La molecola in questione è l'ossigeno. Sebbene sia essenziale per la respirazione cellulare e la produzione di energia, l’ossigeno è anche un gas altamente reattivo che può causare danni ossidativi ai componenti cellulari, tra cui proteine, lipidi e DNA. Per gestire la potenziale tossicità dell’ossigeno, le cellule hanno sviluppato un complesso sistema di difese antiossidanti che lavorano insieme per neutralizzare i radicali liberi e riparare il danno cellulare.

1. Enzimi antiossidanti: Questi enzimi catalizzano reazioni chimiche che convertono le specie reattive dell'ossigeno (ROS) in molecole innocue. Alcuni enzimi antiossidanti chiave includono:

- Superossido dismutasi (SOD):converte i radicali superossido in perossido di idrogeno e ossigeno.

- Catalasi:converte il perossido di idrogeno in acqua e ossigeno.

- Glutatione perossidasi:converte il perossido di idrogeno e gli idroperossidi lipidici rispettivamente in acqua e alcol.

2. Antiossidanti non enzimatici: Queste molecole possono eliminare e neutralizzare direttamente i radicali liberi. Alcuni esempi includono:

- Glutatione (GSH):un tripeptide coinvolto in numerosi processi cellulari, inclusa la difesa antiossidante.

- Vitamina C (acido ascorbico):una vitamina idrosolubile che può donare elettroni per neutralizzare i radicali liberi.

- Vitamina E (tocoferolo):vitamina liposolubile in grado di proteggere le membrane cellulari dalla perossidazione lipidica.

3. Meccanismi di riparazione cellulare: Oltre alle difese antiossidanti, le cellule dispongono di meccanismi per riparare i danni causati dai ROS. Questi includono:

- Riparazione del DNA:le cellule possono rilevare e riparare i danni al loro DNA, che è essenziale per mantenere l'integrità genetica.

- Riparazione delle proteine:le proteine ​​ossidate possono essere riparate o degradate, a seconda dell'entità del danno.

- Riparazione dei lipidi:i lipidi danneggiati nelle membrane cellulari possono essere sostituiti attraverso processi di rimodellamento delle membrane.

4. Vie di segnalazione redox: Anche le specie reattive dell'ossigeno svolgono un ruolo importante nelle vie di segnalazione cellulare. A basse concentrazioni, i ROS possono agire come molecole segnale che regolano vari processi cellulari, come l’espressione genica, la proliferazione cellulare e l’apoptosi.

Nel complesso, le cellule gestiscono la potenziale tossicità dell’ossigeno mantenendo un equilibrio tra difese antiossidanti, meccanismi di riparazione cellulare e vie di segnalazione redox. La disregolazione di questi sistemi protettivi può portare allo stress ossidativo, che è associato a varie malattie, tra cui il cancro, le malattie cardiovascolari, i disturbi neurodegenerativi e l’invecchiamento.