Você já deve ter se perguntado em algum momento da sua vida o por que dos picos de dor? Basta apenas as vezes alguns passos ou atividade física para isso. Sendo assim, até as vezes mesmo quando estamos dormindo sentimos dor e acordamos. Além disso, essas pequenas alterações acarretam em danos severos ao organismo quando não eliminados a tempo. Portanto esse processo danoso chamado na área científica de estresse oxidativo. Além do mais veremos a relação do óxido nítrico com o estresse oxidativo.
Definição de estresse oxidativo
A produção de radicais livres forma, por excelência, um processo contínuo, fisiológico e cumprindo funções biológicas relevantes. Sendo assim, através dos processos metabólicos, esses radicais medeiam a transferência de elétrons nas várias reações bioquímicas. Desse modo, sua produção, em proporções adequadas, possibilita a geração de ATP (energia). A qual pode ser por meio da cadeia transportadora de elétrons; fertilização do óvulo; ativação de genes; e participação de mecanismos de defesa durante o processo de infecção. Porém, a produção de forma exagerada pode levar a danos oxidativos celulares extensos.
O estresse oxidativo decorre de um desarranjo entre a produção de compostos oxidantes e a atuação dos sistemas de defesa antioxidante. Logo, a geração de radicais livres e/ou espécies reativas não radicais é resultante do metabolismo de oxigênio. Sendo assim, a mitocôndria, através da cadeia transportadora de elétrons, é a principal fonte geradora. Desse modo, o sistema de defesa antioxidante tem a função de inibir e/ou reduzir os danos causados. A qual pode ser pela ação deletéria dos radicais livres e/ou espécies reativas não radicais. Portanto esse sistema divide-se em enzimático (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase) e não-enzimático. Constitui-se por uma grande variedade de substâncias antioxidantes, que podem ter origem endógena ou dietética.
Mecanismo de ação
Os mecanismos de geração de radicais livres ocorrem, normalmente, nas mitocôndrias, membranas celulares e no citoplasma. Tais mecanismos podem, especialmente, ser favorecidos pelos íons ferro e cobre. A mitocôndria, por meio da cadeia transportadora de elétrons, é a principal fonte formadora de radicais livres.
Em condições fisiológicas, os organismos aeróbicos metabolizam 85% a 90% do oxigênio (O2) consumido na mitocôndria, por meio da cadeia transportadora de elétrons. A porção restante que são 10% a 15% são utilizados por diversas enzimas oxidases e oxigenases. Além disso ainda por reações químicas de oxidação direta.
Produção de estresse oxidativo pela ação do NO
Ao ocorrer diminuição da geração do NO, o qual esse exerce um papel importante na modulação da hipertrofia cardíaca patológica, por meio do processo de vasoconstricção, acarretando no aumento da pressão arterial a qual leva a sobrecarga de pressão no miocárdio. Além disso, relata-se que doadores do complexo NO-L-arginina e o NO, formado de forma endógena, acontece pela superexpressão da eNOS. Logo essa teve a capacidade de atenuar o estímulo da hipertrofia cardíaca induzida pelo ISO. Entretanto a administração crônica do ISO além de promover os efeitos β-adrenérgicos tais como o inotropismo e cronotropismo positivos. Além disso o aumento da produção de EROs, estimula a superprodução do NO através da iNOS. Desse modo, acarretando no aumento do ONOO–, intensificando os efeitos deletérios da hipertrofia cardíaca.
A produção de EROs pode acontecer como um subproduto de outras ações biológicas mitocôndriais, peroxissomos, citocromo P-450 e outras substâncias celulares. Assim como, por conjunto que produzem ROS não como um subproduto, mas outrora pela própria ação primária deste complexo enzimático, como por exemplo a família das NADPH oxidases.
A família Nicotinamida Adenina Dinucleotídeo Fosfato (NADPH) Oxidases (NOX) está associada como uma das principais fontes geradoras de ROS em células eucariontes. Sendo assim abrange sete membros relacionados em diversas funções fisiológicas humanas fundamentais. As NOX representam complexos enzimáticos transmembranares, da qual função biológica é a produção de EROs. Realizada através da transferência de elétrons do doador NADPH para o oxigênio molecular formando o radical livre ânion superóxido (O2•-).
Família NOX
A NOX constituída por seis subunidades, sendo duas proteínas transmembrana (p22phox e gp91phox). Sendo assim integram o flavocitocromo b558. São produtoras do sítio catalítico da enzima, três proteínas citosólicas (p47phox e p67phox) e a GTPase (Rac1 ou Rac2). A fragmentação destes dois grupos de constituintes, em diferentes compartimentos, assegura a modulação do complexo enzimático. Sendo assim o estímulo enzimático realiza-se pela fosforilação da proteína citoplasmática p47phox. Desse modo acarreta em todo o complexo citoplasmático a se translocar para a membrana plasmática e vincular-se ao citocromo b558.
Por vários anos foi considerado que a NADPH oxidase fosse atividade exclusiva de células fagocíticas. Porém nos últimos anos, foram descobertos seis homólogos da gp91phox/Nox2 em células não fagocíticas. Desse modo foram identificadas como NOX1, NOX3, NOX4, NOX5 (NADPH oxidase 1, 2, 3, 4 e 5), DUOX1 e DUOX2 (dual oxidase 1 e 2). Sendo assim, esses sete complexos formam a família NOX das enzimas NADPH oxidases. Portanto, com distinções importantes entre esses modelos celulares. Assim como as subunidades estruturais, a prioridade por substratos e a duração da atividade
As NOX podem ser ativadas por moléculas pró-inflamatórias tais como a TNF-α, IL-6. Dentre outras e algumas substâncias que atuam como agonistas de receptores acoplados a proteína G (GPCR). Como por exemplo o ISO, angiotensina II, noradrenalina, endotelina-1, entre outros e que estão elevados nas DCVs.
Interação Estresse oxidativo e óxido nítrico
As principais EROs são moléculas minúsculas que são provenientes do oxigênio. Sendo assim englobam radicais livres tais como o superóxido (O2•-), hidroxila (OH•), peroxila (RO2•), e o alcoxil (RO•). E da mesma forma espécies não radicalares que são agentes pró-oxidantes e/ou agentes que são convertidos naturalmente em radicais. Como por exemplo o peróxido de hidrogênio (H2O2), ozônio (O3) e oxigênio (O2).
No decorrer do desbalanço redox, contudo, ocorre um aumento no funcionamento da NADPH oxidase e predominância de intermediários pró-oxidantes. Desse modo ultrapassando a eficácia da defesa orgânica antioxidante. Através da remoção de EROs realizada por um sistema complexo e extremamente ordenado. Pelas defesas antioxidante constituídas especialmente pelas enzimas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e glutationa peroxidase (GPx). Além disso, o tripeptídeo glutationa (GSH), que demonstra características redutoras por conter o aminoácido cisteína, a qual é julgada por ser o agente redutor citosólico celular mais significativo.
A diferença dentre a geração de EROs e a defesa antioxidante em favor dos oxidantes, leva a uma desordem da via de sinalização e do manejo redox e/ou dano molecular. O qual é estabelecido nos dias atuais como estresse oxidativo.
A interatividade do NO com O2•- é capaz de resultar na produção de outro agente pró-oxidante potente, o peroxinitrito (ONOO–). O ONOO– tem a capacidade de realizar protonação na existência do hidrogênio molecular (H+). Produzindo um radical potencialmente reativo e tóxico, o hidroxil (HO•), elevando de forma significativa a toxicidade do NO e do O2•-. O ONOO– pode agredir uma grande variedade celular através de reações oxidativas diretas ou mecanismos de ação indiretos modulados por radicais livres. Portanto gera respostas celulares tais como à sinalização celular, injúria oxidativa, implicando em apoptose ou necrose celular.
Processo de inibição
Realiza-se o processo inibitório in vivo da geração de NO através do pelo uso ω-nitro-L-arginina-metil-éster (L-NAME). Um composto análogo da L-arginina que concorre pelo sítio de ligação de forma competitiva da L-arginina. Encontrado nas isoformas das NOS. Dessa forma, o L-NAME age inibindo, de modo não-seletivo, a formação de NO por todas as isoformas de NOS. No entanto, um desfecho através da administração crônica d L-NAME é a indução de injúria no sistema cardiovascular identificado por área fibrótica e necrótica especialmente na região do subendocárdio do ventrículo.
