Algunos minerales traza se encuentran ligados a la protección contra el daño oxidativo, ellos son: Zinc (Zn), Selenio (Se), Manganeso (Mn), Hierro (Fe) y Cobre (Cu).
El mecanismo general de acción de estos minerales es a través de la participación en sistemas enzimáticos, ya sea como componentes estructurales o activadores de las mismas. Sin embargo, dichos minerales también son capaces de ejercer funciones antioxidante en forma independiente.
Zinc
El Zn puede ejercer sus efectos a corto o largo plazo. El efecto a largo plazo requiere de una extensa exposición al Zn, lo que desencadena la inducción de metalotioneínas, las cuales, en último término, cumplen la acción antioxidante. La mecánica del efecto inmediato se puede desarrollar a través de dos rutas:
- Reduciendo la formación de radicales hidroxilo a partir del peróxido de hidrógeno mediante la competencia con los iones Fe+2 y Cu+ que participan en la reacción de Fenton (ver más adelante);
- Mediante la disminución de la susceptibilidad de los grupos sulfidrilos de las proteínas a la oxidación.
| Se ha informado, además, que la actividad antioxidante del Zn influye en la estabilización no enzimática de membranas. |
Selenio
Otro de los minerales con función antioxidante es el Selenio. La función que el Se desempeña en el organismo es bajo la forma de seleno-enzimas. En sus inicios, el Se fue estudiado como un elemento tóxico, y sólo hace unos treinta años se estableció su importancia en la salud y producción de ganado, cuando se demostró que prevenía la distrofia muscular de origen nutricional, enfermedad asociada con una deficiencia de la metaloenzima Glutatión Peroxidasa (GSH-Px).
La deficiencia de Se se traduce en la disminución de la actividad de GSH-Px y otras seleno-enzimas, dejando a la célula expuesta al ataque oxidativo de las especies reactivas de oxígeno (ERO).
Manganeso
Estudios recientes realizados en ratas señalan que dentro de los minerales, el Mn es el que manifiesta propiedades protectoras contra la peroxidación de los lípidos en algunos tejidos; aunque los mecanismos involucrados no son del todo dilucidados, se presume que el Mn puede:
- Incrementar la actividad de sorbitol dismutasa (SOD)
- Actuar como un capturador de radicales hidroxilo y superóxido
- Actuar como promotor de la síntesis de metalotioneínas
- Interferir por competencia con los iones Fe.
[registrados] Hierro y Cobre
Si bien los metales de transición Fe+2/+3 y Cu+/+2 desarrollan importantes funciones antioxidantes como minerales constituyentes de enzimas y proteínas, también pueden actuar como poderosos generadores de radicales libres cuando estos iones se encuentran libres en altas concentraciones.
La forma reducida de estos iones (Fe+2 y Cu+) es mucho más reactiva que su forma oxidada (Fe+3 y Cu+2). Los iones Fe+2 y Cu+ promueven la descomposición del peróxido de hidrógeno cuyo producto final más importante es el radical hidroxilo. Ésta es una de las principales vías de producción del radical hidroxilo en el medio celular y se conoce como reacción de Fenton.
Por otra parte, la auto-oxidación de estos iones puede llevar a la formación de radicales superóxido que facilitan la transferencia de electrones a macromoléculas biológicas tales como lípidos, proteínas y ADN. Se confirma, así, la importancia de las proteínas séricas encargadas de transportar y quelar estos metales.
Estrés oxidativo
El estrés oxidativo constituye una alteración producida por un desequilibrio entre la generación de radicales libres (RL) y la defensa anti oxidante (AO), que puede conducir a un estado de daño. Esta acepción no precisa si la alteración es por un incremento de los RL (prooxidantes) o por una disminución en la respuesta homeostática de los tejidos (defensa AO).
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Un ejemplo lo constituye la respuesta inflamatoria crónica, en donde la sobreproducción de ERO por macrófagos activados sobrepasa la defensa AO y agrava las lesiones de los tejidos involucrados.
En otro ámbito, la baja tensión de oxígeno que se produce en el lapso de una isquemia induce la formación de xantina oxidasa. Durante el periodo de reperfusión tisular, esta enzima cataliza la reacción entre el oxígeno y la hipoxantina generando ERO, de los cuales el radical superóxido puede desencadenar la formación de nuevos RL. La alteración tisular provocada por los RL, originados en esta situación, se conoce como daño por reperfusión.
Como consecuencia de que la presentación del daño oxidativo puede atribuirse a una deficiencia de sustancias protectoras, queda establecida una estrecha relación entre el estrés oxidativo y el estatus nutricional. Diversos estudios han puesto de manifiesto que una ingesta inadecuada de estos nutrientes deprime la acción de algunas enzimas AO, lo que favorece la presentación del estrés oxidativo.
Otros factores como la enfermedad, el estrés o la inducción de la respuesta inmune llevan a un incremento en los requerimientos de vitaminas y minerales traza, la mayoría de ellos involucrados en la defensa AO.
Es interesante precisar que, como contraparte, se han observado situaciones de estrés oxidativo en las cuales la ingesta de oligoelementos no mejora el estatus AO, hecho que se atribuye a la influencia que ejercen otros factores sobre la expresión de la capacidad AO.
- Por ejemplo, el óxido nítrico es un inhibidor endógeno de la GSH-Px y de la catalasa. Por medio de este mecanismo, la inducción de la enzima óxido nítrico sintetasa puede tener incidencia sobre la capacidad AO.
- Algunos productos derivados de la peroxidación de los lípidos tienen la propiedad de inhibir la actividad de enzimas como, por ejemplo, GSH-Px.
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Cambios patológicos asociados al estrés oxidativo
El estrés oxidativo ha sido implicado en la etiopatogenia de numerosos trastornos en procesos como el envejecimiento y en el incremento de la apoptosis celular. Es así como en animales de producción y compañía se han identificado diversas alteraciones cuya incidencia se reduce al suplementar con AO.
La presentación de la encefalomalacia nutrimental en pollos Broiler corresponde a una disfunción peroxidativa por deficiencia de vitamina E. En tanto que una de las etiologías del síndrome ascítico, observado en aves de rápido crecimiento, es el daño celular provocado por las ERO.Este daño se originaría por una alteración en la cadena transportadora de electrones a nivel mitocondrial que impide una adecuada utilización del oxígeno.
La hepatosis dietética en cerdos también es descrita como un cuadro patológico mediado por RL, como ocurre con la esteatosis y la miodistrofia nutrimental en equinos.
Recientemente, la enfermedad de neurona motora en equinos, afección asociada a una deficiencia de vitamina E y un incremento de Cu en el tejido nervioso, ha sido sugerida como la resultante de un daño oxidativo.
En tanto que la enfermedad del músculo blanco, la debilidad neonatal, la reducción de la función inmune tanto humoral como celular, infertilidad, abortos, quistes ováricos, metritis, degeneración testicular y desarrollo retardado, también poseen un componente estrechamente ligado con el desbalance prooxidante: antioxidante, como lo es la deficiencia de Se.
La fragilidad vascular, los cambios degenerativos de la hemoglobina y la fragilidad de las membranas de los eritrocitos, que según su intensidad pueden conducir a cuadros de anemia, también corresponden a manifestaciones del desarrollo de un estrés oxidativo♦
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