Oxígeno y Envejecimiento

Dos átomos de oxígeno caminaron por la calle cuando uno se detiene y dice: "Dios mío, me siento más radical. ¡Creo que he perdido un electrón! "" ¿Estás seguro? ", Pregunta su compañero. "Sí", responde el primer átomo de oxígeno. "Soy positivo."

Viejo chiste de química

Cada célula de nuestro cuerpo necesita oxígeno para sobrevivir; privado de oxígeno durante unos minutos puede producir daños irreversibles y la muerte celular. Al mismo tiempo, algunas formas de oxígeno son tóxicas para las células y pueden producir una cantidad significativa de la lesión celular que asociamos con el envejecimiento. Esta división entre las producciones de energía que salva vidas o el daño que amenaza la vida depende de cómo manejen nuestras células el oxígeno. Examinemos este proceso con cierto detalle porque esta distinción tiene una considerable relevancia para nuestro propio envejecimiento.

Diminutas estructuras dentro de las células llamadas mitocondrias son pequeñas plantas de energía que queman oxígeno y grasas o azúcar para producir trifosfato de adenosina (ATP) que actúa como una batería de almacenamiento químico para suministrar energía a la mayoría de las actividades celulares. Las mitocondrias unen el oxígeno con dos átomos de hidrógeno para formar agua durante esta progresión química. Si bien el proceso de utilización de oxígeno generalmente está bien controlado, un efecto secundario es la creación de "contaminantes" tóxicos de oxígeno llamados especies reactivas de oxígeno o radicales libres de oxígeno. Un radical libre es una molécula que ha perdido un electrón de uno o más de sus átomos. Los electrones son mucho más estables en pares, por lo que nuestro radical libre de oxígeno inestable con un solo electrón roba descaradamente cualquier electrón de cualquier fuente cercana para reunir al par. Esto crea otra molécula inestable (la víctima del radical libre de oxígeno) que luego se une ávidamente con otras moléculas en una reacción química en cadena llamada oxidación. La oxidación del metal es un ejemplo familiar de oxidación.

En ambientes controlados, las reacciones oxidativas son extremadamente útiles para mantener nuestra salud. Por ejemplo, nuestros glóbulos blancos liberan especies reactivas de oxígeno en un proceso llamado estallido respiratorio para matar bacterias y neutralizar partículas ingeridas. Sin embargo, si no están contenidos y controlados, los radicales libres pueden causar daños generalizados a las proteínas, las membranas celulares y el ADN.

Nuestras mitocondrias son el locus principal de la producción de radicales libres y, por lo tanto, son los principales sitios de daño oxidativo. Con el aumento de la lesión mitocondrial, la producción de energía celular disminuye y la generación de radicales libres aumenta, creando un círculo vicioso. Finalmente, el daño oxidativo es tan extenso en nuestras células y tejidos que los procesos celulares comienzan a disminuir. Los radicales libres y el daño que producen han sido implicados en el envejecimiento, y una serie de condiciones que incluyen malignidad, enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson, esquizofrenia, ciertas enfermedades musculares, cataratas, sordera y enfermedades cardiovasculares.

Nuestro cuerpo también está expuesto a los radicales libres producidos en el medio ambiente por la exposición al sol, la fabricación y el humo del cigarrillo. No es de extrañar que nuestros cuerpos hayan evolucionado para utilizar una elaborada serie de sustancias químicas antioxidantes como las vitaminas C y E y betacarotenos y enzimas celulares como la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa y la glutatión peroxidasa para atenuar los radicales libres y minimizar el daño. Sin embargo, ninguna defensa es perfecta todo el tiempo y algo de daño por radicales libres ocurre inevitablemente, lo que lleva al envejecimiento celular y la muerte celular.

El bioquímico Denham Harman, MD, que había trabajado en radicales libres basados ​​en el petróleo como químico de investigación para Shell Oil Company, propuso esta teoría de envejecimiento radical en 1956. Estudios posteriores de antioxidantes y enzimas celulares como SOD proporcionaron un apoyo significativo para esta teoría. La vida máxima de una variedad de mamíferos se correlaciona directamente con la cantidad de SOD. SOD convierte un radical libre de oxígeno en peróxido de hidrógeno que se metaboliza en oxígeno y agua normales. Los ratones endogámicos para eliminar la SOD tienen una esperanza de vida reducida y desarrollan enfermedades malignas como el carcinoma de hígado y una serie de afecciones degenerativas como cataratas tempranas y pérdida de masa muscular. Las mutaciones humanas de SOD pueden causar esclerosis lateral amiotrófica (enfermedad de Lou Gehrig). Otros estudios informan una extensión de la vida del 30 por ciento en moscas de la fruta mediante la inserción de copias adicionales del gen SOD. Los altos niveles de SOD son evidentes en los nematodos de larga vida. En un estudio convincente, los nematodos tuvieron una extensión de vida significativa cuando se agregaron antioxidantes sintéticos a su medio de crecimiento. Los estudios de gusanos en los que la genética del envejecimiento ha sido bien elaborada no han mostrado ninguna extensión de las propiedades de SOD. No está claro para los humanos si una dieta rica en antioxidantes o suplementos de antioxidantes, en ausencia de ejercicio u otras estrategias para compensar la producción de radicales libres, puede reducir la enfermedad y prolongar la vida.

El ejercicio y la buena nutrición son las dos herramientas más importantes que tenemos para prevenir el aumento del daño de los radicales libres asociado con el envejecimiento. Iniciar un programa de ejercicios después de que el potencial antioxidante del cuerpo se haya reducido con el envejecimiento en realidad puede revertir algunas de las pérdidas. El ejercicio aumenta la eficiencia del uso de oxígeno y reduce la cantidad de radicales libres de oxígeno al aumentar el sistema de defensa antioxidante de nuestro cuerpo. Este sistema se compone de numerosos procesos químicos que apagan o neutralizan los radicales libres. Estos cambios adaptativos ocurren en paralelo con otras adaptaciones al ejercicio.

El ejercicio extenuante en realidad aumenta la producción de radicales libres, pero el ejercicio físico regular protege contra el daño de los radicales libres al aumentar las defensas en mayor medida. El punto importante es que el intenso ejercicio episódico de un "guerrero de fin de semana" que por lo general es sedentario y está fuera de forma puede desbordar las defensas antioxidantes. Esta circunstancia da como resultado un aumento en el daño de los radicales libres y puede causar más daño que beneficio. La clave es construir un programa de ejercicios sistemáticamente y es aún más importante hacer ejercicio todos los días. El resultado neto puede ser una reducción del daño de los radicales libres combinado con mecanismos mejorados de crecimiento y reparación.