Nell’articolo “Antiossidanti: cosa sono e a cosa servono” abbiamo appreso l’importanza di questi composti nella lotta contro i radicali liberi e lo stress ossidativo. Come abbiamo già spiegato, alcuni antiossidanti derivano dagli alimenti che mangiamo e altri vengono prodotti direttamente dal nostro corpo. Questi ultimi sono definiti antiossidanti endogeni. Alcuni sono piccole molecole (glutatione, coenzima Q10, melatonina) che intercettano i radicali e reagiscono con essi, altri sono enzimi (glutatione perossidasi, catalasi, superossido dismutasi) che catalizzano le reazioni necessarie per neutralizzarli.
Gli antiossidanti endogeni permettono alle cellule di mantenere un ambiente interno stabile, soprattutto quando le richieste metaboliche aumentano (ad esempio in caso di attività fisica intensa, infiammazione o esposizione a tossine).
Rispetto agli articoli precedenti, questo approfondimento sarà un po’ più tecnico: ti accompagnerò dentro i meccanismi biologici che il nostro corpo utilizza per difendersi dallo stress ossidativo, cercando come sempre di rendere tutto chiaro e comprensibile.
Glutatione e glutatione perossidasi: il sistema cardine
Tra gli antiossidanti endogeni, il glutatione occupa una posizione davvero centrale nelle difese antiossidanti della cellula. È una piccola molecola presente in quantità elevate in tutti i tessuti, ed ha la capacità di passare dalla forma ridotta (GSH) alla forma ossidata (GSSG) e viceversa. Il GSH interagisce con i radicali liberi donando loro un elettrone. Il risultato di questa interazione è che il radicale libero si converte in una molecola meno reattiva, mentre il glutatione passa alla sua forma ossidata (GSSG).
Il glutatione in alcuni casi può reagire direttamente, in altri ha bisogno di un “mediatore”, e qui entrano in gioco gli enzimi. Le glutatione perossidasi (GPx), ad esempio, utilizzano il GSH per neutralizzare perossidi e idroperossidi, evitando che queste molecole reagiscano con i lipidi di membrana o con altre molecole essenziali. Le glutatione S-transferasi, invece, coniugano il GSH a sostanze tossiche prodotte dal metabolismo o introdotte dall’ambiente, rendendole più facilmente eliminabili.
Come abbiamo detto, al termine di queste reazioni il glutatione si troverà nella sua forma ossidata, e in questa forma non può reagire con altri radicali. Per questo motivo esiste un sistema di rigenerazione, guidato dalla glutatione reduttasi, che riporta il GSSG alla forma attiva (GSH) utilizzando NADPH come donatore di elettroni. Inoltre, quando necessario, la cellula può sintetizzare nuovo glutatione grazie a un delicato meccanismo di regolazione interna.
In sintesi, il glutatione è molto più di un semplice “antiossidante”: è un vero regolatore dell’omeostasi redox cellulare e un nodo essenziale nel coordinare l’intera risposta ai radicali liberi. Senza la sua presenza, e senza gli enzimi che collaborano con lui, la cellula non sarebbe in grado di gestire in modo efficace lo stress ossidativo.
Catalasi: il “freno” al perossido di idrogeno
Il perossido di idrogeno (H₂O₂) è una molecola reattiva che si forma naturalmente durante la respirazione cellulare. A basse concentrazioni ha un ruolo di segnalazione, ma quando si accumula diventa dannosa.
La catalasi (CAT) è l’enzima deputato a trasformarlo rapidamente in due molecole non pericolose: acqua e ossigeno.
Tra i sistemi di antiossidanti endogeni, questo è uno dei più veloci ed efficienti di tutto l’organismo e protegge soprattutto tessuti particolarmente esposti allo stress ossidativo, come fegato ed eritrociti.
Superossido dismutasi (SOD): il primo passo della protezione
La superossido dismutasi (SOD) rappresenta spesso la “prima linea” di difesa.
Il suo compito è convertire il radicale superossido (O₂•–), una delle specie reattive più diffuse, in H₂O₂, che poi verrà gestito da catalasi e GPx.
A testimonianza di quanto sia centrale questo enzima, esistono tre forme principali: quella citoplasmatica che si trova all’interno della cellula, quella extracellulare presente al suo esterno, quella mitocondriale che sta nel mitocondrio (un organello che produce tutta l’energia necessaria alle cellule per funzionare).
Coenzima Q10: l’antiossidante dei mitocondri
Il Coenzima Q10 (CoQ10) è una molecola lipofila (cioè che si scioglie nei grassi e può facilmente interagire con loro) fondamentale per la catena di trasporto degli elettroni nei mitocondri.
Oltre al ruolo energetico, ha una potente attività antiossidante:
- intercetta radicali liberi nei lipidi di membrana,
- protegge le strutture mitocondriali,
- rigenera altri antiossidanti lipofili come la vitamina E.
La sua presenza è cruciale nei tessuti ad alta richiesta energetica, come cuore e muscoli.
Proteine SH: il “buffer” nascosto del sistema redox
Le proteine con gruppi sulfidrilici (-SH) non sono antiossidanti in senso stretto, ma svolgono un ruolo essenziale nel mantenimento dell’equilibrio redox cellulare.
I gruppi tiolici (la parte della proteina che contiene uno o più atomi di zolfo) reagiscono con radicali liberi o sostanze ossidanti e possono:
- neutralizzarle direttamente,
- rigenerare altri antiossidanti,
- modulare la struttura e l’attività di molte proteine.
Sono quindi indirettamente coinvolte nel sistema di protezione mediato dagli antiossidanti endogeni e contribuiscono alla resilienza globale delle cellule.
Melatonina: molto più di un regolatore del sonno
La melatonina è conosciuta soprattutto come regolatore del ritmo sonno-veglia, ma la ricerca degli ultimi anni ha svelato un suo ruolo ben più ampio e sorprendente: la sua potente attività antiossidante. Questa molecola è capace di neutralizzare direttamente radicali liberi altamente reattivi, come il radicale idrossilico e l’ossido nitrico, senza generare sottoprodotti pericolosi. Oltre a questa azione diretta, la melatonina stimola l’attività di enzimi antiossidanti endogeni, come la superossido dismutasi, la catalasi e la glutatione perossidasi, rafforzando così la capacità della cellula di difendersi dallo stress ossidativo.
Un altro aspetto importante riguarda i mitocondri, le centrali energetiche delle cellule: la melatonina aiuta a proteggere queste strutture critiche, riducendo la produzione interna di radicali e limitando i danni che possono accumularsi nel tempo. In aggiunta, la molecola sembra modulare i processi infiammatori e la segnalazione cellulare, contribuendo a mantenere l’equilibrio interno in condizioni di stress. Così, la melatonina si rivela non solo un regolatore del sonno, ma anche un alleato fondamentale nel contrastare l’azione dei radicali liberi e nel sostenere le difese antiossidanti dell’organismo.
Conclusione
Gli antiossidanti endogeni rappresentano un sistema di difesa straordinariamente sofisticato: lavorano in sinergia, si rigenerano tra loro e rispondono in modo dinamico alle esigenze della cellula. Capire questi meccanismi ci permette di apprezzare ancora di più quanto il nostro organismo sia progettato per mantenerci in equilibrio, ogni giorno.
Allo stesso tempo, però, queste difese non sono infallibili. Condizioni di stress prolungato, inquinamento, alimentazione poco equilibrata o semplicemente il passare del tempo possono aumentare la produzione di radicali liberi oltre la capacità del nostro corpo di neutralizzarli. Quindi, è sempre importante apportare antiossidanti anche con l’alimentazione per una protezione completa dallo stress ossidativo.
Riferimenti e approfondimenti:
- Giovannini, C., Filesi, C., D’Archivio, M., Scazzocchio, B., Santangelo, C., & Masella, R. (2006). Polifenoli e difese antiossidanti endogene: effetti sul glutatione e sugli enzimi ad esso correlati [Polyphenols and endogenous antioxidant defences: effects on glutathione and glutathione related enzymes]. Annali dell’Istituto superiore di sanita, 42(3), 336–347.
- Zhang, H.-M., Zhang, Y. (2014). Melatonin: a well-documented antioxidant with conditional pro-oxidant actions. Journal of Pineal Research, 57(2), 131–146.
- Le Gal, K., Schmidt, E. E., & Sayin, V. I. (2021). Cellular Redox Homeostasis. Antioxidants (Basel, Switzerland), 10(9), 1377.
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