Especies reactivas de oxígeno
Las especies reactivas de oxígeno, se conocen en biología con la abreviatura de ROS (del inglés Reactive oxygen species).
El 21% de la atmósfera es oxígeno en su estado oxidado (O2), en su mayoría está formado por los seres vivos fotosintéticos. Una mayoría del resto de los seres vivos, todos los aerobios, lo utilizan para obtener energía mediante la oxidación de sustratos en las mitocondrias.
El O2 es indispensable para la vida, el problema viene cuando el oxígeno reacciona con otros elementos. En la naturaleza se da de forma espontánea rara vez, puesto que requiere unas temperaturas altísimas o rayos ultravioletas, aunque la capa de ozono está formada por O3, una ROS que si la respirásemos sería perjudicial para el individuo. Sin embargo, dentro del cuerpo existen condiciones mucho más favorables para estos cambios de estado del oxígeno. Estas especies de oxígeno son más reactivas, puesto que intercambian electrones con mayor avidez.
Las especies que nos ocupan son derivados del oxígeno bimolecular, como el ozono (O3) el oxígeno atómico (O2-) o el oxígeno en singlete (1O2). Además también tienen el mismo peligro otras moléculas que contienen oxígeno que no está completamente reducido como el agua oxigenada (peróxido de hidrógeno H2O2) el ión superóxido (O2–) y el ión y el radical hidroxilo (OH y OH–, respectivamente). Existen otras moléculas que pueden actuar como especies reactivas de oxígeno, pero esencialmente son estos mismos estados químicos del oxígeno en los que cambia el hidrógeno por otro radical similar tanto orgánica como inorgánica.
El agua oxigenada crea agujeros en la membrana plasmática, por eso se utiliza como desinfectante.
Las ROS son un producto secundario frecuente de multitud de vías de obtención de energía y para el metabolismos de nutrientes. Las ROS, no son intrínsecamente perjudiciales, el cuerpo las utiliza como señales de algunos procesos biológicos, como la respiración celular. No obstante si el balance de formación/ eliminación de ROS está demasiado desequilibrado hacia la formación la célula entra en estrés oxidativo. En este estado se desencadenan respuestas como la muerte celular programada o la necrosis, aunque también induce la transcripción de genes de defensa y de transporte de iones. Las plaquetas expulsan especies reactivas de oxígeno para señalizar las lesiones y así atraer a más plaquetas.
Si el desequilibrio dentro de una célula perdura pueden causar efectos perjudiciales en el ADN. Las ROS pueden intercambiar electrones con las bases nitrogenadas del ADN, concretamente las pirimidinas, y desequilibrar la cadena ocasionando roturas al azar en el ADN. Además pueden oxidar aminoácidos de las proteínas o ácidos grasos poliinsaturados de las membranas. En ambos casos esto lleva a una inestabilidad de la molécula afectada que puede impedir su correcto funcionamiento. En las mitocondrias, donde se forma la mayor parte de ROS debido a la respiración, activan la liberación del calcio mitocondrial que es reintroducido por la mitocondria, esto activa las señales de necrosis y apoptosis (para saber más sobre la apoptosis puedes leer nuestro artículo aquí).
Algunos seres vivos tienen enzimas para defenderse de estas ROS, de las más conocidas son la superóxido dismutasa (SOD) o la catalasa (para el peróxido de hidrógeno). Además existen moléculas con efecto antioxidante que colaboran en la eliminación de estas moléculas, como por ejemplo el ácido ascórbico (vitamina C) o el ácido úrico.