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Todos los procesos vitales ocurren en un ambiente redox que puede definirse como la suma del potencial de reducción y la capacidad reductora de pares redox relacionados como NAD(P)H/NAD(P)+ y GSH/GSSG (formas reducida y oxidada, respectivamente, del glutatión, un agente reductor celular clave). El “estado redox” de cada célula se regula dentro de un margen estrecho debido a la naturaleza sensible a los procesos de oxidación-reducción de muchas vías metabólicas y de señalización. Estos procesos contienen numerosas proteínas cuyas propiedades funcionales (activación y desactivación) cambian cuando se altera el estado redox de tioles (grupos−SH) críticos. Por ejemplo, la oxidación de grupos sulfhidrilo en proteínas para formar los ácidos sulfénico (R-SOH), sulfínico (R-SO2H) y sulfónico (R-SO3H) puede cambiar las propiedades funcionales de estas moléculas. Es evidente que ocurren cambios redox limitados durante determinados procesos celulares normales. Por ejemplo, el citoplasma de células que experimentan división celular se hace más reducido, mientras que el de células diferenciadas se hace más oxidado, en términos relativos. Los compartimentos intracelulares también tienen condiciones redox distintivas. El núcleo y las mitocondrias están más reducidos que el citoplasma (el cociente GSH/GSSG es alto) y el ER está más oxidado (el cociente GSH/GSSG es bajo).
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La regulación redox es de fundamental importancia debido a la naturaleza del oxígeno molecular. Como se mencionó antes, las ventajas del uso del oxígeno están ligadas a una condición peligrosa: el oxígeno puede aceptar electrones individuales para formar derivados inestables, que se denominan especies reactivas del oxígeno (ROS). Entre los ejemplos de las ROS se encuentran el radical superóxido, el peróxido de hidrógeno, el radical hidroxilo y el oxígeno singulete. Debido a que las ROS son tan reactivas, cuando se forman en cantidades significativas pueden dañar a las células. En los seres vivos, la formación de ROS suele mantenerse en un mínimo gracias a los mecanismos antioxidantes de defensa. Los antioxidantes son sustancias que reaccionan con las ROS con mayor facilidad que con biomoléculas críticas y, por tanto, mitigan los efectos dañinos a los tejidos de estos subproductos metabólicos muy reactivos. A pesar de sus propiedades potencialmente tóxicas, las ROS funcionan, en cantidades pequeñas, como señalizadores celulares al modificar el estado redox de proteínas diana como las enzimas metabólicas, los componentes citoesqueléticos, las proteínas reguladoras del ciclo celular, los factores de transcripción y los reguladores de la traducción. Su tamaño diminuto, su fácil difusión y su vida media breve les permiten a las ROS, en cantidades controladas, actuar como importantes integradores del funcionamiento celular.
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En determinadas condiciones, que en conjunto se denominan estrés oxidativo, los mecanismos antioxidantes son superados y puede producirse algún daño. El daño es consecuencia en primera instancia de la inactivación enzimática, de la despolimerización de polisacáridos, de la degradación del DNA y de la destrucción de las membranas. Entre las circunstancias que pueden producir daño oxidativo grave se encuentran las infecciones, los procesos inflamatorios, determinadas anomalías metabólicas, el consumo excesivo de ciertos fármacos, la exposición a una radiación intensa, o el contacto frecuente con determinados contaminantes ambientales (p. ej., el humo del tabaco). Además de contribuir con el proceso de envejecimiento, el daño oxidativo se ha asociado al menos con 100 enfermedades humanas. Entre ellas el cáncer, las enfermedades cardiovasculares como la ateroesclerosis, el infarto del miocardio, la hipertensión y las enfermedades neurológicas, como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA o enfermedad de Lou Gehrig), la enfermedad de Parkinson y la enfermedad de Alzheimer.
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En la actualidad se sabe que varias clases de células producen deliberadamente cantidades elevadas de ROS. Por ejemplo, en los cuerpos animales los fagocitos, como los macrófagos y los neutrófilos, buscan de manera continua microorganismos y células dañadas. En un proceso que consume oxígeno y que se denomina estallido respiratorio, se generan las ROS que se utilizan para destruir y desmantelar estas células.
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Daño oxidativo
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Especies reactivas de oxígeno
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Las propiedades del oxígeno están relacionadas de forma directa con su estructura molecular. El dioxígeno es un birradical debido a que posee dos electrones no apareados. Por ésta y otras razones, el dioxígeno cuando reacciona sólo puede aceptar un electrón cada vez.
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Recuérdese que durante el transporte de electrones mitocondrial se forma H2O como consecuencia de la transferencia secuencial de cuatro electrones al O2. Durante este proceso se forman varias ROS. La citocromo oxidasa (y otras proteínas activadoras del oxígeno) atrapa estos intermediarios reactivos dentro de su sitio activo hasta que se han transferido los cuatro electrones al oxígeno. Sin embargo, los electrones pueden escaparse de la vía de transporte de electrones y reaccionar con el O2 para formar las ROS (fig. 10.18).
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En circunstancias normales, los mecanismos de defensa contra la oxidación de la célula minimizan cualquier daño. Las ROS se forman también durante procesos no enzimáticos. Por ejemplo, la exposición a la luz UV y a la radiación ionizante da lugar a la formación de ROS.
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La primera ROS que se forma durante la reducción del oxígeno es el radical superóxido . La mayoría de los radicales superóxido se producen por electrones que proceden del ciclo Q del complejo III y por la flavoproteína NADH deshidrogenasa (complejo I). El actúa como nucleófilo y, en circunstancias específicas, como oxidante o como reductor. Debido a sus propiedades de solubilidad, el produce un daño considerable a los componentes fosfolipídicos de las membranas. Cuando se genera en un ambiente acuoso, el reacciona consigo mismo para producir O2 y peróxido de hidrógeno (H2O2):
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Puesto que el H2O2 no tiene electrones no apareados, no es un radical. La reactividad limitada del H2O2 le permite cruzar las membranas y dispersarse de manera general. La consiguiente reacción del H2O2 con el Fe2+ (o con otros metales de transición) origina la producción del radical hidroxilo (•OH), una especie muy reactiva.
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El radical hidroxilo sólo se difunde en una distancia corta antes de reaccionar con cualquier molécula con la que choque. Los radicales como el hidroxilo son especialmente peligrosos debido a que pueden iniciar una reacción autocatalítica de radicales en cadena (fig. 10.19). El oxígeno singulete (1O2), un estado excitado del dioxígeno en el que los electrones apareados se han desapareado, puede formarse a partir de un superóxido:
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El oxígeno singulete que se forma en determinadas reacciones del H2O2 y durante la captura de luz en la fotosíntesis puede reaccionar con dobles enlaces en biomoléculas. Es especialmente dañino para compuestos aromáticos y para alquenos conjugados.
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Como se ha mencionado, las ROS se generan durante varias actividades celulares además de la reducción del O2 para formar H2O. Entre ellas están la biotransformación de los xenobióticos y el estallido respiratorio (fig. 10.20) en los leucocitos. Asimismo, los electrones en ocasiones se escapan de las vías de transporte electrónico del retículo endoplásmico (p. ej., el sistema de transporte de electrones del citocromo P450) para formar superóxido mediante su combinación con el O2. Entre las reacciones en las que intervienen las ROS se incluyen la hidroxilación y la peroxidación. Otra de estas reacciones, la carbonilación, es una modificación proteínica no enzimática que resulta de la oxidación de cadenas laterales de aminoácidos (p. ej., Thr, Lys, Arg o Pro) o de la reacción de cadenas laterales de Cys, Lys o His con radicales carbonilo reactivos.
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También existen numerosos radicales que contienen nitrógeno. Debido a que con frecuencia su síntesis está ligada a la de las ROS, las especies reactivas de nitrógeno (RNS) a menudo se clasifican como ROS. Entre los ejemplos más importantes están el óxido nítrico (•NO), dióxido de nitrógeno (•NO2) y el peroxinitrito (ONOO−). El óxido nítrico (•NO) es un gas muy reactivo. Debido a su estructura de radical libre, hasta hace poco se consideraba que el •NO era en mayor medida un factor que contribuía con la destrucción de la capa de ozono en la atmósfera terrestre y un precursor de la lluvia ácida. Sin embargo, investigaciones recientes han revelado que el •NO es una importante molécula de señal producida en todo el cuerpo de los mamíferos.
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Las actividades fisiológicas en las que ahora se cree que participa el •NO incluyen regulación de la presión sanguínea, inhibición de la coagulación y la inducción de macrófagos para la destrucción de células extrañas dañadas o cancerosas. La pérdida de la precisa regulación normal de la síntesis de •NO se ha vinculado con numerosos estados patológicos como la apoplejía, la migraña, la impotencia, el choque séptico y numerosas afecciones neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson. El •NO puede dañar proteínas con grupos sulfhidrilo, como la gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa (pág. 266), al convertir grupos SH en derivados nitrosotiol (—SNO). El •NO también daña las ferredoxinas. Sin embargo, parte del daño atribuido al •NO de hecho es causado por sus productos de oxidación, •NO2 (2 •NO + O2 → 2 •NO2) y peroxinitrito (•NO + O2 → ONOO−).
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Daño del óxido nítrico
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CONCEPTOS CLAVE 
Las ROS se forman debido a que el oxígeno se reduce al aceptar un electrón a la vez.
La formación de ROS es un producto secundario normal del metabolismo y el resultado de situaciones como la exposición a la radiación.
Las especies reactivas de nitrógeno a menudo se clasifican como ROS porque con frecuencia la síntesis de ambos tipos de especies está vinculada.
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Sistemas enzimáticos antioxidantes
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Para protegerse del estrés oxidativo, los seres vivos han elaborado varios mecanismos de defensa antioxidante. Estos mecanismos emplean diversas metaloenzimas y moléculas antioxidantes.
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Las principales defensas antioxidantes contra el estrés oxidativo son la superóxido dismutasa, la glutatión peroxidasa, la peroxirredoxina y la catalasa. La extensa distribución de estas actividades enzimáticas subraya el problema siempre presente del daño oxidativo.
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Las superóxido dismutasas (SOD) son una clase de enzimas que catalizan la formación de H2O2 y de O2 a partir del radical superóxido:
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Existen dos formas principales de SOD. En el ser humano, la isoenzima Cu-Zn se encuentra en el citoplasma. Una isoenzima que contiene manganeso se encuentra en la matriz mitocondrial. Cerca del 20% de los casos de esclerosis lateral amiotrófica (ALS, amyotrophic lateral sclerosis), también llamada enfermedad de Lou Gehrig, se produce por una mutación en el gen que codifica la isoenzima Cu-Zn citosólica de la SOD. La ALS es una enfermedad degenerativa en la que se destruyen neuronas motoras.
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ALS 
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La glutatión peroxidasa, una enzima que contiene selenio, es un componente clave de un sistema enzimático causante principal del control de la concentración de los peróxidos celulares. Recuérdese que esta enzima cataliza la reducción de diversas sustancias por medio del reductor GSH (cuadro 5.3). Además de reducir el H2O2 para formar agua, la glutatión peroxidasa transforma los peróxidos orgánicos en alcoholes:
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Cuantiosas enzimas ancestrales respaldan la función de la glutatión peroxidasa (fig. 10.21). El GSH se regenera a partir del GSSG mediante la glutatión reductasa:
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Las moléculas de NADPH que se requieren en esta reacción las aportan en primera instancia múltiples reacciones de la vía de las pentosas fosfato (cap. 8). Recuérdese que el NADPH también se produce en las reacciones que catalizan la isocitrato deshidrogenasa y la enzima málica.
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Las peroxirredoxinas (PRX) son una clase de enzimas que desintoxican peróxidos. Su mecanismo catalítico implica la oxidación de un grupo sulfhidrilo de la cadena lateral de la cisteína con actividad redox por medio del sustrato peróxido para formar ácido sulfénico (RSOH). El ácido sulfénico es reducido después por una proteína que contiene un grupo tiol conocida como tiorredoxina (TRX). Ésta participa en reacciones redox mediadas por el sistema reductasa de peroxirredoxina/tiorredoxina (TR) (que a veces se denomina sistema centrado en TRX) (fig. 10.22). Las TR y TRX también devuelven a su forma sulfhidrilo reducida funcional a muchas proteínas celulares oxidadas, incluidos muchos factores de transcripción; realizan este cambio por medio de un desplazamiento de electrones (catalizado por medios enzimáticos) desde la tiorredoxina reducida [TRX-(SH)2] hasta la proteína diana. La tiorredoxina reductasa reduce la tiorredoxina oxidada [TRX(S2)] con electrones que recibe a través de un NADPH móvil y un FADH2 fijo. La TRX también funciona como lanzadera de electrones para otros sistemas enzimáticos no antioxidantes como el de la ribonucleótido reductasa.
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La catalasa es una enzima cuya función principal es catalizar la conversión de H2O2 en agua y dioxígeno. (Por cada dos moléculas de H2O2 que se degradan, una se oxida para formar O2 y la otra se reduce a H2O.) La catalasa contiene un grupo prostético hemo-Fe(III) con el siguiente mecanismo:
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Se han identificado dos isoenzimas de la catalasa: HPI y HPII. La HPI es una enzima bifuncional en la que el segundo H2O2 puede sustituirse por un grupo orgánico que contiene oxígeno (fenoles, aldehídos, ácidos y alcoholes). Esta reacción de peroxidación convierte la molécula orgánica que con frecuencia es menos tóxica:
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Por ejemplo, el estallido respiratorio de los macrófagos genera H2O2 como microbicida en primer lugar a través de la oxidación incompleta de ácidos grasos. A diferencia de la HPI, la HPII tiene un solo sustrato, H2O2. Se encuentra en grandes cantidades en los eritrocitos y en los peroxisomas de leucocitos fagocíticos. Fuera del peroxisoma, el principal generador de H2O2 es la SOD.
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CONCEPTOS CLAVE 
Las principales defensas enzimáticas frente al estrés oxidativo son la superóxido dismutasa, la glutatión peroxidasa, la peroxirredoxina y la catalasa.
La vía de las pentosas fosfato produce el agente reductor NADPH.
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PREGUNTA 10.6
En general al selenio se le considera como un elemento tóxico. [Es el componente activo de la hierba “loca” (Oxytropis lambertii).] Sin embargo, cada vez hay más datos que indican que el selenio también es un oligoelemento esencial. Debido a que la actividad de la glutatión peroxidasa es esencial para proteger a los eritrocitos frente al estrés oxidativo, la deficiencia de selenio puede dañarlos. Aunque el azufre es de la misma familia que el selenio, no puede sustituirlo. ¿Por qué? [Pista: el selenio se oxida con más facilidad que el azufre.] ¿Es el azufre o el selenio un mejor antioxidante para el oxígeno cuando este gas se encuentra en cantidades mínimas?
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PREGUNTA 10.7
Se cree que la radiación ionizante daña a los tejidos produciendo radicales hidroxilo. Los fármacos que protegen al organismo del daño de las radiaciones, los cuales deben administrarse antes de la exposición, en general tienen grupos —SH. ¿Cómo protegen estos fármacos de la radiación? Sugiérase algún tipo de molécula que no contenga un grupo sulfhidrilo y que proteja frente al daño inducido por el radical hidroxilo.
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Daño de las radiaciones 
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Moléculas antioxidantes
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Los seres vivos utilizan moléculas antioxidantes para protegerse de los radicales. Los humanos obtienen tocoferol α (vitamina E), ácido ascórbico (vitamina C) y caroteno β (fig. 10.23) de la dieta.
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El α-tocoferol, un potente eliminador de radicales, pertenece a una clase de compuestos que se denominan antioxidantes fenólicos. Los fenoles son antioxidantes eficaces debido a que los productos radicales de estas moléculas se estabilizan por resonancia y son así relativamente no reactivos:
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Dieta antioxidante 
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Debido a que la vitamina E (que se encuentra en los vegetales, en los aceites de semillas, en los cereales enteros y en los vegetales de hojas verdes) es liposoluble, desempeña una función importante en la protección de la membrana de los radicales peroxilo lipídicos.
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El β-caroteno, que se encuentra en las frutas de colores amarillo-naranja y verde oscuro, y en los vegetales como las zanahorias (Daucus carota), las patatas dulces (Ipomoea batatas), el brócoli (Brassica oleracea) y los albaricoques (Prunus armeniaca), es un miembro de una clase de pigmentos vegetales que se denominan carotenoides. En los tejidos vegetales los carotenoides absorben parte de la energía luminosa que se utiliza para impulsar la fotosíntesis y los protegen frente a las ROS que se forman a intensidades luminosas elevadas. En los animales, el β-caroteno es precursor del retinol (vitamina A) y un antioxidante importante de las membranas. (El retinol es precursor del retinal, el pigmento que absorbe luz en los bastones de la retina.)
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Se ha demostrado que el ácido ascórbico es un antioxidante eficaz. Esta molécula hidrosoluble, que se presenta fundamentalmente como ascorbato, elimina varias ROS dentro de los compartimentos acuosos de las células y en los líquidos extracelulares. El ascorbato se oxida de manera reversible, de la siguiente forma:
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El ascorbato protege a las membranas mediante dos mecanismos. En primer lugar, el ascorbato reacciona con los radicales peroxilo que se forman en el citoplasma antes de que puedan alcanzar la membrana. En segundo lugar, el ascorbato potencia la actividad antioxidante de la vitamina E regenerando el α-tocoferol a partir del radical (fig. 10.24). Luego se regenera el ascorbato por su reacción con el GSH.
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Cabe mencionar que en individuos bien alimentados, el consumo de cantidades excesivas de suplementos antioxidantes hace a las células del organismo más vulnerables al estrés oxidativo. En pequeñas cantidades, las ROS actúan como moléculas señalizadoras. Cuando las células experimentan estrés oxidativo (p. ej., infección e inflamación), la concentración de ROS empieza a elevarse. Al principio de este proceso, las ROS oxidan y/o modifican de manera covalente los grupos sulfuro de los factores de transcripción, con lo cual desencadenan la expresión de docenas de genes que refuerzan las defensas antioxidantes de la célula. Además de mayores concentraciones de catalasa, de SOD y de otras enzimas antioxidantes, se producen otras proteínas de estrés. Si las células contienen cantidades excesivas de moléculas antioxidantes, obtenidas a través de suplementos alimenticios, los mecanismos de defensa activados por ROS se ven afectados.
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CONCEPTOS CLAVE 
Las moléculas antioxidantes protegen a los componentes celulares del daño oxidativo.
Los antioxidantes más destacados son el GSH y los componentes de la alimentación α-tocoferol, β-caroteno y ácido ascórbico.
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BHT como conservante 
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PREGUNTA 10.8
El BHT (hidroxitolueno butilado) es un antioxidante que se emplea mucho como conservador de alimentos. La quercitina es miembro de un numeroso grupo de potentes antioxidantes, denominados flavonoides, que se encuentran en las frutas y en los vegetales.

¿Qué característica estructural de estas moléculas es responsable de sus propiedades antioxidantes?
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Bioquímica EN PERSPECTIVA
Infarto al miocardio: isquemia y reperfusión
¿De qué manera el flujo insuficiente de nutrimentos y de oxígeno a causa de coágulos sanguíneos daña a las células cardiacas? y ¿por qué la reintroducción de O2 provoca daño adicional?
La lesión inicial que se produce durante un infarto al miocardio (ataque al corazón) ocurre por isquemia, un proceso en el que el flujo sanguíneo es inadecuado. Los infartos al miocardio en general se producen por la ateroesclerosis que conlleva la formación de coágulos sanguíneos en una arteria esencial. En la ateroesclerosis se forman masas blandas de material graso, que se denominan placas, en los revestimientos de los vasos sanguíneos. A diferencia del músculo esquelético, que es muy resistente a las lesiones isquémicas, el corazón es muy sensible a condiciones de hipoxia (bajas concentraciones de oxígeno). La estimulación de la glucólisis anaerobia, que conduce a la producción de lactato y a acidosis, es la primera respuesta de las células a la isquemia. Debido a que la producción de energía por la glucólisis es ineficaz, la concentración de ATP comienza a descender. Al hacerlo, los nucleótidos de adenina se degradan para formar hipoxantina (cap. 15).
Sin una cantidad suficiente de ATP, las células no pueden mantener una concentración iónica intracelular adecuada. Por ejemplo, aumenta la concentración de calcio citoplásmico. Una de las consecuencias de esta circunstancia es la activación de las enzimas dependientes de calcio, como las proteasas y las fosfolipasas (enzimas que degradan los fosfolípidos de las membranas). Al aumentar la presión osmótica, las células afectadas se hinchan y pierden su contenido. (Recuérdese del capítulo 6 que la filtración a la sangre de enzimas específicas se utiliza para diagnosticar lesiones cardiacas y hepáticas, como se detalla en el recuadro Bioquímica en perspectiva titulado Enzimas y medicina clínica.) El aporte sanguíneo se reduce aún más conforme los neutrófilos, atraídos hacia el sitio dañado por quimiotaxis, obstruyen los vasos sanguíneos. Por último, las enzimas lisosómicas comienzan a salir de los lisosomas. Debido a que dichas enzimas sólo son activas en ambientes con pH bajo, su presencia en un citoplasma cada vez más ácido conduce en última instancia a la hidrólisis de los componentes celulares.
El estrés del ER es otra característica importante de los tejidos hipóxicos. En circunstancias normales, el ER es un ambiente oxidante que promueve el plegamiento de proteínas y la formación de enlaces disulfuro. Además, una elevada concentración de iones calcio apoya las funciones de las chaperonas moleculares del ER. En condiciones hipóxicas, el plegamiento de proteínas se altera y se inicia la respuesta de proteína no plegada (pág. 46). El ER hipóxico es la principal fuente de iones calcio excesivos que alteran la señalización celular normal. Si no se restablece pronto el abastecimiento de oxígeno, las células afectadas pueden dañarse de forma irreversible.
La reoxigenación de un tejido isquémico, un proceso que se denomina reperfusión, puede ser un tratamiento que salve la vida de un individuo. Por ejemplo, el uso de estreptocinasa para eliminar los coágulos que ocluyen las arterias en los pacientes con infarto del miocardio, acompañado por la administración de oxígeno, ha sido una estrategia con mucho éxito para salvar vidas. Sin embargo, dependiendo de la duración del episodio hipóxico, la reintroducción del oxígeno al tejido isquémico puede provocar un daño mayor.
La lesión por reperfusión, daño celular causado por el restablecimiento del suministro sanguíneo, se debe a una combinación de muchos factores. Entre los más importantes están la producción de ROS y la abertura del poro de transición de la permeabilidad mitocondrial (MPTP, mitochondrial permeability transition pore). Cuando se reintroduce el oxígeno y los nutrimentos, las ROS son generadas, en primera instancia por la ETC mitocondrial energizada y después por la NADPH oxidasa y la xantina oxidasa (de los neutrófilos atraídos al sitio de lesión).
Además, la liberación de hierro de componentes celulares como la mioglobina, que puede ocasionar el daño producido por las ROS, puede provocar una mayor producción de •OH. Por último, la acidosis producida por la acumulación de lactato en las células musculares cardiacas afectadas, descarga cantidades anormalmente elevadas de oxígeno de la hemoglobina. Esta última condición facilita en gran medida el aumento de la síntesis de las ROS. La reperfusión también promueve la síntesis de •NO, que modifica los residuos de cisteína oxidables que se encuentran en los conductos de Na+ del retículo endoplásmico, otro factor que contribuye a su estrés. El MPTP, un conducto inespecífico que se forma donde se unen las membranas mitocondriales interna y externa, permite el paso de moléculas menores de 1 500 Da. La abertura de MPTP se inicia por la combinación de ROS con bajos niveles de ATP y alta concentración de calcio (causada en parte por el daño infringido por ROS al retículo sarcoplásmico). La abertura de MPTP conduce al colapso del potencial de membrana mitocondrial y edema mitocondrial (producido por presión osmótica). La liberación de cit c de las mitocondrias dañadas causa apoptosis (pág. 53).
RESUMEN. El daño a las células cardiacas secundario a la privación de oxígeno se origina con la producción ineficiente de energía, seguida por aumentos en la presión osmótica, rotura lisosómica, estrés del ER y concentraciones altas de calcio citoplásmico. La reperfusión de las células dañadas con oxígeno conduce a la formación de ROS, lo que produce más daño.
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El dioxígeno (O2), que suele denominarse oxígeno, lo utilizan los organismos aerobios como aceptor electrónico terminal en la generación de energía. Varias propiedades físicas y químicas del oxígeno lo hacen adecuado para esta función. Además de su fácil disponibilidad (se encuentra prácticamente en todas partes sobre la superficie de la Tierra), el oxígeno se difunde con facilidad a través de las membranas celulares. El oxígeno es un birradical reactivo y un excelente agente oxidante que acepta con facilidad electrones de otras especies.
Las moléculas de NADH y FADH2 que se producen en la glucólisis, la vía de la β-oxidación y el ciclo del ácido cítrico, generan energía utilizable en la vía de transporte de electrones. La vía está formada por un conjunto de transportadores redox que reciben los electrones del NADH y del FADH2. Al final de la vía los electrones, junto con los protones, se ceden al oxígeno para formar H2O.
Durante la oxidación del NADH hay tres pasos en los que la energía que se pierde es suficiente para producir la síntesis de ATP. Estos pasos ocurren dentro de los complejos I, III y IV de la ETC.
La fosforilación oxidativa es el mecanismo por medio del cual el transporte de electrones se acopla a la síntesis de ATP. Según la teoría quimiosmótica, la creación de un gradiente de protones que acompaña al transporte de electrones está acoplada a la síntesis de ATP.
La oxidación total de una molécula de glucosa da lugar a la síntesis de 29.5 a 31 moléculas de ATP, dependiendo de si la lanzadera del glicerol fosfato o la lanzadera malato-aspartato transfieren los electrones del NADH citoplásmico a la ETC mitocondrial.
La utilización del oxígeno por los organismos aerobios está unida a la producción de ROS. Éstas se forman debido a que cada molécula de oxígeno birradical acepta electrones uno a la vez. Entre las ROS se encuentran el radical superóxido, el peróxido de hidrógeno, el radical hidroxilo y el oxígeno singulete. Son RNS notables el óxido nítrico, el dióxido de nitrógeno y el peroxinitrito.
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Lecturas recomendadas
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Cooke,
M. S., and Evans,
M. D., Reactive Oxygen Species: From DNA Damage to Disease, Sci. Med., 10(2):98–111, 2005.
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