Superóxido e seu arquiinimigo

O aumento do estresse oxidativo está envolvido na patogenia do mal de Parkinson. Dentre os principais agentes dessa degeneração oxidativa está o superóxido, especialmente quando ocorrendo em neurônios dopaminérgicos. Entretanto estes neurônios possuem intrinsecamente baixos níveis de superóxido, devido a um mecanismo de captura onde age a tetrahidrobioptina (BH4). A inibição da produção deste antioxidante permite o aumento do superóxido nos neurônios dopaminérgicos e consequentemente sua ação degenerativa oxidante.

O superóxido é um ROS (Reactive oxygen species), que uma vez no organismo, necessita de um elétron a mais para se estabilizar e acaba retirando-o de diversas espécies orgânicas, causando a oxidação. Além da doença de Parkinson, essa oxidação pode estar envolvida no processo de envelhecimento celular.

Nos neurônios dopaminérgicos, o superóxido tem sua origem na dopamina e seus metabólitos, senfo que o BH4 protege o neurônio de sua ação. É sabido que o BH4 também reduz o superóxido formado a partir de xantina/xantina oxidase.

Estudos recentes (Nakamura, 2001) sugerem que o mecanismo utilizado pelo BH4 é do captura direta (direct scavenging), onde o antioxidante liga-se diretamente ao superóxido, etirando-o do meio.

Superóxido e o envelhecimento

Os radicais livres de oxigênio podem estar relacionados aos processos de envelhecimento pelo aumento da morte celular provocada por radicais livres durante o envelhecimento decorrente da diminuição da síntese de enzimas antioxidantes [Superóxido dismutase-(SOD), Glutationa (GSH), Catalase (CAT), etc.].

A oxidação mitocondrial incompleta (que ocorre fisiologicamente em cerca de 5%) resulta na produção de moléculas de ânion superóxido, entre outras, as quais podem provocar danos às proteínas, ao DNA e RNA, aos lipídios, especialmente fosfolipídios de membranas celulares e também as frações lipídicas de lipoproteínas plasmáticas (peroxidação lipídica), além de danificarem os carboidratos.

Esse excesso de radicais livres e espécies reativas do oxigênio podem induzir a falência mitocondrial e, conseqüentemente, uma intensa liberação de radicais livres que está associada ao envelhecimento celular.Tal estresse oxidativo também causa abertura dos canais iônicos na membrana da mitocôndria, conhecidos como poros de transição, liberação da proteína citocromo c, que provoca a ativação de diversas enzimas executoras da morte celular apoptótica, as caspases, culminando na apoptose.

Dessa forma envelhecimento celular esta associado à diminuição das defesas antioxidantes e falência mitocondrial, o que significa, na prática, que o organismo humano ao envelhecer perde progressivamente a capacidade de metabolizar e remover substâncias tóxicas.

Radicais livres atuando na isquemia

Os radicais livres podem agir no processo de isquemia, que consiste na falta de suprimento sangüíneo para um tecido orgânico e, por consequência, falta de oxigenação do tecido ou orgão (um exemplo é o infarto do miocárdio ou AVC). Se o fluxo sanguíneo não for reestabelecido, os níveis de ATP caem e se tornam insuficientes para a manutenção da integridade da estrutura celular, surgindo sinais de degeneração do tecido.

Os tecidos mantidos em isquemia, quando reperfundidos, apresentam um agravo da lesão, esse aparente paradoxo tem sido explicado pela formação de radicais livres de oxigênio a partir das primeiras moléculas de O2 que chegam aos tecidos após o restabelecimento do fluxo sangüíneo. A formação desses radicais é facilitada pela presença, no tecido isquêmico, de grande quantidade de xantina oxidase, originada da xantina desidrogenase por ação de proteases durante a hipóxia. A xantina oxidase transforma oxigênio em superóxido (O2۠P), do qual se originam outros radicais capazes de fazer a lipoperoxidação das membranas produzindo lesões irreversíveis.

Na reperfusão há aumento da produção de radicais livres provocado pela ativação de macrófagos e neutrófilos, ação da xantina oxidase, conversão da adenosina a xantina e hipoxantina e conversão de óxido nítrico a peróxinitrito. Os antioxidantes endógenos (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase) resistem aos danos provocados pelos radicais livres gerados no metabolismo.

Na cadeia respiratória

O anion superóxido é um produto da cadeia respiratoria de transporte de elétrons.
Durante o trabalho do complexo III a ubiquinol-citocromo C redutase oxida QH2 e transfere os elétrons para o citocromo C Essa corrente elétrica promove expulsão de 2 H+, quantidade suficiente para a síntese de ½ ATP.
Depois, durante o trabalho do complexo IV, A citocromo oxidase oxida o citocromo C e transfere elétrons que reduzem uma molécula de O2, gerando H2O( A citocromo C oxidase é uma das poucas enzimas no organismo humano a interagir diretamente com o O2) . Nesse processo, o gradiente de prótons aumenta em 4, permitindo a síntese de 1 ATP (2 H+ são expulsos e 2 H+ são consumidos da matiz - mecanismo de aniquilamento).
A oxidação do citocromo C pelo O2, catalisada pelo complexo IV, é exergônica, sendo a energia liberada capaz de aumentar o gradiente de prótons numa quantidade suficiente para gerar 1 ATP.
O transporte de elétrons pelo citocromo C ocorre um por vez.
A redução do O2, portanto, passa por etapas intermediárias em que são formadas espécies reativas de oxigênio:
O2 + 1 elétron ---> O2- (íon superóxido)
O2- + 1 elétron ---> H2O2 (peróxido de hidrogênio)
H2O2 + 1 elétron ---> 2 OH- (íon hidroxila)
OH- + 1 elétron + 1 H+ ---> H2O
Assim, radicais livres são produtos naturais da cadeia respiratória de transporte de elétrons.
A célula dispõe de proteção antioxidante, representada por enzimas (superóxido dismutase, catalase, glutation peroxidase) e vitaminas (ácido ascórbico ou vitamina C, alfa-tocoferol ou vitamina E).
A citocromo oxidase consome mais de 95% de todo o O2 consumido pelo organismo, gerando em média 300 ml de água (dita "água metabólica", porque é produto final do metabolismo).
Aproximadamente 1% de todo o O2 consumido dá origem a espécies reativas de oxigênio. Eles são gerados não apenas no complexo IV, mas também nos complexos I e III. Nesses locais, a coenzima Q é carregada (QH2) e descarregada (Q), respectivamente
Coenzima Q transporta elétrons aos pares, mas só outros ferro-enxofre e citocromos o fazem um elétron por vez.
Sendo que elétrons individuais podem reagir com O2, gerando O2-, H2O2 e OH-.

Um outro lado....

Assim como o superóxido é usado para combater invasões de microorganismos no corpo, ele também pode degradar partes do nosso próprio organismo. Ele como um radical livre pode causar problema se não for eliminado quando em excesso, já que oxida proteínas, lípideos e ácidos nucléicos, e afetam as membranas. Membranas danificadas implicam em lesão ou mesmo morte celular. A presença de um único elétron na órbita mais externa torna a molécula altamente reativa e instável , participando de reações com compostos orgânicos e inorgânicos degradando-os. Esse processo ocorre “em cascata”, sendo por si só um estímulo para maior produção de novos radicais livres, acarretando a injúria de outras moléculas. Oxidação de LDL, câncer e envelhecimento são consequências do excesso de radicais livres.
Por isso o organismo mantêm uma extensa rede de proteção , que inclui enzimas, coenzimas e nutrientes. Há também medicamentos que façam papel de antioxidante. Antioxidantes são moléculas que se oxidam facilmente, logo, reagem prontamente com os radicais livres, antes que possam lesar partes do organismo.
A rede de antioxidantes geralmente controla a população de espécies reativas, assegurando que esses radicais sejam adequadamente depurados. Entretanto, certas condições como luz ultravioleta, fumaça de cigarros, nutrição pobre em beta-carotenos, ácidos graxos poliinsaturados cis e vitaminas antioxidantes podem causar stress oxidativo, uma condição na qual a concentração de radicais se faz tão alta que a rede de proteção do corpo torna-se incapaz de lidar com toda a carga de radicais livres. Infarto agudo do miocárdio, câncer de pulmão, câncer de pele, envelhecimento precoce, lesão celular por reperfusão são algumas das conseqüências desse stress oxidativo.
No caso do superóxido, a principal defesa é a superóxido dismutase (SOD):

2 O2 + 2 H+ --------------- O2 + H2O2

A dismutação é uma reação na qual 2 moléculas idênticas são transformadas em compostos diferentes. No caso da SOD, um íon superóxido oxida o outro, gerando O2 (normal) e água oxigenada (O2 + 2 eletrons excedentes). Superóxido dismutase é decisiva quanto à proteção contra a toxicidade pelo oxigênio e seus radicais.

Uma das funções do superóxido no organismo

Uma das funções do superóxido em um organismo vivo é a de ser utilizado pelo sistema imunológico na eliminação de microorganismos que possam invadir o organismo, isso devido a toxicidade do superóxido. Ele é produzido pelos fagócitos através da enzima NADPH oxidase, sendo então utilizado na degradação das bactérias fagocitadas. Inclusive existe uma doença ( granulomatose crônica) que é causada por uma mutação no gene que codifica a enzima produtora do superóxido, o que torna o portador da doença muito propício a infecções.

Primeira postagem

Como é a primeira postagem do blog será breve, e dará uma breve introdução a molécula ânion superóxido.
O ânion radical superóxido, ou apenas superóxido, de fórmula química O₂^•-, é uma éspécie reativa de oxigênio. O superóxido atua normalmente como uma agente oxidante muito poderoso e é produzido em sistemas vivos.
O superóxido é uma espécie radicalar, já que possui um elétron desemparelhado, assim como mostra a imagem, existem os 6 eletrons de valência de cada átomo de oxigênio (em preto), sendo dois compartilhados na forma de uma ligação covalente, e também possui um elétron que confere a carga negativa ao superóxido (em vermelho