Radicali liberi

I radicali, o radicali liberi, sono composti chimici che presentano un elettrone spaiato nel loro orbitale più esterno, questa caratteristica li rende estremamente instabili e per questo motivo sono particolarmente reattivi.

L'instabilità di un radicale libero è tale che la loro emivita, ovvero la loro durata, si misura nell'ordine dei millesimi di secondo o addirittura, in alcuni casi, dei nanosecondi (miliardesimi di secondo).

Il primo radicale libero fu isolato nel 1900 da Moses Gomberg, ma solo tra gli anni '50 e gli anni '70 si iniziò a far luce sul loro reale ruolo, anni durante i quali prese piede la teoria dei radicali liberi, anche chiamata teoria ossidativa dell'invecchiamento.

La teoria ossidativa dell'invecchiamento

Negli anni '50 il prof. Denham Harman propose una teoria secondo la quale il danno causato nel tempo dai radicali liberi è la principale causa di invecchiamento. Ne trovate una descrizione dettagliata su wikipedia (in inglese). Recenti studi hanno messo in dubbio questa teoria: i fondamenti rimangono validi, tuttavia sempre più studi stanno dimostrando che probabilmente non è solo lo stress ossidativo a causa l'invecchiamento, ma anche altri fenomeni non ancora compresi.

Resta il fatto che il danno da radicali liberi sia una delle cause di invecchiamento, ma sicuramente non è l'unica e forse nemmeno quella principale.

I principali radicali liberi

Radicali liberi

I principali radicali liberi si dividono in due famiglie: i ROS (specie reattive dell'ossigeno) e i NOS (specie reattive dell'azoto). Tra i due, i più importanti in assoluto sono i ROS.

I ROS si originano dalla molecola di ossigeno (O2) quando questa acquisisce rispettivamente uno, due o tre elettroni.

Il primo elettrone che si aggiunge genera l'anione superossido (O2-): è un radicale dell'ossigeno con carica negativa, ed emivita abbastanza lunga (nell'ordine dei millesimi di secondo).

Il secondo elettrone genera lo ione perossido, che non è più radicale perché non possiede più l'elettrone spaiato, tuttavia non esiste mai in questa forma ma diventa perossido d'idrogeno o acqua ossigenata (H2O2). Ha una emivita molto lunga e per questo è chiamato radicale "persistente".

 

 

Il terzo elettrone causa la disgregazione della molecola e si genera il composto più pericoloso, il radicale idrossilico o idrossile, che ha un emivita di nanosecondi ed è in grado di reagire in modo istantaneo con qualunque molecola venga a contatto. Per questo motivo non esistono praticamente difese nei confronti di questo radicale, tuttavia il nostro organismo possiede anche delle difese a posteriori: è cioè in grado di riconoscere e riparare le molecole danneggiate, soprattutto quelle di DNA.

I principali NOS sono l'ossido nitrico (NO) ed il perossinitrito (ONOO-).

I metalli di transizione, ferro e rame in primis, possono fungere da catalizzatori in alcune reazioni nelle quali si producono radicali liberi, come per esempio nella reazione di Fenton che coinvolge il ferro.

Perché sono pericolosi

È importante capire che queste sostanze sono fondamentali per il corretto funzionamento dell'organismo: per esempio l'ossido nitrico è un vasodilatatore, è un mediatore della risposta immunitaria ed è un messaggero cellulare. Il nostro sistema immunitario utilizza i radicali liberi per distruggere gli agenti patogeni, tramite il processo infiammatorio.

I ROS sono principalmente coinvolti nella respirazione cellulare, che non a caso si chiama "catena di trasporto degli elettroni", in cui l'ossigeno svolge un ruolo fondamentale. Al termine di questa catena di trasporto avviene la riduzione dell'ossigeno ad acqua: un enzima, la citocromo ossidasi, mette un elettrone alla volta sulla molecola di ossigeno fino ad arrivare ad ottenere due molecole di acqua. Per ogni molecola di ossigeno ridotta si ottengono 3 molecole di ATP, la principale fonte di energia dell'organismo. Nelle fasi intermedie di questa operazione si generano i ROS che abbiamo visto sopra, tuttavia il sistema impedisce a queste molecole di sfuggire prima di essere completamente ridotte. Purtroppo non tutte: alcune sfuggono (si parla dell'1-1,5%) e sono in grado di provocare danni alle molecole che incontrano: proteine, carboidrati, grassi, DNA...

I radicali liberi non si possono eliminare completamente, perché sono fondamentali per il funzionamento dell'organismo, e infatti come vedremo (parlando di antiossidanti) cercare di combatterli in modo aggressivo può causare addirittura dei problemi di salute o di performance.

Quando i radicali liberi sono in eccesso si parla di stress ossidativo, che alla lunga è una delle cause principali dell'invecchiamento, e di molte delle più importanti patologie tra cui aterosclerosi e tumori.

Come vedremo l'organismo possiede delle difese piuttosto efficaci contro i radicali liberi: il nostro obiettivo dovrebbe essere quello di evitare che la produzione di radicali liberi superi la capacità dell'organismo di neutralizzarli, sia preservando o potenziando la capacità del nostro organismo di difendersi, sia limitandone al minimo la produzione.

Difese dell'organismo

Proprio a causa dell'elevata pericolosità di queste sostanze, tutti gli esseri viventi sulla terra possiedono delle difese contro i potenziali insulti da radicali liberi.

La più importante è la superossido-dismutasi (SOD), la cui funzione principale è quella di proteggere dal superossido che sfugge durante la respirazione cellulare. La SOD è un enzima che trasforma due molecole di anione superossido in una molecola di ossigeno e una di acqua ossigenata. I perossidi che si formano vanno poi neutralizzati e a questo ci pensano altri due enzimi: la catalasi e la glutatione-perossidasi che trasformano l'acqua ossigenata in due molecole di acqua.

La SOD è una delle sostanze alla base della teoria ossidativa dell'invecchiamento. Diversi studi hanno dimostrato che la quantità è proporzionale alla vita media: l'uomo, una delle specie che vive più a lungo, è anche tra quelle che ne possiede di più. Tuttavia altri studi hanno dimostrato che alcune specie sono in grado di vivere a lungo anche se producono meno SOD: soprattutto per questo motivo la teoria ossidativa non è più data per scontata, ma è attualmente in discussione.

Fattori che causano un'aumentata produzione

Il primo e più importante fattore di produzione dei radicali liberi è la respirazione cellulare, che è tanto più elevata quanto maggiore è il nostro consumo di ossigeno.

Dunque l'iperalimentazione, e quindi il sovrappeso e l'obesità, sono causa di iperproduzione di radicali liberi. Si è visto, per esempio, che gli obesi producono il 20% di radicali liberi in più rispetto ai soggetti normopeso.

Altri fattori molto importanti sono:

  • fumo;
  • alcol;
  • sostanze stupefacenti;
  • sostanze cancerogene;
  • farmaci;
  • inquinamento.

Ma allora l'attività fisica?

L'attività fisica aumenta il consumo di ossigeno e quindi anche la produzione di radicali liberi.

Ma aumenta anche le difese dell'organismo. In pratica l'allenamento "allena" l'organismo anche a difendersi dai radicali liberi: l'attività della SOD aumenta fino al 30% e lo fa in modo lineare fino ad un'ora di attività fisica al giorno. E intensità medie ed elevate sono più efficaci rispetto alle basse intensità (anche per questo consigliamo di praticare sport ad intensità medio-alta).

Per una durata superiore ad un'ora l'attività della SOD si stabilizza ai livelli massimi se lo sforzo è medio-intenso, tende a calare di nuovo se lo sforzo è leggero. Il bello è che l'attività della SOD rimane alta anche nelle ore successive, quindi chi pratica regolarmente un'attività fisica di intensità medio-alta è più protetto rispetto a un sedentario.

E gli antiossidanti?

Non abbiamo parlato di antiossidanti. Sono sostanze contenute nei vegetali, che sono in grado di neutralizzare i radicali liberi legandosi ad essi. I più noti sono la vitamina E, la vitamina C, il selenio, i polifenoli, ma ne vengono scoperti continuamente e sono ormai da anni sulla bocca di tutti, sponsorizzati come la panacea di tutti i mali e tra gli elementi più importanti in un'alimentazione sana.

In realtà sempre più ricerche, come spiego nell'articolo sugli antiossidanti, stanno dimostrando che un'assunzione anche massiccia e prolungata di queste sostanze non porta sostanzialmente alcun beneficio. Il motivo non lo si sa ancora, ma mi convince abbastanza l'ipotesi che queste sostanze sono contenute negli alimenti vegetali in quanto sono in grado di proteggere dall'ossidazione i vegetali... E basta.

Noi abbiamo i nostri sistemi di difesa che sono diversi da quelli delle piante: i loro sistemi non difendono noi e i nostri non difendono loro. Gli antiossidanti delle piante possono in alcuni casi addirittura peggiorare la prestazione, perché interferiscono con la produzione di energia sottraendo ossigeno alla respirazione cellulare. Vediamo i dettagli nell'articolo sugli antiossidanti.

Come difendersi dai radicali liberi

La cosa in assoluto più importante che possiamo fare per difenderci dallo stress ossidativo è:

  • essere magri e rimanere magri il più a lungo possibile.

Come abbiamo visto un obeso produce il 20% di radicali liberi in più di un normopeso, una quantità notevole (non a caso gli obesi vivono in media 10 anni in meno). Dunque, dobbiamo cercare di essere in peso forma (quello vero) e rimanerci.

La seconda cosa più importante è l'attività fisica: un'ora al giorno in media di attività fisica ad intensità medio-alta ci garantisce una maggior protezione nei confronti dei radicali liberi. Un'attività più prolungata può aiutarci a rimanere magri più facilmente, ma è probabile che sia peggio dal punto di vista dello stress ossidativo.

Da ultimo, dobbiamo evitare di esporci a sostanze che aumentano i radicali liberi, dunque:

  • fumo;
  • alcol (rispettare le quantità massime tollerabili dall'organismo);
  • sostanze stupefacenti (non servono spiegazioni);
  • farmaci (non abusarne).

Sarebbe anche opportuno cercare di limitare il consumo di carni rosse (contengono ferro, che come abbiamo visto è pro-ossidante), senza paranoie, ma nemmeno senza eccessi, e cercando di non produrre in cottura sostanze cancerogene né di assumere insieme ad esse conservanti potenzialmente cancerogeni.

Ovviamente mangiare tanta frutta e verdura aiuta, ma probabilmente non è tanto per gli antiossidanti che contiene... Piuttosto per il fatto che se mangiamo tanta frutta e verdura, assumiamo poche calorie (e siamo in peso forma) e anche meno agenti ossidanti (come le carni rosse).

 

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