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Radicales libres

¿Qué son los radicales libres?

Un radical libre es una molécula orgánica o inorgánica, en general extremadamente inestable y, por tanto, con gran poder reactivo. Se pueden sintetizar en el laboratorio, se pueden formar en la atmósfera por radiación, y también se forman en los organismos vivos por el contacto con el oxígeno y actúan alterando las membranas celulares y atacando el material genético de las células, como el ADN.

El oxígeno molecular tiene poca capacidad de oxidar otros compuestos químicos y para ello debe convertirse primero en una forma activa del oxígeno. Existen varias formas de oxígeno activo, se denominan radicales libres de oxígeno. Uno de los más importantes es el radical libre superóxido O2, y otro es el radical peróxido en forma de peróxido de hidrógeno.

En 1954, una investigadora argentina, la doctora Rebeca Gerschman, sugirió por primera vez que los radicales libres eran agentes tóxicos y generadores de enfermedades. De igual modo, describió a los radicales libres como moléculas que en su estructura atómica presentan un electrón impar en la orbita externa y una configuración espacial que genera una alta inestabilidad.

A partir de la molécula de oxígeno gaseoso (O2) se forman los siguientes reactivos:

  • O2.- anión superóxido

  • H2O2 peróxido de hidrógeno

  • HO.- anión hidroxilo

Estas moléculas tóxicas son moléculas dañadas a las cuales les falta un electrón. Pero los tejidos tienen también numerosas enzimas que eliminan rápidamente esos radicales libres, en especial peroxidasas, catalasas y superóxido dismutasas, evitando así un efecto sobre estos tejidos.

En los tejidos se forman continuamente radicales libres a partir del oxígeno molecular disuelto, como parte de la función normal de las células, y debido a que la molécula radical libre necesita todos sus electrones, reacciona con cualquier otra a la cual le puede sustraer un electrón. Al actuar sobre algunos componentes importantes de las células, como moléculas de grasas, proteínas o ADN, los radicales libres las dañan.

Los radicales libres producen daño al tomar electrones de los lípidos y proteínas de la membrana celular, que entonces no podrá cumplir sus funciones como el intercambio de nutrientes y descartar los materiales de deshecho celular, haciendo imposible el proceso de regeneración y reproducción celular. En el interior de la célula, los radicales libres atacan el DNA impidiendo a la célula su reproducción. Así los radicales libres contribuyen al proceso del envejecimiento.

Los procesos normales del organismo producen radicales libres como el metabolismo de los alimentos, la respiración y el ejercicio. También estamos expuestos a elementos del medio ambiente que crean radicales libres como la polución industrial, tabaco, radiación, medicamentos, aditivos químicos en los alimentos procesados y pesticidas. No todos los radicales libres son peligrosos pues, por ejemplo, las células del sistema inmune crean radicales libres para matar bacterias y virus, pero si no hay un control suficiente por los antioxidantes, las células sanas pueden ser dañadas.

También se forman radicales libres cuando se rompe la unión covalente entre dos átomos, de modo que los dos electrones que son compartidos por la unión se separan, y queda uno en cada átomo. Sea cual fuere el mecanismo de la formación de un radical, el electrón en más o en menos desestabiliza al átomo, ya que aumenta su contenido energético y lo torna muy reactivo. Como su tendencia espontánea es volver al estado de menor energía, cediendo o recibiendo electrones, reacciona rápidamente con otros átomos o moléculas que se encuentren cerca. Uno de los radicales libres que se producen normalmente en los seres vivos es el 02, denominado radical superóxido, que consiste en una molécula de oxigeno que ha adquirido un electrón adicional.

Cualquier molécula que se encuentre en su vecindad inmediata se verá afectada y se transformará, a su vez, en un radical libre, lo que desata una reacción en cadena. Cuando tales especies activas se producen en la membrana celular, predomina la reacción en cadena de la Iipoperoxidación, proceso por el cual se oxidan, o sea, ceden sus electrones a los radicales, las moléculas de ácidos grasos, principales componentes de las membranas celulares.

Las reacciones químicas de los radicales libres se dan constantemente en las células de nuestro cuerpo y son necesarias para la salud. Pero, el proceso debe ser controlado con una adecuada protección antioxidante. Un antioxidante es una sustancia capaz de neutralizar la acción oxidante de los radicales libres, liberando electrones en nuestra sangre que son captados por los radicales libres convirtiéndose en moléculas inestables.

Reacciones químicas

Los radicales libres tienen una configuración electrónica de capas abiertas por lo que llevan al menos un electrón desaparejado que es muy susceptible de crear un enlace con otro átomo o molécula. Desempeñan una función importante en la combustión, en la polimerización, en la química atmosférica, dentro de las células y en otros procesos químicos.

El radical libre es un átomo de O2 (oxígeno) con 7 electrones (el átomo estable de oxígeno tiene 8 electrones y se vuelve inestable cuando pierde un electrón), al faltarle ese electrón, lo toma prestado de la membrana celular y produce así otro radical libre mas dando lugar a una reacción en cadena.

Esta reacción en cadena se combate con la acción de los antioxidantes, los cuales neutralizan los átomos de oxigeno.

Para escribir las ecuaciones químicas, los radicales libres frecuentemente se escriben poniendo un punto situado inmediatamente a la derecha del símbolo atómico o de la fórmula molecular como:

H2 + hν -> 2 H· (reacción 1)

Esto se deriva de la notación de Lewis.

Las reacciones que afectan a los radicales libres se dividen normalmente en tres categorías: iniciación, propagación y terminación.

Reacciones de iniciación

Son las reacciones que producen un aumento en el número de radicales libres. Pueden afectar a la formación de radicales libres a partir de especies estables como en la reacción 1 o pueden producir reacciones de radicales libres con especies estables para formar más radicales libres.

Reacciones de propagación

Son reacciones en las que el número de radicales libres total es el mismo que el de partida.

Reacciones de terminación

Son las reacciones en las que se produce una disminución neta del número de radicales libres. Típicamente dos radicales libres se combinan para formar una especie química más estable, por ejemplo: 2H -> H2

Producción de radicales libres en seres vivos

Los radicales libres se producen en la respiración con la presencia de oxígeno que aunque es imprescindible para la vida celular de nuestro organismo, también induce la formación de éstas moléculas reactivas, que provocan a lo largo de la vida efectos negativos para la salud debido a su capacidad de alterar el ADN (los genes), las proteínas y los lípidos o grasas ("oxidación"). En nuestro cuerpo existen células que se renuevan continuamente como las células de la piel, del intestino, y el hígado, y otras sin capacidad de renovación como las neuronas. En el transcurso de los años, los radicales libres pueden producir una alteración genética sobre las células que se dividen continuamente contribuyendo a aumentar el riesgo de cáncer por mutaciones genéticas o bien, disminuyen la funcionalidad de las células que no se dividen tanto, disminuyendo el número de mitocondrias, que es característico del envejecimiento.

Son producidos en la mayoría de las células corporales a través del propio metabolismo celular y también por la acción de agentes tóxicos.

Existen dos tipos de radicales libres:

Los internos:

  • El ejercicio muy intenso
  • El stréss
  • Los propios del metabolismo

Los externos:

  • Una mala mala alimentación y las dietas ricas en grasas
  • La ingesta de aceites "vegetales" que fueron refinados, ya que estos contienen radicales libres al ser sometidos a altas temperaturas
  • El consumo de tabaco
  • El consumo de alcohol
  • Los medicamentos
  • La contaminación ambiental
  • El exceso de exposición solar

Efectos para la salud

Nuestro organismo está luchando contra los radicales libres cada momento del día. El problema para nuestra salud se produce cuando nuestro organismo tiene que soportar un exceso de radiales libres durante años, producidos mayormente por contaminantes externos que penetran en nuestro organismo productos de la contaminación atmosférica, el humo del cigarrillo que contiene hidrocarburos aromáticos polinucleares, así como aldehídos que producen distintos tipos de radicales libres en nuestro organismo. El consumo de aceites vegetales hidrogenados tales como la margarina y el consumo de ácidos grasos trans como los de las grasas de la carne y de la leche también contribuyen al aumento de los radicales libres.

Ante la presencia de radicales libres, el organismo debe neutralizarlos y defenderse, para así evitar la lesión de los tejidos, pero el problema propiamente dicho, aparece cuando la concentración de estos radicales libres es muy elevada.

Cuando los mismos se encuentran presentes en el organismo en cantidades adecuadas aportan beneficios, como ser la lucha contra bacterias y virus, regulan la estructura y función de las proteínas, controlan el tono muscular, etc.

Las consecuencias del exceso de radicales libres en el organismo, afectan directamente nuestro estado de salud.

Envejecimiento

Producido por la acumulación a lo largo de los años de radicales libres, consecuencia de esto las membranas de las células epiteliales se modifican, y así se ve dificultada la nutrición de la piel, por otro lado también se ven dañadas las células de colágeno y elastina, entonces la piel pierde firmeza y elasticidad.

Problemas en el sistema cardiovascular

Se ve favorecida la aparición de arterioesclerosis por el endurecimiento de las paredes arteriales.

El endotelio es el responsable de mantener el equilibrio entre los procesos de trombosis-fibrosis y vaso dilatación-constricción. La oxidación por el exceso de radicales libres afecta a la pared endotelial, no pudiendo realizar sus funciones correctamente. La captación de LDL se ve afectada también y por esta razón las LDL quedan en el torrente sanguíneo.

Problemas en el sistema nervioso

El impulso nervioso se ve disminuido, al igual que los reflejos, la memoria y el aprendizaje, si disminuye la irrigación sanguínea a nivel del sistema nervioso se puede llegar a padecer demencia senil.

Neutralización de los radicales libres

Para la neutralización, existen antioxidantes endógenos y exógenos:

  • Los endógenos son las enzimas (proteínas) con capacidad antioxidante que no se consumen al reaccionar con los radicales libres y son dependientes de sus cofactores tales como el cobre, el hierro, el zinc, el magnesio y selenio.
  • Los exógenos provienen de la dieta, y a diferencia de las enzimas se consumen al reaccionar con los radicales libres, y deben ser reemplazados.

Están divididos según la zona donde actúan:

Los que ejercen su acción a nivel de la membrana lipídica son:

Los relacionados con metales pesados:

Los antioxidantes que se encuentran naturalmente en el organismo y en ciertos alimentos pueden bloquear parte de este daño, entregando electrones que estabilizan y neutralizan los efectos dañinos de los radicales libres. Son sustancias que tienen la capacidad de inhibir la oxidación causada por los radicales libres, actuando algunos a nivel intracelular y otros en la membrana de las células, siempre en conjunto para proteger a los diferentes órganos y sistemas.

Pueden ser mecanismos enzimáticos, llamados antioxidantes endógenos, que incluyen a las enzimas superóxidodismutasa, catalasa, glutatión peroxidasa, glutatión y la coenzima Q, o los antioxidantes exógenos, que ingresan al organismo por la vía de los alimentos. Cuando llegan a las células, se depositan en sus membranas y las protegen de la lipoperoxidación. Tal es el caso de las vitaminas E y C y del caroteno. A diferencia de los antioxidantes enzimáticos, estos otros reaccionan con los radicales libres y modifican su estructura, es decir, los capturan o neutralizan, y se oxidan en el proceso. Finalmente, algunos metales, como selenio, cobre, zinc y magnesio, que en ocasiones forman parte de la estructura molecular de las enzimas antioxidantes, también son fundamentales en este mecanismo de protección celular.

Se define como antioxidante a aquellas sustancias que presentes a bajas concentraciones respecto a las de un sustrato oxidable (biomoléculas) retarda o previene su oxidación. El antioxidante, al chocar con el radical libre cede un electrón, se oxida y se transforma en un radical libre débil no tóxico.

En el ambiente intracelular tenemos antioxidantes naturales: catalasa, glutation peroxidasa y superóxido dismutasa. El glutation contiene selenio y ayuda en la prevención de la formación del radical hidroxilo, también regenera la vitamina C, que a su vez regenera la vitamina E.

En el plasma sanguíneo encontramos antioxidantes naturales -proteínas- como la trasferrina, lactoferrina, ceruloplamina y albúmina. Otros antioxidantes encontrados en el plasma sanguíneo o suero son la bilirrubina, ácido úrico, vitamina C, vitamina E, beta caroteno, melatonina, flavonoides y estrógenos. Los minerales selenio y zinc también juegan un papel importante en el organismo como antioxidantes.

Los flavonoides son compuestos polifenólicos encontrados en las plantas como frutas y vegetales, que son excelentes antioxidantes. Comúnmente se encuentran también en el té, principalmente té verde, en el vino y en las frutas que fueron cosechadas hasta su maduración se encuentran gran cantidad de flavonoides, carotenoides, licopenes, todos con una potente acción antioxidante.

Un nutriente tiene propiedades antioxidantes cuando es capaz de neutralizar la acción oxidante de la molécula inestable de un radical libre sin perder su propia estabilidad electroquímica. El organismo está luchando contra radicales libres a cada momento del día, pero el problema se produce cuando tiene que tolerar de forma continuada un exceso de radicales libres. El exceso es producido sobre todo por contaminantes externos que entran a nuestro cuerpo. La contaminación atmosférica, el humo del tabaco, los herbicidas, pesticidas o ciertas grasas son algunos ejemplos de elementos que generan radicales libres que ingerimos o inhalamos. Este exceso no puede ya ser eliminado por el cuerpo y, en su labor de captación de electrones, los radicales libres dañan las membranas de nuestras células, llegando finalmente a destruir y mutar su información genética, facilitando así el camino para que se desarrollen diversos tipos de enfermedades. La acción de los radicales libres está ligada al cáncer así como al daño causado en las arterias por el colesterol "oxidado", lo que relaciona directamente estas moléculas con las enfermedades cardiovasculares.

Estrés oxidativo

Los radicales libres son enormemente reactivos y capaces de oxidar muchas estructuras biológicas, dañándolas. Es lo que llamamos el daño oxidativo, importante causa del envejecimiento, el cáncer, la ateroesclerosis, los procesos inflamatorios crónicos y las cataratas, que son las más características.

En determinadas circunstancias, la producción de radicales libres puede aumentar en forma descontrolada, situación conocida con el nombre de estrés oxidativo. El concepto expresa la existencia de un desequilibrio entre las velocidades de producción y de destrucción de las moléculas tóxicas que da lugar a un aumento en la concentración celular de los radicales libres. Las células disponen de mecanismos de protección del efecto nocivo de los radicales libres basado en un complejo mecanismo de defensa constituido por los agentes antioxidantes.

El estrés oxidativo ocurre en los organismos que, por mala nutrición, enfermedad u otras causas, pierden el equilibrio entre radicales libres y antioxidantes. Es en esta situación de estrés oxidativo en la que se manifiestan las lesiones que producen los radicales libres, que reaccionan químicamente con lípidos, proteínas, carbohidratos y ADN al interior de las células, y con componentes de la matriz extracelular, por lo que pueden desencadenar un daño irreversible que, si es muy extenso, puede llevar a la muerte celular.

Enfermedades o Procesos Asociados al Daño Oxidativo en las Moléculas Biológicas

  • Envejecimiento: Peroxidación de los ácidos grasos de la membrana celular y daño del ADN.
  • Ateroesclerosis: Peroxidación de lípidos en las partículas de LDL con daño de otros componentes.
  • Cáncer: Daño del ADN.
  • Cataratas: Modificaciones irreversibles en las proteínas.
  • Cuadros Inflamatorios Crónicos: Activación de genes relacionados con la respuesta inflamatoria.

Los radicales libres contribuyen al proceso del envejecimiento cuando toman el electrón que les hace falta de las células del tejido colágeno de la piel, dando como consecuencia, que la piel pierda su elasticidad al dañarse las fibras elásticas y la aparición precoz de arrugas y sequedad.

Los radicales libres también pueden contribuir al crecimiento anormal de las células, al perder éstas la capacidad de “reconocer” las células vecinas. Esa proliferación sin control se produce en los tumores benignos o malignos (cáncer).

Los radicales libres (RL) son moléculas que se derivan del oxígeno, están en continua formación en las células del organismo, y en pequeñas cantidades no producen efectos tóxicos. En situación normal la producción de radicales libres es constante en una concentración determinada, y son neutralizados por las defensas antioxidantes, estas pueden ser sustancias propias del organismo (las enzimas antioxidantes), o pueden ser sustancias que vienen con los alimentos (la vitamina C, la E y el Beta caroteno, flavonoides, etc.).

Equilibrio en el organismo entre oxidantes y antioxidantes

Para evitar el riesgo de padecimientos profundamente asociados a estos factores, tener en cuenta que es indispensable evitar el efecto oxidante del humo del tabaco y consumir productos antioxidantes:

  • Suprimir el consumo de tabaco
  • Aumentar el consumo de vegetales
  • Consumir diariamente verduras y frutas
  • En lo posible dos o tres nueces por día y un poco de chocolate negro, unos 15-20 gr.
  • Consumir , té verde y chocolate
  • Consumir una copa de vino tinto en almuerzo y cena
  • Evitar el consumo de alcohol
  • Evitar la exposición a medios contaminados, respirar aire puro y propiciar el descanso en ambientes naturales
  • Disminuir carnes y eliminar grasas animales
  • Evitar el consumo excesivo de productos fritos sensibles a las reacciones oxidativas.
  • Consumir el aceite principalmente en calidad de aderezo de ensaladas. Elegir aceite de oliva
  • Disminuir el consumo de alimentos refinados, como el azúcar refino y las harinas blancas.

Estudios de epidemiología y estadísticas mostraron que los franceses tienen menos enfermedades cardiovasculares por ateroesclerosis que otros pueblos, a pesar del alto consumo de grasas saturadas y de colesterol, porque también tienen un alto consumo de frutas, verduras y vino. Esto es conocido como la paradoja francesa, atribuida al consumo de vino por sus propiedades antioxidantes.

En resumen lo más importante para evitar las enfermedades y el envejecimiento prematuro es adoptar medidas de conducta, tomando partes de la dieta mediterránea y lo principal de la paradoja francesa.

ADVERTENCIA: Atención, si usted está enfermo o cree que pudiera estarlo acuda a su médico, solo el puede ofrecerle un diagnostico y un tratamiento adecuado a su caso.

Documentación

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