Radicais Livres



Introdução

Olá, pessoal!!
O objetivo dessa postagem é conceituar radicais livres e mostrar exemplos daqueles de maior relevância biológica e bioquímica para que possamos lançar idéias básicas iniciais sobre o assunto.
1) O que são os radicais livres?
Radicais livres são moléculas (orgânicas ou inorgânicas) e átomos de existência independente (livre) que possuem um número ímpar de elétrons em sua camada de valência. Disso decorre que há pelo menos um elétron desemparelhado (orbital incompleto) na camada mais externa da eletrosfera do átomo. Moléculas podem ser radicais livres se um ou mais átomos presentes têm elétrons não pareados.
Esse elétron ímpar confere grande instabilidade à espécie química, o que faz com que ela seja extremamente reativa e consequentemente tenha uma vida média geralmente muito curta. Radicais livres de diferentes tipos variam em sua reatividade química mas, em geral, eles são mais reativos que as espécies não radicais.
Visando a obter uma configuração eletrônica em que todos seus elétrons estejam pareados, os radicais livres reagem com uma vasta gama de substâncias, inclusive componentes celulares, geralmente atuando como agentes oxidantes (receptores de elétrons) ao capturar para si elétrons desses componentes (numa reação de oxi-redução).
Pode-se perceber que o componente sobre o qual o radical livre exerce sua ação torna-se outro radical livre, que também irá tentar garantir a integridade de seus orbitais e, assim, ocorrem várias reações em cadeias, o que leva à formação de um grande número de radicais livres a partir de um único. É fácil perceber que nesse processo, várias estruturas celulares podem ser danificadas. Em uma futura postagem, o grupo irá detalhar que estruturas são essas, como os radicais livres podem lesá-las e a conseqüência disso para o corpo.
2) Quais radicais livres estão presentes em nosso corpo?

Nos sistemas biológicos, os radicais livres sobre os quais mais se comenta são aqueles nos quais o elétron desemparelhado encontra-se centrado nos átomos de oxigênio. Dentre eles estão:






Há também aqueles nos quais o elétron desemparelhado encontra-se centrado nos átomos de nitrogênio, dentre eles:




Gostaríamos de salientar que é importante que se diferencie o conceito de espécies reativas de oxigênio(EROs) da idéia de radicais livres derivados do oxigênio e de espécies reativas de nitrogênio(ERNs) da idéia de radicais livres derivados do nitrogênio, que são muitas vezes tomadas erroneamente como sinônimos.

Como já vimos, quando se fala em radicais, estamos nos referindo a espécies com elétrons não-pareados em sua órbita externa. Já quando se mencionam as EROs ou ERNs, estamos nos referindo a um conjunto mais amplo, que inclui não só radicais livres, mas também espécies químicas altamente reativas que não possuem elétrons ímpares na camada de valência, que são as espécies reativas de oxigênio ou nitrogênio não radicalares.

Apesar de nosso blog ser centrado nos radicais livres, iremos também nos referir a EROs e ERNs, mesmo àquelas que não são radicais livres, pois reconhecemos que muitas vezes elas podem agir de maneira semelhante aos radicais livres e também contribuir para a formação de alguns deles.

Abaixo estão alguns exemplos de EROs e ERNs que não são radicais livres:














Além disso, há também radicais livres e outras espécies reativas advindas de outros elementos químicos, como o carbono, o cloro e o enxofre. No entanto, por enquanto vamos nos centrar naqueles originados a partir do oxigênio e nitrogênio e ao longo das outras postagens do blog, quando necessário, esses outros radicais serão devidamente mencionados.



Ao longo das postagens futuras vamos entender de onde vêm os radicais livres, suas funções, como eles agem e o que pode barrar a sua atuação.

3) Referências
Para a elaboração do post, as seguintes fontes foram utilizadas:
* RADICAIS LIVRES. Escrito por Daniela Kiyoko Yokaichiya, Eduardo Galembeck e Bayardo Baptista Disponível para download em: http://www.bdc.ib.unicamp.br/rbebbm/visualizarMaterial.php?idMaterial=76>
* RADICAIS LIVRES E OS PRINCIPAIS ANTIOXIDANTES DA DIETA. Revista de Nutrição-Rev. Nutr. vol.12 no.2 Campinas May/Aug. 1999. Escrito por Maria de Lourdes Pires Bianchi e Lusânia Maria Greggi Antunes. Disponível para download em: http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S1415-52731999000200001&script=sci_arttext&tlng=es>
* RADICAIS LIVRES. Monitoria de Bioquímica 2005/2 FFFCMPA. Frederico B. Ribeiro. Disponível em: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:LOqYbohWhNsJ:bioquimica.ufcspa.edu.br/pg2/pgs/medicina/links/seminarios20052/RADICAIS%2520LIVRES.ppt+%E2%80%A2+Radicais+Livres+Frederico+B+Ribeiro+Monitoria+de+Bioqu%C3%ADmica+FFFCMPA+2005/2&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br>
* ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO E DE NITROGÊNIO, ANTIOXIDANTES E MARCADORES DE DANO
OXIDATIVO EM SANGUE HUMANO: PRINCIPAIS MÉTODOS ANALÍTICOS PARA SUA DETERMINAÇÃO. Quim. Nova, Vol. 30, No. 5, 1323-1338, 2007. Por Sandra Mary Lima Vasconcelos, Marília Oliveira Fonseca Goulart, José Benedito de França Moura, Vanusa Manfredini, Mara da Silveira Benfato e Lauro Tatsuo Kubota. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/qn/v30n5/a46v30n5.pdf
* ESTRESSE OXIDATIVO: RELAÇÃO ENTRE GERAÇÃO DE ESPÉCIES REATIVAS E DEFESA DO ORGANISMO. Por André L. B. S. Barreiros, Jorge M. David e Juceni P. David. Quim. Nova, Vol. 29, No. 1, 113-123, 2006. Disponível para download em: http://www.scielo.br/pdf/qn/v29n1/27866.pdf


* ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO E NITROGÊNIO EM CÉLULAS MUSCULARES DURANTE CONTRAÇÕES. Por Leonardo R. Silveira. Arq Bras Endocrinol Metab vol.48 no.6 São Paulo Dec. 2004. Disponível em: http://drashirleydecampos.com.br/noticias/18682

Por fim, gostaríamos de indicar um vídeo, que também utilizamos como referência para a postagem. Além de fazer considerações gerais a respeito dos radicais livres, ele comenta sobre a relação deles com o envelhecimento e fala um pouco sobre fatores que levam à sua formação, assuntos de futuras postagens do blog. Infelizmente o vídeo está em inglês, mas vale a pena dar uma olhada :)
Bom, por hoje é só :D
Esperamos que as informações mostradas tenham sido esclarecedoras e que possam ter levado conhecime útilos leitores.
Qualquer dúvida, recomendação, observação ou reclamação (sninf) é só comentar!
Fontes Endógenas

- De onde vem, como aparecem esses radicais livres? Talvez vocês leitores estejam se perguntando, pois afinal dissemos quem são e até de certa forma como combatê-los com os antioxidantes. Mas de porque chegam até nós e como?
Os radicais livres tem duas principais fontes a exógena e a endógena. Hoje trataremos das fontes endógenas e em uma outra postagem vocês terão conhecimentos sobre as fontes exógenas, mas para se ter uma noção fontes exógenas tratam – se dos próprios alimentos, cigarro e álcool.
Mas a abordagem são as fontes endógenas.
O incrível é que todos, até mesmo sem muito conhecimento, tentam evitar os radicais livres, pois sabem que estão relacionados com o envelhecimento. Mas nem todos sabem que pra vivermos precisamos respirar e este processo, a nível celular, é uma das maiores fontes de produção de radicais livres em nossas células.
Quando inspiramos o gás oxigênio, pela hematose1, chega aos nossos vasos sanguíneos que o leva até as células. É nas células que tudo acontece. De forma simplificada, no citoplasma da célula ocorre uma via metabólica chamada glicólise (lise=quebra; quebra da glicose) que a partir da glicose(carboidrato produzido na fotossíntese e adquirido pelos alimentos) e através de várias reações é produzido duas moléculas de piruvato. Há liberação de dois átomos de hidrogênio que são capturados pelo NAD+(Nicotinamida-Adenina-Dinucleotídeo) um aceptor de elétrons, que fica na forma de NADH. Após a glicólise, o piruvato entra na mitocôndria e na matriz mitocondrial sofre uma oxidação e se transforma em acetil-CoA.
A segunda etapa da respiração é o ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico, que é uma série de reações onde o ácido cítrico é será consumido e se produzirá gás carbônico e NADH e FADH2 (outro aceptor de elétrons chamado Flavina-Adenina-Dinucleotídeo). A fase final da respiração, que será essa fase a mais importante para nosso estudo, chamada de fosforilação oxidativa ou cadeia respiratória é onde o NADH e o FADH2 doaram os elétrons para o aceptor final de elétrons o gás oxigênio - O2 – que é reduzido a água:
2H+ + 1/2O2 → H2O

Detalhadamente o NADH e o FADH2 liberam seus elétrons para uma proteína desidrogenase que bombeia um átomo de hidrogênio para o espaço intermembranar2 e os elétrons são transferidos pra uma proteína carregadora que levará os elétrons a uma segunda proteína (citocromo b-c1) que doará um elétron por vez ao citocromo c que leva esse oxigênio a última proteína que é a citocromo oxidase, onde esses elétrons reduziram o oxigênio e haverá formação de água.
É nesse momento em que acontece a produção de um dos tipos de radicais livres o ânion-radical-superóxido (O2). 98% do oxigênio é transformado em água e o que acontece com os outros 2%? A mitocôndria libera elétrons que são rapidamente capturados por esses 2% de moléculas de oxigênio, este agora com um elétron em sua eletrosfera é o radical livre superóxido.
A boa notícia é que temos uma enzima que ajuda a diminuir essa quantidade de radicais livres em nossas células: a superóxido dismutase que doa elétrons ao superóxido que reagira com o hidrogênio formando água oxigenada que é transformada em água e oxigênio pela enzima peroxidase. Talvez não tão boa assim, pois se esse peróxido reagir com mais um elétron poderá produzir hidroxila e o radical hidroxila que é considerado mais reativo que o radical superóxido.
No corpo humano ainda há outras fontes de produção de radicais livres sem ser a respiração.
Durante a ação dos leucócitos, para montar as substâncias bactericidas há a formação de radicais livres, principalmente o ânion superóxido e o radical hidroxila.
Usando o oxigênio e o NADPH existe a produção do ânion superóxido que receberá elétrons e formará o peróxido de hidrogênio-H2O2 (água oxigenada). Parte desse peróxido reagirá com o íon Fe+2 produzindo uma hidroxila e o radical livre hidroxila. Uma outra parte reage com o ânion cloreto gerando o ânion hipoclorito e água. O bactericida será formado pela ação desses reagentes juntamente com o peróxido de hidrogênio que não reagiu (Esquema detalhado ao lado). Este processo envolvendo os leucócitos estão envolvidos com a resposta inflamatória.
Durante a fagocitose há liberação de EROs (Espécies Reativas de Oxigênio) e radicais livres como: H2O2, OH, O2, NOentre outros. Essa liberação é para danificar o invasor celular.
Estes são alguns dos diversos meios de produção ou liberação de radicais livres e espécies reativas dentro do nosso próprio organismo. Em uma próxima postagem abordaremos as fontes exógenas, demonstrando como os RLs chegam até nós.

1- Hematose: troca gasosa, nos capilares sanguíneos, onde o CO2 vai para s alvéolos e o O2 vai para a corrente sanguínea.
2- Espaço intermembranar: Espaço entre a membrana externa da mitocôndria e a membrana interna da mesma;

video
Quem não conseguir ver aqui pode acessar no site pelo link: http://www.youtube.com/watch?v=md6JdC98dTU
Referências:
http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/mitocondrias/respiracao-celular.php
bioquimica.ufcspa.edu.br/pg2/pgs/medicina/links/seminarios20052/RADICAIS%20LIVRES.ppt
OLSZEWER, Efrain. Radicais livres em Medicina. São Paulo: Fundo Editorial Byk, 1992.
bioquimica.ufcspa.edu.br/seminario/radicaislivresgeovana.pdf

Fontes exógenas

Em uma postagem anterior, vimos as fontes endógenas dos radicais livres (aquelas originadas do nosso metabolismo). Agora iremos aprender sobre as fontes exógenas dessas espécies químicas.
Os radicais livres de proveniência exógena chegam ao corpo vindos do ambiente, sendo incorporados ao organismo por meio dos sistemas digestivo e respiratório, principalmente.
Vamos, então , ver quais são as principais fontes exógenas desses radicais:

• Cigarro
A cada tragada, cerca de 100000 novos radicaislivres entram no corpo. Agora imagine quantas tragadas se dá ao fumar um único cigarro! E ao se fumar um maço?! Somando a quantidade de cigarros que uma pessoa fumou em vida, esse número torna-se absolutamente inimaginável. Sem dúvida, o organismo tem muito trabalho para tentar se livrar desse número extraordinário de radicais livres e muitas vezes esse combate pode não ser suficiente. Pode-se concluir, então, que os fumantes são em geral afetados com maior intensidade pelos radicais livres, e conseqüentemente, o envelhecimento e as doenças decorrentes podem vir mais cedo e com mais força.
Fique atento!! Não é apenas por carregar muitos radicais livres que o fumo é extremamente nocivo à saúde humana. Além disso, o fumante carrega para dentro de si uma série de substâncias, como o alcatrão, o formaldeído, a nicotina, muitas das quais são tóxicas, viciantes e até cancerígenas. O fumante também arrisca-se ao desenvolvimento de câncer de pulmão, enfisema pulmonar, doenças cardiovasculares e impotência sexual.
Se isso ainda não basta, uma estatística é chocante: a cada maço de cigarros utilizado, em média perde-se mais de duas horas de vida!
Por isso, fica a dica: Se você é fumante, esforce-se para parar com esse vício! Informe-se e participe de grupos de conversas com pessoas que também passam pela mesma situação. Se necessário, fale com seu médico e procure o melhor tratamento. Há remédios, adesivos cutâneos, gomas de mascar e outros métodos que ajudam a vencer essa luta! Com persistência, você com certeza conseguirá livrar-se desse mal. Para maiores esclarecimentos sobre esse assunto, visite o link: http://www.queroparardefumar.com.br
Se você não é fumante, não pense duas vezes antes de recusar um cigarro! Lembre de todas as conseqüências que seu uso pode trazer e influencie de modo positivo as pessoas à sua volta (especialmente crianças e adolescentes) a não entrar nessa!



• Radiações solaresAs radiações provenientes do sol, especialmente a ultravioleta, têm a capacidade de clivar moléculas do nosso corpo e assim, podem ser formados fragmentos moleculares eletronicamente instáveis por terem um elétron desemparelhado na camada de valência e altamente reativos (opa --> os radicais livres). A exposição inadequada ao sol pode causar danos à pele, rugas prematuras, envelhecimento do órgão, além de potencializar o risco de doenças e poder levar ao câncer de pele (principalmente em pessoas de pele clara, mas pessoas de pele morena e negra também são acometidos pela doença: todos devem se proteger ). Os olhos também podem ser afetados, pois a ação dos radicais livres nesse órgão causa lesões, doenças degenerativas e até cegueira.
Como se proteger disso?
É indicado que se evite exposição intensa e/ou prolongada ao sol nos horários de 10 da manhã às 4 da tarde. O uso de protetor solar é essencial, principalmente em praias e piscinas, mas também recomenda-se seu uso no dia-a-dia. Extrato de calêndula, segundo estudo da USP, também ajuda. Óculos escuros também são indicados (procure marcas confiáveis – além de ficar estiloso, você estará se protegendo melhor). Atenção: o bronzeamento artificial de pele é altamente não recomendado, uma vez que a relação exposição a radiação/tempo é muito maior do que o natural.
Mas peraí, então o sol é o grande vilão da história?Claro que não! Além de ser essencial para a fotossíntese e conseqüentemente para a nutrição e obtenção de energia de todos os seres vivos, em momentos e condições adequados (principalmente pela manhã até as 10 horas) a exposição ao sol é altamente benéfica, pois estimula a produção de vitamina D (que é boa para os ossos) e ativa a circulação sanguínea, dentre outros benefícios. Não precisa dar uma de vampiro e ficar sempre fugindo do sol. Afinal, vivemos num país tropical, e ninguém resiste a um pulinho na praia ou a um clube :)
Enfim, a dica é: aprecie com moderação!

• AlimentaçãoNesse contexto, comenta-se mais sobre os alimentos gordurosos. Além de seu consumo indevido contribuir para obesidade e doenças cardiovasculares, alimentos gordurosos podem, antes mesmo de ingeridos, serem oxidados e surgem peróxidos e radicais livres. Um odor de acetona e a mudança na cor dos alimentos podem ser indicativos associados à inadequação dos alimentos para o consumo.
• ÁlcoolO consumo excessivo de álcool inicia um processo no qual estão incluídos os radicais livres que pode se associado a derrame e cirrose hepática, por exemplo. Isso se deve ao fato de que o álcool aumenta o poder de ação dos radicais livres no nosso corpo. É bom lembrar que o aumento na quantidade de radicais livres ocasionado pelo álcool não cessa assim que se pára de ingerir álcool, mas o efeito permanece em parte, e isso contribui para o aparecimento de várias doenças crônicas.


• Pesticidas, inseticidas e herbicidas (mais uma razão pela qual se recomenda o uso de alimentos orgânicos)
• Poluição do ar (fugir desse é difícil, mas uma boa dica é evitar grandes congestionamentos, para diminuir o tempo de exposição aos poluentes)
• Solventes orgânicos
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Além dessas fontes exógenas, existem também estados (de corpo e mente) e fatores que podem predispor o organismo à presença e ação mais intensas dos radicais livres, como o stress psicológico. Encontrar momentos de lazer, praticar esportes, ler um bom livro, divertir-se com a família e amigos e espantar as preocupações, além de serem ações que nos protegem dos radicais livres, são também fatores essenciais para o bem estar da mente, do corpo e para a felicidade.
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Com esta postagem, esperamos influenciar os leitores para a adoção de hábitos favoráveis à saúde. Contribua também para a difusão de informações como estas. Estimulando as pessoas a mudar os hábitos que lhes são prejudiciais e a valorizar medidas favoráveis à saúde, podemos difundir conhecimento em favor da vida!

Até a próxima postagem!
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Fontes:
-Proteção da pele dos efeitos da radiação solar. Disponível em: www.inovacao.usp.br/images/pdf/Pariparoba.pdf
-Proteja-se da radiação solar e faça autoexame de pele, por Gilberto Coutinho. Disponível em:http://www2.uol.com.br/vyaestelar/saude_sol.htm
-Calêndula previne contra radiação solar. Disponível em:http://noticias.r7.com/saude/noticias/calendula-previne-contra-radiacao-solar-20100420.html
-Textos presentes na exposição Corpos, apresentação do pulmão.
-Processamento de farinhas de origem animal e sua relação com
digestibilidade e palatabilidade do produto final. Por Claudio Bellaver. Disponível em : http://www.qualyfoco.com.br/arquivos_publicacoes/arquivos/1274050386_CBNA2010_final.pdf
-Como se formam os radicais livres. Disponível em: http://www.drashirleydecampos.com.br/noticias/4363


Ação dos Radicais Livres e Patologias

- Os Radicais livres (RLs) são instáveis e muitas vezes nocivos para as estruturas celulares, modificando o metabolismo da célula. Tais alterações podem ocasionar morte celular e várias patologias. Veremos a seguir a ação dos radicais livres em deteeminados componentes celulares e citaremos alguns mecanismos e doenças que serão aprofundados em outras postagens.
Radicais Livres e Proteínas
Os radicais livres provocam desnaturação, inativação e polimerização das proteínas, alterando o metabolismo celular. Por possuírem muitos sítios reativos, as proteínas podem ser atacadas por radicais de diversas maneiras. A suscetibilidade das proteínas serem atacadas pelos RLs depende da posição, da importância dos aminoácidos e dos elementos suscetíveis que as compõem.
Proteínas que contem sítios de ligação com metais podem sofrer digestão proteolítica, pois são suscetíveis as reações de redução e oxidação, que podem produzir seqüências de sinais reconhecidas por determinadas proteases celulares.
Proteínas que possuem o grupo sulfidrila (SH), como as proteínas de transporte e enzimas celulares, estão expostas aos ataques dos radicais, pois esse grupo em resíduo de cisteína pode ser oxidado a dissulfeto ou a ácidos cistéico, podendo ser novamente reduzido.
Proteínas com aminoácido metionina, que pode sofrer alteração reversível a sulfóxido ou sulfona.
Radicais Livres e os Lipídios
Os radicais hidroxila, alcoxila e peroxila entre outros atuam oxidando componentes lipídicos da membrana, principalmente os insaturados, dando início a uma reação em cadeia, que provoca a formação de peróxidos lipídicos. Essa ação é conhecida como peroxidação lipídica e será descrita detalhadamente em outra postagem devido a sua grande importância para o estudo dos radicais livres. O efeito dos radicais livres nos lipídios produz conseqüências para as membranas plasmática e intracelular, assim como para todas as organelas membranosas. As principais serão listadas abaixo.
Membranas Plasmáticas: As deficiências na membrana ocasionadas pelos RLs levam a um transtorno de permeabilidade, perdendo a seletividade para a entrada e saída de nutrientes e outras substâncias. Ações desagregadoras sobre microtúbulos e microfilamentos também geram problemas funcionais na membrana.
Lisossomos: Alterações de sua membrana levam ao escape de enzimas digestivas, que atingem sem distinção os componentes celulares, provocando a morte celular.
Mitocôndrias: Lesões membranárias nas mitocôndrias acarretam na redução da produção de ATP e na perda significativa do poder respiratório, diminuindo a capacidade de reduzir com eficiência o oxigênio.
Outras Organelas Membranosas: Os danos causados pelos radicais livres às membranas, geralmente, produzem transtornos na compartimentalização de funções específicas e no intercâmbio entre compartimentos.
Radicais Livres e os Açucares (CHOH)n
O radical hidroxila (-OH) reage com o açúcar extraindo um átomo de hidrogênio (H) de um dos átomos de carbono (C). Esse processo leva a formação de um radical centrado de carbono, ocasionando a quebra de cadeias moleculares importantes, a exemplo do ácido hialurônico.
Radicais Livres e os Ácidos Nucléicos
As Espécies reativas de oxigênio (EROs) e alguns radicais atuam na perda e na alteração do DNA, devido a sua participação em reações com os ácidos nucléicos. ERO e o radical hidroxila (-OH) atacam tanto as bases nitrogenadas quanto a desoxirribose. Esse processo pode resultar na quebra da cadeia, no cruzamento das fitas, na mudança de bases, levando a mutações ou apoptoses. As mutações podem ocorrer em células germinativas e em células somáticas. Alguns genes quando sofrem mutações podem dá origem a um câncer.
Patologias
Os radicais livres, ao produzirem diversas alterações celulares, provocam o surgimento de várias patologias, as quais serão abordadas profundamente durante a produção do blog. Nesta postagem será feita uma relação entre os radicais e algumas doenças decorrentes de seus efeitos.
Falha ou Consumo excessivo de antioxidantes:
Aterosclerose, Síndrome de Down, Doença de Keshan, Kwashiorkor, Síndrome de Bloom.
Transferência de elétrons ao oxigênio por metais de transição:
Hemocromatose idiopática, anemia falciforme, talassemia, doença de Wilson.
Produção de Oxigênio por NADPH/NADP oxidase:
Hipertensão arterial sistêmica
Outras doenças:
Câncer, isquemia por reperfusão, envelhecimento, catarata, enfisema, doença de Parkinson, artrite, diabete.
Referências:
OLSZEWER, Efrain. Radicais livres em Medicina. São Paulo: Fundo Editorial Byk, 1992.
TOKARSKI, Rogério. Anti Radicais Livres: Melhor Qualidade de Vida. Brasília: Farmacotécnica.
VASCONCELOS, Sandra Mary Lima; GOULART, Marília Oliveira Fonseca; Moura, José Benedito de França; MANFREDINI, Vanusa; BENFATO, Mara da Silveira e KUBOTA, Lauro Tatsuo. Espécies Reativas de Oxigênio e de Nitrogênio, Antioxidantes e Marcadores de Dano Oxidativo em Sangue Humano: Principais Métodos Analíticos para sua Determinação. Quim. Nova, Vol. 30, No. 5, 1323-1338, 2007. Disponível em:
YOKAICHIYA, Daniela Kiyoko; GALEMBECK, Eduardo e BAPTISTA, Bayardo. Radicais Livres. Disponível em:

A Peroxidação Lipídica



A peroxidação lipídica, também conhecida como lipoperoxidação (LPO), já foi anteriormente citada na postagem sobre a ação dos radicais livres. Agora, será feita uma abordagem mais profunda sobre o assunto, ressaltando, além do seu funcionamento, suas utilidades.
A lipoperoxidação consiste em uma cascata de reações resultantes da ação dos radicais livres sobre os lipídios. O processo é iniciado pela reação de um radical livre (RL), geralmente um oxigênio molecular, com um ácido graxo insaturado, sendo esse processo propagado por radicais peroxilas.
Nos sistemas biológicos, a LPO ocorre de duas formas:
Enzimática: envolve a participação das enzimas ciclooxigenases e lipoxigenases na oxidação dos ácidos graxos.
Não enzimática: envolve a participação de metais de transição, as espécies reativas de oxigênio, as de nitrogênio e outros RLs na oxidação de ácidos graxos.
Didaticamente, a LPO pode ser dividida em três etapas: iniciação, propagação e terminação.
Iniciação: é começo da peroxidação, ocorre com o ataque no ácido graxo de uma espécie reativa capaz de abstrair um átomo de hidrogênio a partir do grupo metileno, levando a formação de um radical de carbono. Esse radical será estabilizado por um rearranjo molecular, que forma um dieno conjugado (duas duplas ligações intercaladas com uma ligação simples). O dieno, que é um radical alquila , em meios aeróbicos reage com o oxigênio formando o radical peroxila (LOO).
Propagação: A peroxila formada na etapa de iniciação tem a capacidade de abstrair um hidrogênio alílico de outro ácido graxo gerando outro radical carbono, como descrito a cima. A reação do radical peroxila com o hidrogênio dá origem a um hidroperóxido lipídico (LOOH). Nessa etapa peróxidos cíclicos também podem ser formados, quando ocorre a reação da peroxila com uma dupla ligação da mesma cadeia do ácido graxo. Íons de ferro e cobre (metais de transição) podem participar dessa etapa formando radicais lipídicos alcoxila, peroxila e hidroxila a partir dos hidroperoxidos. Exemplificado nas equações abaixo:
LOOH + M n+ ------> LO+ HO- + M n+1
LOOH + M n+1.------> LOO+ H+ +Mn+
Terminação: Nessa última etapa, como o nome indica, ocorre a destruição dos radicais formados nas reações anteriores, dando origem a produtos não radicalares. Alguns radicais como peroxila e alcoxila podem: sofrer dismutação ou clivagem, formando aldeídos. Esses mesmos radicais podem fazer ligações covalentes com resíduos de aminoácidos ou sofrer um rearranjando que acarreta na constituição de produtos secundários (derivados de hidroxi-, ceto-, dentre outros).
Utilidade
A peroxidação lipídica leva a formação de hidroperóxidos lipídicos e aldeídos, tais como o malondialdeido, 4- hidroxinonenal e isoprostanos. Tais compostos podem ser detectados e analisados em amostras biológicas, sendo utilizados para medir o estresse oxidativo e a avaliar a peroxidação lipidica.
Os resultados da peroxidação em excesso são muito lesivos para a célula, porém contribuem para a resposta inflamatória, devido a sua importância na reação em cascata a partir do ácido aracdônico para a formação de prostaglandinas.
Vitamina E
Há estudos que indicam a utilização da vitamina E (α-cetocoferol) para impedir a reação em cadeia que se propaga nas membranas lipídicas, pois essa vitamina fornece átomos de hidrogênio para as membranas celulares.

Referências:
FERREIRA, A.L..A., MATSUBARA, L.S. Radicais Livres: Conceitos, Doenças Relacionadas, Sistema de Defesa e Estresse Oxidativo. Artigo de revisão, Departamento de Clínica Médica da Faculdade de Medicina de Botucatu, Botucatu, São Paulo, 1997. Disponível em:
LIMA, Émersom Silva; ABDALLA, Dulcinéia Saes Parra. Peroxidação Lipídica: Mecanismos e Avaliação em Amostras Biológicas. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, Vol. 37 No 3, set/dez 2001. Disponível em:
VANNUCCHI H et al. Papel dos nutrientes na peroxidação lipídica e no sistema de defesa antioxidante. Medicina, Ribeirão Preto, 31: 31-44, jan./mar. 1998. Disponível em: http://www.fmrp.usp.br/revista/1998/vol31n1/papel_nutrientes_peroxidacao_lipidica.pdf
YOKAICHIYA, Daniela Kiyoko; GALEMBECK, Eduardo e BAPTISTA, Bayardo. Radicais Livres. Disponível em:
http://www.bdc.ib.unicamp.br/rbebbm/visualizarMaterial.php?idMaterial=76

Estresse oxidativo
- Doenças como câncer, diabetes mellitus e aterosclerose ou o envelhecimento ou a apoptose (morte celular programada) estão intimamente ligados ao estresse oxidativo, não se sabe ao certo se é causa ou consequência, porém com certeza o estresse oxidativo estaria relacionado. Mas, afinal, o que é o estresse oxidativo?
Um definição primária seria a descompensação da concentração de radicais livres, espécies reativas de oxigênio ou nitrogênio, no organismo (produção), e sua remoção por antioxidantes (consumo). O estresse oxidativo é a presença de enormes quantidades de radicais livres, EROs ou ERNs, espécies que causam prejuízos a célula e seus componentes, isto é, a quantidade de radicais livres supera a quantidade de antioxidantes.
Esse grande acúmulo de oxidantes pode ser acarretado por fontes exógenas, como uso de cigarros, exposição a radiações UV, alimentação não saudável e outros fatores, e fontes endógenas, no metabolismo celular.
Atividades físicas contribuem para essa descompensação diminuir, pois agem sobre a capacidade dos antioxidantes, contudo exercícios em demasiado acabam sendo uma outra fontes de estresse oxidativo. Sendo este problema mais presente na vida de pessoas que não fazem muitos exercícios e em certo momento fazem um grande esforço.
Entre outras causas do estresse oxidativo está o processo de inflamação. Nas células infectadas há presença de neutrófilos e macrófagos que alteram bioquimicamente o metabolismo de oxigênio, liberando hidroxilas. Se a resposta inflamatória for intensa a liberação de radicais livres também será grande causando o estresse oxidativo.
Mas o que esse estresse oxidativo causa? Uma das principais consequências deste fenômeno é a peroxidação de lipídios (abordado na postagem anterior), começando pela ação do radical hidroxila acontecendo em ácidos graxos poliinsaturados. O O2 é mais solúvel em regiões apolares do que polar por isso se fixa no interior da bicamada onde causa mais estragos a célula.
O estresse oxidativo é o desequilíbrio entre os radicais e os antioxidantes, existindo mais daquele do que deste, então uma hipótese para se diminuir esse estresse seria aumentando a concentração de antioxidantes.
Se pudéssemos reverter esse desbalanceamento ajudaria na cura ou prevenção de doenças humanas. Mas que doenças humanas que seriam afetadas por radicais livres? Essa e outras dúvidas serão esclarecidas em futuras postagens do blog.
Referências:
www.centrodeestudos.org.br/pdfs/oxidativo.pdf
http://www.life-lab.net/oxidativo.php
Augusto, Ohara. Radicais livres: bons, maus e naturais. São Paulo: Oficina de textos, 2006.

Doença de Parkinson e Radicais Livres

Para a produção de qualquer coisa no organismo, como hormônios ou neurotransmissores, é necessário energia que vem da hidrólise de ATP. Para o problema em questão o neurotransmissor dopamina é o que terá em relevância, então qualquer defeito na mitocôndria que leve a um problema na produção de ATP, a produção de dopamina ficará desfalcada.
A doença de Parkinson é quando ocorre a degradação da substância nigra do cérebro, onde se encontram as células responsáveis pela produção de dopamina. Os sintomas do Parkinson são causados pela diminuição desse neurotransmissor e essa diminuição e em alguns casos falta pode gerar no paciente deficiência nos movimentos.
Embora tudo isso sejam verdades, por que procuraram relação com os radicais livres, o que levou aos estudos de que RLs tem a ver com mal de Parkinson?
    • MPTP(N-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetraidropiridina)
      No início o MPTP era usado como uma droga que deveria imitar os efeitos da heroína, contudo os jovens que fizeram uso desse neurotóxico, acabaram apresentando sintomas semelhantes a quem tem a doença de Parkinson. Porém o grupo era muito jovem para ter essa doença então investigando, descobriram que o MPTP era oxidado pela monoamina-oxidase(MAO) a MPTP+ e MPP+, este último se liga ao transportador de dopamina e acabava sendo recaptado pelos neurônios dopaminérgicos. Após entrar nos neurônios a ação desse tóxico é inibir o complexo 1(que quando deficiente produz a partir do oxigênio radicais livres, principalmente o superóxido) da cadeia transportadora de elétrons, inibição esta, mediada por estresse oxidativo, além da inibição deste complexo gerar mais RLs que aumentam mais ainda o estresse oxidativo.
Depois da descoberta de que os radicais livres causam danos aos neurônios levando a perda de movimentos, tentou se descobrir como no organismo de uma pessoa, agora sem mais nada a ver com o MPTP, como essa pessoa desenvolveria o estresse oxidativo justamente nos neurônios dopaminérgicos.
A descoberta foi que a dopamina é constantemente oxidada pela enzima monoamina-oxidase(MAO), assim bombardeando para o cérebro, mas especificamente na substância nigra, peróxido de hidrogênio(que não é um RLs, mas tem ações muito semelhantes) e alguns radicais livres. A exposição a esse bombardeio durante toda uma vida gerará danos aos neurônios.
Outro meio de desenvolver o estresse oxidativo seria a disfunção do complexo 1 da cadeia transportadora de elétrons pelo DNA mitocondrial, fato apoiado pela comprovação e identificação, em que pacientes com doença de Parkinson, da presença de várias mutações no genes mitocondriais.
Agora conhecido que o mal de Parkinson pode ser gerado pelo excesso de RLs(estresse oxidativo) o meio que se procuraria para tentar evitar isso seria balancear esse excesso e diminuir o estresse. Claro que esses cuidados só vão até um certo ponto, pois essa doença pode e com certeza é influenciada por outros fatores como predisposição genética e aumento do acúmulo de ferro na substância nigra e outros. Mas em relação a sua causa vinda do estresse oxidativo poderia tentar diminuir o estresse oxidativo, não da forma que a medicina ortomolecular prega, mas com uma boa alimentação e exercícios físicos. Essa seria uma boa maneira de retardar o tratamento tradicional do Parkinson, pois quando as pessoas vão ao médico com sintomas de Parkinson, praticamente 80% dos neurônios dopaminérgicos já foram destruídos.
Referências:


Benefícios dos Radicais Livres

Os radicais livres possuem benefícios, apesar de serem mais conhecidos por seus malefícios e estarem correlacionados com várias doenças e o processo de envelhecimento. Os RLs estão envolvidos em vários processos fisiológicos como sinalização celular, processo inflamatório entre outras como:
Apoptose:

A geração de radicais livres é essencial para ocorrência do processo de apoptose, o qual corresponde à morte celular programada, fundamental para a destruição de células malignas e para a redução do crescimento tumoral. Esse tipo de morte celular ocorre a partir de uma cascata de reações, na qual estão envolvidos vários mediadores que necessitam dos radicais para a sua ativação. O uso indiscriminado de antioxidantes pode prejudicar funcionamento do apoptose, inibindo uma importante via de combate ao câncer.
Imunidade:

As espécies reativas, como peróxido de hidrogênio e o óxido nítrico são utilizadas pelos macrófagos e neutrófilos para a destruição dos organismos por eles englobados, durante a resposta imunológicas.

Cicatrização:
A cicatrização ocorre devido a uma seqüência de reações, que são mediadas por vários compostos, um deles é a prostaglandina, formado pela atuação do ácido araquidônico. A via de produção desse ácido conta com a participação de radicais livres.
Vaso Dilatação:
Nos vasos sanguíneos o óxido nítrico participa na modulação do diâmetro vascular e na resistência vascular, provocada pelo relaxamento dos músculos lisos.

Oxido Nítrico:
O óxido nítrico é uma espécie reativa muito importante, sendo considerada a molécula do ano em 1992. Pode participar como agente redutor e também como agente oxidante. Além das funções já c
itadas acima essa espécie também participa na regulação sanguínea basal, na adesão e agregação plaquetária e também no sistema de ereção dos seres humanos, sendo um dos mecanismos utilizados pelo viagra.

Já no músculo, o óxido nítrico atua como molécula sinalizadora, sendo participante no controle do fluxo sanguíneo, equilíbrio de glicose, crescimento e contração muscular, produção de energia e transporte de oxigênio.

Referências:
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AUGUSTO, Ohara. Radicais Livres, Bons, Maus e Naturais. Oficina de Textos, 2006.


Medição dos Radicais Livres


Oi pessoal :) Hoje vamos falar um pouquinho sobre como se detecta a presença dos radicais livres em amostras. Às vezes corre-se o risco de imaginar os radicais como algo não "concreto", não mensurável, algo muito teórico. Bom, espero com essa postagem poder mudar esse tipo de ideia, mostrando que por variadas técnicas pode-se comprovar e quantificar a presença dessas espécies químicas. Vamos lá? :D

Bom, os métodos de medição dos radicais livres podem ser divididos em três grandes grupos:
1> Aqueles que detectam diretamente os radicais;
2> Aqueles que detectam os antioxidantes endógenos produzidos contra os radicais;
3> Aqueles que detectam produtos estáveis formados quando essas espécies químicas exercem sua ação (geralmente o mais utilizado).
Algumas das técnicas mais conhecidas são:
* TBARS – um dos mais utilizados para estudos de peroxidação lipídica que consiste em fazer reagir o malondialdeído (bioindicador que resulta da decomposição de peróxidos instáveis derivados de ácidos graxos poliinsaturados) e que pode ser quantificado por colorimetria quando este reage com o ácido tiobarbitúrico.

* Folin-Ciocalteau que consiste numa oxi-redução entre os polifenóis e o reagente de Folin da qual resulta uma cor azul, tendo uma absorvância no comprimento de onda 765nm que permite a quantificação dos compostos fenólicos (fitonutrientes com poder antioxidante).
* FOX: esse método químico é notável por ser simples e ter baixo custo, além de apresentar várias vantagens técnicas. Baseia-se na oxidação do Fe2+ a Fe3+ por hidroperóxidos em meio ácido. Quando há hidroperóxidos na amostra, ela adquire cor azul-púrpura quando o ferro reage com a substância xilenol orange.
Os métodos de detecção dos radicais encontram alguns empecilhos, como por exemplo o fato de que muitos radicais livres possuem meia vida muito curta ("somem" antes de que se possa perceber sua presença) e também porque geralmente as amostras são aquosas e os radicais estão em baixas concentrações. Os pesquisadores, porém, vêm procurando quebrar barreiras, e os métodos vêm ficando mais eficientes. Assim, mais avanços poderão ser feitos, e os radicais livres poderão ser mais conhecidos.
Gostaria de finalizar esse post sugerindo que vocês assistam ao vídeo no qual uma aluna da UnB ensina um método de detecção dos radicais. Essa aluna há alguns anos participou também na elaboração de um blog sobre radicais livres como atividade da disciplina Bioquímica e Biofísica. O vídeo foi retirado do blog do professor Marcelo Hermes. Clique aqui para assistir ao vídeo.
Fontes:

Radicais Livres e a Aterosclerose


A aterosclerose muitas vezes denominada como um entupimento das artérias por gordura não abrange todo o significado que realmente essa doença tem. Leigos podem até pensar que a gordura vai se fixando em determinados locais, carregados pelo LDL, o “colesterol ruim”, e chegando a um estágio crítico em que é formada a placa de ateroma.
Primeiramente, não se deve denominar LDL por “colesterol ruim”, pois o LDL é uma lipoproteína que carrega os lipídios do fígado para o restante do corpo. Queremos abordar mais aprofundadamente como esses lipídios carregados pelo LDL chegam até determinadas partes dos vasos sanguíneos e se acumulam para formar a placa de ateroma.
Essa placa vai se originar preferencialmente, embora esse dado seja incerto, em lesões do endotélio dos vasos arteriais. Essas lesões seriam causadas por mecanismos hemodinâmicos, causados, por exemplo, por hipertensão.
A parte que nos importa é a relação dessa doença com os radicais livres ou as Espécies Reativas de OxigênioEROs. Essa relação vai ser pelo estresse oxidativo que é uma das causas desta doença.
O que acontece? Nessas lesões vai existir uma resposta inflamatória (já que é uma lesão), o que atrairá um número alto de macrófagos para aquela região que vão acabar liberando EROs como o superóxido e peróxido de hidrogênio. Essas espécies reativas irão oxidar o LDL o que promove a entrada de colesterol nos macrófagos que se chamarão foam cells(células espumosas), por apresentarem um aspecto de inflado como uma espuma.
A fumaça do cigarro pode aumentar as lesões no endotélio do vaso sanguíneo, pois é rica em ferro e assim catalisa a oxidação do LDL.
Os radicais livres jogados nessa região por ação dos macrófagos vai estimular a oxidação de mais LDL. O LDL oxidado é mais reconhecido pelo seu receptor do que o LDL normal e além disso também apresenta um aumento na velocidade de captação e transporte do colesterol pelo LDL que consequentemente aumenta a velocidade de formação do ateroma. O LDL-ox também atrairia mais macrófagos acelerando mais ainda esse processo de formação da placa, pois teria na área da lesão mais foam cells produzindo mais radicais livres e oxidando mais novos LDL-ox e assim por diante.
Nessa pequena postagem tentei ressaltar o aspecto de correlação da patologia com os radicais livres, porém há diversas abordagens a se fazer sobre esse tema, por isso para entender mais sobre a formação da placa aterosclerótica podem assistir ao vídeo do youtube no link:
  • http://www.youtube.com/watch?v=5gHIt-kx50I
Referências: