definizione
Insieme di sostanze chimiche in grado di prevenire, rallentare o invertire i processi di ossidazione, cioè di impedire lo spostamento di elettroni da una sostanza ad un ossidante, processo che modifica le caratteristiche chimico-fisiche di un elemento.
Le reazioni di ossidazione possono produrre radicali liberi, responsabili dell’avvio di una reazione a catena che danneggia le cellule; lo scopo degli antiossidanti è impedire o bloccare queste reazioni a catena intervenendo sui radicali intermedi ed inibendo altre reazioni di ossidazione, divenendo essi stessi il soggetto del processo di ossidazione: come risultato, gli antiossidanti sono definiti chimicamente agenti riducenti, in quanto le reazioni chimiche coinvolte sono di ossidoriduzione.
effetti delle ossidazioni
Le reazioni di ossidazione sono fondamentali per la vita, in quanto la maggioranza dei processi che producono energia nel corpo appartengono a questa categoria, ma possono rivelarsi altrettanto dannose: per prevenire questi effetti negativi, sono presenti, nell’organismo, complessi sistemi ad azione antiossidante, basati, ad esempio, su sostanze come il glutatione, la vitamina C e la vitamina E; ugualmente esistono enzimi quali catalasi, la superossido dismutasi e varie perossidasi in grado di prevenire i danni ossidativi.
Livelli troppo bassi di antiossidanti o di inibizione degli enzimi antiossidanti causano stress ossidativo e possono danneggiare o uccidere le cellule: infatti questi fenomeni di perossidazione devono essere considerati come la potenziale causa di molte malattie, anche se è difficile comprendere se lo stress ossidativo debba essere considerato la causa o la conseguenza di queste malattie.
Un paradosso nel metabolismo è che mentre la maggior parte degli organismi complessi richiede O2 per la sua esistenza, questa molecola è altamente reattiva ed in grado di danneggiare gli organismi viventi producendo specie reattive dell’ossigeno, per cui si rende necessaria una complessa rete di metaboliti ed enzimi che lavorano sinergicamente per prevenire il danno ossidativo, ovvero in grado di impedire la formazione di queste specie ossidanti o di rimuoverle prima che possano danneggiare i componenti vitali delle cellule.
L’uso di O2 come parte del processo di generazione dell’energia metabolica produce specie reattive all’ossigeno che includono perossido di idrogeno (H2O2), acido ipocloroso (HClO) e radicali liberi come e l’anione superossido (O2−) e il radicale idrossile (OH•); quest’ultimo è particolarmente instabile e reagisce rapidamente e non selettivamente con la maggior parte delle molecole biologiche.
metaboliti ad azione antiossidante
Gli antiossidanti sono suddividibili in solubili in acqua (idrofili) o nei lipidi (idrofobi): i primi svolgono la loro azione prevalentemente nel citoplasma cellulare e nel plasma, mentre i secondi, liposolubili, proteggono le membrane cellulari dalla perossidazione lipidica; in realtà le interazioni tra i differenti tipi di antiossidanti e con i vari metaboliti o i sistemi enzimatici è materia piuttosto complessa e occorre ricordare che queste sostanze hanno effetti sinergici e interdipendenti fra di loro: l’azione di un ossidante può dipendere dalla corretta funzione degli altri membri del sistema antiossidante
La quantità di protezione fornita da un antiossidante dipende quindi dalla sua concentrazione, dalla sua reattività verso la particolare specie reattiva dell’ossigeno considerata e lo stato degli antiossidanti con cui interagisce; sebbene possano essere sintetizzati dal corpo umano, l’apporto dietetico assume un ruolo fondamentale.
Alcuni oligoelementi, come il selenio e lo zinco, sono comunemente considerati nutrienti antiossidanti ma, viceversa, non posseggono un’azione antiossidante di per sé e la loro azione si esplica perchè sono invece necessari per l’attività antiossidante di alcuni enzimi; lo iodio, sotto forma di come ioduro, ha dimostrato una primitiva azione antiossidante diretta, mentre le sostanze dotate di azione sequestrante il ferro, agiscono in modo indiretto, in quanto questo metallo svolge un effetto catalitico nella produzione dei radicali liberi.
L’acido ascorbico (Vitamina C) è un monosaccaride antiossidante che non può essere sintetizzato tal quale nell’essere umano e deve essere introdotto con la dieta; i tocoferoli e i tocotrienoli, comunemente conosciuti con il nome collettivo di Vitamina E, sono vitamine antiossidanti liposolubili, capaci di proteggere le membrane cellulari dall’ossidazione, reagendo con i radicali lipidici prodotti dalla perossidazione lipidica e sembra svolgere un ruolo specifico nella neuro-protezione.
Il glutatione è un peptide contenente cisteina, che pur essendo sintetizzato nelle cellule a partire dagli amminoacidi, può richiedere ulteriori apporti dietetici: nelle cellule, reagisce direttamente con gli ossidanti, pertanto deve essere considerato uno dei più importanti antiossidanti cellulari, oltre che uno dei più potenti.
La melatonina può facilmente attraversare le membrane cellulari e la barriera emato-encefalica e, a differenza di altri antiossidanti, una volta ossidata, non può più essere ridotta al suo stato precedente perché forma numerosi prodotti finali stabili una volta reagito con i radicali liberi: per questo viene detta antiossidante terminale o suicida.
processi enzimatici ad azione antiossidante
Le cellule sono protette contro lo stress ossidativo, grazie ad una rete interattiva di enzimi antiossidanti: le superossido dismutasi, le catalasi e varie perossidasi rimuovono il perossido di idrogeno prodotto dai processi come la fosforilazione ossidativa (un processo fondamentale per la produzione di energia); come per i metaboliti antiossidanti, i contributi di questi enzimi sono difficilmente separabili gli uni dagli altri.
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