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RADICALI LIBERI (RL)
E
SPECIE REATTIVE DELL’OSSIGENO (ROS)
In medicina vengono chiamati radicali
liberi anche i ROS
ROS
Definizione
Le specie reattive dell’ossigeno
comprendono specie chimiche ad alta
reattività
	

Formazione di ROS = processo fisiologico
ROS
RL
Anione Superossido
Radicale idrossile
non radicali
Acqua ossigenata
Ipoclorito
Ossido Nitrico
Ossigeno singoletto
RADICALE LIBERO
Definizione
Specie chimica capace di esistenza
autonoma contenente uno o più elettroni
spaiati nell’orbitale più esterno	

ELEVATA instabilità →→	
  REATTIVITA’	

R
ELEVATA instabilità →→	
  REATTIVITA’	

Sottrarre l’elettrone da altre molecole	

R + X-H R-H + X propagazione
R + X R-X termine
Esempi di ROS
Come si formano ?
2	

+
•	

•
•	

•
•
•
•
Anione superossido	

Acqua ossigenata	

Radicale idrossile
OSSIGENO SINGOLETTO 1O2
IPOCLORITO ClO-
H2O2 + Cl – à H20 + ClO-
OSSIDO NITRICO NO
EFFETTI
. anti-aggreganti
. anti-infiammatori
. anti-ipertensivi 
. controllo dell’apprendimento
e della memoria
. modulazione delle secrezioni
e della motilità
. modulazione del tono della
muscolatura liscia bronchiale
Ros
da dove provengono ?
Consumo di ossigeno nei mitocondri
Ossidazioni di molecole (es. adrenalina, noradrenalina)
Produzioni da reazioni enzimatiche (es. xantine ossidasi)
RADICALE SUPEROSSIDO O2-·
FONTI ENDOGENE
Perossisomi
Reazioni SOD-dipendenti
Produzione da reazioni enzimatiche (es. MAO)
Ossidazione acidi grassi
PEROSSIDO DI IDROGENO H2O2
Reazioni ossidoriduttive dell’H2O2
In presenza di ferro libero
RADICALE OSSIDRILE ·OH
Fagociti→→→	
  BURST	
  OSSIDATIVO
Aumento della temperatura corporea
Aumento delle catecolammine
Produzione di acido lattico
Ipossia-riossigenazione
Ros
FONTI ESOGENE
Fumo
Smog
Raggi UV
Ferro e Rame negli alimenti
= 1015 ROS e RL
=
ROS:
Tossicità
MAGGIOR REATTIVITA’ = MAGGIOR TOSSICITA’
Velocemente inattivato dalla SOD
No reazioni di propagazione
Velocemente inattivato dalle CAT e GSH
Possibili reazioni di propagazione
Tra i ROS è la molecola più tossica
Innesca perossidazione radicalica in tutte le cellule
Danneggia tutte le molecole
Reazioni di propagazione
No meccanismi di inattivazione endogena
DANNI INDOTTI DAI ROS
Danneggiano proteine, lipidi e DNA
Danneggiano proteine, lipidi e DNA
OH
-·
Acido arachidonico Carbonio radicalico
+O2
ROO
·
Radicale perossilipidico
MDA
ROO
· + RH → ROOH + R
·
Perossilipide stabile
Ossidazione di lipidi insaturi	

malonildialdeide
Ros
Ros
Sistemi di difesa
(SISTEMI SCAVENGER)
Ros
Presenti nell’organismo:
ENDOGENI
- Catalasi
-Superossidodismutasi (SOD):
-Glutatione
Coenzima Q10
Ac. Urico
Bilirubina (prodotti di scarto)
Riciclo del glutatione ossidato:
G-S-S-G + NADPH + H+ à 2 GSH + NADP+
(NADPH dalla via dei pentoso fosfati)
SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali
GLUTAMMICO
CISTEINA
GLICINA
RIDOTTO
OSSIDATO
Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei
più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di
produrre. 	

	

Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o
molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati,
benzoati e altre. 	

	

Svolge un'importante azione nel globulo rosso, proteggendo
tali cellule da pericoli ossidativi che causerebbero l'emolisi.
Elemento importante per il suo funzionamento è il NADPH.
Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei
più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di
produrre.
Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o
molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati,
benzoati e altre.
La glutatione perossidasi è un enzima
appartenente alla classe delle ossidoreduttasi,
che catalizza la seguente reazione:	

L'enzima è una proteina contenente un residuo
di selenocisteina. 	

Scavenger
Ros
X
Contenuti negli alimenti:
-Vit. C (idro), E (lipo), A (lipo), manganese, rame, zinco, selenio
- Flavonoidi (uva mele cipolle)
- polifenoli (cavolo, pomodoro, peperone, prezzemolo)
- catechine (tè verde, frutti in bacche).
-Terpeni (cavolo, agrumi, basilico, peperoni)- es. Resveratrolo
(vino rosso), licopene (pomodoro).
RDA: Manganese 2 mg*, Rame 1.5 mg* (tossico da 10), Zinco15 mg
(tossico
a 75), Selenio 50 microgrammi (tossico almeno da 700)
* stimata
	

SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali
NON Presenti nell’organismo:
ESOGENI
( Vit. E )
RDA 8 mg/die. Più precisamente il fabbisogno andrebbe riferito al contenuto di grassi
poliinsaturi della dieta.
Scarsamente tossica. Tollerata almeno fino a 2000 mg/die.
Svolge azione antiossidante
Contenuto in 100 g di parte edibile (mg)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamina E fegato di bue 0,5
sardine sott’olio 4.3
burro 0,2
olio di semi 4,7
-----------------------------------------------------------------------------------------
carote 0,4
-----------------------------------------------------------------------------------------
albicocche 0,9
mandorle 11,5
VITAMINA E– tocoferolo
(Acido Ascorbico, L-ascorbato)
Parecchi studi mostrano che vit.C diminuisce durante esercizio fisico
Ricerche mostrano che 600 mg vit. C a maratoneti diminuiscono l’incidenza di
infezioni dei tratti respiratori superiori. Alcuni studi mostrano anche un effetto
ergogenico.
Necessità Normali: 60 mg/die.
Allenamento quotidiano: 100 mg
Sport che richiedono sforzi prolungati: fino a 500mg
Fonti principali Contenuto in 100 g di
parte edibile (mg)
-----------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamina C peperoni 151
broccoletti di rape 110
spinaci 54
pomodori maturi 25
fragole 54
------------------------------------------------
1kiwi 85
1arancia 50
1mandarino 42
1 pompelmo 56
VITAMINA C– ascorbato
La vitamina C previene il raffreddore	

E’ una diceria. Non esistono studi che dimostrano una
simile capacità 	

Esiste una soglia renale ( similmente al glucosio)	

Il suo metabolismo produce ossalato (calcoli)
Elim.urine
Presente come tale o come precursori non vitaminici (caroteni). Il
contenuto totale viene espresso come retinolo-equivalenti (RE). RDA 1000 RE
Vit. A ha azione antiossidante- Deve essere sconsigliato il sovradosaggio perché si
accumula. Un eccesso porta a diminuzione della densità ossea e aumento del rischio di
fratture dell’anca. Effetti teratogeni sul feto.
I precursori (caroteni) sono deboli antiossidanti in vivo e possono essere pro-ossidanti
nei polmoni. Gli sportivi nelle grandi città dovrebbero introdurre meno carotene con gli
alimenti.
Contenuto in 100 g di parte edibile (µg R.E.)
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamina A fegato bovino 16.500
sardine sott’olio 20
burro 960
olio di semi 0
-----------------------------------------------------------------------------------------
carote 1148
zucca 599
spinaci 485
indivia 213
pomodori maturi 135
-----------------------------------------------------------------------------------------
albicocche 360
cachi 237
melone 189
VITAMINA A– retinolo
BILANCIO OSSIDATIVO:
Fattori ossidanti = difese antiossidanti
STRESS OSSIDATIVO:
Fattori ossidanti >> difese antiossidanti
Implicazioni patologiche
La maggior parte delle patologie e
dell’invecchiamento degli esseri viventi
sono causati da processi chimici
ossidativi, dovuti ad una ECCESSIVA
produzione di radicali liberi.
Eccesso di ROS →→→	
  STRESS OSSIDATIVO
Contribuiscono all’invecchiamento e malattie degenerative
della vecchiaia: tumori, malattie cardiocircolatorie, cataratta,
disfunzioni cerebrali, diminuzione delle difese immunitarie
Le proteine presenti negli occhi mostrano un aumento di
solfossido di metionina col passare degli anni e le proteine
nelle cataratte umane presentano più del 60% dei loro residui
di metionina ossidati. Le cavie gravide private di glutatione,
il più importante antiossidante solfidrilico delle cellule,
producono una prole affetta da cataratta. 	

La più promettente strategia di prevenzione contro questa
patologia consiste nell'aumentare il consumo di antiossidanti
nelle dieta e nel ridurre il fumo.
Ros
FAGOCITI
Cervello= 2% del peso corporeo	

= consuma 20-25% di tutto l’ossigeno inspirato
Ros
Danno microvascolare => attivazione fosfolipasi C	

Accumulo e attivazione di neutrofili	

Emolisi	

Riduzione ossigeno (ipossia)
Quali sono i test che misurano i radicali liberi e lo
stress ossidativo?	

	

BAP test ( Biological Antioxidant Potential): misura la componente
globale antiossidante nel sangue;	

	

d-ROMs (Reactive Oxygen Metabolites – Metaboliti Reattivi
dell’Ossigeno): quantizza lo stato di ossidazione nel sangue 	

	

MDA (malonildialdeide) : quantifica lo stato di ossidazione dei lipidi
delle membrane
BAP Test, test per la determinazione del
potenziale biologico antiossidante (Biological
Antioxidant Potential), è un test fotometrico,
che consente di determinare la concentrazione
ematica delle sostanze antiossidanti , in grado
di ridurre il ferro dalla forma ferrica a quella
ferrosa (Fe3+ à Fe2+). 	

BAP Test fornisce una misura globale di molti
antiossidanti, quali la bilirubina, l’acido urico,
le vitamine C ed E e le proteine.
Lipid peroxidation (Malonyldialdehyde, MDA)
Radicals Oxygen Metabolites Test	

(d-ROMs test)	

Reazione di Fenton: i metalli di transizione (es. Fe)	

catalizzano la scissione degli idroperossidi (ROOH) in	

derivati radicalici secondari (alcossilici RO• e perossilici	

ROO• ): questi reagiscono con un derivato amminico	

che si trasforma in un catione radicalico colorato.
Le vitamine funzionano da catalizzatori, cioè aumentano la velocità
delle reazioni biochimiche senza essere consumate. Questo ultimo
fatto spiega perché sono necessarie solo in piccola quantità. Non si
dispone di dati che comprovano la necessità effettiva di un
supplemento vitaminico IN UN REGIME DI DIETA EQUILIBRATA
Diverso il caso di apporto nutrizionale insufficiente, malnutrizione…..
Nello sportivo. Si ritiene che le maggiori necessità di vitamine
possano essere già compensate dalle maggiori quantità di alimenti
introdotti dallo sportivo. In caso di impegni particolarmente gravosi è
consigliabile integrare.
Non sono stati riportati casi di tossicità indotta da supplementi antiox
(in quantità non eccessive)
Gli integratori sono da consigliare?

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Ros

  • 1. RADICALI LIBERI (RL) E SPECIE REATTIVE DELL’OSSIGENO (ROS) In medicina vengono chiamati radicali liberi anche i ROS
  • 2. ROS Definizione Le specie reattive dell’ossigeno comprendono specie chimiche ad alta reattività Formazione di ROS = processo fisiologico
  • 3. ROS RL Anione Superossido Radicale idrossile non radicali Acqua ossigenata Ipoclorito Ossido Nitrico Ossigeno singoletto
  • 4. RADICALE LIBERO Definizione Specie chimica capace di esistenza autonoma contenente uno o più elettroni spaiati nell’orbitale più esterno ELEVATA instabilità →→  REATTIVITA’ R
  • 5. ELEVATA instabilità →→  REATTIVITA’ Sottrarre l’elettrone da altre molecole R + X-H R-H + X propagazione R + X R-X termine
  • 9. OSSIGENO SINGOLETTO 1O2 IPOCLORITO ClO- H2O2 + Cl – à H20 + ClO-
  • 10. OSSIDO NITRICO NO EFFETTI . anti-aggreganti . anti-infiammatori . anti-ipertensivi  . controllo dell’apprendimento e della memoria . modulazione delle secrezioni e della motilità . modulazione del tono della muscolatura liscia bronchiale
  • 13. Consumo di ossigeno nei mitocondri Ossidazioni di molecole (es. adrenalina, noradrenalina) Produzioni da reazioni enzimatiche (es. xantine ossidasi) RADICALE SUPEROSSIDO O2-· FONTI ENDOGENE Perossisomi Reazioni SOD-dipendenti Produzione da reazioni enzimatiche (es. MAO) Ossidazione acidi grassi PEROSSIDO DI IDROGENO H2O2 Reazioni ossidoriduttive dell’H2O2 In presenza di ferro libero RADICALE OSSIDRILE ·OH Fagociti→→→  BURST  OSSIDATIVO Aumento della temperatura corporea Aumento delle catecolammine Produzione di acido lattico Ipossia-riossigenazione
  • 15. FONTI ESOGENE Fumo Smog Raggi UV Ferro e Rame negli alimenti = 1015 ROS e RL =
  • 17. Velocemente inattivato dalla SOD No reazioni di propagazione Velocemente inattivato dalle CAT e GSH Possibili reazioni di propagazione
  • 18. Tra i ROS è la molecola più tossica Innesca perossidazione radicalica in tutte le cellule Danneggia tutte le molecole Reazioni di propagazione No meccanismi di inattivazione endogena DANNI INDOTTI DAI ROS
  • 21. OH -· Acido arachidonico Carbonio radicalico +O2 ROO · Radicale perossilipidico MDA ROO · + RH → ROOH + R · Perossilipide stabile Ossidazione di lipidi insaturi malonildialdeide
  • 26. Presenti nell’organismo: ENDOGENI - Catalasi -Superossidodismutasi (SOD): -Glutatione Coenzima Q10 Ac. Urico Bilirubina (prodotti di scarto) Riciclo del glutatione ossidato: G-S-S-G + NADPH + H+ à 2 GSH + NADP+ (NADPH dalla via dei pentoso fosfati) SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali
  • 28. Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di produrre. Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati, benzoati e altre. Svolge un'importante azione nel globulo rosso, proteggendo tali cellule da pericoli ossidativi che causerebbero l'emolisi. Elemento importante per il suo funzionamento è il NADPH.
  • 29. Il glutatione è un forte antiossidante, sicuramente uno dei più importanti tra quelli che l'organismo è in grado di produrre. Rilevante è la sua azione sia contro i radicali liberi o molecole come perossido di idrogeno, nitriti, nitrati, benzoati e altre.
  • 30. La glutatione perossidasi è un enzima appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, che catalizza la seguente reazione: L'enzima è una proteina contenente un residuo di selenocisteina.  Scavenger
  • 32. X
  • 33. Contenuti negli alimenti: -Vit. C (idro), E (lipo), A (lipo), manganese, rame, zinco, selenio - Flavonoidi (uva mele cipolle) - polifenoli (cavolo, pomodoro, peperone, prezzemolo) - catechine (tè verde, frutti in bacche). -Terpeni (cavolo, agrumi, basilico, peperoni)- es. Resveratrolo (vino rosso), licopene (pomodoro). RDA: Manganese 2 mg*, Rame 1.5 mg* (tossico da 10), Zinco15 mg (tossico a 75), Selenio 50 microgrammi (tossico almeno da 700) * stimata SISTEMI SCAVENGER – spazzini di radicali NON Presenti nell’organismo: ESOGENI
  • 34. ( Vit. E )
  • 35. RDA 8 mg/die. Più precisamente il fabbisogno andrebbe riferito al contenuto di grassi poliinsaturi della dieta. Scarsamente tossica. Tollerata almeno fino a 2000 mg/die. Svolge azione antiossidante Contenuto in 100 g di parte edibile (mg) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Vitamina E fegato di bue 0,5 sardine sott’olio 4.3 burro 0,2 olio di semi 4,7 ----------------------------------------------------------------------------------------- carote 0,4 ----------------------------------------------------------------------------------------- albicocche 0,9 mandorle 11,5 VITAMINA E– tocoferolo
  • 37. Parecchi studi mostrano che vit.C diminuisce durante esercizio fisico Ricerche mostrano che 600 mg vit. C a maratoneti diminuiscono l’incidenza di infezioni dei tratti respiratori superiori. Alcuni studi mostrano anche un effetto ergogenico. Necessità Normali: 60 mg/die. Allenamento quotidiano: 100 mg Sport che richiedono sforzi prolungati: fino a 500mg Fonti principali Contenuto in 100 g di parte edibile (mg) ----------------------------------------------------------------------------------------------------- Vitamina C peperoni 151 broccoletti di rape 110 spinaci 54 pomodori maturi 25 fragole 54 ------------------------------------------------ 1kiwi 85 1arancia 50 1mandarino 42 1 pompelmo 56 VITAMINA C– ascorbato
  • 38. La vitamina C previene il raffreddore E’ una diceria. Non esistono studi che dimostrano una simile capacità Esiste una soglia renale ( similmente al glucosio) Il suo metabolismo produce ossalato (calcoli)
  • 40. Presente come tale o come precursori non vitaminici (caroteni). Il contenuto totale viene espresso come retinolo-equivalenti (RE). RDA 1000 RE Vit. A ha azione antiossidante- Deve essere sconsigliato il sovradosaggio perché si accumula. Un eccesso porta a diminuzione della densità ossea e aumento del rischio di fratture dell’anca. Effetti teratogeni sul feto. I precursori (caroteni) sono deboli antiossidanti in vivo e possono essere pro-ossidanti nei polmoni. Gli sportivi nelle grandi città dovrebbero introdurre meno carotene con gli alimenti. Contenuto in 100 g di parte edibile (µg R.E.) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Vitamina A fegato bovino 16.500 sardine sott’olio 20 burro 960 olio di semi 0 ----------------------------------------------------------------------------------------- carote 1148 zucca 599 spinaci 485 indivia 213 pomodori maturi 135 ----------------------------------------------------------------------------------------- albicocche 360 cachi 237 melone 189 VITAMINA A– retinolo
  • 41. BILANCIO OSSIDATIVO: Fattori ossidanti = difese antiossidanti STRESS OSSIDATIVO: Fattori ossidanti >> difese antiossidanti
  • 43. La maggior parte delle patologie e dell’invecchiamento degli esseri viventi sono causati da processi chimici ossidativi, dovuti ad una ECCESSIVA produzione di radicali liberi.
  • 44. Eccesso di ROS →→→  STRESS OSSIDATIVO
  • 45. Contribuiscono all’invecchiamento e malattie degenerative della vecchiaia: tumori, malattie cardiocircolatorie, cataratta, disfunzioni cerebrali, diminuzione delle difese immunitarie
  • 46. Le proteine presenti negli occhi mostrano un aumento di solfossido di metionina col passare degli anni e le proteine nelle cataratte umane presentano più del 60% dei loro residui di metionina ossidati. Le cavie gravide private di glutatione, il più importante antiossidante solfidrilico delle cellule, producono una prole affetta da cataratta. La più promettente strategia di prevenzione contro questa patologia consiste nell'aumentare il consumo di antiossidanti nelle dieta e nel ridurre il fumo.
  • 49. Cervello= 2% del peso corporeo = consuma 20-25% di tutto l’ossigeno inspirato
  • 51. Danno microvascolare => attivazione fosfolipasi C Accumulo e attivazione di neutrofili Emolisi Riduzione ossigeno (ipossia)
  • 52. Quali sono i test che misurano i radicali liberi e lo stress ossidativo? BAP test ( Biological Antioxidant Potential): misura la componente globale antiossidante nel sangue; d-ROMs (Reactive Oxygen Metabolites – Metaboliti Reattivi dell’Ossigeno): quantizza lo stato di ossidazione nel sangue MDA (malonildialdeide) : quantifica lo stato di ossidazione dei lipidi delle membrane
  • 53. BAP Test, test per la determinazione del potenziale biologico antiossidante (Biological Antioxidant Potential), è un test fotometrico, che consente di determinare la concentrazione ematica delle sostanze antiossidanti , in grado di ridurre il ferro dalla forma ferrica a quella ferrosa (Fe3+ à Fe2+). BAP Test fornisce una misura globale di molti antiossidanti, quali la bilirubina, l’acido urico, le vitamine C ed E e le proteine.
  • 55. Radicals Oxygen Metabolites Test (d-ROMs test) Reazione di Fenton: i metalli di transizione (es. Fe) catalizzano la scissione degli idroperossidi (ROOH) in derivati radicalici secondari (alcossilici RO• e perossilici ROO• ): questi reagiscono con un derivato amminico che si trasforma in un catione radicalico colorato.
  • 56. Le vitamine funzionano da catalizzatori, cioè aumentano la velocità delle reazioni biochimiche senza essere consumate. Questo ultimo fatto spiega perché sono necessarie solo in piccola quantità. Non si dispone di dati che comprovano la necessità effettiva di un supplemento vitaminico IN UN REGIME DI DIETA EQUILIBRATA Diverso il caso di apporto nutrizionale insufficiente, malnutrizione….. Nello sportivo. Si ritiene che le maggiori necessità di vitamine possano essere già compensate dalle maggiori quantità di alimenti introdotti dallo sportivo. In caso di impegni particolarmente gravosi è consigliabile integrare. Non sono stati riportati casi di tossicità indotta da supplementi antiox (in quantità non eccessive) Gli integratori sono da consigliare?