ANTIOXIDANTES DEFINICION
Un antioxidante es una
molécula capaz de retardar o prevenir la
oxidación de otras moléculas. La oxidación es una
reacción química de transferencia de
electrones de una sustancia a un
agente
oxidante. Las reacciones de oxidación pueden producir
radicales libres que comienzan
reacciones en cadena que dañan las
células.
Los antioxidantes terminan estas reacciones quitando intermedios del
radical libre e inhiben otras reacciones de
oxidación oxidándose ellos mismos. Debido a esto es que los
antioxidantes son a menudo
agentes reductores tales como
tioles o
polifenoles. Los antioxidantes se encuentran contenidos en el
olivo,
ajo,
arroz integral,
café,
coliflor,
brócoli,
berenjena,
jengibre,
perejil,
cebolla,
cítricos, semolina,
tomates, aceite de semilla de la
vid, té,
romero, entre otros muchos alimentos. La capacidad antioxidante de
algunos frutos, como es el caso de las berenjenas, es mayor durante sus
estadios iniciales.1
También son parte importante constituyente de la
leche materna.
Aunque las reacciones de oxidación son cruciales para la vida,
también pueden ser perjudiciales; por lo tanto las
plantas
y los
animales mantienen complejos sistemas de múltiples tipos de
antioxidantes, tales como
glutatión,
vitamina C, y
vitamina E, así como
enzimas
tales como la
catalasa,
superóxido dismutasa y varias
peroxidasas. Los niveles bajos de antioxidantes o la
inhibición de las enzimas antioxidantes causan
estrés oxidativo y pueden dañar o matar las células.
El estrés oxidativo ha sido asociado a la patogénesis de muchas
enfermedades humanas. Por esta razón la
farmacología estudia de forma intensiva el uso de antioxidantes,
particularmente como tratamiento para
accidentes cerebrovasculares y
enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, se desconoce si el
estrés oxidativo es la causa o la consecuencia de tales enfermedades.
Los antioxidantes también son ampliamente utilizados como ingredientes
en
suplementos dietéticos con la esperanza de mantener la salud y de
prevenir enfermedades tales como el
cáncer
y la
cardiopatía isquémica. Aunque algunos estudios han sugerido que los
suplementos antioxidantes tienen beneficios para la salud, otros grandes
ensayos clínicos no detectaron ninguna ventaja para las
formulaciones probadas y el exceso de la suplementación puede llegar a
ser dañino. Además de estas aplicaciones en medicina los antioxidantes
tienen muchas aplicaciones industriales, tales como
conservantes de alimentos y cosméticos y la prevención de la
Historia
El término antioxidante fue utilizado originalmente para referirse
específicamente a un producto químico que previniera el consumo de
oxígeno. A finales del siglo XIX y a principios de siglo XX, extensos
estudios fueron dedicados a las aplicaciones de antioxidantes en
importantes procesos industriales, tales como la prevención de la
corrosión del metal, la
vulcanización del caucho, y la
polimerización de combustibles en la formación de escoria en
motores de combustión interna.2
Las primeras investigaciones sobre el rol de los antioxidantes en
biología se centró en su uso en la prevención de la oxidación de
grasas insaturadas, que es la causa de la rancidez.3
La actividad antioxidante podía ser medida simplemente colocando la
grasa en un contenedor cerrado con oxígeno y midiendo la tasa de consumo
de éste. Sin embargo fue la identificación de las
vitaminas A,
C,
y
E como antioxidantes la que revolucionó el campo y condujo a
dilucidar la importancia de los antioxidantes en la bioquímica de los
organismos vivos.45
Los posibles mecanismos de acción de los antioxidantes fue
investigada por primera vez cuando fue reconocido que una sustancia con
actividad antioxidante es probable que sea una que se oxida a sí misma
fácilmente.6
La investigación en cómo la vitamina E previene el proceso de
peroxidación de lípidos condujo a la identificación de antioxidantes
como
agentes reductores que previenen reacciones oxidativas, a menudo
depurando
especies reactivas del oxígeno antes de que puedan dañar las
células.7
El
desafío oxidativo en la naturaleza
Una paradoja en el metabolismo es que mientras que la gran mayoría de
la vida compleja requiere del
oxígeno
para su existencia, el oxígeno es una molécula altamente reactiva que
daña a los seres vivos produciendo especies reactivas del oxígeno.8
Por lo tanto, los organismos poseen una compleja red de
metabolitos y
enzimas
antioxidantes que trabajan juntos para prevenir el daño oxidativo de los
componentes celulares tales como el
ADN,
proteínas y
lípidos.910
Generalmente los sistemas antioxidantes evitan que estas especies
reactivas sean formadas o las eliminan antes de que puedan dañar los
componentes vitales de la célula.89
Las especies reactivas del oxígeno que se producen en las células
incluyen el
peróxido de hidrógeno (H2O2), el
ácido hipocloroso (HClO), y
radicales libres tales como el
radical hidroxilo (· OH) y el
radical superóxido (O2·−).11
El radical del oxhidrilo es particularmente inestable y reacciona
rápidamente y de forma no específica con la mayoría de las moléculas
biológicas. Esta especie se produce del peróxido de hidrógeno en
reacciones redox
catalizadas por metales como la
reacción de Fenton.12
Estos oxidantes pueden dañar las células comenzando reacciones químicas
en cadena tales como la peroxidación de lípidos u oxidando el ADN o
proteínas.9
Los daños al ADN pueden causar
mutaciones y posiblemente
cáncer
si no son revertidos por los mecanismos de
reparación del ADN,1314
mientras que los daños a las proteínas causan la
inhibición de enzimas, la
desnaturalización y la
degradación de proteínas.15
El uso de oxígeno como parte del proceso para generar energía
metabólica produce especies reactivas del oxígeno.16
En este proceso, el anión de superóxido se produce como subproducto de
varios pasos en la
cadena de transporte de electrones.17
Particularmente importante es la reducción de la
coenzima Q en el
complejo III, ya que un radical libre altamente reactivo se forma
como intermediario (Q·−). Este intermediario inestable
puede conducir a una pérdida de electrones cuando estos saltan
directamente al oxígeno molecular y forman el anión superóxido en vez de
desplazarse con la serie de reacciones bien controladas de la cadena de
transporte de electrones.18
En un sistema similar de reacciones en plantas las especies reactivas
del oxígeno también se producen durante la
fotosíntesis bajo condiciones de alta intensidad lumínica.19
Este efecto es compensado en parte por la implicación de
carotenoides en la fotoinhibición, lo que implica que estos
antioxidantes reaccionan con las formas sobre-reducidas de los centros
de reacción fotosintéticos y de tal modo previenen la producción de
superóxido.20
Otro proceso que produce especies reactivas del oxígeno es la
oxidación lipídica que tiene lugar como consecuencia de la producción de
eicosanoides. Sin embargo, las células están provistas de mecanismos
que previenen oxidaciones innecesarias. Las enzimas oxidativas de estas
rutas biosintéticas están coordinadas y son altamente reguladas.21
Metabolitos
Descripción
Los antioxidantes se clasifican en dos amplios grupos, dependiendo de
si son solubles en
agua
(hidrofílicos) o en
lípidos
(hidrofóbicos). En general los antioxidantes solubles en agua reaccionan
con los oxidantes en el
citoplasma celular y el
plasma sanguíneo, mientras que los antioxidantes
liposolubles protegen las membranas de la célula contra la
peroxidación de lípidos.9
Estos compuestos se pueden sintetizar en el cuerpo u obtener de la
dieta.10
Los diferentes antioxidantes están presentes en una amplia gama de
concentraciones en fluidos corporales y tejidos, con algunos tales como
el
glutatión o la
ubiquinona mayormente presente dentro de las células, mientras que
otros tales como el
ácido úrico se distribuyen más uniformemente a través del cuerpo.
La importancia relativa y las interacciones entre estos diferentes
antioxidantes constituye un área compleja, con varios metabolitos y
sistemas de enzimas teniendo efectos
sinérgicos e interdependientes unos de otros.2223
La acción de un antioxidante puede depender de la función apropiada de
otros miembros del sistema antioxidante.10
La cantidad de protección proporcionada por cualquier antioxidante
depende de su concentración, de su reactividad hacia la especie reactiva
del oxígeno y del estado de los antioxidantes con los cuales interactúa.10
Algunos compuestos contribuyen a la defensa antioxidante
quelando los
metales de transición y evitando que catalicen la producción de
radicales libres en la célula. Particularmente importante es la
capacidad de secuestrar el hierro, que es la función de proteínas de
unión al hierro tales como la
transferrina y la
ferritina.24
El
selenio y el
zinc son
comúnmente mencionados como nutrientes antioxidantes pero estos
elementos químicos no tienen ninguna acción antioxidante ellos
mismos sino que se requieren para la actividad de algunas enzimas
antioxidantes.
Ácido ascórbico
El
ácido ascórbico o
vitamina C es un antioxidante
monosacárido encontrado en animales y plantas. Como no puede ser
sintetizado por los seres humanos y debe ser obtenido de la dieta es una
vitamina.37
La mayoría de los otros animales pueden producir este compuesto en sus
cuerpos y no lo requieren en sus dietas.38
En células, es mantenido en su forma reducida por la reacción con el
glutatión, que se puede catalizar por la
proteína disulfuro isomerasa y las glutarredoxinas.3940
El ácido ascórbico es un agente reductor y puede reducir y de tal modo
neutralizar especies reactivas del oxígeno tal como el peróxido de
hidrógeno.41
Además de sus efectos antioxidantes directos, el ácido ascórbico es
también un sustrato para la enzima antioxidante ascorbato peroxidasa,
una función que es particularmente importante en resistencia al estrés
en plantas.42
Glutatión
El
glutatión es un
péptido
que contiene
cisteína y es encontrado en la mayoría de las formas de vida
aerobia.43
No es requerido en la dieta y es sintetizado en las células desde sus
aminoácidos constitutivos.44
El glutatión tiene características antioxidantes ya que el grupo
tiol en su
porción de cisteína es un agente reductor y puede ser oxidado y ser
reducido de forma reversible. En las células, el glutatión es mantenido
en forma reducida por la enzima glutatión reductasa y alternadamente
reduce otros metabolitos y sistemas de enzimas así como reacciona
directamente con los oxidantes.39
Debido a su alta concentración y a su papel central en mantener el
estado redox de la célula, el glutatión es uno de los antioxidantes
celulares más importantes.43
Melatonina
La
melatonina es un poderoso antioxidante que puede cruzar fácilmente
las
membranas celulares y la
barrera hematoencefálica.45
A diferencia de otros antioxidantes, la melatonina no experimenta un
ciclo redox, que es la capacidad de una molécula de experimentar la
reducción y la
oxidación repetidas veces. El completar un ciclo redox permite a
otros antioxidantes (tales como la vitamina C) actuar como pro-oxidantes
y promover la formación de radicales libre. La melatonina, una vez que
es oxidada no se puede reducir a su estado anterior porque forma varios
productos finales estables una vez que reacciona con radicales libres.
Por lo tanto, se le ha referido como antioxidante terminal (o suicida).46
Tocoferoles y tocotrienoles
La vitamina E es el nombre colectivo para un sistema de ocho
tocoferoles y
tocotrienoles relacionados, que son vitaminas antioxidantes
liposolubles.47
De éstos, el α-tocoferol ha sido muy estudiado ya que tiene la
biodisponibilidad más alta y el cuerpo preferentemente absorbe y
metaboliza esta forma.48
La forma del α-tocoferol es la más importante de los antioxidantes
liposolubles y protege las membranas de la célula contra la oxidación
reaccionando con los radicales del lípido producidos en la reacción en
cadena de peroxidación de lípidos.47
Esto quita las formas intermedias de radicales libres y evita que la
propagación de la reacción en cadena continúe. Los radicales oxidados
del α-tocoferoxil producidos en este proceso se pueden reciclar de nuevo
a la forma reducida activa a través de la reducción por el ascorbato, el
retinol o el ubiquinol.49
Las funciones de las otras formas de la vitamina E están menos
estudiadas, aunque el γ-tocoferol es un
nucleófilo que puede reaccionar con mutágenos
electrofílicos48
y los tocotrienoles puede que tengan un rol especializado en la
neuroprotección.50
Carotenoides
Los
carotenoides están entre los pigmentos naturales más comunes y han
sido caracterizados hasta ahora más de 600 compuestos diferentes. Los
carotenoides son responsables por muchos de los colores rojos, amarillos
y naranja de las hojas, frutas y flores de los vegetales, así como
también por el color de algunos insectos, aves, peces y crustáceos.
Solamente pueden ser sintetizados por plantas, hongos, bacterias y
algas, sin embargo muchos animales los incorporan a través de la dieta.
Dos carotenoides dietarios importantes son el licopeno y el β-caroteno.5152
Estos están involucrados en la eliminación (scavenging) de dos de las
especies reactivas del oxígeno, el oxígeno singlete y el radical
peroxilo. Además son efectivos desactivando moléculas excitadas
electrónicamente las cuales están involucradas en la generación tanto de
radicales como del propio oxígeno singlete.53
El quenching del oxígeno singlete por los carotenoides, ocurre a través
de un quenching tanto físico como químico. La interacción de los
carotenoides con el oxígeno singlete, depende principalmente del
quenching físico, lo cual implica la transferencia directa de energía
entre ambas moléculas. La energía del oxígeno singlete es transferida al
carotenoide produciendo oxígeno triplete molecular (en su estado basal)
y caroteno excitado. El carotenoide retorna a su estado basal, disipando
esta energía a través de la interacción con el solvente a su alrededor.
En contraste con el quenching físico, las reacciones químicas entre el
oxígeno singlete y los carotenoides son de menor importancia,
contribuyendo con menos del 0,05% de la tasa total de quenching. Puesto
que los carotenoides permanecen intactos durante el quenching físico,
del oxígeno singlete estos pueden ser reusados varias veces en estos
ciclos de quenching. El β-caroteno y otros carotenodes, son los
quenchers naturales más eficientes para el oxígeno singlete. Su
actividad como quenchers está relacionada con el número de dobles
enlaces conjugados presentes en la molécula.5254
Los carotenoides, barren eficientemente los radicales peroxilos,
especialmente cuando la tensión de oxígeno es baja. La desactivación de
los radicales peróxilos probablemente dependa de la formación aducto
radical formando un carbono central radical estabilizado por resonancia5556
Cantrell y col (2003), reportaron la capacidad de seis carotenoides
dietarios (β-caroteno, licopeno, zeaxantina, astaxantina, cantaxantina y
luteina) para quenchar el oxígeno singlete en un modelo de membranas
celulares, en donde el oxígeno singlete fue generado tanto en la fase
acuosa como en la lipídica, encontrando que el licopeno y el β-caroteno
exhibieron la tasa más rápida de quenching, siendo la luteína la menos
eficiente. Los otros carotenides tuvieron constantes intermedias. Bando
y col (2004), realizaron un experimento, usando ratones alimentados con
β-caroteno, para determinar si este sirve como antioxidante en la piel
expuesta a los rayos UV-A, actuando como quencher del oxígeno singlete,
encontrando que el β-caroteno dietario se acumula en la piel y actúa
como agente protector contra el daño oxidativo inducido por las
radiaciones UV-A, a través de quenching del oxígeno singlete. Los
β-carotenos dietarios se acumulan en la piel y actúan como agentes
protectores contra el daño oxidativo inducido por las radiaciones UV-A,
a través del quenching del oxígeno singlete.
Polifenoles
Los polifenoles son
fitoquímicos de bajo peso molecular, esenciales para el ser humano.
Estos constituyen uno de los
metabolitos secundarios de las plantas, más numerosos y distribuidos
por toda la planta, con más de 800 estructuras conocidas en la
actualidad. Los polifenoles naturales pueden ir desde moléculas simples
(ácido
fenólico,
hidroxitirosol,
fenilpropanoides,
flavonoides), hasta compuestos altamente polimerizados (ligninas,
taninos).
Los flavonoides representan el subgrupo más común y ampliamente
distribuido y entre ellos los flavonoles son los más ampliamente
distribuidos. Al estar ampliamente distribuidos en el reino vegetal,
constituyen parte integral de la dieta.575859
Los polifenoles poseen una estructura química ideal para la actividad
como consumidores de radicales libres. Su propiedad como antioxidante,
proviene de su gran reactividad como donantes de electrones e hidrógenos
y de la capacidad del radical formado para estabilizar y deslocalizar el
electrón desapareado (termina la reacción en cadena) y de su habilidad
para quelar iones de metales de transición.60
Los polifenoles poseen una porción hidrofílica y una porción hidrofóbica,
por lo que pueden actuar en contra de ROS que son producidas en medios
tanto hidrofóbicos como acuosos. Su capacidad antioxidante esta
directamente relacionada con el grado de
hidroxilación del compuesto.57
Los flavonoides tienen una poderosa acción antioxidante in Vitro, siendo
capaces de barrer un amplio rango de especies reactivas del oxígeno,
nitrógeno y cloro, tales como el
superóxido, el radical hidroxilo, el radical
peroxilo, el
ácido hipocloroso, actuando como agentes reductores. Además pueden
quelar iones de metales de transición.5961
Soobrattee y col (2005), evaluaron la capacidad antioxidante de
diferentes polifenoles encontrando que comparado con los antioxidantes
fisiológicamente activos (glutatión,
α-tocoferol,
ergotioneina) y los sintéticos (trolox, BHT, BHA), estos compuestos
exhibieron una eficacia mayor como antioxidantes. Roginsky (2003),
midiendo la actividad antioxidante de varios polifenoles naturales,
durante la oxidación del metil-linoleato, encontró que todos los
polifenoles estudiados, mostraron una pronunciada actividad
antioxidante, considerando que el mecanismo molecular subyacente a la
actividad antioxidante de los polifenoles, es el de actuar rompiendo la
reacción en cadena. Los polifenoles con dos grupos hidroxilos adyacentes
o cualquier otra estructura quelante, pueden unir metales de transición.
Los polifenoles actúan como consumidores del radical hidroxilo, el
peroxinitrito y el ácido hipocloroso, actuando como agentes reductores.57
Actividades
pro-oxidantes
Los antioxidantes que son agentes de reducción pueden también actuar
como pro-oxidantes. Por ejemplo, la
vitamina C tiene actividad antioxidante cuando
reduce sustancias oxidantes tales como el peróxido de hidrógeno,62
sin embargo puede también reducir iones de metales lo que conduce a la
generación de radicales libres a través de la reacción de Fenton.6364
- 2 Fe3+ + Ascorbato → 2 Fe2+ +
Dehidroascorbato
- 2 Fe2+ + 2 H2O2 → 2 Fe3+
+ 2 OH· + 2 OH−
La importancia relativa de las actividades de los antioxidantes como
pro-oxidantes y antioxidantes es un área de investigación actual, pero
la vitamina C, por ejemplo, parece tener una acción mayormente
antioxidante en el cuerpo.6365
Sin embargo hay menos datos disponibles para otros antioxidantes de la
dieta, como los polifenoles antioxidantes,66
el zinc,67
y la
vitamina E.68
Sistemas de
enzimas
Descripción
Como con los antioxidantes químicos, las células son protegidas
contra el estrés oxidativo por una red de enzimas antioxidantes.89
El superóxido liberado por procesos tales como la
fosforilación oxidativa, primero se convierte en peróxido de
hidrógeno e inmediatamente se reduce para dar agua. Esta ruta de
detoxificación es el resultado de múltiples enzimas con la superóxido
dismutasa catalizando el primer paso y luego las
catalasas y varias
peroxidasas que eliminan el peróxido de hidrógeno. Como con los
metabolitos antioxidantes, las contribuciones de estas enzimas pueden
ser difíciles de separar una de otra, pero la generación de
ratones transgénicos que carecen solo de una enzima antioxidante
puede ser informativa.69
Superóxido dismutasa, catalasa y peroxirredoxinas
Las superóxido dismutasas (SODs) son una clase de las enzimas
cercanamente relacionadas que catalizan el pasaje del anión de
superóxido en peróxido de oxígeno y de hidrógeno.7071
Las enzimas SODs están presentes en casi todas las células aerobias y en
el
líquido extracelular.72
Las enzimas superóxido dismutasa contienen iones metálicos como
cofactores que, dependiendo de la isoenzima, pueden ser
cobre,
zinc,
manganeso o
hierro.
En los seres humanos, las SODs de zinc/cobre están presentes en el
citosol,
mientras que las SODs de manganeso se encuentran en las
mitocondrias.71
También existe una tercera forma de SODs en líquidos extracelulares, que
contiene el cobre y el zinc en sus
sitios activos.73
La isoenzima mitocondrial parece ser la más importante biológicamente de
estas tres, puesto que los ratones que carecen de esta enzima mueren
poco después de nacer.74
En cambio, los ratones que carecen de SODs de zinc/cobre son viables
aunque disminuye su fertilidad, mientras que los ratones sin SODs
extracelular tienen defectos mínimos.6975
En plantas, las isoenzimas de SODs están presentes en el citosol y las
mitocondrias, con SODs de hierro encontradas en
cloroplastos y ausentes en los
vertebrados y las
levaduras.76
Las
catalasas son enzimas que catalizan la conversión del peróxido de
hidrógeno en agua y oxígeno usando hierro o manganeso como cofactor.7778
Esta proteína se localiza en los
peroxisomas de la mayoría de las células
eucariotas.79
La catalasa es una enzima inusual ya que aunque el peróxido de hidrógeno
es su único sustrato, sigue un
mecanismo de ping-pong. Su cofactor es oxidado por una molécula de
peróxido de hidrógeno y después regenerado transfiriendo el oxígeno
enlazado a una segunda molécula de sustrato.80
A pesar de su evidente importancia en la eliminación del peróxido de
hidrógeno, los seres humanos con deficiencia genética de la catalasa –"acatalasemia"–
o los ratones genéticamente modificados para carecer completamente de
catalasa sufren de pocos efectos negativos.8182
Las
peroxirredoxinas son
peroxidasas que catalizan la reducción de peróxido de hidrógeno,
hidroperóxido orgánico y
peroxinitrito.84
Se dividen en tres clases: las típicas 2-cisteín peroxirredoxinas; las
atípicas 2-cisteín peroxirredoxinas; y las 1-cisteín peroxirredoxinas.85
Estas enzimas comparten el mismo mecanismo catalítico básico, en el cual
una cisteína redox-activa en el sitio activo es oxidada a un ácido
sulfénico por el sustrato del peróxido.86
Las peroxirredoxinas parecen ser importantes en el metabolismo
antioxidante, pues los ratones que carecen de peroxirredoxina 1 o 2
acortan su esperanza de vida y sufren de
anemia hemolítica, mientras que las plantas utilizan
peroxirredoxinas para quitar el peróxido de hidrógeno generado en los
cloroplastos.878889
Sistemas tiorredoxina y glutatión
El sistema de la
tiorredoxina contiene la proteína tiorredoxina de 12-kDa
y su
tiorredoxina reductasa compañera.90
Las proteínas relacionadas con la tiorredoxina están presentes en
todos los organismos secuenciados, con plantas tales como la
Arabidopsis thaliana que tiene una diversidad particularmente
grande de
isoformas.91
El sitio activo de la tiorredoxina consiste en dos cisteínas vecinas,
como parte de un motivo estructural CXXC altamente conservado que puede
ciclar entre una forma activa del
ditiol
reducida y la forma oxidada del
disulfuro. En su estado activo, la tiorredoxina actúa como un agente
de reducción eficiente removiendo especies reactivas del oxígeno y
manteniendo otras proteínas en su estado reducido.92
Después de ser oxidado, la tiorredoxina activa es regenerada por la
acción de la tiorredoxina reductasa, usando
NADPH como donante del electrones.93
El sistema del glutatión incluye glutatión,
glutatión reductasa,
glutatión peroxidasa y
glutatión S-transferasa.43
Este sistema se encuentra en animales, plantas y microorganismos.4394
La glutatión peroxidasa es una enzima que contiene cuatro
cofactores de
selenio
que catalizan la ruptura del peróxido de hidrógeno y de hidroperóxidos
orgánicos. Hay por lo menos cuatro diferentes
isoenzimas de glutatión peroxidasa en animales.95
La glutatión peroxidasa 1 es la más abundante y es un muy eficiente
removedor del peróxido de hidrógeno, mientras que la glutatión
peroxidasa 4 es la más activa con las hidroperóxidos de lípidos.
Asombrosamente, la glutatión peroxidasa 1 no es indispensable, ya que
ratones que carecen de esta enzima tienen esperanzas de vida normales,96
pero son hipersensibles al estrés oxidativo inducido.97
Además, las glutatión S-transferasas son otra clase de enzimas
antioxidantes dependientes de glutatión que muestran una elevada
actividad con los peróxidos de lípidos.98
Estas enzimas se encuentran en niveles particularmente elevados en el
hígado
y también sirven en el metabolismo de la detoxificación.99
Estrés
oxidativo y enfermedades
Se piensa que el
estrés oxidativo contribuye al desarrollo de una amplia gama de
enfermedades incluyendo la
enfermedad de Alzheimer,100101
la
enfermedad de Parkinson,102
las patologías causadas por la
diabetes,103104
la
artritis reumatoide,105
y
neurodegeneración en enfermedades de las neuronas motoras.106
En muchos de estos casos, no es claro si los oxidantes desencadenan la
enfermedad, o si se producen como consecuencia de esta y provocan los
síntomas de la enfermedad;11
como alternativa plausible, una enfermedad neurodegenerativa puede
resultar del transporte axonal defectuoso de las mitocondrias que
realizan reacciones de oxidación. Un caso en el cual esto encaja es en
el particularmente bien comprendido papel del estrés oxidativo en las
enfermedades cardiovasculares. Aquí, la oxidación de la
lipoproteína de baja densidad (LDL) parece accionar el proceso del
aterogénesis, que da lugar a la
aterosclerosis, y finalmente a la enfermedad cardiovascular.107108
Del mismo modo, numerosos estudios han observado que el estrés oxidativo
promueve la
apoptosis por diferentes vías de señalización.109
Una dieta con pocas calorías prolonga la esperanza de vida media y
máxima en muchos animales. Este efecto puede implicar una reducción en
el estrés oxidativo.110
Mientras que hay buena evidencia que sustenta el papel del estrés
oxidativo en el envejecimiento en organismos modelo tales
Drosophila melanogaster y
Caenorhabditis elegans,111112
la evidencia en mamíferos es menos clara.113114115
Dietas abundantes en frutas y vegetales, que poseen elevados niveles de
antioxidantes, promueven la
salud y
reducen los efectos del envejecimiento,116
no obstante, la suplementación antioxidante de la vitamina no tiene
ningún efecto perceptible en el proceso de envejecimiento, así que los
efectos de las frutas y vegetales pueden no estar relacionados con su
contenido de antioxidantes.117118
Efectos en la
salud
Tratamiento de enfermedades
El
cerebro es único en cuanto a su gran vulnerabilidad a daños
oxidativos debido a su alta tasa metabólica y a niveles elevados de
lípidos poliinsaturados que son el blanco de la peroxidación de lípidos.119
Por lo tanto, los antioxidantes son de uso general en medicina para
tratar varias formas de lesiones cerebrales. Los análogos de la
superóxido dismutasa,120
como el
tiopentato de sodio y
propofol son usados para tratar daños por reperfusión y lesión
cerebral traumática,121
mientras que la droga experimental NXY-059122123
y ebselen124
son utilizadas en el tratamiento de los
accidentes cerebrovasculares. Estos compuestos parecen prevenir el
estrés oxidativo en neuronas y prevenir la
apoptosis y el daño neurológico. Los antioxidantes también se están
investigando como posibles tratamientos para las enfermedades
neurodegenerativas tales como la
enfermedad de Alzheimer, la
enfermedad de Parkinson y la
esclerosis lateral amiotrófica.125126
Prevención de
enfermedades
Los antioxidantes pueden anular los efectos perjudiciales de los
radicales libres en las células,9
y la gente con una dieta de frutas y vegetales ricos en polifenoles y
antocianinas tienen un riesgo más bajo de contraer cáncer, enfermedades
cardíacas y algunas enfermedades neurológicas.127
Esta observación sugirió que estos compuestos pudieran prevenir
enfermedades tales como
degeneración macular,128
inmunidad suprimida debido a una nutrición pobre,129
y neurodegeneración, que son causados por el estrés oxidativo.130
Sin embargo, a pesar del papel claro del estrés oxidativo en las
enfermedades cardiovasculares, estudios controlados usando vitaminas
antioxidantes no han mostrado ninguna reducción clara en el progreso o
riesgo de contraer enfermedades cardíacas.131
Esto sugiere que otras sustancias en las frutas y los vegetales
(posiblemente los
flavonoides) por lo menos expliquen parcialmente la mejor salud
cardiovascular de quienes consumen más frutas y vegetales.132
Se piensa que la oxidación de
lipoproteínas de baja densidad en la sangre contribuye a las
enfermedades cardíacas y en estudios de observación iniciales se
encontró que gente que tomaba suplementos de la vitamina E tenía riesgos
más bajos de desarrollar enfermedades cardíacas.133
Por consiguiente se realizaron por lo menos siete grandes ensayos
clínicos conducidos para probar los efectos del suplemento antioxidante
con vitamina E, en dosis que se extendían desde los 50 a los 600 mg por
día. Sin embargo, en ninguno de estos ensayos se encontró un efecto
estadístico significativo de la vitamina E sobre el número total de
muertes o en las muertes debido a enfermedades cardíacas.134
Mientras que varios ensayos han investigado suplementos con altas
dosis de antioxidantes, el estudio "Supplémentation en Vitamines et
Mineraux Antioxydants" (SU.VI.MAX) testeó el efecto de la
suplementación con dosis comparables a las de una dieta sana.135
Más de 12.500 hombres y mujeres de Francia tomaron tanto dosis bajas de
antioxidates (120 mg de ácido ascórbico, 30 mg de vitamina E, 6 mg de
beta-caroteno, 100
μ
{\displaystyle \mu }
g
de selenio, y 20 mg de zinc) o píldoras de
placebo por un promedio de 7,5 años. Los investigadores encontraron
que no había ningún efecto estadístico significativo de los
antioxidantes en la esperanza de vida media, cáncer, o enfermedades
cardíacas. Sin embargo, un análisis de un subgrupo demostró una
reducción del 31% en el riesgo de cáncer en hombres, pero no en mujeres.
La producción de antioxidantes naturales y los antioxidantes que se
obtienen con la alimentación, no es suficiente para la mayoría de las
personas, por esa razón muchas compañías alimentarias y de
nutracéuticos venden formulaciones de antioxidantes como suplementos
dietéticos y estos son ampliamente consumidos en los países
industrializados.136
Estos suplementos pueden incluir químicos específicos antioxidantes,
como el
resveratrol (de las semillas de uva), combinaciones de
antioxidantes, como el "ACES" productos que contienen beta-caroteno
(provitamina A), vitamina C, vitamina E y Selenio,
o hierbas especiales que se sabe que contienen antioxidantes, como el
té
verde y el
jiaogulan. Aunque algunos de los niveles de vitaminas antioxidantes
y minerales en la dieta son necesarios para la buena salud, hay
considerables dudas sobre si los suplementos antioxidantes son
beneficiosos y, en caso afirmativo, que antioxidantes lo son y en qué
cantidades.127137138
La terapia antioxidante es uno de los temas de mayor actividad
investigadora en los últimos años, en los que han comenzado a sumarse la
presencia de diversos nanomateriales con potenciales propiedades
farmacológicas.139
Ejercicio físico
Durante el ejercicio, el consumo de oxígeno puede aumentar por un
factor mayor a 10.140
Esto da lugar a un gran aumento en la producción de oxidantes y los
resultados de los daños que contribuye a la fatiga muscular durante y
después del ejercicio. La
respuesta inflamatoria que se produce después de arduos ejercicios
también está asociada con el estrés oxidativo, especialmente en las 24
horas después de un período de sesiones de ejercicio. La respuesta del
sistema inmunitario a los daños causados por el ejercicio llega a su
máximo de 2 a 7 días después del ejercicio, el período de adaptación
durante el cual el resultado de una mayor aptitud es mayor. Durante este
proceso los radicales libres son producidos por los
neutrófilos para eliminar el tejido dañado. Como resultado, elevados
niveles de antioxidantes tienen el potencial para inhibir los mecanismos
de recuperación y adaptación.141
Las pruebas de los beneficios de los suplementos antioxidantes en el
ejercicio vigoroso han arrojado resultados contradictorios. Hay fuertes
indicios de que una de las adaptaciones derivadas de ejercicio es el
fortalecimiento de las defensas antioxidantes del organismo, en
particular el sistema de glutatión, para hacer frente al aumento de
estrés oxidativo.142
Es posible que este efecto pueda ser en cierta medida una protección
contra las enfermedades que están asociadas al estrés oxidativo, lo que
podría proporcionar una explicación parcial de la menor incidencia de
las enfermedades más comunes y una mejora en la salud de las personas
que realizan ejercicio regularmente.143
Sin embargo no se han observado beneficios en deportistas que toman
suplementos de vitamina A o E.144
Por ejemplo, a pesar de su papel clave en la prevención de la
peroxidación de los lípidos de membrana, en 6 semanas de suplementación
con vitamina E no se observan efectos sobre el daño muscular en
corredores de maratón.145
Aunque parece ser que no hay un aumento en las necesidades de vitamina C
en los atletas hay algunas pruebas de que los suplementos de vitamina C
aumentan la cantidad de ejercicio intenso que se puede hacer y que el
suplemento de vitamina C antes de estos ejercicios puede reducir la
cantidad de daño muscular.146147
Sin embargo, otros estudios no encontraron tales efectos y algunos
sugieren que los suplementos con cantidades tan altas como 1.000 mg
inhiben la recuperación.148
Efectos adversos
Ácidos reductores relativamente fuertes pueden tener efectos
negativos en la nutrición al unirse con los minerales de la dieta como
el hierro
y el zinc
en el tracto gastrointestinal, lo que les impiden ser absorbidos.149
Entre los ejemplos más notables están el
ácido oxálico, los
taninos
y
ácido fítico, que se encuentran en cantidades elevadas en dietas
vegetarianas.150
Deficiencias de hierro y
calcio
son frecuentes en las dietas de los países en vías de desarrollo, donde
la dieta tiene menos carne y hay un elevado consumo de ácido fítico de
los frijoles y el pan sin levadura de grano entero.151
Antioxidantes
no polares como el
eugenol,
un importante componente del aceite de
clavo de olor tiene límites de toxicidad que pueden ser superados
con el mal uso de los
aceites esenciales sin diluir.155
La toxicidad asociada con elevadas dosis de antioxidantes solubles en
agua tales como el ácido ascórbico es mucho menos común, ya que estos
compuestos pueden ser excretados rápidamente en la
orina.156
Dosis muy altas de algunos antioxidantes pueden tener efectos nocivos a
largo plazo. Los análisis de ensayos de la eficacia del beta-caroteno y
retinol (CARET por sus siglas en inglés) en pacientes con
cáncer de pulmón han demostrado que los fumadores que toman
suplementos de beta-caroteno aumentan sus probabilidades de contraer
este tipo de cáncer.157
Estudios posteriores han confirmado estos efectos negativos en los
fumadores provocados por el beta-caroteno.158
Estos efectos nocivos también pueden verse en los no fumadores, según
un reciente
metaanálisis de los datos incluyendo datos de aproximadamente
230.000 pacientes se mostró que la suplementación con beta-caroteno,
vitamina A, o vitamina E se asocian a una mayor mortalidad, pero no se
ve un efecto significativo con la vitamina C.159
No se observaron riesgos para la salud cuando todos los estudios
aleatorios se examinaron juntos, pero un aumento en la mortalidad se
detectó sólo cuando los ensayos de alta calidad y bajo error sistemático
se analizaron por separado. Sin embargo, como la mayoría de estos
ensayos trataban con personas mayores, o que ya sufrían alguna
enfermedad, estos resultados pueden no ser aplicables a la población en
general.160
Estos resultados son consistentes con algunos metaanálisis precedentes,
que también sugirieron que la suplementación con vitamina E aumentaba la
mortalidad,161
y que los suplementos antioxidantes aumentan el riesgo de
cáncer de colon.162
Sin embargo, los resultados de este metaanálisis son inconconsistentes
con otros estudios, como el ensayo SU.VI.MAX, que sugiere que los
antioxidantes no tienen ningún efecto sobre las causas de mortalidad.135163164165
En general el gran número de ensayos clínicos llevados a cabo sobre los
suplementos antioxidantes sugieren que cualquiera de estos productos no
tienen ningún efecto sobre la salud o que causan un pequeño aumento en
la mortalidad en los ancianos o en grupos de la población vulnerables.127137159
Mientras que la administración de suplementos antioxidantes se
utiliza ampliamente en los intentos para impedir el desarrollo de
cáncer, se ha propuesto que los antioxidantes pueden, paradójicamente,
interferir con los tratamientos contra el cáncer.166
Se cree que esto ocurre ya que el entorno de las células cancerosas
causa altos niveles de estrés oxidativo, haciendo que estas células sean
más susceptibles a un mayor estrés oxidativo inducido por los
tratamientos. Como consecuencia, al reducir el estrés redox en las
células cancerosas, se cree que los suplementos antioxidantes disminuyen
la eficacia de la
radioterapia y la
quimioterapia.167
Sin embargo, esta preocupación no parece ser válida, ya que ha sido
abordada por múltiples ensayos clínicos que indican que los
antioxidantes pueden ser neutrales o beneficiosas en el tratamiento del
cáncer.168169
Controversias
No son pocos los expertos que mantienen posiciones críticas sobre los
supuestos efectos beneficiosos atribuidos a los suplementos de
antioxidantes. Nadie discute hoy que hay pruebas de que las frutas y
hortalizas que contienen antioxidantes tienen ciertos efectos
beneficiosos sobre distintos aspectos de la salud. Consecuentemente, se
acepta como una recomendación de consumo saludable la de tomar de forma
regular estos productos naturales, frutas y verduras.
Pero afirmar, por extensión, que el consumo de suplementos de
antioxidantes tiene esos mismos efectos beneficiosos resulta
científicamente rebatible. Sin duda son necesarios más y mejores pruebas
científicas sobre esta cuestión:170
-
- La American Heart Association reconoce que no hay pruebas de
que los suplementos de antioxidantes tengan ningún papel en la
prevención del riesgo cardiovascular, y no los recomienda, e
incluso menciona que algunos datos limitados indican ciertos
riesgos asociados a estos productos.171
-
- El National Cancer Institute, de la misma forma, destaca que
las evidencias para afirmar que los suplementos de antioxidantes
juegan algún papel en la prevención del cáncer son
insuficientes, y que, por tanto, debe seguirse una dieta
saludable basada en los alimentos vegetales sin recurrir a los
suplementos.172
Medida y niveles en los alimentos
La medida de antioxidantes no es un proceso directo, como éste es un
grupo diverso de compuestos con diversas reactividades a diversas
especies reactivas del oxígeno. En
tecnología de los alimentos, la
capacidad de absorbancia de radicales del oxígeno (ORAC por sus
siglas en inglés) se ha convertido en el estándar actual de la industria
para determinar la capacidad de antioxidantes en alimentos, jugos y
aditivos alimenticios.173174
Otras pruebas de medición incluyen el reactivo de Folin-Ciocalteu y el
ensayo de
capacidad antioxidante equivalente al trolox.175176
En medicina, una gama de diversos análisis se utiliza para determinar la
capacidad antioxidante del plasma sanguíneo y de éstos, el análisis de
ORAC es el más confiable.177
Los antioxidantes se encuentran en cantidades que varían en alimentos
tales como vegetales, frutas,178
cereales del grano, legumbres y nueces. Algunos antioxidantes tales como
licopeno y el ácido ascórbico se pueden destruir si son almacenados
mucho tiempo, o por cocción prolongada.179180
Otros compuestos antioxidantes son más estables, por ejemplo los
antioxidantes polifenólicos en alimentos tales como cereales, trigo
integral y té.181182
En general los alimentos procesados contienen menos antioxidantes que
los alimentos frescos y crudos, puesto que los procesos de la
preparación exponen el alimento al oxígeno.183
Existe un mercado creciente en alimentos funcionales, lo que ha
conllevado la aparición de productos enriquecidos en antioxidantes, como
pueden ser diversas margarinas o aceite de oliva enriquecido con
licopeno.184
Algunos antioxidantes se producen en el cuerpo y no son absorbidos en
el
intestino. Un ejemplo es el glutatión, que es producido a partir de
aminoácidos. Mientras que cualquier glutatión en los intestinos es
escindido para liberar
cisteína,
glicina
y
ácido glutámico antes de ser absorbido, incluso las dosis orales
grandes tienen poco efecto en la concentración del glutatión en el
cuerpo.186
El ubiquinol (coenzima
Q) también se absorbe mal en los intestinos y es producido en el
hombre por la
ruta del mevalonato.36
Usos en tecnología
Antioxidantes en alimentos
La oxidación de los alimentos, o enranciamiento, es la segunda causa
deterioro, después de la alteración por microrganismos. Consecuentemente
se utilizan antioxidantes para
preservar los alimentos. La exposición al oxígeno y la luz del sol
son dos de los factores principales que causan la oxidación de
alimentos, así que el alimento es protegido manteniéndolo en la
oscuridad y en envases impermeables al oxígeno. En la conservación de
vegetales no procesados, como el oxígeno es también importante para la
respiración de la planta, almacenarlos en condiciones
anaerobias produce sabores y colores desagradables.187
Por lo tanto el empaquetado de frutas frescas y vegetales contiene una
atmósfera de oxígeno de ~8%. También pueden intervenir en la oxidación
enzimas. Su acción se previene mediante el escaldado.
La oxidación afecta principalmente a los ácidos grasos insaturados,
de modo que cuánto más insaturadas son las grasas presentes en un
alimento, más fácil es que se oxiden. La oxidación se produce por una
reacción en cadena de
radicales libres, que se ve acelerada por la presencia de iones de
metales con dos valencias estables, especialmente hierro y cobre. Esta
reacción se puede producir también en alimentos congelados. Los
antioxidantes presentes de forma natural o añadidos a los alimentos
pueden actuar de cuatro formas188:
- Eliminando el oxígeno al reaccionar con él, como hacen el ácido
ascórbico y el eritórbico
- Cortando la reacciónde propagación en cadena, estabilizando los
radicales libres. De esta forma actúan los tocoferoles (E306), el
propil gallato (PG, E310), la ter-butilhidroquinona (TBHQ), el
butil hidroxianisol (BHA, E320) y el
butil hidroxitolueno (BHT, E321).189190,
así como y diversos antioxidantes presentes en especias, como el
ácido carnósico del romero.
- Secuestrando los metales que pueden actuar como catalizadores.
Este es el mevcanismo por el que atúan el ácido cítrico y el EDTA
- Mediante quenching del oxígeno singlete, mecanismo por el que
actúan los
carotenoides
Uso industrial
Algunos antioxidantes se agregan a productos industriales. Un uso
común es como estabilizador en
combustibles y
lubricantes para prevenir la oxidación, y en la gasolina para
prevenir la polimerización que conduce a la formación de residuos en los
motores.191
También se utilizan para prevenir la degradación oxidativa del
caucho,
los
plásticos y los
pegamentos que causa una pérdida de la fuerza y flexibilidad de
estos materiales.192
Los conservantes antioxidantes también se agregan a los
cosméticos a base de grasa tales como lápices labiales y cremas
hidratantes para prevenir la rancidez.
| Aditivo
|
Componentes193
|
Aplicaciones193
|
| AO-22
|
N,N'-di-2-butil-1,4-fenilenediamina
|
Aceites de turbinas y transformadores,
fluidos hidraúlicos, ceras y grasas
|
| AO-24
|
N,N'-di-2-butil-1,4-fenilenediamina
|
Aceite de baja temperatura
|
| AO-29
|
2,6-di-tert-butil-4-metilfenol
|
Aceites de turbinas y transformadores,
fluidos hidraúlicos, ceras, grasas y gasolina
|
| AO-30
|
2,4-dimetil-6-tert-butilfenol
|
Combustible de aviones
|
| AO-31
|
2,4-dimetil-6-tert-butilfenol
|
Combustible de aviones
|
| AO-32
|
2,4-dimetil-6-tert-butilfenol y
2,6-di-tert-butil-4-metilfenol
|
Combustible de aviones
|
| AO-37
|
2,6-di-tert-butilfenol
|
Combustible de aviones ampliamente utilizado
|
Referencias
ANTIOXIDANTES REALIDADES O MITOS ????
Afrodisiaco refiere todo lo que estimula
el apetito sexual, pueden ser alimentos, bebidas, medicamentos, objetos,
aromas, ambientes, etc. Para muchos investigadores la conexión libido-
alimento es más psicológica que fisiológica, pues al día de hoy la
ciencia médica occidental no tiene pruebas contundentes
sobre alimentos que aumenten la potencia sexual, por tanto resultan ser
más sugestión que realidad.
¡No
te decepciones! Si en tus planes para este 14 de febrero estaba incluir
fresas con chocolate, ostras y champagne, aún lo puedes hacer ya que
existen alimentos que de acuerdo a su composición nutrimental y su
efecto psicológico aumentan el deseo sexual, incluso
algunos de ellos pueden poseer efectos fisiológicos que ayudan a mejorar
la circulación sanguínea (para una mejor erección) y a relajar los
músculos.
Entre los alimentos afrodisiacos más usuales se encuentra:
Miel
Sabías que se le conoce como “luna de miel” a la noche de bodas porque
los novios acostumbraban a beber miel para mejorar la fertilidad.
La
miel es rica en hidratos de carbono, ni más ni menos que la mejor fuente
de energía que el cuerpo puede obtener de forma casi inmediata. Además
este nutrimento contribuye en la producción de serotonina,
neurotransmisor encargado de hacernos sentir bien y de buenas.
Fresas
La
única relación que existe entre las fresas y el deseo sexual, es el
parecido que tiene la fruta con los genitales femeninos. Si le rascamos,
podría atribuirse que las fresas son ricas en vitamina C, nutrimento
indispensable en la síntesis de los neurotransmisores previamente
comentados.
Chocolate
El
chocolate es uno de los alimentos más representativos durante la
festividad del 14 de febrero y eso tiene un porqué. Estudios han
mostrado la feniletilamina contenida en el cacao mejora el estado de
ánimo, produce placer y atracción sexual. También afecta los niveles de
serotonina y genera endorfinas, sustancias relacionadas con la
felicidad.
Ojo, prefiere chocolates que contengan por lo menos 70% cacao.
Ostras
Uno
de los alimentos icono cuando de afrodisiacos se habla. Los mariscos en
general (no solo las otras) son ricos en zinc, un mineral que promueve
la síntesis de hormonas sexuales, principalmente masculinas. Su
deficiencia está relacionada con el bajo deseo sexual.
Champagne
Aquí si te fallamos. Si bien el alcohol propicia conductas “atrevidas”,
inhibe el desempeño sexual, además puede tener un efecto depresivo en la
persona que lo consume. Si acaso, podría recomendar un par de copas de
vino tinto, pues el resveratrol que contiene es un rico y potente
antioxidante. Ojo, ¡sólo dos!
Especias aromáticas
Pimienta, jengibre, canela, clavo, azafrán y menta pueden ayudar a
mejorar e incrementar la circulación sanguínea, además el olor de estas
especias ayuda a estimular la glándula pituitaria la cual juega un
importante papel en la regulación de la sexualidad y la fertilidad.
Ojo. Comer en exceso especias te puede provocar malestar
gastrointestinal.
Recomendaciones para cumplir “como se debe”
- Evita cenar en exceso y disminuye el consumo de alcohol, tabaco,
café, azúcares y grasas.
- Previo al encuentro, evita alimentos ricos en fibra (pueden
hacerte quedar mal).
- ¿Sin deseo? Incluye alimentos ricos en fósforo, calcio y
magnesio (huevo, leche, pescado).
- ¿Menopausia? Los fitoestrógenos (soya, linaza, edamames,
alfalfa) tienen propiedades similares a los estrógenos, regulan el
flujo de hormonas femeninas y mejoran la circulación sanguínea.
- Procura un ambiente romántico acompañado de una rica cena y
alejado de la palabra favorita de nosotros los mexicanos: culpa.
Cabe mencionar que los alimentos mágicos no
existen. El mejor afrodisiaco en sentirse y estar bien
con uno mismo. Comer es un placer, ¡disfrútalo!
Feliz día de San Valentín.
