Cosa sono i Radicali Liberi?

Tutte le specie viventi sono continuamente esposte ad agenti reattivi che aggrediscono gli organismi dall'esterno e dall'interno.

Nel corso degli ultimi decenni, l'attenzione della ricerca si è concentrata in particolare sui radicali liberi a causa del loro coinvolgimento nei processi di insorgenza e sviluppo di numerose malattie.

I radicali liberi sono specie chimiche altamente instabili a causa della presenza nella loro struttura di uno o più elettroni spaiati. La peculiare distribuzione elettronica fa sì che i radicali liberi siano molto reattivi e cerchino di raggiungere uno stato più stabile accoppiandosi con altre molecole o atomi, “rubando” loro atomi di idrogeno o interagendo con altre specie radicaliche.

Perché Fanno Male?

Una volta formatisi, i radicali liberi reagiscono rapidamente con altre molecole attraverso reazioni di ossido-riduzione (redox) al fine di raggiungere una configurazione elettronica stabile.

Nel corso di questo tipo di reazione si assiste ad un trasferimento di elettroni tra i composti che partecipano alla reazione, in cui una specie perde elettroni (processo di ossidazione) a vantaggio di un'altra che li acquista (processo di riduzione): la molecola che perde elettroni è l'agente riducente, mentre quella che li guadagna è l'ossidante.

Quando un radicale libero reagisce con una specie non radicalica può perdere o guadagnare elettroni o semplicemente unirsi alla molecola stessa. In ogni caso la specie non radicalica si trasforma in un nuovo radicale che innesca una reazione a catena, in cui un radicale libero genera un altro radicale libero, fino a quando due radicali si incontrano fermando la cascata di reazioni.

Come si Producono?

I ROS (Reactive Oxygen Species) e altre specie radicaliche reattive vengono prodotti dalle cellule stesse durante i normali processi fisiologici, o possono avere origine esogena.

All'interno dell'organismo sono normalmente rilasciati come sottoprodotti metabolici della respirazione aerobica, di alcuni processi enzimatici e di reazioni immunitarie, mentre tra i principali fattori esterni che portano alla formazione di radicali liberi ci sono inquinamento atmosferico, radiazioni ultraviolette, agenti chimici e stress.

Antiossidanti e Stress Ossidativo

In condizioni fisiologiche i sistemi viventi possiedono sistemi di difesa endogeni che proteggono le biomolecole strutturali e funzionali dall'attacco dei radicali liberi. Tali sistemi di difesa, che possono essere di tipo enzimatico (glutatione, superossido dismutasi, catalasi) e non enzimatico (molecole antiossidanti e vitamine assunte con la dieta), reagiscono con le specie radicaliche prima che queste possano attaccare le strutture biologiche, smorzandone il potenziale dannoso.

In assenza di questa “barriera antiossidante”, i radicali liberi reagiscono rapidamente con le biomolecole fondamentali per la vita, quali DNA, lipidi e proteine, causando danni cellulari di grave entità e perfino la morte delle cellule stesse.

A causa di una eccessiva esposizione a specie ossidanti altamente reattive, l'equilibrio tra radicali liberi e antiossidanti può venire meno; si innesca così una situazione di stress ossidativo, il quale è responsabile di importanti danni che compromettono la funzionalità di cellule e tessuti ed è associato a numerose patologie croniche, quali disturbi cardio-circolatori (aterosclerosi, ischemie, ictus), diabete, cancro, malattie neurodegenerative (es. morbo di Parkinson, Alzheimer).

Inoltre, lo stress ossidativo è tra le principali cause dell'invecchiamento cellulare. I ROS infatti attaccano le catene polinsature dei lipidi provocandone l'ossidazione (perossidazione lipidica). L'alterazione delle catene lipidiche rappresenta un grave danno a carico delle membrane cellulari, le quali diventano maggiormente permeabili e perdono la loro efficienza, con conseguente invecchiamento precoce di cellule e tessuti.

Tipi di Radicali Liberi

Dal punto di vista chimico, i radicali liberi costituiscono un'ampia famiglia di composti che per semplificare possono essere suddivisi in due principali categorie:

i ROS (Reactive Oxygen Species), che sono specie reattive contenenti ossigeno e che includono anche molecole non radicaliche quali i perossidi,
i RNS (Reactive Nitrogen Species) che comprendono le specie radicaliche dell'azoto (radicale ossido nitrico NO e il perossinitrito).

I ROS si formano fisiologicamente in piccole quantità come prodotti secondari del metabolismo respiratorio, ma possono essere generati in quantità elevata anche per effetto di fattori ambientali, quali le radiazioni UV e l'inquinamento, o per azione del sistema immunitario in seguito all'innescarsi di reazioni infiammatorie.

I ROS comprendono sia specie radicaliche quali l'anione superossido, il radicale ossidrile ed i radicali idroperossilici, che specie non radicaliche, come il perossido di idrogeno (H₂O₂) e l'ossigeno singoletto.

Il radicale idrossile e l'ossigeno singoletto sono le forme più reattive tra i radicali liberi, in quanto ossidano rapidamente tutte le molecole biologiche, in particolare grassi insaturi, proteine, acidi nucleici, provocando gravi danni alle cellule.

Importanza degli Antiossidanti

Al fine di mantenere un corretto bilanciamento tra radicali liberi e sistemi antiossidanti, è importante fornire costantemente all'organismo un adeguato apporto di molecole con proprietà antiossidanti dall'esterno, per evitare che le difese naturali contro i radicali, costituite dalla barriera antiossidante, si esauriscano lasciando le biomolecole esposte all'aggressione di specie reattive che ne compromettono la funzionalità.

Le molecole ad azione antiossidante, che possono essere assunte con la dieta attraverso il consumo di alimenti ricchi in tali sostanze, o tramite una supplementazione mirata, sono numerose e comprendono polifenoli, vitamine, carotenoidi e molte altre sostanze. Questi composti sono in grado di reagire con i radicali liberi riducendone la reattività e generando molecole meno pericolose facilmente eliminabili dall'organismo.

È importante anche tenere conto che gli antiossidanti agiscono con meccanismi diversi e con diversa efficienza in base al tipo di radicale coinvolto nella reazione.

Ogni antiossidante, infatti, è in grado di espletare la propria azione di contrasto su pochi specifici radicali, per cui è necessario che l'apporto di antiossidanti esogeni sia il più vario possibile, in modo che le diverse molecole possano agire in modo complementare o in sinergia nel proteggere le biomolecole dall'ossidazione operata da specie radicaliche di diversa natura.

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