Stress ossidativo: che cos’è, come prevenirlo e come combatterlo

Lo stress è ossidativo è un processo fisiologico che avviene in ogni cellula dell’organismo: si tratta dell’insieme di reazioni che portano alla produzione di radicali liberi e che sono necessarie perché una serie di funzioni vitali, per esempio la difesa dalle infezioni, avvengano correttamente.

Quando, però, il livello di radicali liberi presente nel nostro corpo supera una certa soglia, può danneggiare le strutture cellulari e dare origine a invecchiamento e patologie anche gravi, come le malattie neurodegenerative e cardiovascolari: questo accade quando l’equilibrio tra la produzione di radicali liberi e loro eliminazione da parte degli antiossidanti si rompe, creando un surplus di radicali liberi potenzialmente nocivo.

Vediamo in dettaglio cos’è lo stress ossidativo, quali sono i fattori di rischio, il ruolo degli antiossidanti e le corrette abitudini da adottare, a tavola e non solo.

Stress ossidativo: che cos’è

Per stress ossidativo, si intende l’insieme di reazioni biochimiche che portano a una overproduzione di radicali liberi nelle cellule e nei tessuti dell’organismo.

I radicali liberi sono dei composti instabili che “catturano” un elettrone da altre molecole (reazione di ossidazione) rendendole instabili a loro volta e  innescando quindi un meccanismo a cascata.

Lo stress ossidativo è tuttavia un fenomeno naturale e fisiologico che avviene in ogni cellula: i radicali liberi infatti si producono all’interno del mitocondrio (organello cellulare adibito a “centrale energetica”) in seguito a reazioni necessarie alla produzione di energia o in tutti quei tessuti ad alto consumo di ossigeno, per esempio il muscolo.

Inoltre, lo stress ossidativo è la risultante non solo dei radicali liberi normalmente prodotti dal corpo: a questi vanno infatti sommati quelli derivanti dall’ambiente esterno.

Ecco alcuni dei fattori che aumentano lo stress a cui va incontro l’organismo ogni giorno:

• inquinamento
• farmaci
• eccesso di alcol e attività fisica
• metalli pesanti
• fumo di sigaretta.

Radicali liberi e stress ossidativo

I radicali liberi più studiati sono i ROS (Reactive Oxygen Species). Sono delle specie reattive dell’ossigeno, tra le quali troviamo:

• l’anione superossido (O_2-)
• il perossido di idrogeno (H₂O₂₎

che possono dare origine al radicale ossidrile (OH·^¯).

Queste molecole vengono prodotte dal normale metabolismo cellulare, ma sono particolarmente “reattive” poiché presentano un elettrone libero che è “pronto” ad interagire con altre molecole.

Esiste un livello di ROS che è fondamentale per mantenere l’omeostasi dell’organismo. Ad esempio i ROS generati dalle cellule fagocitiche sono una difesa essenziale per combattere le infezioni, così come i ROS prodotti in risposta a stimoli dei fattori di crescita sono coinvolti fisiologicamente nel controllo della proliferazione cellulare.

Un aumento del livello di ROS può però portare ad un danneggiamento di varie componenti cellulari (DNA, proteine, lipidi).

Per questo, allo scopo di mantenere l’equilibrio, esiste un sistema di difesa antiossidante endogeno costituito da diversi enzimi (superossido dismutasi o SOD, Catalasi, Glutatione perossidasi).

Cause e fattori di rischio

Il bilanciamento tra la produzione di ROS e di agenti antiossidanti determina il livello dello stress ossidativo.

 Se lo stress è  eccessivo, può portare al danneggiamento di strutture cellulari come:

• le membrane
• le proteine
• il DNA.

Un elevato stress ossidativo può essere determinato da un eccesso di agenti pro-ossidanti, come:

• un elevato tasso di attività metabolica
• sport eccessivo
• stress
• età
• carenza delle difese (basso livello di antiossidanti)
• suscettibilità dei bersagli dei radicali liberi.

I rischi da esposizione a prodotti chimici  e radiazioni

Possono esserci anche altri fattori ad innalzare lo stress a cui il corpo va incontro. Chi lavora a stretto contatto con prodotti chimici o radiazioni deve fare molta attenzione a non accumulare esposizioni eccessive.

Tipico esempio è chi lavora in radiologia: queste persone sono, infatti, facilmente esposte a radiazioni ionizzanti che per un meccanismo dose-dipendente possono indurre modificazione nella sequenza del DNA con effetti mutageni sulle cellule.

Altro esempio sono i biologi che lavorano in laboratorio: infatti nelle colorazioni cellulari vengono utilizzati molti composti che possono nuocere alla salute. Il bromuro di etidio (utilizzato in biologia molecolare) è uno degli esempi più lampanti: si tratta di un agente intercalante del DNA che può esplicare effetti cancerogeni verso chi ne entra in contatto.

Questo mette in luce come siamo continuamente esposti allo stress cellulare e come gli antiossidanti e i meccanismi di difesa endogeni abbiano un ruolo cruciale nel difenderci dallo sviluppo delle malattie.

Stress ossidativo e invecchiamento cellulare

L’invecchiamento è un processo fisiologico dato dai radicali liberi.

Infatti proprio la loro interazione con:

• strutture proteiche (cattivo funzionamento degli enzimi)
• lipidiche (alterazione delle membrane cellulari)
• glucidiche (alterazione dell’equilibrio glicemico)
• con lo stesso DNA (effetti mutageni).

è responsabile di alcuni tipi di malattie correlate all’invecchiamento, come ad esempio le malattie neurodegenerative e quelle cardiovascolari.

Per esempio è stato dimostrato un incremento nella produzione vascolare dei ROS nelle pareti vascolari di pazienti con fattori di rischio arteriosclerosi.

Stress ossidativo e infiammazione

Per infiammazione, si intende un complesso di meccanismi di difesa che entrano in gioco per riparare un tessuto danneggiato.

Infatti tutte le volte che un fattore chimico, meccanico, interno o esterno agisce, il corpo crea un meccanismo di riparazione per ristabilire la normale funzionalità.

Errore molto comune è vedere l’infiammazione come un qualcosa di negativo, al contrario è qualcosa di necessario ed inevitabile.

L’infiammazione è il mezzo attraverso il corpo ripara se stesso e permette la sopravvivenza dell’individuo: è la risposta del sistema immunitario agli stress che causano una sofferenza alle cellule.

Siamo costantemente esposti a stress dall’esterno (agenti chimici, radiazioni, stress emotivi), ma anche e soprattutto dall’interno.

Le  nostre cellule muoiono e si replicano continuamente, sia fisiologicamente che dopo aver subito dei danni.

E’ quindi  fondamentale tenere sotto controllo i radicali liberi e accertarsi che questi non siano in eccesso.

La classica risposta fisiologica nell’infiammazione è l’eccesso di globuli bianchi che attraverso processi di fagocitosi producono radicali liberi, ma finché questi non sono in eccesso non c’è da preoccuparsi.

Sintomi e complicanze a breve e lungo termine

In maniera dipendente dal tipo e dal livello di ROS, dal tempo di esposizione, dal livello di difesa degli antiossidanti e dai sistemi di riparazione che rimediano al danno indotto dai radicali liberi, le cellule esposte ai ROS possono: 

• mostrare un aumento della proliferazione
• mostrare un arresto del ciclo cellulare
• subire senescenza (perdita della funzione fisiologica)
• andare incontro a morte cellulare programmata (apoptosi).

Malattie associate allo stress ossidativo

È noto che i ROS, in particolare il radicale idrossile OH, inducono diversi danni alla struttura a doppia elica del DNA.

Quindi i ROS, generati endogenamente o esogenamente, potrebbero essere coinvolti in tutti gli stadi della carcinogenesi soprattutto se inducono lesioni in geni rilevanti nello sviluppo del cancro (geni oncogeni e/o oncosoppressori).

Anche se l’ipotesi più accreditata è che i ROS siano necessari ma non sufficienti per lo sviluppo del cancro.

Altre patologie associate allo stress ossidativo sono:

• malattie autoimmuni come l’artrite reumatoide
• malattie neurodegenerative come l’Alzheimer o il Parkinson.

Lo stress ossidativo può indurre dei danni a livello sistemico così da essere una concausa nello sviluppo di patologie legate al cibo o all’alimentazione, come l’obesità (specialmente quella addominale) o il diabete.

La sana alimentazione per prevenire lo stress ossidativo

Una sana alimentazione e una regolare e moderata attività fisica possono modulare l’equilibrio dinamico tra ossidanti e antiossidanti.

Si è visto come la restrizione calorica (senza però malnutrizione) possa indurre un ridotto stress metabolico a livello cerebrale con un miglioramento dei processi cognitivi, della plasticità sinaptica, nonché della sopravvivenza neuronale.

Questo si riflette in un rallentamento dell’invecchiamento e un miglioramento dell’aspettativa di vita per diminuire le probabilità di andare incontro a malattie:

• metaboliche
• cardiovascolari
• neuronali.

I meccanismi di difesa contro i radicali liberi possono essere di natura:

• enzimatica (superossido dismutasi, catalasi, glutatione perossidasi)
• non enzimatica (vitamine).

Per questo motivo,  gli alimenti possono modulare le nostre difese contro i radicali liberi sia con composti vitaminici come la vitamina E, la vitamina C o i carotenoidi (vitamina A, β-carotene), ma anche con composti antiossidanti di diversa natura.

I nutraceutici ad effetto antiossidante

Negli ultimi anni si è notevolmente ampliato il business dei nutraceutici (componente nutrizionale con effetti benefici sulla salute) ma anche degli alimenti funzionali (intero alimento contenente uno o più nutraceutici con effetti benefici sulla salute).

Esempi di nutraceutici con effetto antiossidante sono:

• catechine del tè verde
• antocianidine del cacao
• quercitina presente nelle cipolle
• isoflavoni della soia
• bioflavonoidi degli agrumi
• esteri fenolici di caffè e vino rosso.

Metodi di cottura

Oltre all’attenzione per i cibi, è importante anche avere un occhio di riguardo a come questi vengono preparati.

I metodi di cottura, infatti, sono una variabile importante nell’indurre stress al nostro corpo.

La cottura alla brace tende a produrre benzopirene, un idrocarburo aromatico dannoso per la salute.

Durante un barbecue, la caduta del grasso dalla carne può far rilasciare dai carboni questa sostanza volatile, che di conseguenza ritroviamo anche negli alimenti.

Il consiglio è quindi di limitare il più possibile la cottura alla brace, o perlomeno cuocere le carni con tutta la pelle, per poi toglierla solo una volta cotte.

La pelle permette, anche se in minima parte, di “schermare” l’accumulo di benzopirene dalla carne.

Test per misurare lo stress ossidativo

Attualmente esistono vari test per la valutazione dello stress ossidativo.

La loro funzione è quella di quantificare l’equilibrio dinamico che esiste nel nostro corpo tra azione pro-ossidante e anti-ossidante.

Il modo migliore è analizzare lo stress con vari test in modo da quantificare entrambe le azioni (ossidante e antiossidante), che non sono misurabili con una sola metodologia.

• Il d-ROMs test è un test affidabile nella pratica clinica che consente, dopo la separazione della componente corpuscolare da quella fluida del sangue, di quantificare la capacità pro-ossidante del plasma. Questo avviene attraverso una misurazione diretta degli idroperossidi (specie che fa parte dei ROS).

• A questo test sarebbe bene abbinare anche il BAP test, che è in grado di determinare la concentrazione ematica dei composti antiossidanti. Consente infatti la misurazione totale degli antiossidanti come l’α-tocoferolo o l’acido ascorbico, ma non fornisce una misurazione su una singola molecola.

É evidente come d-ROMs test e BAP test siano complementari e come insieme possano fornire un quadro dello stato di salute generale dell’organismo.

Solo una volta fatti entrambi i test, è possibile intraprendere delle opere correttive sul bilancio ossidativo. Infatti, attraverso questi test, si può capire se lo stress è dato da un eccesso di ossidazione e da un deficit di antiossidanti.

Cura e terapie

Un’alimentazione corretta (variata, colorata, ricca di vitamine, frutta e verdura) e uno stile di vita sano possono far fronte alle necessità antiossidanti dell’organismo.

Tuttavia a volte può rendersi necessaria un’integrazione opportunamente studiata per:

• persone anziane
• sportivi
• chi vive un periodo molto stressante.

Una dieta ricca in grassi induce un aumento di ROS prodotti dai mitocondri nelle fibre muscolari, tuttavia se si bloccano i ROS con un antiossidante si riesce lo stesso ad aumentare la sensibilità all’insulina.

In quel caso, la somministrazione di antiossidanti potrebbe aumentare la sensibilità insulinica con un miglioramento dello stato di salute.

Sport e stress ossidativo

Lo sport se fatto nei giusti modi e tempi può esser sicuramente di aiuto a migliorare lo stato di salute.

Negli sportivi, però, spesso il riposo non viene visto come parte integrante dell’allenamento  e si tende ad andare in overtraining.

Questa è una condizione che ritroviamo spesso negli atleti di élite, che presentano un elevato stress metabolico per l’incapacità dell’organismo di “recuperare” dallo sforzo.

Allenarsi in modo eccessivo e continuo determina una produzione eccessiva di radicali liberi con la conseguente incapacità dell’organismo di eliminare le scorie accumulate.

La continua ricerca della forma atletica migliore e della performance a tutti i costi è il motivo dei sempre più frequenti infortuni
(sia muscolari che traumatici) fra gli atleti di alto livello.

La dieta degli sportivi per combattere lo stress ossidativo

Gli atleti devono seguire un’alimentazione sana e variata, che possa garantire loro il giusto apporto in antiossidanti. A volte, però, le famose 5 porzioni di frutta e verdure potrebbero non bastare in soggetti dall’elevato fabbisogno energetico e metabolico.

Sono molti gli sportivi che fanno uso di integratori a base di:

• vitamina C
• polifenoli
• carotenoidi
• antocianidine.

Sono tutte sostanze che si trovano  negli agrumi, nella frutta o negli ortaggi.

Questo mette in luce come nelle diete degli atleti si debba tener conto non solo dei macronutrienti (proteine, carboidrati e grassi), ma anche dei micronutrienti (vitamine e sali minerali) al fine di permettere un pronto recupero in vista della prossima competizione.

Affaticamento o debolezza sono segnali di allarme che mostrano come lo stress ossidativo e muscolare sia eccessivo.

Quali integratori per combattere lo stress ossidativo

In linea di principio, gli alimenti potrebbero anche far fronte al fabbisogno di antiossidanti giornaliero e per questo motivo è importante assumere 5 porzioni di frutta e verdura di stagione e il più colorata possibile.

Tuttavia i processi industriali, l’uso di pesticidi nonché l’impoverimento minerale del suolo spesso non producono in frutta e verdura la stessa capacità antiossidante che si trovano sulle tabelle nutrizionali.

Per tale motivo spesso è necessaria l’assunzione di integratori allo scopo di ripristinare la capacità antiossidante fisiologica dell’organismo.

L’assunzione di integratori a base di β-carotene, vitamina E, vitamina C e coenzima Q10 può essere di grande aiuto in alcuni casi.

Anche la forma e la via di somministrazione dell’integratore hanno una rilevanza importante.

Infatti alcune formulazioni possono vedere la loro biodisponibilità sensibilmente ridotta perché inattivata dal tubo digerente.

Per tale motivo si possono anche somministrare dosi di antiossidanti per via endovenosa o sublinguale in modo da bypassare la via orale.

In ogni caso, il consiglio è di assumere sempre tali integratori sotto stretto controllo medico.

I composti liposolubili come la vitamina E e il β-carotene, infatti, possono indurre tossicità per la loro capacità di accumularsi nei tessuti, mentre un eccesso di vitamina C ha mostrato indurre (contrariamente a quanto si pensi) un’attivata pro-ossidante.

Con la collaborazione della biologa nutrizionista Maria Cassano.

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