Sistema antiossidante fisiologico
Recentemente abbiamo parlato degli effetti delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) e dei radicali liberi. Fortunatamente il nostro corpo ha un sistema antiossidante fisiologico che ne limita gli effetti ed evita l’accumulo dei danni ossidativi. In questo articolo parliamo delle difese antiossidanti endogene.
Cosa sono gli antiossidanti?
Gli antiossidanti sono composti in grado di inibire o bloccare il processo di formazione di radicali liberi e l’ossidazione delle molecole. Per essere efficaci devono avere un potenziale di riduzione inferiore rispetto a quello del composto che vogliono proteggere, devono quindi essere ossidati prima. Una volta esercitata la sua azione l’antiossidante diventa inattivo fino a che non viene rigenerato oppure rimpiazzato.
Come agiscono gli antiossidanti? Possono agire in due modi:
1) Diventando bersaglio dei fattori pro-ossidanti, agendo quindi sulla causa che porta all’ossidazione. Agiscono in questo modo ad esempio le molecole fotoprotettive che neutralizzano i raggi UV, una fonte importante dello stress ossidativo, oppure le molecole che legano i metalli (come ferro e rame) coinvolti in reazioni pro-ossidanti.
2) Bloccando la propagazione delle reazioni radicaliche. In questo caso gli antiossidanti reagiscono con i radicali già formati diventando loro stessi radicali, ma meno reattivi e quindi meno pericolosi.
Dove si trovano gli antiossidanti nella cute?
Poiché la pelle è l’organo che separa il corpo umano dall’ambiente esterno, è il bersaglio per eccellenza delle specie ossidanti (ROS) ed altri fattori che possono indurre lo stress ossidativo. Per proteggersi dai ROS la pelle ha sviluppato diversi sistemi antiossidanti, sia enzimatici che non enzimatici, che si concentrano in particolare nello strato granuloso. Le cellule corneificate degli strati superiori possiedono di per sé azione antiossidante poiché riescono a neutralizzare i ROS grazie alla presenza di proteine ricche di cisteina e prolina in grado di formare legami disolfuro.
Antiossidanti non enzimatici
Gli antiossidanti enzimatici sono molecole non proteiche. I principali antiossidanti non enzimatici che si trovano a livello cutaneo sono:
• VITAMINA C (acido ascorbico)
E’ l’antiossidante idrosolubile più abbondante nella pelle. Si assume con gli alimenti perché l’uomo non è in grado di sintetizzarla. La vitamina C è un donatore di elettroni ed in presenza di radicali si ossida ad acido deidroascorbico, evitando l’ossidazione di altri target biologici. L’acido deidroascorbico radicalico è stabile e poco reattivo, quindi blocca la reazione di propagazione. Dal radicale può essere rigenerato l’acido ascorbico oppure si può formare l’acido deidroascorbico. Ha anche effetto fotoprotettivo.
• VITAMINA E (tocoferolo)
Con il termine “vitamina E” si indica una famiglia di 8 composti. Il più abbondante nel corpo umano è l’alfa-tocoferolo. E’ un antiossidante liposolubile che introduciamo con gli alimenti ed è molto importante per limitare la perossidazione lipidica (ossidazione dei lipidi). La vitamina E viene ossidata al posto di altri target e diventa lei stessa un radicale, ma poco reattivo. Il radicale può essere ri-trasformato in alfa-tocoferolo da vitamina C, glutatione ed alcuni enzimi. Questi antiossidanti agiscono quindi in modo sinergico e frequentemente vengono utilizzati in combinazione.
• GLUTATIONE
E’ un tripeptide che ha azione antiossidante grazie al gruppo tiolico. Quando viene ossidato forma un dimero tramite un legame disolfuro con un’altra molecola di glutatione. Il glutatione dimero ossidato (GSSG) viene ridotto a glutatione (GSH) dall’enzima glutatione reduttasi. Il glutatione è anche in grado di rigenerare le forme ridotte di alfa-tocoferolo e retinolo.
• BETA-CAROTENE
E’ una provitamina del retinolo ad azione antiossidante che l’uomo non è in grado di sintetizzare e viene quindi assunta con la dieta. Agisce come scavenger dei radicali liberi (ovvero neutralizza i radicali liberi) ed inibisce le lipossigenasi, enzimi che possono produrre ROS.
• COENZIMA Q10 (ubiquinone)
E una molecola liposolubile coinvolta nel trasporto degli elettroni nei mitocondri. Nella sua forma ridotta protegge i lipidi dalla perossidazione e protegge le proteine delle membrane interne dei mitocondri e il DNA dallo stress ossidativo. A differenza della vitamina C e della vitamina E l’ubiquinone sembra essere ineffiace nella fotoprotezione.
• ACIDO URICO
E’ il prodotto finale della degradazione delle purine. È attivo verso il radicale idrossilico e l’ossigeno singoletto. Quando incontra un radicale ne prende l’elettrone e si trasforma lui stesso in un radicale ma poco reattivo. L’acido urico è il maggior antiossidante nel siero ma a livello cutaneo contribuisce in misura minore.
Antiossidanti enzimatici e proteici
Sono gli enzimi o proteine con attività antiossidante.
• SUPEROSSIDO DISMUTASI (SOD):
E’ un gruppo di enzimi che convertono l’anione superossido in perossido di idrogeno. Si distinguono 3 isoforme: SOD1 si trova nel citosol e nel nucleo con rame e zinco come cofattori, SOD2 si trova nei mitocondri e lega il manganese e SOD3 si trova nello spazio extracellulare e nel suo centro attivo ospita rame e zinco.
• CATALASI
E’ un enzima che detossifica il perossido di idrogeno (H2O2) convertendolo in acqua e ossigeno. E’ formata da 4 catene polipeptidiche, ciascuna delle quali contenente un gruppo eme che lega il ferro. E’ abbondantemente diffusa a livello cutaneo, soprattutto nello strato corneo. Con l’invecchiamento l’attività della catalasi diventa maggiore nell’epidermide rispetto al derma e in particolare nell’epidermide diventa maggiore negli strati più profondi. E’ stato stimato che una sola catalasi possa convertire in acqua e ossigeno 6 milioni di molecole di perossido di idrogeno.
• GLUTATIONE PEROSSIDASI
E’ l’enzima che catalizza (ovvero rende più veloce) la reazione tra 2 molecole di glutatione e il perossido di idrogeno che ha come prodotti glutatione disolfuro (glutatione forma ossidata, GSSG) e acqua.
• GLUTATIONE REDUTTASI
E’ un enzima che ripristina la forma ridotta del glutatione consumando NADPH.
• FERRITINA
Non è un enzima ma una proteina che ha attività antiossidante indiretta poiché può legare tantissimi ioni ferro. Legando gli ioni ferro non li rende più disponibili per la reazione di Fenton, che porta ad un circolo vizioso di produzione di ROS. In un esperimento è stato notato che dopo irraggiamento UV (in particolare UVA) i livelli di ferritina nell’epidermide e nel derma sono fortemente aumentati, il che può indicare un potenziale effetto antiossidante verso i ROS. Si trova principalmente nelle cellule dello strato basale nel citosol, nei mitocondri e anche nel nucleo (solo alcune forme).
• PEROSSIREDOXINE
Ne esistono diverse isoforme e sembra che siano importanti per la detossificazione dai ROS prodotti dalla radiazione UV.
Cofattori
Parlando di enzimi antiossidanti è necessario aprire una piccola parentesi sui cofattori. I cofattori sono delle piccole molecole (in questo caso si chiamano anche coenzimi) o degli ioni che rendono attivo l’enzima e sono necessari per la sua attività. Due cofattori importanti per gli enzimi antiossidanti sono rame e ferro. Talvolta anche i coenzimi vengono considerati “antiossidanti” perché fanno parte del complesso sistema antiossidante fisiologico, ma se presenti in eccesso taluni possono scatenare processi ossidativi.
Il sistema antiossidante fisiologico
Come si può notare le azioni e le funzioni di tutti gli antiossidanti sono profondamente intrecciate: l’uno interagisce con l’altro per ripristinare le forme ridotte e mantenere uno stato di equilibrio. Poichè agiscono in contemporanea ed in modo sinergico si preferisce parlare quindi di sistema antiossidante fisiologico anzichè di singoli antiossidanti.
Il paradosso degli antiossidanti
Se gli antiossidanti sono così preziosi per evitare l’invecchiamento cutaneo o altri danni ossidativi si potrebbe pensare che più antiossidanti sono presenti a livello cutaneo, più siamo protetti dai ROS. Su questo principio nascono gli integratori di bellezza ricchi di vitamine ed altri antiossidanti. Purtroppo non è così. E’ stato infatti osservato che l’eccessiva presenza di antiossidanti o non porta a nessun beneficio o, paraddossalmente, può avere effetto negativo.
Leggi anche:
– vitamine nei cosmetici
– radicali liberi
– invecchiamento cutaneo
– raggi UV
Riferimenti:
– Rinnerthaler M, Bischof J, Streubel MK, Trost A, Richter K. Oxidative stress in aging human skin. Biomolecules. 2015;5(2):545-589. Published 2015 Apr 21. doi:10.3390/biom5020545
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– The Lancet, the antioxidant paradox
– Rahman K. Studies on free radicals, antioxidants, and co-factors. Clin Interv Aging. 2007;2(2):219-236.
– Graf, Jeannette M.D. Antioxidants and Skin Care: The Essentials, Plastic and Reconstructive Surgery: January 2010 – Volume 125 – Issue 1 – p 378-383 doi: 10.1097/PRS.0b013e3181c2a571
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