Aula Radicais livres & Espécies Reativas

Prévia do material em texto

RADICAIS LIVRES 
& ESPÉCIES REATIVAS
Nathana J Mezzomo
Doutoranda em Farmacologia
UFSM
# Condição Fisiológica
# Condição Patológica
# Enzimática
# Não-enzimática
O organismo possui um complexo sistema de proteção antioxidante, como 
mecanismo de defesa contra os radicais livres, que são formados constantemente no 
metabolismo celular normal e em vários eventos patológicos e, quando em excesso, 
podem ocasionar a oxidação de moléculas biológicas.
• O desequilíbrio entre o desafio oxidativo e a capacidade de defesa antioxidante 
do organismo é denominado de estresse oxidativo.
instabilidade
vida curta
Podem atacar alvos celulares
A oxidação é parte fundamental da vida aeróbica e do metabolismo celular, 
produzindo radicais livres de forma natural ou por uma disfunção biológica. Esses 
radicais livres cujo elétron desemparelhado encontra-se centrado nos átomos de 
oxigênio ou nitrogênio.
O QUE É UM RADICAL LIVRE?
Radicais livres são átomos, grupos de átomos ou
moléculas que possuem elétrons livres não pareados em sua 
última camada orbital externa, o que explica sua instabilidade 
e elevada reatividade.
O QUE É UM RADICAL LIVRE?
• O2 é composto por dois elementos oxigênio (O), cujo número atômico é 8, sendo
sua distribuição de eléctron a seguinte:
Vamos acompanhar a formação de um radical livre, o superóxido (O2
-.), que é 
derivado do oxigênio molecular (O2). 
O QUE É UM RADICAL LIVRE?
Para formar o oxigênio molecular (O2), os dois elétrons solitários do subnível p de um 
elemento oxigênio fazem intercâmbio com os dois elétrons de outro elemento 
oxigênio, formando um composto estável com 12 elétrons na última camada (L):
O QUE É UM RADICAL LIVRE?
Devemos lembrar que reações de redução implicam em ganho de elétrons, e as de 
oxidação, em perda.
• Portanto, quando no metabolismo normal ocorrer uma redução do oxigênio
molecular (O2), este ganhará um elétron, formando o radical superóxido (O2
-.),
considerado instável por possuir número ímpar de elétrons na última camada L:
O QUE É UM RADICAL LIVRE?
Na verdade, radical livre não é o termo ideal para designar os agentes reativos 
patogênicos, pois alguns deles não apresentam elétrons desemparelhados em sua 
última camada. Como em sua maioria são derivados do metabolismo do oxigênio ou 
nitrogênio, utilizaremos o termo “espécies reativas”.
HALLIWELL & GUTTERIDGE, 2001
O QUE É UM RADICAL LIVRE?
Em condições fisiológicas do metabolismo
celular aeróbio, o oxigênio sofre redução 
tetravalente na mitocôndria, com consequente 
formação de água e produção de energia. 
Durante esse processo, são formados 
intermediários reativos como o peróxido de 
hidrogênio e os radicais livres superóxido, 
hidroperoxila e hidroxila.
HALLIWELL & GUTTERIDGE, 2001
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO ERO
ESPÉCIES REATIVAS DE OXIGÊNIO
Embora as ERO possam ser mediadoras 
de doenças, sua formação nem sempre é 
deletéria.
Exemplo: defesa contra a infecção, quando a 
bactéria estimula os neutrófilos a produzirem 
espécies reativas com a finalidade de destruir o 
microorganismo.
Contudo, pode haver estímulo exagerado 
na produção dessas espécies, associada 
uma falha da defesa antioxidante. 
ERO
ESPÉCIES REATIVAS DE NITROGÊNIO ERN
Dentre as principais ERN incluem-se o óxido nítrico (NO∙), óxido nitroso (N2O3), ácido 
nitroso (HNO2), nitritos (NO2
-), nitratos (NO3
-) e peroxinitritos (ONOO-).
a. O radical óxido nítrico (NO∙) pode ser produzido no organismo pela ação da enzima óxido
nítrico sintetase a partir de arginina, oxigênio e NADPH, gerando também NADP+ e citrulina.
b. O nitrato (NO3
-) pode transformar-se em nitrito (NO2-), que reage com os ácidos gástricos
gerando o ácido nitroso (HNO2).
c. O óxido nitroso (N2O3) também é percursor do HNO2 através de sua reação com a água.
d. O ácido nitroso promove a desaminação das bases do DNA que contêm o grupo –NH2 livre,
que são citosina, adenina e guanina, formando-se uracila, hipoxantina e xantina.
BARREIROS et al., 2006
ESPÉCIES REATIVAS DE NITROGÊNIO ERN
O óxido nítrico não é suficientemente reativo para atacar o DNA, mas pode reagir 
com o radical ânion superóxido, produzido pelos fagócitos, gerando peroxinitrito, 
que, pode sofrer reações secundárias formando agentes capazes de nitrar
aminoácidos aromáticos.
BARREIROS et al., 2006
DEFESAS ANTIOXIDANTES Enzimática
Não-enzimática
DEFESAS ANTIOXIDANTES
Antioxidantes são substâncias que ajudam a reduzir os efeitos do estresse e da falta 
de oxigênio, formando complexos que atenuam as reações produtoras de RL. 
Para inibir a produção dessas substâncias, o organismo conta com a produção de 
enzimas, como o superóxido dismutase, que diminui com o passar dos anos, e RL 
aumentam e agem mais intensamente.
“Alimentos que contêm propriedades antioxidantes como o 
beta-caroteno, as vitaminas C e E, e o selênio podem, retardar esse 
processo, neutralizando e retirando do organismo os radicais livres”
DEFESA ANTIOXIDANTE Enzimática
Peróxido de hidrogênio
Radical peroxil
Radical superóxido
DEFESA ANTIOXIDANTE Não-enzimática
O potencial antioxidante in vivo 
desses compostos depende de 
variáveis, como: absorção e 
biodisponibilidade em condições 
fisiológicas, concentração plasmática 
ideal, tipos de radicais livres gerados 
no processo oxidativo, em qual 
compartimento celular foram 
gerados e como foram gerados.
BIANCHI & ANTUNES, 1999
DEFESA ANTIOXIDANTE Não-enzimática
A vitamina C é comumente encontrado no organismo na forma de ascobarto, localizado nos tecidos 
orgânicos. Desempenha papéis metabólicos fundamentais, atuando como agente redutor de metais 
de transição (Fe3+ e Cu2+) presentes nos sítios ativos das enzimas ou nas formas livres no organismo.
A vitamina E é a principal responsável pela remoção dos radicais livres na membrana eritrocitária e 
possui um importante papel de interromper a propagação da lipoperoxidação, atuando assim, na 
prevenção da hemólise por manter a estabilidade das membranas.
Os carotenóides como a vitamina A agem in vivo como desativadores do oxigênio singleto ou como 
sequestradores dos radicais peroxila, reduzindo a oxidação do DNA e lipídios, associada a doenças 
degenerativas. 
DEFESA ANTIOXIDANTE Não-enzimática
Outra classe de moléculas que 
atuam como antioxidantes é a 
chamada coenzima Q. 
As moléculas que formam a 
coenzima Q, além de auxiliarem 
da atividade enzimática, também 
servem como “moléculas de 
sacrifício”, sofrendo oxidação 
para proteger outras moléculas. 
DEFESA ANTIOXIDANTE Não-enzimática
DEFESA ANTIOX
FONTES DE PRODUÇÃO DE ER
Mitocôndria
Peroxissomos
Células 
inflamatórias
Endógena
Radiação
Xenobióticos
Peroxidação
lipídica
Exógena
ERO ERO
MITOCÔNDRIA
Endógena
MITOCÔNDRIA
A maior fonte de energia para os organismos
aeróbicos está estágio 3 da respiração, que ocorre
no interior da mitocôndria, onde uma molécula de
oxigênio é reduzida a duas moléculas de água com
o consumo de 4 elétrons: O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O,
por meio da ação da enzima citocromo-oxidase.
• Na equação abaixo, descreve-se a etapa de
redução do O2, formação do radical hidroxila e a
segunda molécula de água:
Endógena
MITOCÔNDRIA
A maior fonte de energia para os organismos
aeróbicos está estágio 3 da respiração, que ocorre
no interior da mitocôndria, onde uma molécula de
oxigênio é reduzida a duas moléculas de água com
o consumo de 4 elétrons: O2 + 4e- + 4H+ → 2H2O,
por meio da ação da enzima citocromo-oxidase.
• Na equação abaixo, descreve-se a etapa de
redução do O2, formação do radical hidroxila e a
segundamolécula de água:
Endógena
INFLAMAÇÃO
A interação entre íons 
ferrosos e peróxido de 
hidrogênio gera 
radicais hidroxil da 
reação de Fenton.
EROs ativam proteínas 
que ativam múltiplas 
vias de sinalização que 
também modulam a 
expressão gênica.
Endógena
PEROXISSOMOS
O peroxissomo é uma organela que contém diversas enzimas oxidativas e está 
envolta por uma única membrana.
Apresenta diversas funções, dentre elas:
• Metabolismo de ácidos graxos de cadeia muito longa;
• Detoxicação de radicais livres e
• Degradação do peróxido de hidrogênio.
• Catalase (CAT);
• Superóxido Dismutase (SOD).
Endógena
PEROXISSOMOS
O H2O2, produzido pela SOD, vai para o peroxissomo e é 
reduzido pela principal enzima: catalase A.
Existem outras enzimas que também cumprem essa função, no 
entanto, só costumam funcionar se por algum motivo a catalase A 
não estiver ativa.
Os peroxissomos tem função importante na degradação de 
radicais livres, por isso, defeitos nessa organela devem causar 
diversas doenças associadas aos radicais livres.
Endógena
RADIAÇÃO
Exógena
Como cerca de 80% do corpo é composto de água, a grande maioria das 
interações com radiação ionizante ocorre de forma indireta.
• Incapacidade de transmitir 
informações;
• Replicação anormal;
• Morte celular
• Dano temporário - o DNA sendo 
reparado com sucesso antes de 
mais divisão celular.
Consequências:
RADIAÇÃO
Exógena
[B] ionização da molécula de água 
produzindo íons e radicais livres que 
podem se combinar para danificar 
macromoléculas vitais, como o DNA. 
Os radicais livres podem se recombinar 
para formar peróxido de hidrogênio e um 
radical hidroperoxila.
• Ambas estas substâncias são altamente 
reativas e produzem danos biológicos. 
XENOBIÓTICOS
Exógena
Aumento de radicais livres!
Qual o mecanismo?
[1] A iniciação é o passo no qual um radical de 
ácido graxo é produzido. 
Os iniciadores mais notáveis nas células vivas são 
EROs, como OH · e HOO ·, que se combinam 
com um átomo de hidrogênio para formar água 
e um radical de ácido graxo.
Radical hidroxila
Radical hidroperoxil
[2] O radical ácido graxo não é estável, por isso 
reage rapidamente com o oxigênio molecular, 
criando assim um radical peroxil ácido graxo. 
Este radical reage com outro ácido graxo livre, 
produzindo um radical ácido graxo diferente e 
um peróxido lipídico. 
Este ciclo continua, como o novo radical de 
ácido graxo reage da mesma maneira.
Oxigênio molecular
[3] Quando um radical reage com um não-
radical, ele sempre produz outro radical, razão 
pela qual se chama "reação em cadeia". 
A reação radical para quando dois radicais 
reagem e produzem uma espécie não radical. 
Os organismos vivos possuem moléculas 
diferentes que aceleram a terminação, 
neutralizando os radicais livres e, portanto, 
protegendo a membrana celular.
• Importantes antioxidantes desse tipo 
é a vitamina E e C. 
• Outros antioxidantes endógenos 
incluem as enzimas superóxido 
dismutase, catalase e peroxidase.
Dieta: Selênio?