Lunes en la Ciencia, 5 de febrero del 2001
Claves de sobrevivencia
Oxígeno, radicales libres y antioxidantes
Remy Kachadourian
Cuando la vida apareció en la Tierra no había oxígeno molecular en la atmósfera. Fueron las primeras algas fotosintéticas las que lo generaron. Sólo después apareció una segunda generación de seres, de la que formamos parte, que usa el ciclo de Krebs y el oxígeno como receptor final de electrones para generar energía. Sin embargo, uno o dos por ciento del oxígeno utilizado en este proceso, en vez de ser convertido en agua es parcialmente reducido en anión superóxido, es decir, el oxígeno molecular con un electrón más. Esta "fuga" puede resultar peligrosa, pero también ventajosa, mientras sea controlada.
Los radicales libres son moléculas con un electrón "libre", es decir, no aparejado. Estas moléculas son, por consecuencia, muy reactivas. El descubrimiento de los radicales libres remonta a finales del siglo XIX, pero no es sino hasta mediados del siglo XX que se sospecha que podrían estar involucrados en procesos biológicos. En 1969 se descubrió la superóxido dismutasa, una enzima cuya función es convertir dos aniones superóxidos en un oxígeno y un peróxido de hidrógeno, comprobándose así la existencia de una maquinaria biológica especial para la eliminación de radicales libres.
Poco más de 30 años de investigaciones han convertido el campo de "los radicales libres en biología" en un tema de gran importancia, pues se realizan varios congresos internacionales al año. Hoy se sabe que, además del anión superóxido, existen en la célula otros radicales libres, como el radical hidróxilo, el más peligroso de ellos. Este se forma a partir de peróxido de hidrógeno con la presencia de hierro (reacción de Fenton).
Aunque el anión superóxido pueda actuar como oxidante o como reductante, la mayor amenaza que representan los radicales libres, en particular el radical hidróxilo, es por su capacidad oxidante, es decir, su capacidad de "robar" electrones. Esto puede ser fatal por diversas causas: mutaciones en el ADN, inactivación de enzimas y destrucción de las membranas celulares (peroxidación lipídica). Por eso existen una serie de enzimas protectoras o antioxidantes catalíticos. Además de varias superóxido dismutasas con estructuras muy diferentes, se han descubierto la catalasa y la gluthation peroxidasa, las cuales tienen como función convertir el peróxido de hidrogeno en oxígeno y agua, previniendo así la formación del radical hidróxilo.
Minerales y metales de transición como el selenio, el cobre, el zinc, el manganeso e incluso el hierro, son indispensables para el funcionamiento de las enzimas antioxidantes. Existen además moléculas relativamente sencillas de apoyo, como son las vitaminas C y E, la melatonina y diversas flavonoides.
Acciones "benéficas" de los radicales libres
Las mutaciones del ADN, si pueden ser fatales para un organismo en particular, son también las que explican la diversidad de especies que habitan este planeta. Aunque sólo una diminuta parte de las nuevas especies generadas por mutaciones sobreviven a la selección natural, no dejan de ser estas mutaciones la causa de la evolución. Si los errores de replicación del ADN, la radioactividad natural y los rayos ultravioletas inducen mutaciones, es muy probable que los radicales libres hayan tenido un creciente papel en el proceso.
Los organismos deben protegerse de los radicales libres, pero también son capaces de usarlos para no ser afectados por otras células u organismos que representan una amenaza. Las plantas y los sistemas inmunes de los animales usan los radicales libres para combatir bacterias y otros patógenos. Es como si usáramos la fuerza de enemigos permanentes e inevitables (los radicales libres) contra enemigos casuales (ciertos microorganismos), a pesar del riesgo de destruir parte de nuestras células.
Además, los radicales libres pueden tener un papel muy importante como mensajeros biológicos dentro de una misma célula, y de una célula a otra. Cabe recordar que existe otro radical libre, el oxido nítrico, que es producido por una enzima (la oxido nítrico sintasa) y tiene un papel muy importante como mensajero, por ejemplo entre neuronas.
Balance entre radicales libres y antioxidantes
Es importante mencionar el concepto de "balance" entre radicales libres y antioxidantes en el organismo. Como el hierro, los radicales libres son tóxicos e indispensables a la vez. La vida depende de su control riguroso, o sea de un equilibrio que apenas ahora estamos empezando a elucidar. Una de las características del envejecimiento es la pérdida de control de este balance, lo que conduciría a ciertos tipos de cáncer, enfermedades cardiovasculares y neurodegenerativas. Es conocido el activismo, en las últimas décadas de su vida, del premio Nobel Linus Pauling, contra el militarismo, y a favor del consumo diario de vitamina C.
Si el uso de suplementos antioxidantes es hoy un tema controvertido, no hay especialista que niegue que el consumo de verduras y frutas (ricas en antioxidantes) es indispensable para una buena salud. Ahora se conocen las cantidades de vitamina C, vitamina E y selenio necesarias al día, y también se sabe que una buena alimentación es suficiente para satisfacer esas necesidades. Muchos médicos e investigadores atribuyen las virtudes de las verduras, frutas y ciertas plantas medicinales a sinergías entre antioxidantes, es decir a la acción de combinaciones de antioxidantes.
Hacia nuevos antioxidantes
El descubrimiento de los antioxidantes volvió a despertar el mito del elíxir de la vida. En realidad, ningún antioxidante (o ninguna mezcla de antioxidantes), por más eficaz que sea, podrá oponerse a la vejez y a la muerte. Pero sí podemos esperar evitar ciertas enfermedades. Si la prioridad debe ser el derecho efectivo de todos a la alimentación, la educación y la salud, la investigación de antioxidantes naturales irá ajustando nuestra definición de lo que es una buena alimentación. La investigación de antioxidantes sintéticos ya empezó, y podría traer nuevos medicamentos. Cabe mencionar que los radicales libres podrían estar involucrados en ciertos aspectos de la vida moderna que son nefastos para la salud, como son, además de una alimentación inadecuada, el consumo excesivo de alcohol y/o tabaco, la contaminación ambiental y hasta el estrés.
México dispone de una gran variedad de plantas que sin duda producen, además de otros principios activos, muchos antioxidantes interesantes por descubrir. Estos nos ayudarán a comprender las relaciones entre estructura y actividad antioxidante, y quizás a usarlos como medicamentos. Los conocimientos ancestrales que se tienen sobre las plantas podrían servir de primer criterio de selección. Pero para esto, y ante esta "globalización" de la economía, México debe luchar contra la deforestación, apoyar a sus investigadores y protegerse con una legislación "antibiopiratería" adecuada.
El autor es doctor en química e investigador asociado en el National Jewish Medical and Research Center, Denver, Colorado, EU