Introduzione
Lo stress ossidativo, causato da uno squilibrio tra specie reattive dell’ossigeno (ROS) e delle difese antiossidanti interne, svolge un ruolo centrale nello sviluppo di malattie non trasmissibili (MANT). Queste malattie, tra cui disturbi cardiovascolari, diabete, condizioni neurodegenerative, cancro e malattie epatiche e renali, sono tra le principali cause di morbilità e mortalità in tutto il mondo. Gli antiossidanti enzimatici e non enzimatici fungono da difesa primaria dell’organismo contro lo stress ossidativo, mantenendo l’omeostasi redox e prevenendo i danni cellulari. Tuttavia, quando i livelli di ROS superano la capacità delle difese antiossidanti, si verifica uno stress ossidativo, che contribuisce alla patogenesi della malattia.
Meccanismi di interazione antiossidanti-enzima
Gli antiossidanti mitigano il danno ossidativo attraverso percorsi enzimatici e non enzimatici. Gli antiossidanti non enzimatici come la vitamina C, la vitamina E, i carotenoidi, i flavonoidi e i polifenoli eliminano direttamente le ROS o rigenerano gli antiossidanti enzimatici ossidati. Gli antiossidanti enzimatici, tra cui le superossido-dismutasi (SODs), la catalasi (CAT), le glutatione perossidasi (GPXs), la glutatione reduttasi (GSR) e le tioredoxina reduttasi (TxRs), svolgono un ruolo cruciale nella neutralizzazione dei radicali liberi. L’interazione tra antiossidanti ed enzimi aumenta l’efficacia del sistema di difesa antiossidante. Ad esempio, la vitamina C rigenera la vitamina E; questa può, a sua volta, scambiare equivalenti riducenti con l’acido lipoico mentre la melatonina regola positivamente l’attività di GPX e SOD. Allo stesso modo, i flavonoidi e i polifenoli alimentari modulano l’espressione degli enzimi antiossidanti, esercitando effetti antinfiammatori e protettivi su cellule e tessuti.
Interazioni redox nella patogenesi delle malattie
Ecco la lista delle MANT in cui lo stress ossidativo contribuisce a generare o sostenere il danno biologico:
- Malattie cardiovascolari. In questo caso antiossidanti quali flavonoidi, vitamina C e vitamina E potenziano l’attività di SOD, CAT e GPx, riducendo i danni vascolari indotti da ROS. I polifenoli di frutta e verdura inibiscono la perossidazione lipidica e l’infiammazione, riducendo il rischio di aterosclerosi e ipertensione.
- Malattie neurodegenerative (malattie di Alzheimer e Parkinson): antiossidanti come resveratrolo, coenzima Q10 (CoQ10) e carotenoidi migliorano la sopravvivenza neuronale potenziando l’attività enzimatica antiossidante. SOD e GPXs proteggono i neuroni dai danni ossidativi, mentre la vitamina E riduce i radicali perossilici implicati nella neurodegenerazione per lesione delle membrane cellulari e mieliniche.
- Diabete: lo stress ossidativo compromette la segnalazione dell’insulina e contribuisce a complicazioni come la neuropatia, la retinopatia e la nefropatia diabetica. Polifenoli e flavonoidi potenziano l’espressione di enzimi antiossidanti, migliorando il metabolismo del glucosio e riducendo i danni ossidativi.
- Malattie epatiche e renali: lo stress ossidativo epatico e renale porta a infiammazione e fibrosi di questi organi, causando cirrosi (nel fegato) ed insufficienza renale cronica (IRC per il rene). La terapia antiossidante, tra cui vitamine C ed E, flavonoidi e polifenoli, supporta l’attività enzimatica antiossidante, mitigando la progressione della malattia.
- Tumori: le cellule tumorali compaiono quando lo stress ossidativo lesiona ripetutamente il DNA causando mutazioni. Esse sfruttano i percorsi antiossidanti per sopravvivere sotto stress ossidativo indotta da chemioterapia e radioterapia. Mentre gli antiossidanti possono proteggere le cellule normali dai danni al DNA indotti da ROS, un’eccessiva attività enzimatica antiossidante nei tumori promuove la sopravvivenza e la resistenza ai farmaci.
Prospettive attuali e future
Le strategie terapeutiche emergenti sfruttano le interazioni antiossidanti-enzimi per gestire le malattie non trasmissibili. Gli approcci chiave includono:
- Antiossidanti nella dieta: il consumo regolare di alimenti ricchi di polifenoli, flavonoidi e vitamine C ed E migliora la funzione degli enzimi antiossidanti.
- Integratori antiossidanti: commercialmente sono largamente disponibili preparazioni sia di principi antiossidanti puri che di estratti erboristici ricchi di polifenoli, flavonoidi o altre molecole anti-ROS. Purché assunti con criterio e regolarità, nulla osta al loro introito specialmente se si è in presenza di fattori di rischio riconosciuti per la salute (forte tabagismo, abuso di alcolici, ipertensione, predisposizione familiare accertata, diabete, ecc.).
- Agenti farmacologici: alcuni farmaci che attivano il fattore di trascrizione Nrf-2 (CDDO etilammide; RTA-468, DMF), un regolatore chiave delle risposte antiossidanti, si dimostrano promettenti nel ridurre i danni correlati allo stress ossidativo. È da rimarcare che svariate classi di sostanze naturali presenti di base nella dieta (alcuni polifenoli, composti solforati e aromatici delle spezie) possono già regolare il fattore Nrf-2 direttamente. Ecco perché alcuni alimenti fungono da chemiopreventivi diretti sui tumori
Comprendere le complesse interazioni tra antiossidanti ed enzimi è essenziale per sviluppare strategie terapeutiche efficaci per le malattie moderne. Mentre gli interventi dietetici e farmacologici offrono potenziali benefici, sono necessarie ulteriori ricerche per ottimizzare la terapia antiossidante. Studi futuri dovrebbero concentrarsi sull’identificazione di nuovi target terapeutici e sullo sviluppo di approcci di medicina di precisione su misura per i profili individuali di stress ossidativo. Avanzando le conoscenze delle interazioni ROS-antiossidanti-enzimi, è possibile migliorare la prevenzione e il trattamento delle condizioni odiernte, riducendo in definitiva il loro carico globale sulla sanità.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Rojo AI, Buttari B et al. Redox Biol. 2025 Mar; 80:103496.
Sepehrinia M et al. Clin Nutr ESPEN. 2025; 65:162-171.
Ezema BO et al. J Explor Res Pharmacol. 2024; 9(2):262.
Nediani C et al. Antioxidants (Basel). 2024; 13(11):1404.
