El estrés oxidativo describe un desequilibrio entre la producción de células y la eliminación de subproductos de la descomposición del oxígeno. Estos subproductos, conocidos como especies reactivas de oxígeno (ROS), son importantes para el funcionamiento de las células, pero causan daños en grandes cantidades. Las ROS pertenecen a una categoría más grande de químicos altamente reactivos llamados radicales libres. Debido a que las células necesitan ROS para funcionar, algunos investigadores han descrito el estrés oxidativo como algo bueno en algunos contextos. Otros dicen que el estrés oxidativo, por definición, es malo.
El daño oxidativo está involucrado en el envejecimiento y en varias enfermedades. Los químicos que inhiben la oxidación y la producción de ROS se llaman antioxidantes. Algunas investigaciones sugieren que los antioxidantes podrían ayudar a limitar el daño oxidativo. Sin embargo, no está claro cuánto o con qué efecto.
Las ROS se producen naturalmente cuando el cuerpo descompone el oxígeno diatómico (O2) como parte de la respiración celular, el proceso de extracción de energía de la glucosa (azúcar). En los organismos que tienen uno, esto sucede en la mitocondria, la llamada central eléctrica de la célula. Como parte de la última etapa de la respiración celular, la célula separa electrones, o partículas subatómicas negativas, de los subproductos de la glucosa. Esto permite que la célula produzca una molécula llamada trifosfato de adenosina (ATP), su principal fuente de energía. La célula necesita oxígeno para aceptar los electrones al final de este proceso, y la mayoría de las moléculas de oxígeno finalmente se transforman en agua.
Sin embargo, algunas moléculas de oxígeno reciben menos electrones y, en cambio, se transforman en radicales libres, específicamente ROS. Los electrones perdidos de estas sustancias son lo que las hace extremadamente reactivas, y reaccionarán con muchas sustancias en la celda para ganar electrones y volverse más estables químicamente. Algunas ROS comunes son los peróxidos (como el peróxido de hidrógeno), el superóxido y el radical hidroxilo.
«Producimos constantemente esas especies reactivas de oxígeno, como las llamamos, en cada célula del cuerpo», dijo a WordsSideKick.com Ursula Jakob, profesora de biología molecular, celular y del desarrollo en la Universidad de Michigan. Además de ser un subproducto de la respiración, las ROS se utilizan en la señalización celular o en el envío de mensajes dentro o entre las células.
Ursula Jakob estudia el papel del estrés oxidativo en la defensa y el envejecimiento del huésped. Su investigación financiada por los NIH ha hecho avances en la comprensión exacta de cómo el blanqueador oxidante fisiológico mata las bacterias y cómo las propias defensas de las bacterias pueden proteger contra el estrés celular causado por el blanqueador. Recibió su doctorado en 1995 de la Universidad de Ratisbona.
Las respuestas inmunitarias, la exposición a la radiación y otras respuestas celulares a contaminantes o sustancias tóxicas también pueden generar ROS.
Sin embargo, la producción de ROS no causa daño por sí sola, ya que las células necesitan algunas ROS para funcionar. Las células usan antioxidantes para deshacerse del exceso de ROS, lo que limita el daño potencial. Cuando la cantidad de ROS abruma el sistema antioxidante de la célula, las ROS se acumulan y crean estrés oxidativo, dijo Jakob. Eso podría deberse a una mayor producción de ROS o a una menor eliminación de la célula.
Normalmente, las células usan ROS como parte de sus procesos de señalización, enviando mensajes a otras partes de una célula oa otras células. Sin embargo, el exceso de ROS causa daño oxidativo, que es la oxidación de partes de la célula. Así como la oxidación del hierro forma óxido, este proceso puede transformar y dañar las moléculas que componen las células, lo que incluye mutaciones en el ADN y el ARN, proteínas mal plegadas y otros tipos de daños en azúcares y lípidos.
Las células pueden reparar una cierta cantidad de daño, pero si es demasiado extenso puede desencadenar la apoptosis (muerte celular programada), una especie de mecanismo de autodestrucción. En casos severos, también puede causar necrosis, que es cuando las células se dañan tanto que se destruyen prematuramente, lo que lleva a la muerte del tejido.
La investigación sugiere que el estrés oxidativo juega un papel en muchas condiciones. Algunos de los mejor establecidos son la diabetes tipo 2, cáncery endurecimiento de las arterias, o aterosclerosis.
El estrés oxidativo también se ha asociado con varias enfermedades neurodegenerativas diferentes, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la esclerosis lateral amiotrófica (ELA) y la esclerosis múltiple (EM). Esta relación se observó por primera vez a fines de la década de 1980, según un artículo de 2004 publicado en Nature Reviews Drug Discovery., con evidencia creciente de que el estrés oxidativo juega un papel en la enfermedad neurodegenerativa desde entonces. Un artículo de 2016 publicado en Neurología Experimental revisó la evidencia del papel del estrés oxidativo en la EM desde 1987.
«Las neuronas que están en riesgo durante [Alzheimer’s Disease]se ven profundamente afectados por todos los tipos conocidos de daño oxidativo», dijo george perry, profesor de neurobiología en la Universidad de Texas. Perry le dijo a WordsSideKick.com que en pacientes con Alzheimer y algunos pacientes con Parkinson, aparecen signos de daño oxidativo en el citoplasma, o cuerpo principal, de algunas neuronas, que están llenas de «basura mitocondrial»: enzimas, junto con moléculas de cobre y hierro, que se encuentran generalmente sólo en las mitocondrias.
El daño oxidativo es claramente una parte del Alzheimer. Sin embargo, los investigadores no han podido precisar exactamente cómo y en qué medida el estrés oxidativo a lo largo de la vida de una persona contribuye a la enfermedad. También es difícil decir si causa envejecimiento, una idea que los investigadores han propuesto durante mucho tiempo, dijo Jakobs.
«Todavía no se sabe si este es realmente el caso» para el envejecimiento, dijo.
Fumar «puede generar algunas de estas especies reactivas», dijo Marino Reséndiz, profesor de química en la Universidad de Colorado en Denver. «Entonces, eso puede provocar daños», dijo a WordsSideKick.com. La radiación UV, que puede causar daño oxidativo, también está relacionada con la piel y otros tipos de cáncer, según el Sociedad Americana del Cáncer.
Cierta evidencia débil sugiere que el consumo de alimentos que contienen antioxidantes podría reducir el estrés oxidativo y, por lo tanto, un una dieta deficiente en antioxidantes podría ser un factor de riesgo. Algunos alimentos comunes ricos en antioxidantes incluyen brócoli, zanahorias, papas, espinacas y muchas bayas, entre otros.
Sin embargo, el vínculo entre los antioxidantes y el estrés oxidativo no está claro. Por ejemplo, consumir suplementos que contienen antioxidantes no disminuyó los signos de estrés oxidativo en el cerebro de personas con enfermedad de Alzheimer en un ensayo clínico de 2012 publicado en JAMA, e incluso se asoció con un deterioro cognitivo más rápido. Sin embargo, un 2019 artículo de revisión encontró alguna evidencia de que tomar un suplemento que contiene vitamina E, que es un antioxidante, puede ser útil para las personas con Alzheimer, incluida la evidencia de los ensayos clínicos.
La obesidad puede aumentar el estrés oxidativo porque los radicales libres pueden unirse y dañar la grasa. Por lo tanto, los cambios en el estilo de vida, como el ejercicio y una dieta equilibrada, podrían ayudar a limitar el estrés oxidativo, dijo Jakob.
«La obesidad es un gran factor de riesgo», dijo. En una gran variedad de organismos modelo, desde la levadura hasta los primates, dijo Jakob, el ejercicio y la restricción de calorías se asocian con menos daño oxidativo a las células. Pero no es un efecto directo. Aunque dijo que el ejercicio y la restricción calórica en realidad pueden aumentar el estrés oxidativo, en un estudio de 2019 publicado en Natureella y otros investigadores encontraron que en una especie de ascáride, el aumento del estrés oxidativo en la vida temprana puede ayudar a proteger contra el daño oxidativo posterior.
Aunque enfatizó que esta investigación no se realizó en humanos, Jakob dijo que subraya la importancia de las ROS, al menos en cantidades controladas.
«No es como, oh, estamos eliminando todas las especies reactivas de oxígeno y eso es saludable», dijo. «En este caso, en realidad es saludable tener niveles más altos de especies reactivas de oxígeno».