Enzimi Antiossidanti | Cosa Sono | Lista e Benefici per la Salute

Cosa Sono

Gli enzimi antiossidanti sono proteine in grado di stabilizzare o inattivare i radicali liberi, impedendogli di danneggiare le componenti cellulari.

Questi enzimi sono quindi fondamentali per mantenere una salute e un benessere ottimali.

Cosa sono i radicali liberi

Durante le normali funzioni metaboliche dell’organismo vengono generate delle molecole altamente reattive, chiamate radicali liberi.

Queste molecole sono molto instabili, perché presentano almeno un elettrone spaiato nell’orbitale più esterno.

Tale caratteristica le induce a cercare e catturare elettroni da altre molecole. Di conseguenza, i radicali liberi reagiscono rapidamente con componenti cellulari come proteine, lipidi e carboidrati, danneggiandole.

La conseguente alterazione delle strutture e funzioni cellulari può infine tradursi in varie condizioni patologiche.

Oltre a essere prodotti normalmente dall’organismo, i radicali liberi possono anche essere introdotti (o generati) dall’ambiente (ad es. per l’assunzione di alimenti malsani, farmaci o sostanze tossiche, o per l’esposizione intensiva al fumo, ai raggi solari e all’inquinamento ambientale).

Quali sono

Tra i radicali liberi più conosciuti rientrano le specie reattive dell’ossigeno (ROS, dall’inglese Reactive Oxygen Species).

I tre ROS più comuni sono l’anione superossido (O₂^•-), il radicale ossidrile (OH^•) e il perossido di idrogeno (H₂O₂).

Oltre ai ROS, anche le specie reattive dell’azoto (RNS) contribuiscono allo stress ossidativo.

Tra queste ricordiamo l’ossido nitrico (NO), il biossido di azoto (NO₂^–), il perossinitrito (OONO^–), il triossido di diazoto (N₂O₃) e l’acido nitroso (HNO₂) ¹.

Cos’è lo stress ossidativo

In condizioni fisiologiche normali, esiste un equilibrio tra la produzione di radicali liberi e la capacità di neutralizzarli da parte dei sistemi antiossidanti.

Nelle giuste quantità i radicali liberi hanno addirittura effetti positivi, risultando importanti per i processi di crescita, differenziazione e morte cellulare, l’uccisione di agenti patogeni, la guarigione delle ferite e i processi di riparazione ².

Tuttavia, se questo equilibrio si rompe, i ROS in eccesso possono esercitare effetti tossici. Questa condizione, nota come stress ossidativo, danneggia varie strutture cellulari, come:

• i lipidi che formano le membrane plasmatiche (perossidazione lipidica), causando un’alterazione della loro fluidità;
• gli acidi nucleici, determinando la comparsa di punti di rottura nella doppia elica del DNA con aumentato rischio di mutazioni;
• le proteine, causando alterazioni strutturali.

Tutti questi danni si traducono in lesioni implicate ad esempio nell’infiammazione, nella cancerogenesi ³, nel diabete ^{4, 5}, nella neurodegenerazione ^{6, 7} e nell’invecchiamento ^{8, 9}.

Difese Antiossidanti

L’organismo umano è in grado di difendersi dai radicali liberi grazie a un sistema anti-radicali chiamato sistema antiossidante.

Questo sistema difensivo è costituito da tre livelli ¹⁰:

1. Piccoli antiossidanti molecolari, tra cui l’acido urico, il glutatione, i flavonoidi, il coenzima Q10 e le vitamine C ed E, offrono la prima linea di difesa per eliminare direttamente ROS/RNS e prevenire o ritardare l’inizio di vari stress ossidativi.
2. Gli enzimi antiossidanti fungono da difesa intermedia per disintossicare ROS/RNS, trasformandoli in specie meno reattive.
3. Altri enzimi rimuovono o riparano i danni causati dai radicali liberi per rigenerare le biomolecole danneggiate dal danno ossidativo.

Quali Sono

Gli enzimi antiossidanti rappresentano il più importante meccanismo di difesa contro il danno cellulare indotto dallo stress ossidativo.

Essi includono ¹¹:

• catalasi (CAT),
• glutatione reduttasi (GR),
• tioredossina reduttasi (TrxR),
• emeossigenasi-1 (HO-1),
• superossido dismutasi (SOD),
• glutatione perossidasi (GPx),
• perossiredossina (Prx),
• paraossonasi (PON)
• NADPH:chinone ossidoreduttasi 1 (NQO1).

La superossido dismutasi, la glutatione perossidasi e la catalasi sono i tre enzimi antiossidanti più noti e importanti.

Degna di nota è anche la presenza di altri enzimi in grado di rigenerare gli antiossidanti ossidati, come la famiglia delle tioredossine reduttasi (TRXR, che riduce la TRX ossidata) e la glutatione reduttasi (GR, che riduce il glutatione ossidato).

Interazioni con gli Antiossidanti alimentari

Alcuni fattori alimentari, come il selenio, il rame, lo zinco e il manganese, agiscono come cofattori per gli enzimi antiossidanti.

Il glutatione viene sintetizzato dagli amminoacidi glicina, glutammato e cisteina. Quest’ultima rappresenta l’amminoacido limitante, per cui l’integrazione di N-AcetilCisteina rappresenta la strategia più usata per aumentare i livelli di glutatione.

Altri antiossidanti alimentari agiscono in maniera indipendente, affiancando l’azione degli enzimi antiossidanti endogeni. Questi includono β-carotene, vitamina C e vitamina E.

Le molecole idrosolubili, come la vitamina C, sono potenti agenti di scavenging dei radicali nella fase acquosa del citoplasma, mentre le forme liposolubili, come la vitamina E e il β-carotene, agiscono come antiossidanti all’interno degli ambienti lipidici.

Oltre all’azione diretta, numerosi antiossidanti alimentari sono riconosciuti come induttori di enzimi antiossidanti, nel senso che aiutano ad aumentarne i livelli.

Ad esempio, dosi da 500 a 1.000 mg di vitamina C al giorno per 13 settimane hanno aumentato del 18% i livelli di glutatione nei globuli bianchi ¹². Un altro studio ha dimostrato che l’assunzione di 500 mg di vitamina C supplementare al giorno aumenta il glutatione nei globuli rossi del 47% ¹³.

Uno studio trasversale su 685 volontari ha dimostrato che l’adesione alla dieta mediterranea era associata a livelli plasmatici più elevati di glutatione ¹⁴.

Anche l’assunzione di selenio, resveratrolo, sulforafano, quercetina, mirecitina, fisetina, ECCG, curcumina, berberina, baicaleina, antociani e acido alfa-lipoico ha dimostrato di poter aumentare i livelli di enzimi antiossidanti come SOD, GPX e CAT ^{15, 16, 11}.

Benefici come Integratori

Lo stress ossidativo svolge un ruolo importante nella patogenesi di molti disturbi, tra cui invecchiamento precoce, cancro, diabete, morbo di Alzheimer, ictus, infezioni virali, processi neurodegenerativi ed edema cerebrale.

Poiché gli enzimi antiossidanti svolgono un ruolo importante nella protezione dal danno ossidativo, uno degli approcci terapeutici per prevenire e combattere questi disturbi consiste nell’aumentare i loro livelli.

Salute del cuore

Le malattie cardiovascolari sono favorite dallo stress ossidativo nei tessuti cardiaci e a livello vasale.

Non a caso, è stato dimostrato che bassi livelli di enzimi antiossidanti si associano a un maggior rischio di malattie cardiovascolari ^{17, 18, 19, 20, 21}.

In uno studio su 60 persone con malattie cardiache, l’integrazione di NAC (600mg/die) e acido folico (5mg/die) per 8 settimane ha abbassato i livelli di omocisteina e migliorato la salute dei vasi sanguigni ²².

In un altro studio su quasi 100 pazienti che avevano avuto un infarto, la NAC ha accelerato il recupero, riducendo la durata delle degenze e quasi dimezzando il rischio di un nuovo infarto ²³.

Un altro studio è stato condotto su 70 adulti di età compresa tra 30 e 60 anni, con fattori di rischio per l’aterosclerosi e sotto dieta rigorosa. L’integrazione di SOD-gliadina per 2 anni ha aumentato i livelli di catalasi e superossido dismutasi nel sangue, riducendo lo stress ossidativo. Inoltre, ha ridotto lo spessore dell’intima-media dell’arteria carotide, con un effetto protettivo contro l’aterosclerosi ²⁴.

Secondo un’analisi di 29 studi sull’uomo, l’assunzione di un integratore di vitamina C (dose media 500 mg/die) riduce la pressione sanguigna nei soggetti sani e ipertesi ²⁵. La stessa dose sembra diminuire significativamente il colesterolo LDL (cattivo) di circa 7,9 mg/dl e i trigliceridi di 20,1 mg/dl ²⁶.

Anche l’assunzione di acido alfa-lipoico ha ripetutamente dimostrato di abbassare i livelli di trigliceridi e colesterolo LDL (cattivo) negli adulti con malattia metabolica ²⁷.

Diabete

L’aumento dello stress ossidativo gioca un ruolo importante nell’insorgenza del diabete e delle sue complicanze ^{28, 29, 30}. Questo perché l’iperglicemia persistente stimola la produzione di ROS da varie fonti ³¹.

Aumentare i livelli di enzimi antiossidanti può quindi prevenire o limitare le complicanze di salute nelle persone diabetiche ³².

In uno studio su 125 diabetici, la somministrazione a lungo termine di glutatione (500 mg/die per 6 mesi) ha aiutato a ridurre i livelli di emoglobina glicata e lo stress ossidativo ³³.

Durante uno studio su 14 pazienti diabetici, la NAC (1.200 mg al giorno per una settimana) ha aumentato i livelli di glutatione nelle piastrine e ne ha normalizzato l’attività ³⁴.

In uno studio su 128 persone (inclusi 46 pazienti diabetici di tipo 2), la somministrazione di NAC, vitamina C ed E per 15 giorni ha contribuito a migliorare la funzione antiossidante e la salute dei vasi sanguigni dopo un pasto ³⁵.

Il trattamento con SOD ha dimostrato sperimentalmente di ridurre lo stress ossidativo nel fegato in animali diabetici ³⁶. È stato anche dimostrato che la SOD extracellulare può agire come agente terapeutico per proteggere dalla progressione della nefropatia diabetica ³⁷.

Uno studio RCT di 12 mesi su 456 diabetici ha scoperto che il trattamento con vitamina C (500 mg/die) in aggiunta alla metformina era più efficace nel ridurre la glicemia a digiuno e le concentrazioni di emoglobina glicata (rispetto al trattamento con la sola metformina) ³⁸.

Nei pazienti con diabete di tipo 2, è stato ripetutamente dimostrato che l’acido lipoico riduce la glicemia e migliora la sensibilità all’insulina ^{39, 40, 41, 42}.

Prestazione Atletica

L’integrazione di antiossidanti può ridurre l’infiammazione muscolare post-esercizio e favorire il recupero dopo allenamenti particolarmente intensi ⁴³.

In uno studio su 19 atleti sottoposti a una prova di 2.000 metri di canottaggio, l’integrazione di SOD-gliadina (500 mg/die per 6 settimane) ha aumentato i livelli di superossidodismutasi nel sangue, riducendo i marker di infiammazione (proteina C-reattiva) e il danno ossidativo ai muscoli ⁴⁴.

In uno studio su sportivi, un concentrato di melone ricco di superossido dismutasi è stato in grado di ridurre lo stress ossidativo e il livello plasmatico della proteina C-reattiva. Inoltre, ha mantenuto un maggiore livello plasmatico di magnesio, che potrebbe tradursi in una migliore resistenza alla fatica e recupero durante la regolare attività fisica ⁴⁵.

In un altro studio, l’integrazione di N-acetilcisteina (1.200 mg/die per 9 giorni) ha migliorato le prestazioni ciclistiche in 10 atleti. In particolare, ha aumentato la loro capacità antiossidante, le prestazioni fisiche e il recupero muscolare ⁴⁶.

Durante uno studio su 12 uomini, la NAC (N-acetilcisteina) ha migliorato le prestazioni fisiche in sprint lattacidi ripetuti e incrementali (yo-yo intermittent recovery test) dopo 6 giorni di integrazione ⁴⁷.

In due piccoli studi su un totale di 16 persone, le infusioni di NAC somministrate prima di un esercizio intenso hanno ridotto l’affaticamento muscolare post-esercizio ^{48, 49}.

In uno studio pilota RCT, sono stati indagati gli effetti di un concentrato di succo di melone (140 UI SOD al giorno) su 70 volontari sani che soffrivano di stress e stanchezza quotidiana. I partecipanti hanno riportato una riduzione dello stress e dell’affaticamento fisico, nonché un significativo miglioramento delle prestazioni cognitive dopo 4 settimane di integrazione orale ⁵⁰.

Salute del Cervello

Lo stress ossidativo ha dimostrato di essere coinvolto nella fisiopatologia di diverse malattie neurodegenerative.

Ad esempio, nei pazienti con malattia di Alzheimer le regioni cerebrali colpite presentano una ridotta attività di enzimi antiossidanti come SOD, catalasi e glutatione perossidasi ^{51, 52}. Anche le persone con morbo di Parkinson mostrano bassi livelli di glutatione nel cervello ⁵³.

Nei topi con Alzheimer, l’aumento del glutatione sembra potenziare la memoria, ridurre l’accumulo di placche nel cervello e migliorare i sintomi generali ⁵⁴.

È stato anche dimostrato sperimentalmente che la sovraespressione dell’enzima antiossidante SOD-2 ha ridotto il radicale superossido nell’ippocampo e prevenuto il deficit di memoria in un modello murino di morbo di Alzheimer ⁵⁵.

In un altro studio, la somministrazione di SOD/catalasi mimetica EUK-207 ha offerto protezione contro il deposito di amiloide e proteina tau, e il declino cognitivo in un modello murino di Morbo di Alzheimer ⁵⁶.

Nei pazienti con morbo di Parkinson, gli integratori di NAC possono aiutare ad aumentare i livelli di glutatione e migliorare sia la funzione della dopamina che i sintomi della malattia come i tremori ^{57, 58}.

Inoltre è stata riportata una migliore funzione cognitiva o un minor rischio di compromissione cognitiva nei soggetti anziani con una più alta concentrazione plasmatica di vitamina C ^{59, 60, 61, 62}.

Umore e Depressione

Le persone depresse tendono a mostrare bassi livelli di glutatione ^{63, 64}; inoltre i suoi livelli sembrano aumentare con l’uso di farmaci anti-ansia ⁶⁵.

Allo stesso tempo, diversi studi dimostrano che la NAC migliora l’umore nei pazienti depressi dopo 3-4 mesi di integrazione ^{66, 67}.

Cancro

Si ritiene che lo stress ossidativo causato dai radicali liberi alle cellule del corpo sia uno dei principali fattori che contribuiscono allo sviluppo del cancro ^{67, 70, 71}.

In effetti, diverse evidenze indicano chiaramente che i radicali liberi funzionano come una classe endogena di cancerogeni, inducendo mutazioni nelle cellule ^{72, 73, 74}.

Un basso livello di enzimi antiossidanti può quindi favorire la comparsa del cancro ⁷⁵.

Detto questo, diverse meta-analisi hanno dimostrato che l’assunzione di integratori antiossidanti non riduce il rischio di molti tipi di cancro, così come non abbassa il rischio di morire a causa di essi una volta diagnosticati. Addirittura, alcuni singoli antiossidanti ad alto dosaggio possono aumentare il rischio di alcuni tipi di cancro ^{76, 77, 78, 79}.