La chimica dello stress ossidativo

Le reazioni di ossido-riduzione sono processi naturali all’interno dell’organismo, e avvengono in qualunque processo energetico che veda il coinvolgimento dell’ossigeno. Sono reazioni necessarie ma si basano su un delicato equilibrio che, se alterato, innesca una condizione patologica chiamata stress ossidativo. Quando si dice che l’organismo, un certo organo o tessuto sono danneggiati, alla base vi è sempre l’alterazione di un processo chimico e, semplificando, possiamo dire che quasi sempre il danno è di tipo ossidativo. La chimica delle reazioni di ossido-riduzione è un mondo complicatissimo e quanto presentato in questo articolo ha il solo obiettivo di dare alcune informazioni di base per comprendere cosa si intende quando si parla di stress ossidativo, e come si può misurare, senza correre il rischio di banalizzare il tema.

Radicali liberi vs antiossidanti

Durante le reazioni di ossidazione si accumulano i radicali liberiUn radicale libero è una molecola o un atomo particolarmente reattivo che contiene almeno un elettrone spaiato nel suo orbitale più esterno. A causa di questa caratteristica chimica, i radicali liberi sono altamente instabili e cercano di tornare all'equilibrio rubando all'atomo vicino l'elettrone necessario per pareggiare la propria carica elettromagnetica. Questo meccanismo dà origine a nuove molecole instabili, innescando una reazione a catena che, se non viene arrestata in tempo, finisce col danneggiare le strutture cellulari ed i processi metabolici.. Anche questi, in una condizione di equilibrio, vengono bilanciati dalla produzione di molecole antiossidanti in grado di neutralizzarli. Se però la loro produzione diventa incontrollata ed eccessiva a causa di fattori esterni come inquinamento, uno stile di vita scorretto, alimentazione poco sana, sedentarietà o, al contrario, eccessivo sforzo fisico, si incorre in una condizione di stress ossidativo. Il danno comincia sempre nei mitocondri, le cosiddette centrali energetiche delle cellule, che forniscono energia alle reazioni che si basano sul consumo di ossigeno.

Le reazioni di ossido-riduzione sono naturali nell’organismo, ma si basano su un delicato equilibrio che, se alterato, innesca una condizione patologica chiamata stress-ossidativo

Quali sono gli antiossidanti “migliori”?

Fra le sostanze più pubblicizzate per combattere l’invecchiamento e i tanto demonizzati radicali liberi troviamo gli antiossidanti. Naturali o chimici che siano, si tende spesso ad abusare di antiossidanti, considerandoli quasi la panacea per tutti i mali. Ovviamente non è così e la prima ragione è che molti degli antiossidanti che si trovano in commercio non sono efficaci.

Uno degli antiossidanti più validi e facilmente reperibili, sia nell’alimentazione che in commercio, è la vitamina C. Assicurarsi di assumere il giusto livello di vitamina C, apportato come si sa da molti alimenti nella categoria di frutta e verdura, è un buon modo per proteggerci dallo stress ossidativo. Ci sono poi antiossidanti più potenti. Uno tra tutti è il glutatione, una molecola che esiste sia in forma ossidata che ridotta. Per neutralizzare i radicali liberi, ovviamente, occorre concentrarsi sulla forma ridotta, quella che ha potere antiossidante.

Come è meglio assumere il glutatione?

Si tratta di una molecola prodotta in larga parte dal fegato e composta da tre aminoacidiGli aminoacidi sono le sostanze di base che costituiscono le proteine. Ogni proteina è caratterizzata da una precisa sequenza di “mattoni” di aminoacidi. Alcuni sono prodotti dall’organismo trasformando gli alimenti, altri, che l’organismo non riesce a sintetizzare, devono essere assunti direttamente con il cibo.. Oltre a bloccare i radicali liberi in modo molto efficiente, il glutatione attiva dei processi “detossificanti” delle cellule. Dal punto di vista farmacologico, però, è difficile da gestire. Infatti, se il glutatione endogeno prodotto dal fegato riesce a raggiungere senza difficoltà tutti i tessuti e le cellule, contrastando l’attività dei radicali liberi e i processi di invecchiamento, quello esogeno sintetico assunto per via orale fa una fine ben diversa: nell’intestino sono presenti degli enzimi (chiamati gamma glutamil-transferasi) che lo idrolizzano e ne riducono in modo drastico la biodisponibilità. La biodisponibilità del glutatione, inoltre, sembra essere ulteriormente ridotta dall’effetto di primo passaggio sia intestinale sia epatico. Le cellule di intestino e fegato, in sostanza, lo sequestrano. Inoltre il glutatione ha di per sé una scarsa capacità di entrare nelle cellule, perché manca di un recettore specifico. In altre parole è poco “biodisponibile”.

Per questo in alcuni specifici casi (per esempio in presenza di malattie del fegato), e sotto stretta indicazione medica, il glutatione viene somministrato ad alte dosi per via endovenosa. Ultimamente però, anche a causa della pandemia, si sente spesso di persone che lo assumono in questo modo senza indicazione medica. “Personalmente sono contrario a questa modalità per due motivi”, dice Alberto Beretta, immunologo e Direttore Scientifico di SoLongevity: “Prima di tutto perché misurare quanto glutatione sia già presente nell’organismo è difficile e, di fatto, il dosaggio non viene eseguito. Il secondo motivo è una diretta conseguenza: se si inietta troppo glutatione, la quantità in eccesso agirà nel modo opposto a quello desiderato. Diventa, cioè, pro-ossidante. Il modo migliore di lavorare sul glutatione è invece quello di fornire i tre aminoacidi di cui è composto e lasciare che l’organismo si fabbrichi da solo esattamente la quantità di glutatione di cui ha bisogno”.

“Se si inietta troppo glutatione, la quantità in eccesso agirà nel modo opposto a quello desiderato. Diventa, cioè, pro-ossidante”

Tutta questione di equilibrio

“Va compreso – continua Beretta – che quando si lavora in questo ambito si ha sempre una reazione e una contro-reazione: è l’equilibrio tra le due che genera benessere. Gli studi clinici che abbiamo condotto sul nostro integratore CellFasting, che contiene i precursori del glutatione, dimostrano che le specie ossidate e ridotte presenti nel plasma si riequilibrano perfettamente”.

In fisica si dice che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria, e la massima sembra applicarsi bene agli antiossidanti. Anche certe terapie – come l’ozono-terapia – funzionano sulla base di un meccanismo simile: in realtà sono pro-ossidanti, ma stimolano la reazione antiossidante. Infine, è noto che l’attività fisica innesca processi ossidanti a livello muscolare, ma se svolta con moderazione e costanza stimola in realtà la produzione di anti-ossidanti e risulta avere un effetto protettivo e benefico sull’organismo.

L’allenamento è un potente antiossidante. Se eccessivo ed estenuante, però, sortisce l’effetto opposto e produce radicali liberi

Come si misura lo stress ossidativo?

Lo stress ossidativo è una condizione pre-patologica e non dà alcun segnale, ma viene valutato solitamente sulla base dei fattori di rischio. È quindi difficile da individuare a livello clinico, anche se negli anni sono state sviluppate diverse tecniche, utilizzate nel mondo della ricerca o nella pratica clinica, per misurare l’eccesso di radicali liberi nell’organismo.

I ricercatori di SoLongevity, ad esempio, utilizzano la cromatografia liquida ad alta pressione. L’esame si basa sul fatto che specie chimiche diverse, separate attraverso processi chimici particolari in un macchinario apposito, hanno tempi di rilevazione diversi. Nel caso dei radicali liberi si tratta di un test affidabile, ma complesso e costoso, e per questo non utilizzato nella pratica clinica ma solo nella ricerca.

Un test molto utilizzato, invece, è stato messo a punto da un chimico italiano, Mauro Carratelli, e prevede il dosaggio delle diverse specie di radicali reattive all’ossigeno. Si chiama D-Roms (Metaboliti Reattivi Dell’ossigeno-radicali Liberi) e, nello specifico, misura la quantità di perossidi lipidici o idroperossidi generati nelle cellule dall’attacco dei radicali liberi nel sangue del paziente. Si tratta di una misurazione che correla bene con il danno da stress ossidativo e, per ottenerla, è sufficiente disporre di una sola goccia di sangue. In un prossimo futuro potrebbe essere impiegata anche nelle Longevity Pharmacy, le farmacie che adottano le soluzioni di check-up di SoLongevity per la prevenzione primaria.

Mentre il test D-roms quantifica direttamente il livello di stress ossidativo di un organismo, esiste un altro test chiamato Bap che misura la capacità dell’organismo di contrastare la formazione dei radicali liberi dell’ossigeno. Quello che, in gergo, si chiama potenziale antiossidante del plasma, e riesce a considerare sia gli antiossidanti di natura esogena (come la Vitamina C o E), sia quelli di natura endogena prodotti, ad esempio, dal fegato.

Un’altra delle conseguenze dell’aumento di radicali liberi nell’organismo è l’ossidazione delle lipoproteine LDL, ovvero del colesterolo. Il rischio, quando queste sono presenti, è soprattutto in termini di insorgenza di malattie cardiovascolari o arteriosclerosi. Esse, infatti, provocano un danno alle pareti interne dei vasi sanguigni e possono anche indurre la rottura di placche arteriosclerotiche e causare trombi. Una misura indiretta – e meno diffusa delle precedenti – dello stato di ossidazione dell’organismo, e quindi dell’eccesso di radicali liberi, è pertanto proprio la misura del colesterolo ossidato.

Un altro modo ancora si basa sulla misurazione dei tioli, o gruppi tiolici plasmatici, composti organici che nel sangue possono trovarsi nella forma ridotta (protettiva) e ossidata. Se le due forme sono in equilibrio, abbiamo un’indicazione di equilibrio anche dell’organismo.

Prevenzione e medicina antiaging

Indagini come quelle descritte sopra vengono prescritte solitamente ai grandi fumatori, dal momento che il fumo è uno dei più potenti ossidanti. Possono essere indicate anche per gli atleti professionisti, dato che, come abbiamo visto, l’eccesso di attività fisica porta a grande un consumo di ossigeno e, quindi, a stress ossidativo, che potrebbe essere utile bilanciare con l’assunzione di antiossidanti. E sono, in ogni caso, un utile presidio diagnostico per identificare precocemente tutte le persone che, vuoi per l’età, vuoi per gli stili di vita, possono essere a rischio di sviluppare stress ossidativo e infiammazione

Agire sullo stress ossidativo, comunque, è una prassi che viene svolta in ottica di prevenzione, quando ancora non c’è una malattia da curare. Per questo agire sullo stile di vita risulta fondamentale. Una volta instaurata una patologia infiammatoria, come quelle croniche dell’intestino, per esempio, oppure una malattia cronica di tipo cardiovascolare, o ancora il diabete, agire solamente sullo stress ossidativo serve a poco. Riequilibrare lo stress ossidativo è un argomento che si affronta principalmente nella medicina antiaging, che provvede sia alla diagnostica sia alla programmazione, ove necessario, di un successivo intervento mirato.

Va sottolineato, infine, che lo stress ossidativo genera processi infiammatori perché stimola la trascrizione di particolari geni che, a loro volta, incrementano lo stress ossidativo, innescando così un circolo vizioso. Spesso, quindi, per “curare” l’infiammazione è necessario verificare se vi sia una condizione di stress ossidativo alla base, ed eventualmente intervenire su di essa.