Ok, todos parecen haber cubierto ciertos puntos correctos, pero específicos e incompletos sobre el estrés oxidativo (como si estuvieran leyendo fuentes y explicando lo que decían las fuentes), así que aquí hay una imagen más completa y fundamental (no se requieren imágenes). Esto es lo que hago, a diario. Primero, definamos el estrés oxidativo y expliquemos cómo es bueno y malo en varias condiciones. Entonces podemos hablar de lo que significa para nosotros en el cerebro.
En los organismos aeróbicos (dependientes de oxígeno), se produce algún tipo de metabolismo dependiente de oxígeno. Cuando los aerobios descomponen los compuestos (catabolismo) y crean nuevos tipos de compuestos (anabolismo y catabolismo) junto con la energía necesaria, algunos productos creados serán reactivos porque el oxígeno y otras cosas se usan (reaccionan repetidamente), y la célula no puede tener una fidelidad perfecta cuando experimentan reacciones metabólicas, simplemente debido a las enzimas, las condiciones de pH y las reactividades de los compuestos involucrados. Por lo tanto, los procesos celulares regulares como la respiración y la modificación / degradación de proteínas pueden producir cantidades significativas de ” especies reactivas “, un término que incluye varios compuestos que contienen oxígeno, pero no se limita a ellos.
El estrés oxidativo , en general, es una condición (generalmente mala) de desequilibrio o mal funcionamiento en el equilibrio de las especies reactivas y sus mecanismos generadores con antioxidantes y mecanismos antioxidantes. * La condición puede durar sin embargo una hipoxia larga o cualquier agente causante de aumentos en la reacción reactiva. Las especies duran, y probablemente son más largas por las siguientes razones. Esto generalmente resulta en daño celular, tisular y otros daños estructurales y posiblemente funcionales, denominado daño oxidativo , causado por la presencia de especies reactivas, que pueden o no contener oxígeno: los inductores del estrés oxidativo incluyen especies reactivas de oxígeno, especies reactivas de nitrógeno , varios tipos de metales neutros y aniones metálicos (personas de la química: actúan como catalizadores / reactivos de Fenton y las reacciones de Fenton-Haber-Weiss se activan en el cerebro todo el tiempo), y en realidad, todo es electronegativo o electropositivo, lo suficiente como para reaccionar con cualquier función. parte de una proteína o lípido (incluye subconjuntos de estas designaciones).
* Nuestros cuerpos tienen moléculas que son antioxidantes y también enzimas reparadoras que pueden atacar el daño oxidativo después de que se realiza, lo que puede detener las vías dañinas que el estrés oxidativo induce en un grado muy limitado. Esto merece una pregunta y respuesta separadas, las cuales probablemente ya existan en Quora.
El estrés oxidativo generalmente se asocia con hiperoxia o aumentos en las concentraciones locales o globales de oxígeno en sangre / neuronas que pueden resultar de varias causas (que se explicarán más adelante). Desafortunadamente, la hipoxia, o la falta de oxígeno inhalado en el cuerpo o en el cerebro, también puede crear muchas especies reactivas porque las células deficientes de oxígeno dependen de la glucólisis anaeróbica y la producción de lactato para generar energía cuando el oxígeno molecular está en bajas concentraciones. El oxígeno es el último receptor de electrones en la cadena de transporte de electrones y, por lo tanto, ya está presente en un entorno posiblemente “volátil”. Las células aún son metabólicamente activas en bajas concentraciones de O2, y la cadena de transporte de electrones está presionada para impulsar la ATP sintasa usando el gradiente electroquímico generado usando protones y electrones, los cuales se “escaparán” y reaccionarán con cosas dentro y fuera de la célula a saber, oxígeno, para formar especies reactivas en concentraciones que no pueden reducirse por compuestos y mecanismos antioxidantes durante el estrés oxidativo. Tenga en cuenta que los peroxisomas de la célula, mitocondrias, ER, lisosomas pueden producir especies reactivas de oxígeno cuando se encuentran en condiciones de estrés oxidativo.
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Comúnmente se incluyen en la categoría “especies reactivas” (RS) el oxígeno, el radical hidroxilo, los peróxidos (incluido el peróxido de hidrógeno) y sus radicales, los superoxidos y sus radicales, el oxígeno singlete, el hipoclorito / bromito y los ácidos, el cloro / bromoaminas, el nitrosilo / etc. – Cationes y radicales, ácidos nitrosos, nitritos, peroxinitrito y ácido peroxinitroso, dióxido de nitrógeno (radical), trióxido de dinitrógeno, nitrato, nitrosotioles, disulfuro de hidrógeno, radicales tiilo, ácidos sulfénicos, sulfénicos y sulfónicos y aniones asociados, radicales carbonato, etc. Podría seguir y seguir porque estos son todos los subproductos metabólicos y los productos de subproductos metabólicos con muchos tipos de otros compuestos ya dentro del cuerpo.
En el estrés oxidativo, las dianas de las especies reactivas a menudo serán las cadenas laterales de las proteínas, los azúcares de desoxirribosa del ADN y las bases del ADN, los grupos de cabeza y las colas de los lípidos y varios otros grupos funcionales de constituyentes celulares. De estos, los lípidos oxidados son los más estables y, a menudo, son marcadores de producción y daño de RS. Una vez que estos componentes de la célula se modifican, pueden desencadenar diversos cambios de conformación que provocan daño físico y / o la inducción de vías de señalización que pueden causar la muerte celular, daño tisular y respuestas inmunitarias en el cuerpo, junto con otros procesos menos dañinos. caminos El ADN, especialmente el ADN mitocondrial, es vulnerable a las mutaciones y en el estrés oxidativo sufrirá daños que pueden conducir a una producción más reactiva de especies a través de cambios estructurales y / o mecanísticos que también disminuirán los niveles de ATP cuando ya no se mantengan los gradientes de las mitocondrias. Eso desencadenaría la apoptosis, o posiblemente la autofagia. El daño en el ADN en sí mismo puede desencadenar directamente la apoptosis a través de p53, y la oxidación de los lípidos puede provocar inflamación celular y ruptura, ambas partes de las vías de necrosis. La parte dañada por el ADNmt del estrés oxidativo es un círculo vicioso más a menudo que no, debido al exceso de radicales y al ATP reducido que se producen, lo que conduce a un ADNmt más dañado.
El cuerpo naturalmente “usa” el estrés oxidativo en varias células y orgánulos para diferentes funciones. Los fagocitos, macrófagos, lisosomas, peroxisomas y mitocondrias tienen un aumento del estrés oxidativo basal en comparación con todo lo demás, ya que necesitan llevar a cabo la respuesta inmune, la degradación y la excreción de desechos y el metabolismo en general, todo lo cual requiere proteínas, lípidos, ácidos nucleicos, carbohidratos u otros compuestos que se degradan por cosas que son lo suficientemente reactivas para romper sus enlaces (pH bajo, enzimas, etc., aunque no llamamos a las enzimas especies reactivas por razones obvias). Por lo tanto, todo el estrés oxidativo no es malo por definición, sino que es necesario y continuo, con niveles variables, en oposición a estático, finito y perjudicial.
El cerebro está formado por neuronas muy exigentes y “parecidas a las divas” soportadas por varias formas de glía, de las cuales las neuronas necesitan grandes cantidades y un suministro rápido de oxígeno, glucosa y, en última instancia, ATP para sobrevivir, interactuar, crecer, excretar desechos, etc. El cerebro, que depende completamente de la vasculatura cerebral por sus enormes demandas de oxígeno, ATP y glucosa, es por lo tanto mucho más vulnerable al estrés oxidativo que el resto del cuerpo (sin CNS / PNS), con algunas excepciones limitadas. . El cerebro también está lleno de neuronas cubiertas de esfingomielinas y otros ácidos grasos poliinsaturados, y las especies reactivas del oxígeno reaccionarán con los lípidos para formar peróxidos de lípidos, hidroperóxidos de lípidos, cermidas, etc. relativamente estables y, a menudo, únicos que inician varias vías dañinas que conducen a muerte neuronal.
En el cuerpo, los glóbulos rojos se reciclan rápidamente, usan menos energía y no tienen núcleos (ADN nuclear) para el daño radical al objetivo, por lo que el estrés oxidativo en el cuerpo es comparativamente menos importante que en el cerebro, donde el daño puede afectar la función Inmediatamente, y puede causar la muerte en un tejido y nivel del sistema.
Sin embargo, en el cerebro, las vías que resultan del estrés / daño oxidativo que mencioné anteriormente son más numerosas y ligeramente diferentes: casi todas afectan la función y la estructura. El metabolismo de las neuronas es muy diferente del metabolismo “corporal”: la localización y las enzimas involucradas en el fosfato de Pentosa, el ácido tricarboxílico y las vías glicolíticas (aparte de las fuentes mitocondriales continuas de estrés oxidativo) no se encuentran solo en las neuronas: glía, a saber, astrocitos desempeñan un papel importante en porciones significativas de estas vías, por lo que el estrés oxidativo puede ser “importado”. Las neuronas realmente no se regeneran y realmente no pueden recuperarse de altos niveles de estrés oxidativo, local o globalmente (debido a los bajos niveles de enzimas antioxidantes), y debido a varios tipos de excitotoxicidad de neurotransmisores (NO, dopamina, glutamato-NMDA, que son exclusivos de el cerebro porque utiliza neurotransmisión todo el tiempo, inevitablemente (vea la respuesta de Saral Desai para obtener más detalles sobre esto), las neuronas producen y mantienen más especies reactivas que la mayoría de los otros tipos de células (a nivel basal). para mis fuentes enumeradas al final de la página para obtener más información sobre esto, porque estoy cansado.
El estrés oxidativo puede provocar una necrosis de las neuronas, una destrucción persistente de ambas neuronas y probablemente una glía cercana hasta que otras células mediadoras eliminen los compuestos de señalización y las células / contenidos lisados involucrados, la apoptosis (muerte celular programada) y / o la autofagia, todo lo cual Cosas malas en orden decreciente.
Además, el estrés oxidativo es crítico para muchos tipos de neurodegeneración y es un foco de investigación actual en campos relevantes (y lo ha sido durante mucho tiempo). Una vez más, estoy cansado, por lo que lo referiré a los libros de Radicales libres en salud y enfermedad y Radicales libres en biología y medicina a continuación.
La espacialidad y la temporalidad de las rutas que se activan en patología y en condiciones normales bajo niveles variables de estrés oxidativo no son muy “determinables” in vivo , y si lo fuera por cualquier razón, habríamos dado grandes pasos hacia adelante para entender cómo hacerlo específicamente. Apúnteles a ellos y a sus eventos asociados durante o antes del accidente cerebrovascular, no los observe en autopsias ni después en muestras de tejido.
En general, esto significa que el estrés oxidativo es claramente más grave, “más rápido” y más persistente en el cerebro que en la mayoría de las partes del cuerpo.
* Parafraseado de Halliwell, Gutteridge, Radicales libres en biología y medicina , 4ª edición
Rani, Yadav, Radicales libres en la salud humana y la enfermedad (2015)
Lajtha, Manual de Neuroquímica y Neurobiología Molecular:
Energética cerebral. Integración de Procesos Moleculares y Celulares (2007)