jueves, 14 de mayo de 2009

Dosaje de especies reactivas del oxigeno- Estres oxidativo

Información extraída del sitio http://www.uag.com/


El Uso de Antioxidantes en la Prevención de la Muerte Celular en el Sistema Nervioso

Dr. Jorge R. Domínguez División de Inmunología Centro de Investigaciones Biomédicas de Occidente

En todos los tejidos celulares debe de existir un balance entre el número de células que mueren y el número de células que se regeneran. En caso de existir una descontrolada división celular en algún tejido, el organismo podría presentar la aparición de tumores o la generación de alguna enfermedad como la Artritis. En el caso contrario, es decir que el organismo presentara una excesiva muerte celular, podrían presentarse las llamadas enfermedades crónico-degenerativas, entre las que destacan la Diabetes, el SIDA, el Alzheimer, el Parkinson, la Corea de Huntington y posiblemente también en algunos casos de Autismo.La muerte celular puede presentarse por medio de dos mecanismos, la Necrosis y la Apoptosis (AP). En la primera las células mueren de manera masiva debido a algún trauma sorpresivo y severo, generando un proceso inflamatorio.
La AP es un mecanismo de muerte celular diferente a la necrosis. Dicho mecanismo, se encuentra programado genéticamente en todas las células con la consecuente activación de genes y síntesis de proteínas de los llamados dominios de muerte. La AP se puede observar claramente en algunos procesos como la diferenciación embrionaria, la metamorfosis, el envejecimiento, o en la citotoxicidad mediada por linfocitos, en los cuales no se observa un proceso de tipo inflamatorio.
La AP se caracteriza por una serie de eventos morfológicos típicos, como las contracciones citoplásmicas de la célula, la formación de cuerpos apoptóticos y su posterior y rápida fagocitosis.La fragmentación internucleosomal del ácido desoxiribonucléico (ADN) genómico, ha sido por muchos años la marca bioquímica característica de la AP.
Este proceso de muerte celular se realiza de un modo organizado, reflejando la presencia de vías moleculares muy conservadas.
Recientemente, la proteólisis selectiva de substratos celulares vitales se ha implicado como la clave de los mecanismos moleculares de los cambios apoptóticos.
La AP afecta característicamente a células individuales diseminadas más que a células contiguas. Puede inducirse mediante estímulos físicos o químicos, como la temperatura, las radiaciones ionizantes y algunos fármacos.
El estudio de la muerte celular, ya sea por necrosis o AP toma una gran importancia, sobre todo en las enfermedades llamadas crónico-neurodegenerativas, por sus dramáticos efectos incapacitantes en los enfermos que las padecen y por su gran impacto económico-social que se presenta a nivel familiar.
Hay tres principales mecanismos de muerte neuronal, los cuales pueden actuar separadamente, o de manera cooperativa para causar neurodegeneración. El llamado “Triplete Letal” consistente en: Compromiso Metabólico, Excitotoxicidad y Estrés Oxidativo que causan muerte neuronal tanto por Necrosis como por AP.
El compromiso metabólico de neuronas es causado por accidentes vasculares cerebrales (AVC), asfixia, hipoglucemia y algunos venenos metabólicos. Estos venenos neurotóxicos son principalmente venenos mitocondriales tales como el cianuro, monóxido de carbono, y la rotenona entre otros. La síntesis de ATP para energía en la neuronas ocurre principalmente en las mitocondrias, a través del ciclo de Krebs y la cadena respiratoria , por lo tanto el envenenamiento mitocondrial resulta en una disminución de ATP, la cual puede ser citotóxica y neurodegenerativa. La disfunción mitocondrial resulta de una pérdida en la capacidad amortiguadora de las concentraciones de calcio intracelular y en un incremento en la producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) y de nitrógeno (ERN) generando en la célula estrés oxidativo.La excitotoxicidad ocurre debido a una disfunción en la neurotransmisión de aminoácidos excitatorios., generalmente una estimulación de receptores a glutamato, la lleva a ser patológica. Los procesos excitotóxicos se presentan también en los AVC y en la hipoglucemia debido al incremento en el glutamato extracelular que se presenta después de estos eventos. Hay abundante evidencia que demuestra que los efectos tóxicos del glutamato son principalmente debidos a la activación de los receptores N-metil-D-aspartato (NMDA), la cual conduce a un influjo masivo de calcio. Este aumento de calcio intracelular puede causar una activación indiscriminada de señales calcio-dependientes como es el caso de algunas fosfolipasas y proteasas, así como también un incremento de ERO y ERN. La excitotoxicidad del calcio es un mecanismo complejo y puede involucrar no solo una sobrecarga de calcio, sino también un desorden en la dinámica de calcio intracelular y en la síntesis de ATP mitocondrial. Se ha demostrado que los receptores NMDA incrementan no únicamente los niveles citosólicos de calcio sino también las concentraciones mitocondriales de calcio.
El estrés oxidativo se debe principalmente a la acción de las ERO como el anión superóxido, el radical hidroxilo, y a las ERN, el peroxinitrito. Estas moléculas actúan en detrimento de la célula si ellas se acumulan en altos niveles o si existe un déficit en las defensas antioxidantes de la célula, ya que las acciones oxidantes de dichas especies reactivas destruyen a los lípidos de membrana, las proteínas y el ADN. Las ERO y las ERN se generan bajo condiciones normales del funcionamiento celular, durante la respiración mitocondrial, y son desactivados por antioxidantes y moléculas atrapadoras o barredoras (scavengers) endógenas. Varias substancias en altas concentraciones como el calcio, la dopamina (DA), la óxido nítrico sintasa (NOS) amplifican la producción de radicales libres tóxicos, los cuales pueden reaccionar con el anión superóxido para formar el peroxinitrito. El peroxinitrito activa la enzima poli-ADP-ribosil sintasa (PARS) o polimerasa (PARP), la cual polirribosila proteínas utilizando ADP como sustrato, con la consecuente disminución en la síntesis de ATP. La oxidación de los lípidos de membrana (lipoperoxidación) por radicales libres genera un producto citotóxico, el 4-hidroxinonenal (HNE), el cual se ha identificado recientemente como un mediador de estrés oxidativo y por lo tanto también como un inductor de la muerte neuronal.
El triplete letal de compromiso metabólico, la excitotoxicidad y el estrés oxidativo pueden también actuar cooperativamente para inducir la muerte neuronal. Por ejemplo, la despolarización de las neuronas y la pérdida de la integridad iónica causada por las alteraciones metabólicas-bioenergéticas, activan a los receptores NMDA, causando una excitotoxicidad secundaria en las neuronas que poseen dichos receptores. El compromiso metabólico también puede causar estrés oxidativo induciendo la producción de radicales libres, tanto de la cadena respiratoria como por el incremento del calcio intracelular en la función mitocondrial. Interacciones inversas también pueden ocurrir, el estrés oxidativo puede causar alteraciones metabólicas e iniciar rutas excitotóxicas. Por ejemplo, el estrés oxidativo causa lipoperoxidación, con la cual se genera también HNE. El HNE altera el transporte de glucosa conduciendo a una falla energética. El HNE provoca también en las neuronas una mayor sensibilidad a la excitotoxicidad ya que inhibe la actividad de ATPasa de la bomba Na/K, la cual es necesaria para mantener la polarización neuronal y por lo tanto el bloqueo de los canales de los receptores NMDA. El óxido nítrico (NO) promueve la formación de radicales peroxinitritos, causando una despolarización mitocondrial y por lo tanto una baja en los niveles de ATP. La excitotoxicidad también puede inducir estrés oxidativo, ya que la activación de los receptores NMDA provoca un incremento en las ERO y de N.
En resumen, los daños biológicos que causan la muerte neuronal generalmente suceden por uno o varios mecanismos del triplete letal. Estos eventos causan una serie de respuestas intracelulares, las cuales promueven la recuperación de la célula o causan su muerte.
Como se ha mencionado anteriormente una parte importante del triplete letal es el estrés oxidativo. Sin embargo también se presenta como un elemento secundario de los otros dos elementos del triplete, el compromiso metabólico y la excitotoxicidad. Ahora nos referiremos más ampliamente al efecto nocivo de los radicales libres y a las defensas antioxidantes con las que cuentan los organismos para reducir las consecuencias negativas de dichas moléculas.
Las ERO se forman constantemente bajo condiciones normales, como una consecuencia del metabolismo aeróbico. Las ERO incluyen radicales libres como el anión superóxido, radicales hidroxilos y el peróxido de hidrógeno. Existen ERO particularmente transitorias debido a su alta reactividad química, por lo que pueden reaccionar directamente con el ADN, proteínas, carbohidratos y lípidos de manera nociva para el organismo. Algunas tipos celulares poseen extensos sistemas de defensa antioxidantes para combatir a las ERO, otras células directamente por intercepción o indirectamente a través de una reversión del daño oxidativo. Cuando las ERO sobrepasan los sistemas antioxidantes de las células y el equilibrio redox es alterado, el resultado es el estrés oxidativo. El estrés oxidativo como inductor de AP está implicado como ya se ha mencionado en la patogénesis de varias enfermedades crónico-degenerativas. Evidentemente, el cerebro es particularmente vulnerable. Esto no es sorprendente ya que el sistema nervioso central (SNC) es altamente aeróbico y extremadamente susceptible al estrés oxidativo. Adicionalmente, las defensas antioxidantes del cerebro son relativamente pocas, con un contenido extremadamente bajo de catalasa y glutatión.
Las evidencias de que la AP pudiera ser inducida por estrés oxidativo, están dadas por los estudios con agentes apoptóticos, que inducen ERO y que son inhibibles por la adición de antioxidantes como la superóxido dismutasa (SOD) o la catalasa, entre otros.
Tanto las ERO como las ERN se generan en diferentes organelos en respuesta a varios estímulos. La principales fuentes de producción de ERO incluyen a la mitocondria, el retículo endoplásmico, la membrana plasmática y el citosol, mientras que las ERN usualmente se forman en el citosol y en la mitocondria.La mitocondria es el organelo responsable de la respiración aróbica en eucariotes y es la más común fuente de ERO durante la AP. Altas concentraciones de la enzima superóxido dismutasa dependiente de manganeso (MnSOD) en la matriz mitocondrial asegura que los niveles basales de superóxido sea neutralizado antes de que pueda dañar a la célula. Otra oxidasa genertadora de superóxido y que cada vez gana mayor importancia en los estudios sobre AP es la NADPH oxidasa, que encontramos en la membrana plasmática de varias células, la cual se ha demostrado ser necesaria para inducir AP en varios sistemas.
EL NO se sintetiza endogenamente por una familia de enzimas denominadas NOS, de las cuales puede haber de expresión constitutiva, inducible y mitocondrial. La coestimulación de la producción de superóxido y de la NOS mitocondrial (mtNOS) resulta en la formación de altas concentraciones de peroxinitrito.Muchas señales apoptóticas generan ERO y ERN, usualmente a través de las principales fuentes arriba mencionadas. Sin embargo, los receptores de rutas metabólicas y compuestos químicos exógenamente agregados son capaces de generar radicales libres de oxígeno y de nitrógeno en la célula.Las defensas antioxidantes del organismo las podemos dividir en enzimáticas y no enzimáticas (scavenger). Entre las primeras podemos citar a la superóxido dismutasa (SOD), que cataliza la dismutación del anión superóxido en peróxido de hidrógeno y oxígeno. La segunda enzima importante es la catalasa, enzima peroxisomal que cataliza la dismutación del peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. Otra enzima que también puede reducir directamente los peróxidos es la peroxiredoxina (Prx; tioredoxina peroxidasa). Existen al menos 4 diferentes glutatión peroxidasas (GPx1-4) en mamífero, todas ellas contienen selenocisteína y todas ellas catalizan en el citoplasma la reducción del peróxido de hidrógeno utilizando glutatión (GSH) como substrato, a nivel de membrana pueden reducir lipoperóxidos a alcoholes. Entre las moléculas escavengers están un gran número de compuestos de bajo peso molecular que incluyen a las vitaminas C y E, diferentes compuestos de selenio, el ácido lipóico y las ubiquinonas (Coenzima Q10).
La muerte neuronal que se presenta en las enfermedades crónico-degenerativas puede involucrar estrés oxidativo. Intentos por frenar y revertir el daño oxidativo han incluído terapias antioxidantes. Por ejemplo, el Deprenil (selegilina) protege contra la neurotoxicidad mediada por 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetahidropiridina (MPTP) y la akinesia. Como un inhibidor de la monoamino oxidasa (MAO) se pudiera esperar que el deprenil disminuyera la acumulación de peróxido de hidrógeno y por lo tanto disminuir el nivel de estrés oxidativo y consecuentemente la muerte celular. Un inhibidor de las NOS, el 7-nitroindazol (7-NI) es efectivo para prevenir la neurodegeneración en modelos animales de parkinson. Otro inhibidor de las NOS, el Nw-Nitro-L-Arginina metil ester (L-NAME) produce un reestablecimiento en los déficits motores y cognitivos en modelos de primates. En modelos con lesión por 6-Hidroxidopamina (6-hidroxi-DA), antioxidantes como la desferrioxamina (agente quelante de hierro) y la Vitamina E previenen la degeneración nigral y los déficits locomotores en dicho modelo. Ratos transgénicos con sobre-expresión de SOD son resistentes a la toxicidad mediada por MPTP y 6-hidroxi-DA.
En la actualidad, se buscan experimentalmente nuevos agentes antioxidantes que posean un amplio espectro de habilidades neuroprotectoras. Tal es el caso de los derivados hidrosolubles del Fulerano, que a la fecha se han obtenido resultados prometedores para evitar el daño neuronal. Sin embargo, desde mi particular punto de vista, puedo concluir que el envejecimiento saludable de nuestro cuerpo en general y de nuestro cerebro en particular es un camino lleno de decisiones que debemos empezar a recorrer desde hoy. Y que ningún nuevo antioxidante puede reemplazar los beneficios que podemos obtener al evitar las dietas hipercalóricas, las insuficiencias vitamínicas (particularmente ácido fólico y antioxidantes) y la vida sedentaria. Estos nuevos hábitos en nuestro estilo de vida pueden de hecho proteger nuestras neuronas y retardar el envejecimiento cerebral. Antioxidantes como la vitamina E, la coenzima Q10, el ácido lipóico, y evitar en lo posible el ingerir alimentos con conservadores como el glutamato monosódico pueden proveer algún grado de protección a nuestras neuronas.
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El primer estudio que le hicimos a Agustin, fué el de estres oxidativo, y subo el resultado para que puedan verlo.Allí muestra claramente que el nivel de estres es oxidativo, es decir existe un estres quimico, causado por un desequilibrio entre la producción de radicales libres y la capacidad del organismo para eliminar el exceso mediante los antioxidantes.


Lo hicimos en Dr. Flichman, con un simple pinchazo en el dedo y obtuvimos los resultados en minutos. Les copio los datos por si a algun papá le interesa
Dr. Juan Carlos Flichman:
  • Pasteur 740 2º piso-(C1028AAP) (011)4953-0235 FAX 4951-2448
  • M.T.Alvear 2345-1º "A"(C1122AAK) (011)4822-4849 -Ciudad de Buenos Aires-Argentina- e-mail: jcflichman@arnet.com.ar

2 comentarios:

Viviana Landa dijo...

Senora Patrica gracias por compartir tanto conocmiento. Es posible que le escriba a su correo electronico?

En el examen de mi hijo se mostro tambien indicios de disfuncion mitocondrial. El toma CoQ10 y carnitina y carnosine y leucovorin.
Mi correo es vivianalanda5@gmail.com
ayudeme por favor

Viviana Landa dijo...

No entiendo muy bien como seguir su historia en el blog. Por favor ayudeme a recuperar a mi hijo. como esta su hijo Agustin?