Antiossidanti: meccanismo di azione, classificazione

Gli antiossidanti sono composti in grado di ritardare o inibire i processi di ossidazione che si verificano sotto l’influenza dell’ossigeno atmosferico o delle specie reattive dell’ossigeno ROS acronimo di Reactive Oxygen species tra cui perossidi, superossidi e radicali.

Sono coinvolti nel meccanismo di difesa dell’organismo contro le patologie associate all’attacco dei radicali liberi.

Gli antiossidanti endogeni sono enzimi, come la superossido dismutasi, catalasi, glutatione perossidasi o composti non enzimatici, come l’acido urico, la bilirubina, l’albumina e le metallotioneine.

Quando i fattori endogeni non sono in grado di assicurare una protezione completa dell’organismo contro le ROS, sorge la necessità di antiossidanti esogeni, come integratori nutrizionali o prodotti farmaceutici, che contengono come principio attivo un composto antiossidante.

I più importanti antiossidanti esogeni sono la vitamina E, la vitamina C, il beta-carotene, i flavonoidi, ma anche la vitamina D e K.
La carenza di antiossidanti provoca lo stress ossidativo che si manifesta con l’attacco dei radicali liberi che danneggiano i componenti della cellula tra cui lipidi, proteine e DNA.

Reazione

Le caratteristiche essenziali dell’ossidazione attraverso una reazione a catena mediata dai radicali liberi sono fasi di iniziazione, propagazione e terminazione.

Il processo può essere avviato dall’azione di agenti esterni come calore, luce o radiazioni ionizzanti o dall’iniziazione chimica che coinvolge ioni metallici o metalloproteine.​​

Iniziazione

Un substrato LH come, ad esempio un lipide, viene attaccato da un radicale R∙ con formazione di un radicale L∙ altamente reattivo:
LH + R∙ → L∙ + RH

Propagazione

Il radicale L∙ reagisce rapidamente con l’ossigeno per dare un radicale perossilico.
L∙ + O₂ → LOO∙
Il radicale LOO∙ può ulteriormente ossidare il lipide con formazione di idroperossidi lipidici:
LOO∙ + LH → L∙ + LOOH

Gli idroperossidi lipidici a loro volta danno luogo alla formazione di una vasta gamma di composti come alcoli, aldeidi, chetoni, radicali tra cui il radicale alcossido RO∙

Terminazione

Durante la fase di terminazione due radicali si legano tra loro per dare un composto stabile:
LOO∙ + LOO∙ → LOOL + O₂
L∙ + L∙ → L-L
LOO∙ + L∙ → LOOL

Classificazione

A seconda del meccanismo di azione gli antiossidanti possono essere classificati in tre gruppi principali: preventivi, scavenger e i chain breaker ed infine quelli di riparo.

Gli antiossidanti preventivi impediscono la formazione dei radicali prevenendone la formazione o convertendoli in molecole non dannose.

Essi agiscono con vari meccanismi come la chelazione dei metalli di transizione, l’inattivazione dei perossidi o il quenching delle ROS in modo che le reazioni radicaliche non abbaino inizio.

Ad esempio l’enzima:

•  superossido dismutasi catalizza la reazione 2 H⁺+ 2 O₂^– → H₂O₂ + O₂
•  glutatione perossidasi catalizza la reazione del perossido di idrogeno e dei perossidi lipidici in altre molecole prima della formazione di radicali liberi secondo la reazione 2 glutatione + H₂O₂→ glutatione disolfuro + H₂O
•  catalasi catalizza la conversione del perossido di idrogeno in ossigeno e acqua: 2 H₂O₂→ O₂+ 2 H₂O
• proteine come ferritina e la transferrina che contribuiscono alla difesa fornita dagli antiossidanti chelando i metalli di transizione e, nello specifico il ferro, e prevenendo l’effetto catalitico che questi forniscono alla produzione di radicali liberi.

Funzioni

Gli antiossidanti secondari detti scavenger sono sostanze diverse sia idrosolubili che liposolubili che catturano i radicali liberi prevenendo le tipiche reazioni a catena.

Essi riducono la concentrazione di radicali liberi interagendo con essi e inattivandoli.

Esempi di antiossidanti secondari scavenger sono l’ubichinone, i composti tiolici, l’albumina, la bilirubina e l’acido urico.

Tra gli antiossidanti secondari vi sono i chain breaker che sono in grado di bloccare la propagazione delle reazioni radicaliche a catena.

Esempi di antiossidanti secondari chain breaker sono carotenoidi, tocoferoli e ascorbato.

Gli antiossidanti terziari, detti agenti di riparo, sono enzimi che esplicano la loro azione dopo che è avvenuto il danno provocato della specie reattive. essi, dopo aver determinato il segmento molecolare ossidato, eliminano il frammento inutilizzabile e inseriscono un nuovo segmento al posto di quello eliminato.

Esempi di antiossidanti di riparo sono le idrolasi, le transferasi e le polimerasi che riparano molecole come il DNA di danni provocati dai radicali liberi.