Organismul uman se află într-o continuă schimbare de la naştere şi până după moarte, având la bază procese biochimice complexe, desfăşurate la nivel celular. Metabolismul celulei este complex şi presupune un schimb continuu de substanţe cu mediul extern, prin procese active (cu consum de energie) sau pasive (fără consum energetic). De asemenea la nivel celular se produc majoritatea reacţiilor chimice importante pentru susţinerea vieţii celulare de la naşterea celulei şi pană la moartea celulară programată, cunoscută sub numele de apoptoză. În cursul acestor reacţii biochimice complexe, la nivel celular se pot forma ca intermediari numeroase specii chimice cu energie crescută, prin urmare instabile care pot reacţiona cu diverşi componenţi celulari chimici, generând compuşi secundari sau chiar mutaţii, primul pas în apariţia unei tumori la nivelul organului respectiv.
Precursorul comun al acestor specii chimice instable la nivel celular este anionul liber superoxid O2- ∙. Acesta poate da naştere unui întreg lanţ de reacţii succsesive biochimice, având ca produs final radicali liberi de oxigen sau oxigenul singlet.
Celula posedă câteva mecanisme de apărare pentru a limita formarea unor asemenea specii chimice reactive. La nivel celular există o serie de enzime care au capacitatea de a cataliza reacţii de transformare a anionului liber superoxid în oxigen diatomic şi peroxid de hidrogen,de către o enzimă Cu2+ numită superoxiddismutaza (SOD), peroxidul de hidrogen şi el fiind toxic pentru celulă, fiind mai departe descompus în apă de către catalază sau acolo unde este posibil de către glutationperoxidaza (GPO) din citosol şi mitocondrii. ROS sunt periculoase pentru celulă, deoarece în cantitate mare ele pot ataca diverse componente ale celulei, precum acizii graşi polinesaturaţi constituenţi ai membranelor celulare. Astfel, radicalul liber hidroxil poate extrage hidrogeni reactivi, din diverse molecule, precum hidrogenul din poziţie alilică sau dublă alilică, în timp ce oxigenul singlet poate realiza scindări de legături între atomi de carbon, generând radicali liberi R∙, care la rândul lor întră în alte succesiuni de reacţii pentru a se stabiliza. Aceste atacuri ale ROS asupra acizilor graşi polinesaturaţi din membrana celulară duc la distrugerea ei, acest proces constituind peroxidarea lipidică.
R, poate juca rolul oricărui acid gras biologic polinesaturat, cel mai adesea fiind întâlniţi acizi precum acidul linoleic şi acidul linolenic. Principalele mecanisme de apărare ale celulei în faţa acestor specii reactive implică sistemul antioxidant de apărare, format din factori enzimatici precum SOD, GPO, catalaza, sau factori neenzimatici, cei mai importanţi fiind vitamine E (tocoferolul) care se găseşte predominant în membranele celulare, fiind lipofilă, dar şi vitamina C (acidul ascorbic), vitamină hidrosolubilă, care se găseşte preponderent în citosol.
Cercetări recente arată că un nivel ridicat, dar sub-letal de ROS pot influenţa căile semnalizatoare intracelulare într-o gamă largă de celule neuronale, prin modularea expresiei genice, a creşterii şi diferenţierii celulare. De asemenea ROS au rol şi în diferenţierea organismleor patogene eucariote şi se pare că pot controla semnalizarea intracelulară la plante. ROS pot influenţa diferenţierea celulelor stem cardiace, precum şi creşterea şi diferenţierea celuleor renale mediată de angiotensina II.
Într-un studiu din 2006 Marina Tsatmali, Elisabeth C. Walcott şi echipa lor de la Institul pentru Neuroştiinţe, San Diego USA, au observat în unele culturi celulare, că neuronii din zona corticală conţineau concentraţii ridicate de ROS. Cercetătorii au folosit un colorant special sensibil la asemenea specii chimice CM-H2D-DCF-DA. La o analiză mai atentă cercetătorii au observat că nivelul crescut de ROS era datorat tocmai dezvoltării şi diferenţierii neuronale. Studiul lor nu a venit decât să întărească ideea conform căreia ROS nu induc întotdeauna apoptoză (moarte celulară programată), iar în culturi celulare s-a observat că nivelul ROS a început să crească odată cu diferenţierea neuronală din celulele progenitoare multipotente.
“Acest experiment arată că apariţia unui nivel crescut de ROS este asociat cu neuronii tineri, în organism şi nu cu moartea celulară, […], iar în culturile noastre celulare ROS au fost produse la nivel celular imediat cum a început diferenţierea celulalor în neuroni” afirmă unul dintre participanţii la acest studiu. De asemenea cercetătorii afirmă că “cercetările noastre arată că ROS sunt produse în timpul dezvoltării celulare normale, dar nu influenţează probabilitatea unei celule de a deveni neuron, insa poate influenţa aspecte precum maturarea neuronală privind morfologia, fiziologia şi biochimia celulară. ROS pot influenţa morfologia unor ţesuturi prin diverse sisteme, dar favorizează angiogeneza vasculară.”
Totuşi nu se cunoşte până acum mecanismul exact implicat, prin care ROS ar putea afecta creşterea şi diferenţierea celulară la nivel cortical. Deşi încă multe lucruri rămând de descoperit privind rolul ROS la nivel celular, totuşi acestea deschid calea către noi modalităţi de abordare a metabolismului celular normal şi rolul lor în contextul funcţionării celulei.
Bibliografie:
1. www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed
2. Dan Bălău Daniela Baconi, Toxicologie Generală, Editura Tehnoplast Company Bucureşti, 178-186 (2005)
3. Niculina Mitrea, Biochimie – Vitaminele în procesele metabolice, Editura Didactică şi Pedagocică R.A. Bucureşti, 353 (2008)
| < Anterior | Urmator > |
|---|
