Stresul oxidativ

1 Conditii clinice care implica stres oxidativ

Literatura medicala abunda in teorii conform carora radicalii liberi si alte specii reactive sunt implicati in patologia umana (285, 286). Plaja de afectiuni in care radicalii liberi au o anumita participare cuprinde peste 100 de boli, de la artrita reumatoida si socul hemoragic, pana la cardiomiopatie, cancer etc.

In 1984 unii cercetatori aratau ca marea varietate de afectiuni in care sunt implicate, demonstreaza ca speciile reactive ale oxigenului/azotului (ROS/RNS) sunt o realitate concreta si ca formarea lor in exces insoteste leziunile tisulare din majoritatea bolilor umane, pentru ca aceste leziuni genereaza stres oxidativ

Motivele cresterii stresului oxidativ in agresiunile tisulare, inclusiv eliberarea de ioni ai metalelor tranzitive si ai proteinelor hemale cu rol de catalizator, sau lezarea mitocondriei, sunt sintetizate in ura 4 (289

Atacul la nivel celular al metabolitilor oxigenului

(dupa M. Greabu Biochimia cavitatii orale. Ed. Tehnica, pg.132, 2001)

Contributia ROS/RNS in patologia bolilor poate fi semnificativa sau nu, de aceea este foarte importanta stabilirea gradului in care aceste substante participa in producerea leziunilor in diferite afectiuni. Pana nu de mult, acest lucru nu era posibil pentru ca lipseau metodele de detectare a radicalilor liberi sau a efectelor acestora asupra tesuturilor, cu aplicabilitate in vivo.

Cercetarile ultimilor 15 ani au pus la punct teste specifice de detectare a ROS/RNS prin metoda capturiisau/si prin determinarea produsilor ce rezulta din stresul oxidativ (ura 5).

Criteriile care sustin implicarea semnificativa a radicalilor liberi in producerea leziunilor tisulare intr-o anumita boala sunt:

a)      ROS/RNS (sau alt agent) sunt intotdeauna prezenti la locul leziunii;

b)      ritmul formari ROS/RNS se suprapune cu ritmul evolutiei leziunii;

c)      aplicarea directa a agentului pe tesuturi in vitro, in concentratii similare cu cele gasite in vivo, poate sa reproduca aproape toate leziunile observate in vivo;

d)      inlaturarea agentului sau inhibarea formarii lui poate micsora leziunea intr-o proportie ce depinde de gradul inlaturarii/inhibarii agentului lezional

Mecanismele generatoare de stres oxidativ in cursul unor agresiuni tisulare

CATEGORIA	EXEMPLE
Afectiuni inflamatorii/autoimune	Glomerulonefrite, vasculite, boli autoimune, artrita reumatoida hepatite.
Stari de ischemie-reperfuzie	Accident vascular cerebral, infarct acut de miocard, aritmii cardiace, angina instabila, transt de organ, artrite inflamatorii, degeraturi, contractura Dupuytren.
Reactii induse de toxine si medicamente Supraincarcare cu fier	Hemocromatoza idiopatica, ingestia excesiva de fier, talasemia sau alte anemii cronice tratate cu transfuzii multiple, alcoolism, insuficienta multiorgan, insuficienta hepatica fulminanta, prematuritatea,chimioterapia si radioterapia din cancer.
Efectele radiatiilor ionizante	Consecinta exploziilor nucleare, expunerea accidentala., radioterapia, cataracta.
Imbatrinirea	Tulburarile imbatrinirii premature, bolile batranilor inclusiv cancerul.
Afectiuni ale eritrocitului	Reactia la medicamente ca phenilhidrazina, primaquina, otravuri, malaria, anemia falciforma, favism, anemia Fanconi, anemia hemolitica a prematurilor, chimioterapia.
Afectarea tractului respirator	Efectele fumatului, emfizemul, hiperoxia, displazia bronhopulmonara, expunerea la poluanti (ozon, NO2, SO2,), pneumoconieze, carcinogeneza din azbestoza, toxicitatea la bleomicina, paraquat, astmul, fibroza chistica.
Afectiuni cardiovasculare	Cardiomiopatia alcoolica, boala Keshan, ateroscleroza, supraincarcarea cardiaca cu fier, cardiotoxicitatea antraciclinei.
Afectiuni renale	Sindrom nefrotic autoimun, nefrotoxicitatea la aminoclicozide, sau la metale grele, hemodializa,, transtul renal.
Afectiuni gastrointestinale	Leziuni hepatice date de endotoxine sau hidrocarburi halogenate, agenti diabetogeni, pancreatita, gastrite induse de antiinflamatoare, ingestia accidentala de fier.
Afectiuni nervoase si neuromusculare	Expunere la oxigen hiperbar, sau la neurotoxine, deficienta de vitamina E, b. Alzhaimer, b. Parkinson, coreea Huntingdon, AVC, encefalomielita alergica, supraincarcarea cu aluminiu, traumatismele, distrofia musculara, scleroza multipla, scleroza laterala amiotrofica, dementa Guam.
Afectiuni ale ochiului	Cataracta, hemoragii oculare, retinopatia degenerativa, retinopatia prematurilor, fotoretinopatia, penetrarea de obiecte metalice.
Afectiuni ale pielii	Expunerea la radiatii ultraviolete, leziunile termale, porfiria, expunerea la alti fotosensibilizanti, dermite de contact, alopecia

TABEL 8 Conditii clinice in care este implicat stresul oxidativ

(dupa Free Rad. Res. Commun. 19, 141 1993)

Producerea de metaboliti activi ai oxigenului este un proces fiziologic care creste in intensitate o data cu varsta, inflamatia, bolile infectioase, expunerea la radiatii, poluanti chimici, mod / stil de viata, acut sau cronic, pe o durata de timp mai lunga (290, 291).

O data formate SRO sunt rapid descompuse de catre sistemele antioxidante enzimatice si neenzimatice existente in celule. Atunci cand acestea sunt depasite de producerea in exces a speciilor active apare asa numitul stres oxidativ, notiune fundamentata de cercetatori din SUA, Anglia, Germania (B Ames (274), B. Halliwell (271), H. Sies (292)), stres care trebuie privit ca un dezechilibru dinamic (. 6) si care poate fi definit ca o modificare patologica produsa sub actiunea unui flux puternic de metaboliti activi ai oxigenului, determinata de un dezechilibru intre sistemele de producere ale acestora si cele de protectie antioxidanta endogena.

Sisteme antioxidante

de aparare endogene

si exogene

specii active

ale oxigenului

. 6. Stresul oxidativ

Principalele cauze ale aparitiei stresului oxidativ sunt redate in tabelul 9. stresul oxidativ apare la nivel celular, intr-un organ sensibilizat fie ereditar fie prin reactii de producere de SRO (294).

TABEL 9 Principalele cauze ale producerii stresului oxidativ

Efectul primar (tabel 9) este localizat si reversibil, in functie de intensitatea stresului oxidativ si de nivelul antioxidantilor. Acest efect primar poate dura ani de zile, poate fi compensat sau prelungit. Trecerea la efectul secundar marcheaza faza ireversibila. Daca in etapa primara apar simptome minore, trecerea la efectul secundar se insoteste de aparitia unor manifestari clinice datorate lizei celulare, functiilor alterate, rezistenta scazuta la efort sau infectii. Starea de boala asociata devine evidenta (295).

2 Originea stresului oxidativ

In principiu, bolile asociate stresului oxidativ ar putea rezulta prin una sau ambele dintre urmatoarele modalitati

a) scaderea apararii antioxidante prin mutatii genetice care afecteaza enzimele antioxidante (cum sunt CuZnSOD, MnSOD, glutation-peroxidaza-GPX) sau prin depletia antioxidantilor in cursul evolutiei altei boli.

Multe xenobiotice sunt metabolizate prin conjugare cu glutation (GSH). Excesul de xenobiotice patrunse in organism determina depletia GSH, generand stres oxidativ, chiar daca xenobioticul respectiv nu este in mod direct producator de RNS sau ROS.

b) cresterea productiei de ROS/RNS fie prin expunere la concentratii mari de O_2, fie prin prezenta unor toxine care pot fi chiar ele specii reactive (ex.NO₂^●) sau sunt metabolizate pana la ROS/RNS, fie prin activarea excesiva a sistemelor naturale producatoare de ROS/RNS (de ex. activarea excesiva a celulelor fagocitare in bolile inflamatorii cronice).

Cel de-al doilea mecanism este mult mai relevant in studierea bolilor si reprezinta tinta interventiilor terapeutice, in timp ce primul mecanism este de obicei neglijat si se acorda prea putina importanta statusului nutritional al pacientilor. De exemplu, pacientii internati in unitatile de terapie intensiva au un nivel scazut de ascorbat in plasma iar administrarea lui ar putea fi benefica

3 Consecintele stresului oxidativ

Stresul oxidativ poate determina:

a) adaptarea prin suprareglarea sistemului de aparare antioxidant, care realizeaza:

► protectie completa impotriva leziunilor;

► protectie incompleta impotriva leziunilor;

► supraprotectie celulele devenind rezistente la nivele inalte ale stresului oxidativ, impus subsecvent in prealabil;

Un exemplu de adaptare incompleta se obtine prin expunerea graduala a unor sobolani adulti la nivele crescute de O_2, dupa care sunt expusi la oxigen pur; ei rezista mai mult decat lotul-control la expunerea in atmosfera de oxigen pur, datorita cresterii sintezei enzimelor antioxidante si a glutationului in plaman. Leziunile determinate de stresul oxidativ sunt in acest caz incetinite, nu prevenite.

TABEL 10 Consecinte biologice ale stresului oxidativ

Un alt experiment evidentiaza adaptarea la stres oxidativ prin supraprotectie: tratarea unor colonii de Escherichia coli cu concentratii scazute de H₂O₂ creste transcriptia genei responsabile de sinteza unei proteine protectoare, asfel incat bacteria devine rezistenta la concentratii mari de H₂O

Exemplele de adaptare prin supraprotectie la animale sunt mai rare, dar unul recent a fost oferit de experimente ce vizeaza ischemia preconditionata o scurta perioada de ischemie produsa pe inima de porc duce la scaderea contractilitatii, care se amelioreaza la administrarea de antioxidanti. Repetarea episoadelor de ischemie duce la o revenire rapida a contractilitatii cardiace la animalele netratate cu antioxidanti, dar absenta acestei reactii de adaptare la animalele tratate. Cu alte cuvinte, stresul oxidativ produs de ischemie-reperfuzie produce initial unele tulburari, dar determina totodata si un raspuns protector impotriva expunerii subsecvente la ischemie-reperfuzie.

b) Lezarea tesuturilor. Stresul oxidativ poate afecta toate moleculele organice ale celulei, care devin tinta leziunilor: ADN, proteine, lipide, carbohidrati. Perspectivele pentru o interventie terapeutica eficace pot esua, daca nu se cunoaste tinta initiala a stresului oxidativ. De exemplu, se stie ca ADN este tinta initiala a leziunilor produse de adaugarea H₂O₂ in culturi celulare de mamifer, astfel incit rupturile lantului de ADN apar inaintea peroxizilor lipidici detectabili sau a proteinelor oxidate detectabile. Metoda de detectare a leziunilor produse asupra unor molecule tinte poate da informatii incomplete; astfel, evidentierea lezarii proteinelor prin detectarea radicalilor carbonil in stadii initiale ale leziunilor poate fi negativa, dar determinarea oxidarii guparilor SH, care se produce mai precoce, este pozitiva.

In general, peroxidarea lipidelor apare in stadii tardive ale agresiunii, astfel incat terapiile indreptate impotriva lipoperoxidarii pot fi mai putin benefice. Acesta este inca un motiv care poate conduce la concluzii eronate privind importanta stresului oxidativ si a terapiilor antioxidante.

c) Moartea celulara. In general, moartea celulara se produce prin doua mecanisme esentiale, care implica stres oxidativ: necroza si apoptoza.

In moartea celulara necrotica celulele balonizate si rupte isi elimina continutul in jur afectand celulele vecine. Ele pot contine antioxidanti ca: glutation, catalaza si prooxidanti ca: ionii de fier, cupru si proteinele hemale ( ura 7 ).

. 7. Semnificatia stresului oxidativ in evolutia bolii

Astfel, chiar daca moartea celulelor s-a produs prin alt mecanism decat stresul oxidativ, moartea celulara necrotica creaza stres oxidativ asupra tesuturilor adiacente.

In apoptoza sunt activate mecanismele celulare intrinseci de sinucidere sau moarte programata, astfel incat celulele moarte prin apoptoza nu isi elibereaza continutul si nu afecteaza tesuturile din jur. Totusi, in anumite conditii patologice, cum sunt bolile neurodegenerative, apoptoza poate fi accelerata, generand stres oxidativ.

Cercetarile recente arata ca cele doua mecanisme de moarte celulara sunt extreme si ca, in celulele care mor se intalnesc elemente din ambele mecanisme.

Se pune intrebarea fireasca: daca ROS/RNS se produc in cantitate mare in majoritatea bolilor, au ele o contributie semnificativa in patologia bolilor sau consecintele formarii lor sunt minime/absente? Se pare ca raspunsul difera de la o boala la alta (ura 7).

Pentru a demonstra ca ROS/RNS sunt implicate intr-o anumita boala, este necesara indeplinirea celor patru criterii, folosind teste de determinare a biomarkerilor cei mai relevanti pentru boala respectiva (ura 7).

4 Semnificatia stresului oxidativ in bolile umane

Unele boli umane pot fi cauzate direct de stresul oxidativ. De exemplu, radiatiile ionizante genereaza OH^● prin scindarea moleculei de apa, astfel incat majoritatea consecintelor biologice determinate de expunerea excesiva la radiatii sunt produse de leziunile oxidative ale proteinelor, lipidelor si ADN. Simptomele produse de carenta cronica de seleniu alimentar (B.Keshan) sau tocoferol (tulburari in absorbtia intestinala a grasimilor alimentare), ar putea fi mediate de asemenea, de stresul oxidativ. Multi autori atribuie cardiomiopatia observata in boala Keshan, absentei glutation-peroxidazei, care genereaza o indepartare insuficienta a peroxidului de hidrogen (H₂O₂) si acumularea peroxizilor lipidici. Desi nu exista do certe ca acesta este mecanismul leziunilor tisulare, pacientii ce sufera de b. Keshan au un nivel scazut al GPX-dependenta de seleniu, atat in sange cat si in tesuturi.

In foarte multe afectiuni umane, stresul oxidativ este doar o consecinta, nu o cauza a procesului patologic al bolii. Lezarea tesuturilor de catre agenti agresori ca: infectii, traumatisme, toxine, temperaturi extreme, etc., duce la supraproductia unor mediatori ai leziunilor ca: prostaglandine, leucotriene, interleukine si citokine (ca factorul tumoral al necrozei TNF), care joaca un rol important in producerea leziunilor tisulare.(299) Din aceeasi categorie de mediatori ai leziunilor fac parte si ROS/RNS inclusiv NO₂^●

De exemplu, cresterea peroxidarii lipidelor, demonstrata la pacientii cu distrofie musculara pare sa fie o consecinta a leziunilor, fara a avea vreo contributie la producerea lor, astfel incat administrarea de antioxidanti nu pare sa fie benefica. Un alt exemplu, infectia celulelor endoteliale umane cu Rickettia rickettsii-agentul cauzal al unei boli febrile, determina o crestere a peroxizilor lipidici dar inhibarea peroxidarii nu previne agresiunea microorganismului asupra celulelor umane. Aceste date arata ca peroxidarea lipidelor nu este importanta in cele doua cazuri, dar nu exclude stresul oxidativ printr-un alt mecanism.

.8. Biomarkeri ai strexului oxidativ ce pot fi utilizati in studiul bolilor

Speciile reactive ale oxigenului (ROS) sunt esentiale pentru viata din cauza rolului indeplinit in multe procese vitale cum ar fi transductia informatiei intercelulare si abilitatea fagocitelor de a-si indeplini activitatea bactericida. ROS includ radicali liberi, cum sunt radicalii hidroxil si superoxid, care sunt substante cu unul sau mai multi electroni pe orbita cu status de spin nepereche, si substante neradicali liberi, cum sunt peroxidul de hidrogen si oxigenul singlet (303, 304, 305). Desi productia de ROS este strict controlata de procese fine de reglare, pentru functiile lor esentiale, in multe procese celulare sunt generati ROS. Un loc important de generare a acestor ROS nonesentiali, ceea ce constituie stresul oxidativ, este in sistemul transportor de electroni CETS (ura 9), care isi are sediul la nivelul membranei interne a mitocondriei.

Sistemul transportor de electroni. Electronii trec de la Complexul I (NADH-dihidrogenaza) si complexul II (Succinat-dihidrogenaza) la Coenzima Q₁₀, apoi la Complexul III (citocromul b si c₁) apoi Citocromul c Complexul IV. Transferul final este a 4-electroni catre oxigen, cu formarea de apa. Sistemul transportor de electroni este cuplat la 3 nivele cu fosforilarea oxidativa, ceea ce determina formarea ATP-ului (adenosine-trifosfatul).

In mod natural, electronii sunt transferati de la Complexul I si complexul II la CoQ₁₀ si apoi la Complexul III citocromul c si Complexul IV. In final 4 electroni sunt transferati la oxigen, cu formarea de apa. In acest proces, cuplarea transportului de electroni la fosforilarea oxidativa are ca rezultat generarea de adenozina-trifosfat (ATP). Desi acest proces este foarte eficient, aproximativ 2% din electroni scapa din ETS si reactioneaza cu oxigenul molecular pentru a forma radicali superoxid. Desi superoxidul nu este foarte toxic, superoxid-dismutaza mitocondriala genereaza peroxid de hidrogen din radicalii superoxid, si, in prezenta fierului sau cuprului redus, via reactiile Fenton sau Haber-Weiss se formeaza radicalul hidroxil cu o inalta toxicitate. Sistemul citocrom P₄₅₀ monoxidaza din microzomii reticulului endoplasmic hepatic, genereaza, de asemenea, o cantitate substantiala de ROS in procesele de metabolizare a diferitilor compusi chimici pe care ii administram ca medicamente, alimente sau substante din mediul ambiant. Plasma si membranele nucleare sunt locuri mai putin active de generare a ROS si sistemele enzimatice cum ar fi xantin oxidaza, pot genera ROS.

ROS interactioneaza cu macromoleculele celulare inclusiv ADN, proteine si lipide, interferand cu formatii celulare vitale. Mutatiile determinate de ROS pot determina transformari maligne si dezvolta cancer, ca si o multime de alte boli degenerative inclusiv imbatranirea. In conditii normale mecanismele antioxidante, incluzand antioxidantii cu greutate moleculara mica si sisteme enzimatice antioxidante, curata ROS si protejeaza organismul de stresul oxidativ.

Stresul oxidativ este definit ca o stare in care nivelul intermediarilor reactivi toxici ai oxigenului depaseste sistemele endogene antioxidante de aparare ale gazdei. Stresul oxidativ poate rezulta, astfel, fie dintr-o productie in exces de oxidanti, fie dintr-o deplectie a antioxidantilor de aparare.

ROS sunt produsi ca un rezultat al proceselor fiziologice normale, inclusiv pierderea de electroni din lanturile de transfer de electroni celulare si ca produsi secundari ai metabolismului lipidelor membranare .

In cazul bolii, ROS sunt produse de celulele fagocitare ca un mecanism de distrugere a microorganismelor invadante. Cand inflamatia devine sistemica, ca in sindromul de raspuns inflamator sistemic (SIRS) sau in sepsis, pierderea controlului productiei de ROS poate conduce la o lezare nediscriminatorie a tesuturilor invecinate ale gazdei. ROS determina lezarea directa celulara prin injurie oxidativa a proteinelor si acizilor nucleici celulari, dar si prin inducerea peroxidarii lipidice, ceea ce conduce la distrugerea membranelor celulare.

Complementar citotoxicitatii directe, ROS joaca rol si de mesageri secundari ai cailor de transmisie intracelulara a semnalelor pentru celulele inflamatorii. In mod particular, activarea factorului critic nuclear de transcriptie, factorul nuclear k^B(NF-k^B) s-a dovedit a fi indusa de peroxidul de hidrogen si blocata de cativa antioxidanti, inclusiv vitamina E (306), (307). Factorul nuclear k^B este un factor de transcriptie central implicat in reglarea a numeroase gene proinflamatorii, inclusiv a multor citokine (TNF-tumor necrosis factor, interleukina: IL-l, IL-6, IL-8, IL-2), factori de crestere hematopoetici (factorul de stimulare a coloniilor de granulocite-macrofage, factorul de stimulare a coloniilor de macrofage, factorul de stimulare a coloniilor de granulocite), a moleculelor de adeziune celulara (CAM) CAM-l intercelulare, molecula-l de adeziune a sintazei oxidului nitric (INOS) (308). Factorul nuclear k^B a fost demonstrat ca un important mediator al transductiei semnalului pentru activarea citokinelor indusa atat de endotoxina cat si de inflamatie. Un al doilea factor major al transcriptiei, proteina activatoare 1 (AP-l), de asemenea, pare a fi reglata de schimbari ale statusului redox al celulelor si poate fi activata atat de oxidanti, cat si de antioxidanti, in functie de tipul celulei si de conditiile intracelulare (309), (310), (311). In plus, cateva gene inflamatorii au situsuri promotorii pentru AP-l, desi rolul sau in semnalele inflamatorii este mai putin documentat decat pentru NF-k^B. Astfel alterarea statusului redox al celulei poate contribui la perpetuarea producerii de citokine inflamatorii si la progresia sindromului de raspuns inflamator sistemic (SIRS), conducand la leziuni organice. Acestea se pot manifesta prin dezvoltarea unui sindrom de disfunctie respiratorie acuta (ARDS) sau ca un sindrom de disfunctie organica multipla (MODS).

In plus de sindromul inflamator sistemic, stresul oxidativ a fost implicat in manifestarile altor cauze comune de afectiuni critice: leziunile de ischemie si reperfuzie. Ischemia tesuturilor urmata de reperfuzia cu sange oxigenat, in timpul resuscitarii, conduce la o productie semnificativa de ROS. Aceasta este amorsata de cresterea activitatii xantin-oxidazei si cresterea productiei de hipoxantina datorita pierderii de adenozin-trifosfat in timpul ischemiei. Cand oxigenul este reintrodus exista o crestere atat a substratului cat si a activitatii enzimei pentru urmatoarea reactie:

Xantina sau Hipoxantina + H₂O + 2O₂ acid uric + 2O₂^- + 2H⁺.

Ischemia si leziunile de reperfuzie, apar la nivel sistemic, in timpul socului hipovolemic si resuscitarii. De asemenea, apar la nivel local, in cateva scenarii clinice, in cazul ischemiei unui membru cu revascularizare sau fasciotomie, in infarctul miocardic cu tromboliza si dupa transtul unui organ.

Pentru a combate amenintarea stresului oxidativ, exista un numar mare de sisteme endogene antioxidante. Acestea includ vitaminele E si C, provitamina A (b - carotenul), glutationul, superoxid dismutaza si catalaza, bilirubina, uratul si alte proteine plasmatice. Acesti antioxidanti pot fi impartiti in doua grupe: enzimatici si nonenzimatici

ENZIMATICI	NONENZIMATICI
Superoxid dismutaza	Vitamina E
Catalaza	Vitamina C
Glutation peroxidaza	Vitamina A/β caroten
	Glutationul
	Bilirubina
	Uratul

TABEL 11 Apararea antioxidanta

Antioxidantii enzimatici includ: superoxid dismutaza care catalizeaza conversia O₂^- la H₂O₂ sau H₂O; catalaza, care converteste apoi H₂O₂ la H₂O si O₂; si glutation-peroxidaza, care reduce H₂O₂ la H₂O prin oxidarea glutationului (GSH). Re reducerea formei oxidate a glutationului (glutation-dinilfidul) este apoi catalizata de glutadion reductaza. Aceste enzime necesita, de asemenea, cantitati mici de metale cofactori pentru a avea eficienta maxima, incluzand seleniul pentru glutation peroxidaza; cuprul, zincul sau manganul pentru superoxid dismutaza si fierul pentru catalaza.

Antioxidantii neenzimatici includ: vitaminele liposolubile (vitamina E si vitamina A sau b-carotenul) si vitamine hidrosolubile (vitamina C si glutationul). Vitamina E a fost descrisa ca antioxidantul major la oameni (312), (313). Vitamina E este, de fapt, un termen generic, descriind o colectie de tocoferoli si tocotrienoli obtinuti din uleiuri vegetale. Cel mai activ biologic este a-trocoferolul. Din cauza liposolubilitatii vitamina E este localizata in membranele celulare unde intrerupe peroxidarea lipidica si joaca un rol in modularea cailor de transmisie intracelulara pe care se bazeaza ROS (314). Vitamina E poate stinge (inabuse) si direct ROS, inclusiv O₂^-, HO si O Vitamina A este un termen care cuprinde o colectie de retinoizi obtinuti in dieta in principal din oua, ficat si cereale integrale. b-carotenul este gasit intr-o varietate de fructe si legume si reprezinta cam 25% din vitamina A intr-o dieta occidentala. b-carotenul din dieta este convertit la retinol la nivelul mucoasei intestinale si functioneaza ca un antioxidant intrerupator al lantului.

Vitamina C (acidul ascorbic) obtinut in principal din citrice, functioneaza ca un antioxidant hidrosolubil capabil sa curete pe scara larga ROS, inclusiv oxidantii majori ai neutrofilelor: HO, H₂O₂ si acidul hipocloros. In anumite circumstante, vitamina C s-a demonstrat ca are proprietati pro-oxidante. De exemplu, cand este combinata cu fierul, s-a demonstrat ca accelereaza peroxidarea lipidica, ceea ce conduce la lezarea membranelor celulare (315).

In sfarsit, glutationul (GSH), care este sintetizat intracelular din cisteina, glicina si glutamat, este capabil sa curete ROS fie in mod direct, fie enzimatic, via glutation-peroxidaza . In plus, glutationul este crucial in mentinerea enzimelor si altor componente celulare intr-o stare redusa. Majoritatea GSH este sintetizat in ficat si aproximativ 40% este secretat in bila.

Interactiunea intre antioxidanti: ROS induc peroxidarea lipidelor din membranele celulare, rezultand o reactie in lant, care poate fi intrerupta prin curatarea directa a radicalilor peroxil-lipidici de catre vitamina E si b-caroten.Atat vitamina C, cat si glutationul pot apoi recicla vitamina E. Abilitatea de a reduce a GSH este catalizata de enzima glutation peroxidaza. Glutadionul este apoi reciclat de NADPH, care este facilizat de glutation-reductaza.

Sistemele antioxidante enzimatice si nonenzimatice sunt intim legate unul de celalalt. Atat vitamina C cat si GSH sunt implicate in reciclarea radicalilor a-tocoferolului. In plus, oligoelementele seleniu, mangan, cupru si zinc joaca un important rol ca si cofactori antioxidanti nutritionali. Seleniul este un cofactor pentru enzima glutation peroxidaza, iar manganul, cuprul si zincul sunt cofactori pentru superoxid dismutaza. Zincul actioneaza, de asemenea, pentru stabilizarea pool-ului celular metalothioneinic, care are capacitatea de a atenua direct radicalii liberi.

Numeroase studii au evaluat statusul oxidativ sistemic la pacientii critici sau cu diferite forme de leziuni. Astfel, s-a demonstrat cresterea nivelului seric ai produsilor secundari ai peroxidarii lipidelor din membrane la pacienti in stare critica de diverse etiologii (316) (317), (318). De asemenea, s-a dovedit cresterea activitatii oxidative la nivel pulmonar, la pacientii cu sindrom de detresa respiratorie acuta (ARDS) manifestata prin cresterea activitatii mieloperoxidazei si detectarea produsilor de peroxidare lipidica in lichidul de spalare bronhoalveolar (319). Masurarea capacitatii de aparare antioxidanta a dovedit clar scaderea nivelului de vitamina E si C la pacientii cu sepsis si ARDS(315, 316, 317, 318); (320, 321, 322, 323). S-a demonstrat, de asemenea, ca nivelele scazute serice ale vitaminei C, pot avea valoare predictiva pentru dezvoltarea MOFS (Multiple Organ Failure Sindrome) la pacientii cu risc ( 324). Similar valorile glutationului sunt scazute la pacientii cu insuficienta hepatica, la pacientii politraumatizati si la cei cu ARDS in lichidul bronhoalveolar (319), (325, 326).

Un studiu care masoara statusul antioxidant total al plasmei, aplicat la cateva categorii de pacienti cu stare critica, se bazeaza pe inhibarea de catre antioxidantii serici a absorbtiei radicalului cationic 2,2-azino-bis-(3-etilbenzo-tiazolin -6-acid sulfonic) ABTS. Studiile au avut rezultate mai putin transante dar, per total, sustin prezenta unui stres oxidativ sistemic si o depletie a apararii antioxidante la pacientii critici.