Sfide nell’Omeostasi Ossidativa e Integrazione (Episodio 1)
Prof. Gabriele Costantino*
INTRODUZIONE
Durante i due anni dell’emergenza della pandemia SARS-CoV-2 la ricerca e la richiesta di trattamenti facilmente accessibili per preservare e proteggere lo stato di salute è cresciuta significativamente. Come di solito accade quando c’è un interesse pubblico e sovraesposizione mediatica, il rischio di mettere a repentaglio opportunità concrete con claim irrealistici, se non falsi, è alto, e la comunità scientifica, insieme ai principali stakeholder (produttori e consumatori), è chiamata ad agire per promuovere approcci supportati da evidenze scientifiche.
Lo stress ossidativo è comunemente percepito come uno dei fenomeni più rilevanti che portano all’invecchiamento precoce, alle malattie croniche e alle lesioni dei tessuti. Tuttavia, una corretta classificazione del concetto viene data solo raramente, portando così ad affermazioni errate riguardo alla necessità e alla portata dei trattamenti antiossidanti. In questo articolo, vorrei provare a convincere i lettori che, mentre lo stress ossidativo può essere associato a una varietà di condizioni patofisiologiche, la maggior parte dei trattamenti antiossidanti sono diretti a bilanciare e preservare, piuttosto che curare e ripristinare. In effetti, gli integratori alimentari antiossidanti, in alcuni casi, possono rappresentare il caso in cui l’effetto reale sulla preservazione di una condizione di salute può essere vanificato, a livello di mercato, da affermazioni su effetti terapeutici non supportate in modo scientificamente appropriato.
Infine, ma non meno importante, vorrei sottolineare che il meccanismo con cui gli integratori antiossidanti esercitano il loro ruolo nell’omeostasi è molto più complesso dei “semplici” meccanismi RedOx o radical scavenging. Mentre questi aspetti sono comunemente usati per caratterizzare sperimentalmente e classificare gli antiossidanti naturali, non sempre sono sufficienti a ricapitolare le loro proprietà biologiche in organismi complessi. Piuttosto, si stanno accumulando sempre più dati sul fatto che l’omeostasi ossidativa (e infiammatoria) è regolata attraverso recettori e fattori di trascrizione. Un approccio sistemico è quindi necessario per comprendere appieno e sfruttare appieno il potenziale degli integratori antiossidanti.
UN MONDO OSSIDANTE
In primo luogo, bisogna dare una definizione di stress ossidativo. Tutti gli organismi viventi sulla Terra vivono in un’atmosfera ossidante, caratterizzata da una percentuale di ossigeno molecolare di circa il 20%. Tutti conosciamo il destino di un pezzo di ferro esposto agli agenti ambientali: in poco tempo, si ossida completamente (arrugginisce). Perché non succede lo stesso a noi? O, almeno, non ci succede così velocemente? La ragione è semplice: noi – organismi viventi – siamo fatti di carbonio, idrogeno e qualche altro tipo di atomo, che sono ‘specie di singoletto’ nel loro stato elettronico più stabile. L’ossigeno molecolare è un’eccezione, essendo una ‘specie di tripletto’. Possiamo essere spaventati da questi termini, ma si può semplificare dicendo che gli elettroni di legame sono disposti diversamente nell’ossigeno molecolare rispetto alla maggior parte delle molecole biologiche. Questo significa che la reazione tra le molecole biologiche a base di carbonio e l’ossigeno molecolare (tripletto) è ‘proibita’ (il che significa, in realtà, molto lenta).
Tuttavia, si può facilmente controbattere che l’ossigeno è ovunque nelle molecole biologiche: negli aminoacidi, nelle proteine, nei grassi, negli zuccheri, e così via. Ancora di più: l’ossigenazione è il modo preferito per eliminare i prodotti tossici o catabolici dal corpo. Gli enzimi che fanno questo lavoro si chiamano ossigenasi, e sono molto abbondanti nel nostro organismo e, chimicamente, il loro compito è quello di accelerare la lenta reazione tra l’ossigeno molecolare e i substrati a base di carbonio. Queste reazioni enzimatiche procedono nella maggior parte dei casi formando specie reattive dell’ossigeno (ROS). Tra queste, la maggior parte sono ‘radicali‘ (molto reattivi, con elettroni spaiati) come lo ione superossido, il radicale idrossile, il perossinitrito, altre, come il perossido di idrogeno (H2O2) sono molto meno reattive. E questo accade in ogni momento in ogni singola cellula del nostro corpo! Quindi, il primo messaggio da tenere a mente è che la produzione di specie ossidanti e radicali liberi è un processo fisiologico.
Non solo! Nella maggior parte dei casi è un processo fisiologico benefico. Allora, perché dovremmo preoccuparci dell’integrazione di antiossidanti?
Bene, qui arriva il secondo punto. La natura è spesso drastica nel suo comportamento, e bisogna tenere presente che gli organismi viventi si sono evoluti per preservare l’integrità genomica. Le singole cellule possono essere facilmente sacrificate se i meccanismi endogeni di check-point sospettano un danno genomico. Quando questo accade (e questo accade!) lo percepiamo come una lesione tissutale, come una debolezza, come uno squilibrio di invecchiamento e benessere.
Prendiamo il caso dell’inquinamento atmosferico. Le particelle di idrocarburi aromatici sfidano costantemente la nostra pelle. Queste particelle hanno un alto potenziale di danneggiare il DNA delle cellule e quindi i meccanismi di disintossicazione basati sull’ossidazione di questi idrocarburi aromatici sono costantemente attivati. Osservate che l’ossidazione è un mezzo per rendere le molecole più polari, più idrofile, che possono essere lavate via (dalla pelle o da altri organi). Tuttavia, un’ossidazione forte e massiccia produce molte specie reattive dell’ossigeno (ROS), che danneggiano gravemente le cellule della pelle e noi percepiamo questo fenomeno come invecchiamento cutaneo. D’altra parte, in condizioni più blande, le stesse vie “ossidative” sono in grado di produrre molecole antinfiammatorie, regolare la risposta immunitaria e far fronte all’infiltrazione di agenti patogeni. In una parola, la risposta ossidativa contribuisce a un organismo sano.
Come accade in altre condizioni (si pensi all’infiammazione cronica o alle malattie autoimmuni) una risposta ossidativa sostenuta a uno stimolo dannoso può diventare essa stessa dannosa e richiedere misure di attenuazione.
Quindi, è ormai evidente qual è o quale dovrebbe essere il primo scopo dell’integrazione antiossidante: lo scopo è quello di bilanciare l’effetto dell’attivazione ossidativa preservando il suo ruolo difensivo e allo stesso tempo attenuandone gli effetti indesiderati in termini di invecchiamento cellulare.