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Los prooxidantes son sustancias que aumentan el estrés oxidativo en el organismo. Como consecuencia, se pueden dañar componentes celulares y provocar enfermedades frecuentemente graves. El estrés oxidativo también se relaciona con el envejecimiento prematuro.

Mecanismo de acción

Muchas reacciones biológicas son reacciones de oxido-reducción. En ellas se producen radicales libres, sobre todo especies reactivas de oxígeno, unas sustancias con alta capacidad oxidante que pueden dañar al ADN, aminoácidos, ácidos grasos y otros componentes biológicos.

El organismo cuenta con mecanismos de neutralización de los radicales libres, incluso algunas reacciones oxidativas son útiles para eliminar toxinas, pero una oxidación en exceso que sature los mecanismos de protección pueden producir daños tisulares, a veces irreversibles.

Los prooxidantes pueden actuar mediante dos vías. Por un lado, pueden aumentar la formación de especies reactivas de oxígeno, los cuales son a su vez prooxidantees, ya que pueden inducir la oxidación (quitar un electrón) en otras sustancias orgánicas.

Oxidación y reducción
REDOX como pérdida y ganancia de electrones

Por otro lado, los prooxidantes pueden actuar impidiendo la acción de sustancias y sistemas antioxidantes; por ejemplo, sustancias que impidan o disminuyan la acción de vitaminas antioxidantes serían consideradas como prooxidantes.

Muchas sustancias prooxidantes atacan y dañan a las mitocondrias, los organelos que actúan de central energética celular. Al impedir la producción de energía suficiente para las funciones vitales, las células y los tejidos van deteriorándose produciendo un envejecimiento acelerado y estableciendo el escenario para enfermedades degenerativas.

Este mismo efecto oxidante sobre otros componentes biológicos también está relacionado con numerosas enfermedades de alta incidencia, por ejemplo enfermedades cardiovasculares o cáncer. En el caso de las enfermedades vasculares, la oxidación de las proteínas asociadas al colesterol LDL parece ser el mecanismo principal de la aterosclerosis. En el caso del cáncer, el daño oxidativo del ADN puede estar entre los mecanismos de desarrollo.

Fuentes de prooxidantes

Ciertos hábitos de vida, como el consumo de alcohol y tabaco, así como la dieta, son las principales fuentes de prooxidantes. También lo son muchos medicamentos y contaminantes ambientales.

Entre los principales prooxidantes se encuentran los metales de transición. Por ejemplo, la exposición crónica a manganeso produce el síndrome conocido como manganismo, caracterizado por desordenes motores y psicológicos.

Otras enfermedades relacionadas con la actividad prooxidante de metales de transición son la hemocromatosis, asociada con a altas concentraciones de hierro, y la enfermedad de Wilson, asociada con niveles altos de cobre en los tejidos.

Muchos herbicidas utilizados en agricultura producen problemas de toxicidad por su efecto prooxidante. Uno de los ejemplos mejor conocidos es el paraquat (dicloruro de 1,1′-dimetil-4,4′-bipiridilo), un compuesto de amonio cuaternario que produce radicales superóxidos que reaccionan con los ácidos grasos de las membranas celulares.

Un síntoma común en muchos prooxidantes es la fibrosis. Algunos ejemplos los tenemos en la fibrosis vítrea producida por la acumulación de cobre intraocular, la cirrosis hepática que se da en la enfermedad de Wilson o la fibrosis pulmonar que produce el paraquat y la bleomicina (antitumoral). Parece que el estrés oxidativo mimetiza las señales fisiológicas que promueven la actividad de los fibroblastos.

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La acción prooxidante puede estar entre los efectos secundarios de muchos medicamentos. Por ejemplo, la sobredosificación y mal uso de paracetamol produce daño hepático por varios mecanismos, entre ellos el aumento de estrés oxidativo.

Actividad antioxidante-prooxidante

Los antioxidantes son sustancias capaces de neutralizar sustancias prooxidantes y prevenir el daño que puedan ocasionar sobre estructuras biológicas. Reducen el estrés oxidativo que causan los radicales libres y otras especies reactivas de oxígeno. Pero los antioxidantes tienen una doble cara y pueden actuar como prooxidantes en determinadas circunstancias.

Las reacciones de oxidación y de reducción no ocurren por separado de forma aislada. Si hay oxidación debe haber reducción, por eso se suele hablar de reacciones de oxido-reducción o redox. De forma muy básica, si una sustancia se oxida y pierde un electrón, otra se reduce y acepta ese electrón en su molécula. Si las condiciones son las adecuadas, la reacción redox puede ir en sentido contrario. Esto no quiere decir más que una misma sustancia puede estar en estado oxidado o en estado reducido.

Los antioxidantes son sustancias propensas a la oxidación y para ejercer su acción antioxidante han de estar en estado reducido. En otras palabras, son agentes reductores; los antioxidantes se oxidan y otra sustancia se reduce. Cuando están presentes, los prooxidantes actúan sobre ellos y no dañan estructuras biológicas.

Los antioxidantes neutralizan los radicales libres
Los antioxidantes reducen a los radicales libres y los neutralizan

Los antioxidantes pueden actuar mediante varios mecanismos, desde la quelación de metales a la neutralización de radicales libres. Por ejemplo, la vitamina C (ácido ascórbico) tiene actividad antioxidante y puede actuar por varias vías, como la reducción del peróxido de hidrógeno o de iones metálicos que pueden generar radicales libres.

Sin embargo, la vitamina C puede participar en reacciones de oxidación avanzada en la que se producen radicales hidroxilo altamente reactivos; por ejemplo, la reacción de Fenton:

2 Fe3+ + ascorbato → 2 Fe2+ + Dehidroascorbato
2 Fe2+ + 2 H2O2 → 2 Fe3+ + 2 OH· + 2 OH

La reacción de Fenton es utilizada en el tratamiento de aguas residuales; como ventaja del uso de cloro, no produce compuestos clorados. En un ambiente de alto estrés oxidativo celular, con presencia de peróxido de hidrógeno (H2O2) y de metales oxidados, la vitamina C podría catalizar la reacción de Fenton y dañar a la propia célula. En este ambiente la vitamina C actuaría como prooxidante.

Otros nutrientes típicamente antioxidantes, como los carotenoides, tocoferoles y derivados del ácido ascórbico, también han mostrado que pueden tener actividad prooxidante en situaciones extremas. El desarrollo de una respuesta beneficiosa o perjudicial a nivel celular de un nutriente dependerá, por tanto, del potencial redox de la sustancia y del microambiente celular.

En resumen, para que las sustancias antioxidantes muestren su acción prooxidante debe generarse un entorno de alto estrés oxidativo con insuficiente cantidad de antioxidantes. Por este motivo es muy importante seguir una dieta con abundantes vegetales y frutas frescas, principales fuentes de antioxidantes, así como evitar hábitos de vida que aumenten el estré oxidativo.

Anticáncer

Muchas sustancias utilizadas como fármacos anticáncer actúan como prooxidantes destinados a dañar específicamente células cancerosas. Las antraciclinas, por ejemplo, se unen al ADN y ARN e inhiben su síntesis, inhiben la toposiomerasa II y generan radicales libres en una reacción mediada por iones de hierro.

Las células cancerosas son más susceptibles a la acción prooxidante de estos fármacos por tener las defensas antioxidantes disminuidas, pero este mismo efecto también interviene en el desarrollo de muchos de sus efectos adversos. Por ejemplo, en la cardiotoxicidad de las antraciclinas intervienen varios factores, entre ellos la formación de radicales libres en las células del miocardio.

Referencias

  1. Gilberto Pérez Trueba (2003). Los flavonoides: antioxidante o prooxidantes. Revista Cubana de Investigación Biomédica 22(1).
  2. Ananya Mandal (Octubre 2012). Antioxidant: pro-oxidant activities. News-Medical.Net.
  3. Wondrak GT (Deciembre 2009). Redox-directed cancer therapeutics: molecular mechanisms and opportunities. Antioxidants & Redox Signaling 11 (12): 3013–69. doi: 10.1089/ARS.2009.2541.

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