Stress ossidativo: che cos’è, cause e sintomi, come combatterlo, prevenzione

Lo stress ossidativo è un processo fisiologico che avviene in ogni cellula dell’organismo: si tratta dell’insieme di reazioni che portano alla produzione di radicali liberi e che sono necessarie affinché una serie di funzioni vitali, ad esempio la difesa dalle infezioni, si svolgano correttamente.

In tutti gli organismi viventi esiste un delicato equilibrio fra la produzione e l’eliminazione (grazie ai sistemi di difesa antiossidanti) dei cosiddetti radicali liberi. L’alterazione di questo equilibrio, indicata come stress ossidativo, provoca l’insorgenza di danni cellulari che, se protratti nel tempo, portano all’accelerazione del processo di invecchiamento e all’insorgenza di numerosissime malattie, come quelle neurodegenerative e cardiovascolari.

Stress ossidativo: che cos’è

Per stress ossidativo, si intende l’insieme delle reazioni biochimiche che portano a una super produzione di radicali liberi, che esercitano un’azione lesiva sulle cellule e sui tessuti dell’organismo. Si determina per un aumento della produzione di queste sostanze nocive o per una riduzione della capacità dei sistemi antiossidanti organici di contrastarne l’azione.

Ma che sono i radicali liberi? Sono atomi o gruppi di atomi instabili, con un solo elettrone, i quali, per recuperare stabilità, “catturano” un elettrone da altre molecole (reazione di ossidazione), rendendole instabili a loro volta e innescando così un meccanismo a cascata.

Tuttavia, si tratta di un fenomeno naturale e fisiologico che avviene in ogni cellula: i radicali liberi infatti si producono all’interno del mitocondrio (organello cellulare adibito a “centrale energetica”) in seguito a reazioni necessarie alla produzione di energia o in tutti quei tessuti ad alto consumo di ossigeno, per esempio il muscolo.

Inoltre, lo stress ossidativo è la risultante non solo dei radicali liberi normalmente prodotti dal corpo: a questi vanno infatti sommati quelli derivanti dall’ambiente esterno.

Ecco alcuni dei fattori che aumentano lo stress a cui va incontro l’organismo ogni giorno:

• Inquinamento.
• Farmaci.
• Eccesso di alcol e attività fisica.
• Metalli pesanti.
• Fumo di sigaretta.

Radicali liberi e stress ossidativo

I radicali liberi più studiati sono i ROS (Reactive Oxygen Species).

Sono molecole che vengono prodotte dal normale metabolismo cellulare, ma sono particolarmente “reattive” poiché presentano un elettrone libero che è “pronto” a interagire con altre molecole.

I radicali liberi sono potenzialmente dannosi perché tendono spontaneamente ad abbinare con un altro elettrone quello spaiato, per trovare stabilità. Pertanto, appena si trova nelle vicinanze di una molecola “bersaglio” (cioè con elettroni “disponibili”), il radicale libero “ruba” l’elettrone.

La conseguenza, detta “ossidante”, è che il radicale libero perde la sua potenziale pericolosità, mentre la molecola, privata di un elettrone, subisce un danno e diviene a sua volta un radicale libero, continuando la reazione precedentemente innescata a danno di altre molecole (glicidi, lipidi, amminoacidi, peptidi, proteine, acidi nucleici, ecc.).

Esistono livelli di ROS che sono fondamentali per mantenere l’omeostasi dell’organismo. Ad esempio, quelli generati dalle cellule fagocitiche sono una difesa essenziale per combattere le infezioni, così come i ROS prodotti in risposta a stimoli dei fattori di crescita sono coinvolti fisiologicamente nel controllo della proliferazione cellulare.

Allo scopo di mantenere l’equilibrio, esiste un sistema di difesa: gli antiossidanti. Sono sostanze in grado di neutralizzare l’azione potenzialmente lesiva dei radicali liberi. Alcuni di essi sono prodotti dal nostro organismo.

Altri, invece, come la vitamina C e la vitamina E, devono essere introdotti con l’alimentazione.

Sintomi dello stress ossidativo

I sintomi dello stress ossidativo non sono immediatamente visibili. Si tratta, infatti, di una condizione biochimica, quindi non determina manifestazioni cliniche vere e proprie. Ciò vuol dire che può restare non diagnosticato, almeno fino a quando il medico ne sospetta la presenza e decide di prescrivere test specifici.

Se tale condizione però si prolunga nel tempo, l’eccesso di radicali liberi può causare un’alterazione metabolica o un danno strutturale a cellule e tessuti, comportando l’insorgenza di varie malattie o disturbi sotto forma di:

• Malattie neurodegenerative. Si è visto che lo stress ossidativo riveste un ruolo in patologie come l’Alzheimer o il Parkinson.
• Disturbi a carico dell’apparato cardiovascolare. L’aumento dei ROS può compromettere la circolazione sanguigna. Infatti, alcuni studi li hanno associati ad aterosclerosi, ictus, infarto e altre patologie cardiache o vascolari.
• Diabete. Lo stress ossidativo prolungato può compromettere la produzione e l’attività dell’insulina, l’ormone che regola la glicemia.
• Tumori. Secondo alcune ricerche, l’ossidazione cellulare potrebbe generare mutazioni che a loro volta potrebbero evolvere in cancro. Inoltre, l’ossidazione di proteine e lipidi, in particolare, è stata associata alla comparsa e alla progressione dei tumori.
• Malattie autoimmuni. L’ossidazione può causare la formazione di molecole non riconosciute dal sistema immunitario che quindi le attacca come se fossero agenti patogeni o esterni.
• Patologie infiammatorie come l’artrite reumatoide. Lo stress ossidativo è sia la causa, sia la conseguenza dell’infiammazione tipica di questa malattia. Inoltre, l’aumento dei ROS può danneggiare la cartilagine e favorire la degenerazione delle articolazioni.
• Disturbi renali. L’ossidazione è considerata una delle principali cause di danni ai reni ed è associata a diversi fattori di rischio per la funzionalità renale (ipertensione, diabete, ecc.).

Cause e fattori di rischio

In condizioni di buona salute, l’organismo è in grado di prevenire il danno da radicali liberi grazie al sistema naturale di difesa costituito dagli antiossidanti, chiamati così proprio perché contrastano l’azione ossidante dei radicali liberi. Una ridotta efficacia di questo sistema è prodotta sostanzialmente da un deficit di antiossidanti dovuto a diverse cause.

L’organismo, quindi, già in condizioni normali, produce una determinata quota di radicali liberi, per effetto del fisiologico metabolismo cellulare.

La sintesi di alcuni ormoni, ad esempio, implica la generazione di radicali liberi, mentre alcuni tipi di leucociti sfruttano la produzione di queste sostanze per eliminare i batteri, aiutando, in tal modo, l’organismo a difendersi dalle infezioni.

Altri radicali liberi, invece, sono indispensabili per l’omeostasi organica, poiché modulano importanti funzioni, come la contrattilità muscolare, l’aggregazione piastrinica, ecc. Da questo punto di vista, quindi, sono sempre presenti nella vita cellulare.

Le cause di un aumento della produzione dei radicali liberi possono essere diverse, cioè di natura, fisica, chimica o biologica.

Causa	Esempi
Fattori ambientali	Radiazioni, inquinamento, esposizione a sostanze tossiche.
Stati fisiologici	Gravidanza, aumento dell’attività metabolica, basso livello di antiossidanti.
Stile di vita	Alimentazione, alcol, fumo, scarso esercizio fisico.
Fattori psicologici	Stress psico-fisico.
Malattie	Infezioni, infiammazioni, traumi, vascolupatie, neoplasie.
Fattori iatrogeni	Farmacoterapia, radio terapia, raggi X.

Rischi da esposizione a prodotti chimici e radiazioni

Chi lavora a stretto contatto con prodotti chimici o radiazioni deve fare molta attenzione a non accumulare esposizioni eccessive.

Tipico esempio è chi lavora in radiologia: queste persone sono, infatti, facilmente esposte a radiazioni ionizzanti che, per un meccanismo dose-dipendente, possono indurre modificazione nella sequenza del DNA con effetti mutageni sulle cellule.

Altro esempio sono i biologi che lavorano in laboratorio: infatti nelle colorazioni cellulari vengono utilizzati molti composti che possono nuocere alla salute. Il bromuro di etidio (utilizzato in biologia molecolare) è uno degli esempi più lampanti: si tratta di un agente intercalante del DNA che può esplicare effetti cancerogeni verso chi ci entra in contatto.

Questo mette in luce come siamo continuamente esposti allo stress cellulare e come gli antiossidanti e i meccanismi di difesa endogeni abbiano un ruolo cruciale nel difenderci dallo sviluppo delle malattie.

Stress ossidativo e invecchiamento cellulare

L’invecchiamento è un processo fisiologico dato dai radicali liberi. Infatti proprio la loro interazione con:

• Strutture proteiche (cattivo funzionamento degli enzimi).
• Lipidiche (alterazione delle membrane cellulari).
• Glucidiche (alterazione dell’equilibrio glicemico).
• Con lo stesso DNA (effetti mutageni).

E’ responsabile di alcuni tipi di malattie correlate all’invecchiamento, come ad esempio le malattie neurodegenerative e quelle cardiovascolari.

Per esempio, è stato dimostrato un incremento nella produzione vascolare dei ROS nelle pareti vascolari di pazienti con fattori di rischio arteriosclerosi.

Infiammazione

L’ infiammazione è un complesso di meccanismi di difesa che entrano in gioco per riparare un tessuto danneggiato. Infatti tutte le volte che un fattore chimico, meccanico, interno o esterno agisce, il corpo crea un meccanismo di riparazione per ristabilire la normale funzionalità.

Errore molto comune è vedere l’infiammazione come un qualcosa di negativo, al contrario è qualcosa di necessario e inevitabile.

L’infiammazione è il mezzo attraverso cui il corpo ripara sé stesso e permette la sopravvivenza dell’individuo: è la risposta del sistema immunitario agli stress che causano una sofferenza alle cellule.

Siamo costantemente esposti a stress dall’esterno (agenti chimici, radiazioni, stress emotivi), ma anche e soprattutto dall’interno. Le nostre cellule muoiono e si replicano continuamente, sia fisiologicamente che dopo aver subito dei danni.

È quindi fondamentale tenere sotto controllo i radicali liberi e accertarsi che questi non siano in eccesso. La classica risposta fisiologica nell’infiammazione è l’eccesso di globuli bianchi.

Diagnosi e test per lo stress ossidativo

La diagnosi di stress ossidativo si basa esclusivamente sull’esecuzione di test biochimici specifici che evidenziano lo squilibrio nell’organismo tra produzione ed eliminazione di radicali liberi, che è alla base di questa condizione.

C’è da dire che lo stress ossidativo non è una “malattia” nel senso più tipico del termine, ma l’effetto di un’alterazione di un equilibrio biochimico che, come tale, può causare, spesso in maniera subdola, l’insorgenza di malattie o disturbi.

Quindi, non essendo una malattia vera e propria, non si evidenzia con uno specifico quadro clinico ma si nasconde dietro ai sintomi della patologia di base e può essere scoperta solo se il medico ne sospetta la presenza e prescrive specifiche indagini biochimiche.

Nel corso degli anni, sono stati proposti vari tipi di test per avere un’idea, anche orientativa, del bilancio ossidativo. Si sono però rivelati inaffidabili, pertanto, per una corretta diagnosi di stress ossidativo, le comuni indagini di laboratorio non bastano.

Sono utili al medico solo dopo una diagnosi di stress ossidativo, per risalire alla possibile causa o al meccanismo implicato nell’aumento della produzione dei radicali liberi.

Test per lo stress ossidativo

Per dimostrare la presenza di radicali liberi e quantificarne i livelli, un’indagine utile è la spettroscopia di risonanza magnetica o di spin dell’elettrone (EPR o ESR). Sfortunatamente, però si tratta di una tecnica piuttosto complessa che richiede una strumentazione e una professionalità non sempre disponibili nei laboratori ed è anche molto costosa, per cui si utilizza soprattutto per scopi di ricerca.

Quindi, quali sono allora i test al momento disponibili per valutare lo stress ossidativo? In particolare, l’esistenza dei radicali liberi si valuta mediante la rilevazione (nei tessuti e/o nei liquidi extracellulari) delle molecole modificate dall’attacco ossidativo.

Detto questo, i test di laboratorio attualmente disponibili esplorano o la componente pro-ossidante (produzione di radicali liberi) o la componente anti-ossidante (attività antiossidante) dello stress ossidativo.

Principali test per lo stress ossidativo

Ci sono numerosi test per la valutazione dello stress ossidativo, alcuni dei quali stanno progressivamente entrando nella pratica clinica. Tra questi:

• D-ROMs.
• BAP test.
• Anti-ROMs test.
• OXY–Adsorbent test.
• SHp test.

Si eseguono su campioni biologici come sangue intero, plasma, siero, estratti tissutali o cellulari. D-ROMs e BAP test sono i più diffusi e sono complementari poiché insieme possono fornire un quadro dello stato di salute generale dell’organismo.

1 – H3 d-ROMs test

E’ un test fotometrico, cioè eseguibile in laboratorio mediante un fotometro. Consente di determinare la capacità ossidante del plasma dovuta agli idroperossidi (ROOH).

Queste sono sostanze generate dall’ossidazione di una grande varietà di molecole (come glucosidi, lipidi, amminoacidi, peptidi, proteine, nucleotidi, ecc. ) che, in specifiche condizioni, possono generare radicali liberi. Sono quindi considerati indicatori (“marker”) specifici di attività ossidativa.

Il d-ROMs test fornisce al medico informazioni utili sullo stato generale di benessere dell’organismo e della velocità con cui sta procedendo, in quel determinato momento, il fisiologico processo di invecchiamento.

Il suo costo si aggira sui 50 euro.

 2 – H3 BAP test

Il BAP test, cioè il test per la determinazione del potenziale biologico antiossidante (Biological Antioxidant Potential), è un test fotometrico, quindi sempre da eseguire con un fotometro. Consente di determinare la concentrazione ematica delle sostanze antiossidanti. Fornisce poi una misurazione globale di molti antiossidanti, quali acido urico, acido ascorbico, proteine, α-tocoferolo, bilirubina e altri.

L’indicazione principale del BAP test è la valutazione dello stato antiossidante, che può essere alterato per una carenza di principi antiossidanti. Per questa sua caratteristica si integra con il d-ROMs test al quale è complementare.

Il prezzo si aggira dai 25 ai 50 euro.

Cure, terapie, rimedi e trattamenti

Nei casi di stress ossidativo accertato, sarà necessario individuare i possibili meccanismi alla base dell’alterato bilancio ossidativo.

La prevenzione o la terapia delle patologie da stress ossidativo prevedono un approccio integrato. In altre parole, assume notevole importanza, una volta eseguiti i test, migliorare il proprio stile di vita, adottando il modello alimentare della dieta mediterranea e svolgendo una regolare attività fisica.

Le linee guida americane, fatte proprie anche dai medici italiani per la prevenzione dei tumori, parlano esplicitamente della necessità di assumere ogni giorno 5-8 porzioni di frutta, verdure e ortaggi, preferibilmente freschi e di stagione.

A questo suggerimento, altri studi indicano un criterio più oggettivo, basato sul cosiddetto punteggio ORAC, che quantifica la capacità antiossidante “in vitro” di tutta la frutta e le verdure più comuni.

Attingendo dalle varie tabelle ORAC, distinte per colore dei vegetali, il medico potrà suggerire un cocktail quotidiano di frutta e verdura di diversi colori, in funzione anche della stagionalità.

L’obiettivo è coprire, con il punteggio totale ottenuto, il fabbisogno di antiossidanti naturali, calcolato attraverso il BAP test. Per un deficit di media gravità, si suggerisce di raggiungere, combinando i vari vegetali, i 3000-5000 punti ORAC.

Apporto di antiossidanti di alcuni comuni alimenti in unità ORAC per 100 g

Frutta	Unità ORAC	Verdura	Unità ORAC
Prugne secche	5770	Cavolo	1770
Uvetta	2830	Spinaci	1260
Mirtilli	2400	Cavoli di Bruxelles	980
More	2036	Germogli di alfalfa	930
Fragole	1540	Fiori di broccoli	890
Lamponi	1220	Barbabietola	840
Susine	949	Peperone rosso	710
Arance	750	Cipolla	450
Uva nera	739	Grano	400
Ciliegie	670	Melanzana	390

LARN dei comuni antiossidanti

In alternativa, sono utili per stabilire i fabbisogni nutrizionali le tabelle LARN, cioè i livelli minimi raccomandati di nutrienti, che variano in funzione della popolazione, dell’età e del sesso.

Vitamina A	1 mg/die LARN
Beta-carotene	5 mg/die
Vitamina C	60 mg/die LARN
Coenzima Q10	5 mg/die LARN
Selenio	50-200 µg/die
Manganese	5 mg/die LARN
Rame	2-3 mg/die LARN
Zinco	55 mg/die LARN

Possibili complicazioni

Una volta capito cosa vuol dire lo stress ossidativo, è facile comprendere come l’eccessiva produzione di ROS comporta seri rischi per il nostro organismo.

In particolare aumentano le possibilità di:

• Danneggiare le funzionalità svolte da organi e tessuti.
• Invecchiamento precoce dell’organismo.
• Sviluppare patologie anche serie o degenerative.

Un altro danno che l’eccessivo stress ossidativo può causare è l’invecchiamento precoce cellulare. L’unico modo per contrastarlo, a parte individuare le cause scatenanti dello sbilanciamento, è condurre uno stile di vita sano, sia alimentare che mentale e fisico.

 Come prevenire lo stress ossidativo

Una sana alimentazione e una regolare e moderata attività fisica possono modulare l’equilibrio dinamico tra ossidanti e antiossidanti.

Si è visto come la restrizione calorica (senza però malnutrizione) possa indurre un ridotto stress metabolico a livello cerebrale con un miglioramento dei processi cognitivi, della plasticità sinaptica, nonché della sopravvivenza neuronale.

Questo si riflette in un rallentamento dell’invecchiamento e un miglioramento dell’aspettativa di vita per diminuire le probabilità di andare incontro a malattie metaboliche, cardiovascolari e del sistema nervoso.

I meccanismi di difesa contro i radicali liberi possono essere di natura:

• Enzimatica (superossido dismutasi, catalasi, glutatione perossidasi).
• Non enzimatica (vitamine).

Per questo motivo, gli alimenti possono modulare le nostre difese contro i radicali liberi sia con composti vitaminici, come la vitamina E, la vitamina C o i carotenoidi (vitamina A, β-carotene), ma anche con composti antiossidanti di diversa natura.

I nutraceutici a effetto antiossidante

Negli ultimi anni si è notevolmente ampliato il business dei nutraceutici (componente nutrizionale con effetti benefici sulla salute) ma anche degli alimenti funzionali (intero alimento contenente uno o più nutraceutici con effetti benefici sulla salute).

Esempi di nutraceutici con effetto antiossidante sono:

• Catechine del tè verde.
• Antocianidine del cacao.
• Quercetina presente nelle cipolle e negli asparagi.
• Isoflavoni della soia.
• Bioflavonoidi degli agrumi.
• Esteri fenolici di caffè e vino rosso.

Metodi di cottura

Oltre all’attenzione per i cibi, è importante anche avere un occhio di riguardo a come questi vengono preparati. I metodi di cottura, infatti, sono una variabile importante nell’indurre stress al nostro corpo.

La cottura alla brace tende a produrre benzopirene, un idrocarburo aromatico dannoso per la salute. Durante un barbecue, la caduta del grasso dalla carne può far rilasciare dai carboni questa sostanza volatile, che di conseguenza ritroviamo anche negli alimenti.

Il consiglio è quindi di limitare il più possibile la cottura alla brace, o perlomeno cuocere le carni con tutta la pelle, per poi toglierla solo una volta cotte.

La pelle permette, anche se in minima parte, di “schermare” l’accumulo di benzopirene dalla carne.

Sport e stress ossidativo

Lo sport, se fatto nei giusti modi e tempi, può esser sicuramente di aiuto a migliorare lo stato di salute.

Negli sportivi, però, spesso il riposo non viene visto come parte integrante dell’allenamento e si tende ad andare in overtraining.

Questa è una condizione che ritroviamo spesso negli atleti di alto livello, che presentano un elevato stress metabolico per l’incapacità dell’organismo di “recuperare” dallo sforzo.

Allenarsi in modo eccessivo e continuo determina una produzione eccessiva di radicali liberi con la conseguente incapacità dell’organismo di eliminare le scorie accumulate.

La continua ricerca della forma atletica migliore e della performance a tutti i costi è il motivo dei sempre più frequenti infortuni (sia muscolari che traumatici) fra gli atleti di alto livello.

La dieta degli sportivi per combattere lo stress ossidativo

Gli atleti devono seguire un’alimentazione sana e variata, che possa garantire loro il giusto apporto in antiossidanti.

A volte, però, le famose 5 porzioni di frutta e verdura potrebbero non bastare in soggetti dall’elevato fabbisogno energetico e metabolico.

Sono molti gli sportivi che fanno uso di integratori a base di:

• Vitamina C.
• Polifenoli.
• Carotenoidi.
• Antocianidine.

Sono tutte sostanze che si trovano negli agrumi, nella frutta o negli ortaggi.

Questo mette in luce come nelle diete degli atleti si debba tener conto non solo dei macronutrienti (proteine, carboidrati e grassi), ma anche dei micronutrienti (vitamine e sali minerali) al fine di permettere un pronto recupero in vista della prossima competizione.

Affaticamento o debolezza sono segnali di allarme che mostrano come lo stress ossidativo e muscolare sia eccessivo.

Quali integratori per combattere lo stress ossidativo

In linea di principio, gli alimenti potrebbero anche far fronte al fabbisogno di antiossidanti giornaliero e per questo motivo è importante assumere 5 porzioni di frutta e verdura di stagione e il più colorate possibili.

Tuttavia i processi industriali, l’uso di pesticidi nonché l’impoverimento minerale del suolo, spesso, non producono nella frutta e verdura la stessa capacità antiossidante che si trova sulle tabelle nutrizionali.

Per tale motivo, spesso è necessaria l’assunzione di integratori allo scopo di ripristinare la capacità antiossidante fisiologica dell’organismo.

L’assunzione di integratori a base di β-carotene, vitamina E, vitamina C e coenzima Q10 può essere di grande aiuto in alcuni casi.

Anche la forma e la via di somministrazione dell’integratore hanno una rilevanza importante. Infatti, alcune formulazioni possono vedere la loro biodisponibilità sensibilmente ridotta perché inattivata dal tubo digerente.

Per tale motivo si possono anche somministrare dosi di antiossidanti per via endovenosa o sublinguale, in modo da bypassare la via orale.

In ogni caso, il consiglio è di assumere sempre tali integratori sotto stretto controllo medico. I composti liposolubili, come la vitamina E e il β-carotene, infatti, possono indurre tossicità per la loro capacità di accumularsi nei tessuti, mentre un eccesso di vitamina C ha mostrato di poter indurre (contrariamente a quanto si pensi) un’attività pro-ossidante.

Con la collaborazione della biologa nutrizionista Maria Cassano.

Fonte

1. Osservatorio Internazionale dello Stress Ossidativo, La misurazione dello stress ossidativo. Guida ragionata ed illustrata alla valutazione globale dello stress ossidativo attraverso le risposte alle domande più frequenti (FAQ), a cura di Eugenio Luigi Iorio.