Estrés Oxidativo

Si bien el oxígeno es indispensable para la vida de muchos organismos, incluido el ser humano, su presencia excesiva puede llegar a ser tóxica, pues da lugar a la formación de los llamados Radicales Libres, hoy también conocidos como Especies Reactivas del Oxígeno.

Y aunque el hombre ha desarrollado varios mecanismos para protegerse de este contingente de potenciales agresores, si su presencia sobrepasara cierto margen, el organismo no contaría con defensa suficiente que lo rescate de tal condición. A este tipo de situación, del todo extrema y lamentablemente frecuente, es lo que llamamos Estrés Oxidativo.

El Estrés Oxidativo es un problema de la mayor importancia en salud, y especialmente en los pacientes con enfermedades cardiovasculares. Los radicales libres son mediadores tanto de la aterosclerosis crónica como de las lesiones agudas que explican las trombosis de corazón y cerebro, de la activación de las plaquetas (trombocitosis) y de las partículas de colesterol malo, por sólo mencionar algunos de sus riesgos potenciales. Merece por ello ser abordado de una manera absolutamente profesional, como lo haremos en este y mi siguiente artículo.

Fundamentos Químicos y Biológicos

Para entender mejor estos fenómenos, debemos apelar a nuestra química básica, esa que nos fue enseñada en los años de secundaria. Aquí les pediré que me sigan con atención y paciencia.

Toda sustancia tiene una fórmula química que resume su composición, esto es, una fórmula molecular. Cada molécula está a su vez formada por varios elementos químicos, esos ciento y pico que venían en una tabla de cartón y a colores que todos alguna vez hemos tenido que llevar al colegio. Ahi veíamos que cada uno tiene un símbolo, como K para el potasio, Ca para el Calcio, Mg para el Magnesio, etc.

La mínima expresión de un elemento químico es el átomo. Y no es que sea la parte más pequeña de la materia, porque dentro de él hay partículas aún más diminutas, como neutrones, protones y electrones, pero sí la porción más chiquita en la que se mantienen todas las propiedades que caracterizan a dicho elemento.

Los elementos se combinan en proporciones variables para formar compuestos. v.gr. la sal que comemos es el Cloruro de Sodio y tiene la fórmula ClNa; esto quiere decir que está formado por los elementos químicos Cloro (Cl) y Sodio (Na) en proporción de 1 a 1, ó un solo átomo del elemento Cloro por otro del elemento Sodio. Del mismo modo, el agua tiene por fórmula H²O, esto es, su molécula está formada por un par de átomos de Hidrógeno (H²) y otro de Oxígeno (O). Es muy importante entender esto porque así como el átomo es la mínima expresión de cualquier elemento químico, la molécula lo es de un compuesto, o sea, de una combinación de ellos.

Siguiendo la misma línea de apelar a nuestra química básica, recordemos que el átomo tenía dos partes: un núcleo, donde se hallaban neutrones sin carga y protones con carga positiva, y una periferie, donde se encontraban los electrones con carga negativa. En el caso del Oxígeno, esta periferie cuenta con 8 electrones, dispuestos en forma de 4 pares, tal como se aprecia en el extremo derecho de la siguiente figura (Molécula Sana).

Hasta aquí con nuestros recuerdos de química. Vamos a acordarnos ahora siquiera un poquito de nuestras clases de biología. No se preocupen, vamos a ir lentito.

El cuerpo humano está formado por células, que se agrupan en tejidos y órganos con el fin de constituir aparatos y sistemas. La célula, en último término, es la expresión más reducida de la propia vida.

Cada célula tiene una membrana que lo rodea y garantiza su integridad. Tal cubierta protectora está formada por un conjunto de proteínas, lípidos y carbohidratos, cuya estructura molecular les permite ser asiento de reacciones químicas absolutamente necesarias para la vida.

Lo mismo se observa una vez dentro de la célula, en el centro mismo de ella, su núcleo, donde se guarda todo el material genético o ADN, y en las organelas, como la mitocondria y el retículo endoplásmico, los cuales fungen de pulmón e hígado en miniatura, respectivamente.

En efecto, en cualquiera de estas membranas (celular, nuclear, mitocondrial o endoplásmica) se producen una serie de reacciones químicas, todas ellas muy diversas y complejas, siendo de la mayor importancia aquellas que permiten que nuestras celulas aprovechen el Oxígeno que les rodea. Como resultado se obtienen desde productos intermedios o finales del metabolismo, muy útiles para nuestra vida, hasta detritos que deberán luego ser eliminados. Algunos de estos productos son también moléculas de Oxígeno (O²) que están en capacidad de formar óxidos, pero también peróxidos y superóxidos; estos dos últimos son los llamados radicales libres.

Las reacciones químicas que generan estas formas alteradas del Oxígeno, a las cuales algunos llaman "eufemísticamente" Especies Reactivas del Oxígeno (ERO), pero más conocidos en el argot popular como Radicales Libres (RL), se denominan Reacciones de Oxidación-Reducción (REDOX). Su solo nombre deja entrever que dos cosas ocurren en paralelo o simultáneamente: una oxidación y una reducción, las que intentaré explicar de la forma más sencilla.

En química, oxidarse puede significar varias cosas. La primera es mezclarse con el oxígeno para formar un óxido, el cual puede ser un monóxido, un dióxido o incluso un trióxido. Ejemplo de ello son el Monóxido de Carbono, el Dióxido de Carbono y el Ozono. Pero una segunda acepción, y la más importante en este caso, es que una molécula pueda robarle un electrón a otra. De igual manera, reducirse puede significar dos cosas: combinarse con el Hidrógeno o ceder un electrón a otra sustancia.

El ejemplo más simple al respecto es el agua, donde se combinan justamente el hidrógeno y el oxígeno. En este caso, el oxígeno le roba el electrón al hidrógeno, de donde podríamos decir que el oxígeno ha oxidado al hidrógeno. Pero visto desde la otra orilla, el hidrógeno le ha cedido el electrón al oxígeno, o lo que es lo mismo, lo ha reducido. Como vemos, oxidación y reducción son las dos caras de una misma moneda.

Hecha esta explicación, podemos concluir que un agente oxidante es aquel que busca robarle un electrón a otra sustancia. Ya sea que se trate del propio oxígeno, o de alguna otra molécula que intente remedarlo, el oxidante tratará de completar sus pares de electrones orbitales a expensas de otro compuesto, a fin de estabilizarse. Inversamente, un antioxidante se presta a ceder sus electrones al oxidante, es decir, a reducirlo, e impedir que siga haciendo daño a otras moléculas en su búsqueda desenfrenada por equilibrar sus cargas electrostáticas. Dicho de otro modo, los antioxidantes son sustancias químicamente reductoras.

Radicales Libres

Un Radical Libre (RL) no es más que cualquier molécula, de Oxígeno (O²) o no, a la que le falta un electrón en su órbita más externa. El problema es que esta molécula, tratando de estabilizarse, va a querer recuperarlo de manera inmediata de alguna otra que se ubique en su vecindad, ya sea en la misma célula o en otra muy cercana, a la que buscará quitárselo. Esta última hará lo propio con otra, esta otra con una distinta y así sucesivamente, terminando por dañarse no sólo unas cuantas células sino todo un tejido, un órgano o un sistema.

Es así cómo se forman los peróxidos y superóxidos, estos últimos también llamados hiperóxidos. Ambos están formados por dos moléculas de Oxígeno (O²), vale decir, son dióxidos. Los primeros en formarse son los superóxidos, que son los más comunes y peligrosos, y suelen ­ligarse al Potasio y al Magnesio. A continuación se forman los peróxidos, que son menos inestables y se suelen ligar al Sodio y al Hidrógeno. Si la cosa quedara ahi, uniéndose a estos cuatro elementos tan comunes en nuestro organismo, no habría problema; pero la realidad es muy distinta.

Y es que antes de llegar a convertirse en estas formas más estables, los radicales libres ya se habrán topado con diversos metabolitos celulares que tuvieron la desgracia de encontrárselos en el camino, entre los cuales se hallan los propios componentes membranales (Peroxidación Lipídica de Membranas), estropeándonos la vida. Otra de sus víctimas preferidas es el ADN, de donde resultan asociados a la generación de diversos tipos de Cáncer (neoplasias). 

En efecto, los superóxidos pueden verse estabilizados a través de su combinación con el potasio o el magnesio, al generar compuestos químicamente más estables. Es por tal motivo, y el hecho indiscutible que la hipokalemia y la hipomagnesemia tienen varias manifestaciones en común con el estrés oxidativo, que algunos proponen considerarlos también sustancias antioxidantes...

Los términos empleados con el fin de describir las reacciones que producen estos radicales, es decir, Oxidación y Reducción, aluden justamente a estas dos partes involucradas, y han sido ya expuestos preliminarmente en un párrafo anterior:

• El Oxidante, el victimario, el que pretende estabilizarse, el que quiere llevarse el electrón, del que se dice va a ser reducido, porque reduce su estado de oxidación. Este es, como su solo nombre lo indica, el Oxígeno, en forma de EROs (Peróxidos y Superóxidos);

y

• El Reductor, la víctima, al que lo pretenden inestabilizar, al que le van a quitar su electrón, del que se dice va a ser oxidado, porque ni bien se lo quiten va a hacer con otros lo mismo que a él le hiciesen previamente. Este es, quién más, el compuesto celular a ser lesionado.

Ampliando este último punto, la producción de radicales libres no es del todo nociva. De hecho, resulta muy útil para que un tipo especial de glóbulos blancos, los monocitos o macrófagos, nos defiendan contra los agentes infecciosos, llámense virus, hongos o bacterias, a los que primero enguyen, para luego descomponerlos y finalmente eliminarlos...

Finalmente, cabe señalar que una vez que los radicales libres antes descritos (EROs) le roben su electrón a otras moléculas, estas últimas también se convertirán en nuevos radicales libres, que como tales van a querer "oxidar" (quitarle su electrón) a sus vecinas, y pese a no tratarse ya de dióxidos de oxígeno. En búsqueda de la tan ansiada estabilidad electrostática, se establece una vorágine de robos de electrones, una especie de círculo vicioso o retroalimentación positiva que compromete ya no sólo a los derivados del oxígeno (peróxidos y superóxidos) sino a cualquier metabolito intermedio o final que se vea afectado por esta corriente.

Siendo este un artículo de divulgación científica, no podemos pasar por alto y dejar de señalar el parecido de este proceso con lo que solemos observar a nuestro alrededor, como es el caso del Hierro, en el que los efectos del oxígeno sobre este metal son del todo conocidos. En efecto, el Oxido Ferroso se presenta de manera natural en nuestro ambiente como Fe²O³, luego de un proceso similar al que hemos descrito, desde su forma original o precursora FeO...

Los radicales libres pueden ser producidos por nuestro propio organismo, especialmente en las membranas celulares, y en tal caso hablamos de fuentes endógenas. Sin embargo, los que más preocupan son los provenientes de fuentes exógenas, como el humo del cigarrillo, las bebidas alcohólicas y las radiaciones ionizantes, por citar sólo algunas.

Cabe ahora preguntarnos cómo hace el organismo humano para lidiar contra estos compuestos.

La respuesta es que disponemos de tres mecanismos antioxidantes naturales:

• Enzimas Antioxidantes.- Incluyendo dismutasas, reductasas, peroxidasas y catalasas.

• Antioxidantes No Enzimáticos.- Oligoelementos y Vitaminas que fungen de coenzimas.

• Reparación Tisular.- Colágeno, cuya producción depende también de la Vitamina C.

Pero de esto nos habremos de ocupar en nuestro siguiente artículo, en el que discutiremos el tema de los Antioxidantes y de las Megadosis de Vitamina C, la mejor terapia disponible para combatir médicamente el Estrés Oxidativo.