Refleksjoner rundt egen forskning

Os radicais livres têm sido implicados na toxicidade de numerosos agentes químicos e na patogênese de muitas doenças, tais como: doenças inflamatórias, de Parkinson, doença de Alzheimer, fibrose pulmonar idiopática, nefrose auto-imune, catarata, esclerose múltipla, porfiria, aterosclerose, câncer e artrite reumatóide, epilepsia, entre outras. A lista dessas doenças é cada vez maior e isso se deve, pelo menos em parte, ao fato de que essas moléculas reativas podem produzir a maioria das alterações teciduais, que têm sido identificadas em uma grande variedade de processos danosos. Muitas dessas alterações, porém, podem ser uma conseqüência e não a causa do dano (KEHRER, 1993).

De maneira simples, um radical é qualquer espécie química independente, um átomo ou molécula altamente reativo, que contém um ou mais elétrons desemparelhados em sua última camada eletrônica. Em geral, são instáveis e tem vida muito curta devido à natureza livre de seus elétrons que os tornam hábeis a reagir com diversos compostos ou alvos celulares, de modo a obter uma maior estabilidade química conferida pelo emparelhamento de elétrons (HALLIWELL, 1994).

A expressão “espécies reativas derivadas do oxigênio” (EROs) é usada para designar os agentes potencialmente patogênicos derivados do metabolismo do oxigênio (O2): radicais

livres e moléculas, como o peróxido de hidrogênio (H2O2), ácido hipocloroso (HClO) e outras,

que embora tenham grupos funcionais contendo oxigênio quimicamente reativo, não possuem elétrons desemparelhados e portanto, não são radicais (FERREIRA & MATSUBARA, 1997).

O organismo humano está exposto a radicais livres e EROs geradas por radiações ionizantes, agentes tóxicos, poluentes ambientais, etc. Portanto, a idéia de que perigo vem de fontes nocivas externas é correta. Porém, as células são também capazes de produzir EROs, tais como: o peróxido de hidrogênio e os radicais superóxido, hidroxila e óxido nítrico. Visto que participam de reações essenciais para o organismo, as EROs são constantemente formadas e podem ser prejudiciais, quando sua produção foge do controle exercido por sistemas antioxidantes, endógenos de defesa (SIES, 1991).

O radical superóxido (O2 -

) é produto da adição de um elétron a molécula de oxigênio (HALLIWELL & GUTTERIDGE, 1986). Diversas moléculas biológicas como, por exemplo: a hemoglobina (MISRA & FRIDOVICH, 1972a), mioglobina (GOTOH & SHIKAMA, 1976), catecolaminas (MISRA & FRIDOVICH, 1972a) e alguns constituintes dos sistemas de transporte de elétrons mitocondriais (TURRENS et al., 1985) e microssômicos (JAKOBY & ZIEGLER, 1990) reagem com o O2 convertendo-o em O2

-

.

Adicionalmente, fagócitos ativados (neutrófilos, monócitos, macrófagos e eosinófilos) geram o O2

-

em grande quantidade, com a finalidade de destruir microorganismos estranhos ao organismo. Esse mecanismo de proteção natural pode tornar-se nocivo nos processos de inflamação crônica (HALLIWELL et al., 1988).

O radical hidroxila, (OH•) é a espécie de oxigênio mais reativa em sistemas biológicos. Age rapidamente no local em que é produzido, sendo potencialmente capaz de modificar as bases purínicas e pirimidínicas, levando a inativação ou mutação de DNA, inibir diversas proteínas (constituintes de membranas celulares e enzimas) através da oxidação de seus grupamentos sulfidrila (-SH) a pontes dissulfeto (-SS) e iniciar a peroxidação de lipídeos, especialmente ácidos graxos poliinsaturados de membranas e lipoproteínas (HALLIWELL & GUTTERIDGE, 1986). O radical hidroxila é gerado nos sistemas biológicos principalmente por radiações ionizantes e através da reação que envolve um metal em transição, o radical superóxido e o peróxido de hidrogênio.

Devido ao alto teor de água das células, sua exposição às radiações ionizantes (raios X e gama), resulta na formação do radical hidroxila, pelo processo de radiólise da água (HALLIWELL, 1994). Os íons metálicos (de ferro ou cobre) têm a habilidade de mover elétrons, o que constitui a base para a iniciação e propagação de muitas das reações de radicais livres mais nocivas.

Assim, o OH• é formado pela interação entre um íon metálico (Fe+3), o O2 -

e o H2O2, de

Fe+3 + O2 - .→ Fe+2 + O2 Fe+2 + H2O2 → OH• + OH - Rendimento líquido: O2 - + H2O2 → OH• + OH - + O2

Essa via de produção do OH•, conhecida como a reação de Haber-Weiss catalisada pelo ferro, tem sido muito estudada. Embora seu papel patológico não esteja bem esclarecido, os meios utilizados pelas células para minimizar a presença de íons metálicos, ou seja, a existência de proteínas de transporte para o ferro e o cobre, indiretamente indicam que tais reações podem ser prejudiciais para os sistemas biológicos (LIOCHEV & FRIDOVICH, 1994).

Desde a sua descoberta, como um mensageiro intracelular de produção endógena, tem sido demonstrado que o NO desempenha um importante papel em praticamente todos os sistemas do organismo (EISEICH et al., 1998a). Embora exerça diversas funções fisiológicas úteis, seu excesso pode ser nocivo. Em determinadas condições o NO e o O2

-

podem interagir, resultando um produto muito tóxico, o peroxinitrito (ONOO-), como se segue:

O2

-_{.+ NO → ONOO}-

Esse composto é capaz de reagir prontamente com diversas moléculas, como: proteínas, lipídeos, carboidratos e ácidos nucléicos, danificando-as. Além disso, seus prováveis produtos de decomposição, o OH•, dióxido de nitrogênio e outros têm semelhante potencial deletério. Conseqüentemente, a toxicidade do óxido nítrico pode ser explicada, pelo menos em parte, por sua reação com o O2-.

O aumento da produção de ONOO-, tem sido associado a diversos processos patológicos (DEMIRYUREK et al., 1998, EISERICH et al., 1998a,b), entre eles a epilepsia.

8.1 Defesas antioxidantes

Em sistemas aeróbicos, é essencial o equilíbrio entre os agentes óxido-redutores (como as EROs) e o sistema de defesa antioxidante. Esses agentes são gerados endogenamente como

conseqüência direta do metabolismo do oxigênio e também em situações não-fisiológicas, como a exposição da célula a xenobióticos que provocam a redução incompleta de 02. Para

proteger o organismo humano, as células dispõem de sistemas de defesa, tais como: glutationa reduzida (GSH), superóxido-dismutase (SOD), catalase, glutationa-peroxidase (GSH-Px) e glutationa redutase (GSH-Rd) (FERREIRA & MATSUBARA, 1997).

Devido ao seu grande potencial de dano os radicais livres e as EROs são produzidos no organismo sob rigoroso controle de sistemas de defesa que incluem enzimas e outros antioxidantes (HALLIWELL & GUTTERIDGE, 1992).

As superóxido dismutase (SOD), enzimas presentes na mitocôndria e citossol, convertem o radical superóxido em peróxido de hidrogênio (HALLIWELL & GUTTERIDGE, 1992), como se segue:

2 O2- + 2 H+ → O2 + H2O2

A SOD corresponde a uma família de enzimas com diferentes grupos prostéticos em sua composição. Nos sistemas eucariontes existem duas formas de SOD.

A forma SOD-cobre-zinco está presente principalmente no citossol, enquanto que SOD-manganês está localizada primariamente na mitocôndria (FERREIRA & MATSUBARA, 1997; RAUCA et al., 2004).

A catalase é uma hemeproteína citoplasmática que catalisa a redução de peróxido de hidrogênio em água e oxigênio. Pode ser encontrada no cérebro, sangue, medula óssea, mucosas, rins e fígado. Sua atividade é dependente de NADPH (FERREIRA & MATSUBARA, 1997).

As catalases, enzimas encontradas nos peroxissomos na maioria dos tecidos, removem o peróxido de hidrogênio catalizando sua redução em água e oxigênio molecular (SCOTT et al., 1991), como se segue:

2 H2O2 → O2 + 2 H2O

SOD

Glutationa peroxidases (GPx) são as principais enzimas responsáveis pela remoção de peróxido de hidrogênio gerado pelas SOD no citosol e mitocôndria e peróxidos orgânicos para seus correspondentes álcoois às custas da conversão da GSH a GSSG (FERREIRA & MATSUBARA, 1997). Elas promovem a redução de H2O2, as custas de glutationa reduzida

(GSH), para formar glutationa oxidada (GSSG) e água (GATÉ et al., 1999), de acordo com a seguinte reação: