funcionamiento con muerte celular (apoptosis o necrosis) y el consiguiente daño estructural de los tejidos. Además, las ROS desempeñan un papel importante en las vías antioxidantes e inflamatorias que conducen a la producción y liberación de antioxidantes y citoquinas pro-inflamatorias, respectivamente. Dependiendo de la concentración de ROS, una de las dos vías dominará. Cuando la concentración de ROS es alta, como ocurre en el estrés oxidativo, los antioxidantes no son capaces de neutralizar la gran cantidad de ROS. Además, dominará la vía inflamatoria, conllevando a inflamación y a la producción de más ROS.