Biología Ros y Redox
https://www.nature.com/scitable/topicpage/cell-signaling-14047077
Las células suelen recibir señales químicas a través de diversas moléculas de señalización. Cuando una molécula de señalización se une a un receptor adecuado en la superficie celular, esta unión desencadena una serie de eventos que no solo transportan la señal al interior de la célula, sino que también la amplifican. Las células también pueden enviar moléculas de señalización a otras células. Algunas de estas señales químicas, incluidos los neurotransmisores, recorren distancias cortas, pero otras deben recorrer una distancia mucho mayor para alcanzar sus objetivos.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4580308
Las reacciones centrales de la energía y el metabolismo se controlan mediante reacciones de NAD cercanas al equilibrio. La estructura y la función celular, incluyendo la genómica y la epigenómica, se controlan mediante reacciones de desequilibrio del proteoma de cisteína. La organización espaciotemporal de sistemas complejos se coordina mediante ciclos de activación/desactivación de la producción de H₂O₂. Los cambios redox son una característica común del envejecimiento, y la alteración es un factor común en las enfermedades. El concepto del código redox integra los puntos de ajuste espaciotemporales en la organización celular.
https://www.liebertpub.com/doi/full/10.1089/ars.2017.7083
Se cree que el estrés oxidativo es responsable de la homeostasis redox aberrante y contribuye al envejecimiento y las enfermedades. Sin embargo, la administración de antioxidantes suele ser ineficaz, lo que sugiere que nuestra comprensión actual de los procesos reguladores subyacentes es incompleta.
Al igual que las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno, las especies reactivas de azufre se están convirtiendo en importantes moléculas de señalización, actuando sobre los interruptores redox reguladores de cisteína en proteínas, lo que afecta la regulación génica, el transporte iónico, el metabolismo intermediario y la función mitocondrial. Para comprender la complejidad de las interacciones químicas de las especies reactivas entre sí y con sus dianas, y ayudar a definir su papel en el control metabólico sistémico, presentamos un novedoso concepto integrador definido como el interactoma de especies reactivas (ISR).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21414382
Estudios detallados realizados en las últimas dos décadas han demostrado que metales con actividad redox como el hierro (Fe), el cobre (Cu), el cromo (Cr), el cobalto (Co) y otros metales experimentan reacciones de ciclo redox y poseen la capacidad de producir radicales reactivos como el anión superóxido y el óxido nítrico en sistemas biológicos. La alteración de la homeostasis de iones metálicos puede provocar estrés oxidativo, un estado en el que la mayor formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) supera la protección antioxidante del organismo y, posteriormente, induce daño al ADN, peroxidación lipídica, modificación de proteínas y otros efectos, todos ellos sintomáticos de numerosas enfermedades, como el cáncer, las enfermedades cardiovasculares, la diabetes, la aterosclerosis, los trastornos neurológicos (enfermedad de Alzheimer, enfermedad de Parkinson), la inflamación crónica y otras.
https://fibrogenesis.biomedcentral.com/articles/10.1186/1755-1536-1-5
Los organismos aeróbicos han desarrollado mecanismos y estrategias evolutivamente conservados para controlar cuidadosamente la generación de ROS y otros intermediarios reactivos, radicales o no, relacionados con el estrés oxidativo (es decir, para mantener la homeostasis redox), así como para utilizar estas moléculas en condiciones fisiológicas como herramientas para modular la transducción de señales, la expresión génica y las respuestas funcionales celulares (es decir, la señalización redox). Sin embargo, una alteración de la homeostasis redox, que resulte en niveles sostenidos de estrés oxidativo y mediadores relacionados, puede desempeñar un papel significativo en la patogénesis de importantes enfermedades humanas caracterizadas por inflamación crónica, activación crónica de la cicatrización de heridas y fibrogénesis tisular.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1389791
En la herida, las bajas concentraciones de H₂O₂ favorecieron el proceso de cicatrización, especialmente en ratones deficientes en p47phox y MCP-1, donde la generación endógena de H₂O₂ está alterada. Dosis más altas de H₂O₂ afectaron negativamente la cicatrización. En bajas concentraciones, el H₂O₂ facilitó la angiogénesis de la herida. in vivoLa fosforilación de FAK inducida por H2O2 se produce tanto en el tejido del borde de la herida in vivo Así como en células endoteliales microvasculares dérmicas humanas (HMEC). El H₂O₂ indujo la fosforilación específica de FAK (Tyr-925 y Tyr-861). Otros sitios, incluyendo el de autofosforilación de Tyr-397, fueron insensibles al H₂O₂. La administración de catalasa mediante genes adenovirales afectó la angiogénesis y el cierre de heridas. La sobreexpresión de catalasa ralentizó la remodelación tisular, como se evidencia en un estrechamiento más incompleto de la región del epitelio hiperproliferativo y la formación incompleta de escaras.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3399420
Los miR-146, miR-155 y miR-21 han sido de especial interés en la investigación relacionada con las respuestas inflamatorias e inmunitarias. Estos miRNA son inducidos por estímulos proinflamatorios como IL-1β, TNFα y TLR. La familia miR-146 se compone de dos miembros: miR-146a y miR-146b. Estudios de análisis del promotor reconocieron a miR-146a como un gen dependiente de NF-κB. La exposición a citocinas proinflamatorias como TNFα o IL-1β, o a los ligandos de TLR-2, -4 o -5 (p. ej., componentes bacterianos y fúngicos) inducen potencialmente la expresión de miR-146 en células mieloides.
Varios aspectos de la angiogénesis, como la proliferación, la migración y la morfogénesis de las células endoteliales, son modificados por miRNA específicos de forma específica para cada endotelio. Los miR endoteliales implicados en la angiogénesis, también conocidos como angiomirs, incluyen los miR 17-5p, grupo 17-92, miR-15b, -16, -20, -21, -23a, -23b, -24, -27a, -29a, -30a, -30c, -31, -100, -103, -106, 125a y -b, -126, -181a, -191, -199a, -221, -222, -320 y la familia let-7.
Las propiedades curativas propuestas de los antiinflamatorios no esteroideos (AINE) basados en Cu han dado lugar al desarrollo de numerosos complejos de Cu(II) de AINE con mayor actividad antiinflamatoria y menor toxicidad gastrointestinal (GI) en comparación con su fármaco original sin complejos. Estos fármacos de Cu de baja toxicidad aún no se han comercializado en humanos, pero son de enorme interés, ya que muchas de las terapias antiinflamatorias actuales, incluidas las basadas en AINE, siguen siendo en gran medida inadecuadas o se asocian con efectos secundarios renales, gastrointestinales y cardiovasculares problemáticos.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2574682
Estudios recientes han identificado que el oxígeno no solo es necesario para desinfectar heridas y estimular la cicatrización, sino que los procesos de señalización redox-sensibles dependientes del oxígeno representan un componente integral de la cascada de curación. La evidencia que demuestra la capacidad de los antioxidantes para oponerse a la vascularización sugiere un papel proangiogénico de los oxidantes. Los antioxidantes frenan la angiogénesis fisiológica. in vivo. Numerosos aspectos de la cicatrización de heridas están sujetos al control redox.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4284939
Hemos tenido éxito en la creación del primer modelo de herida crónica en el que el biofilm se forma de forma natural sin necesidad de introducir bacterias cultivadas. ex vivoEn este modelo, el aumento excesivo de ROS en el momento de la herida proporciona a la microbiota cutánea condiciones favorables para su crecimiento y la formación de biopelículas. La restauración del equilibrio redox mediante la aplicación de AOA provoca la desaparición de la biopelícula de las heridas, lo que resulta en una mejora significativa de la cicatrización.
El parámetro crítico para el desarrollo de heridas crónicas en personas diabéticas, y quizás en otras, es un nivel excesivamente alto de especies reactivas de oxígeno en el microambiente local de la herida muy poco después de la lesión. En este microambiente, las bacterias cutáneas normales, que de otro modo no formarían biopelícula, colonizan la herida y se convierten en productoras de biopelícula.
https://www.hindawi.com/journals/bmri/2014/140165
El envejecimiento se caracteriza por un mayor estrés oxidativo, inflamación crónica y disfunción orgánica, que ocurren de manera progresiva e irreversible. La superóxido dismutasa (SOD) actúa como un antioxidante importante y neutraliza los radicales superóxido en todo el cuerpo. Estudios in vivo han demostrado que ratones deficientes en superóxido dismutasa de cobre/zinc (Sod1-/-) presentan diversas patologías similares al envejecimiento, acompañadas de un aumento del daño oxidativo en los órganos. Descubrimos que el tratamiento antioxidante atenuó significativamente los cambios tisulares relacionados con la edad y la sobreexpresión de p53 asociada al daño oxidativo en ratones Sod1-/-. Esta revisión se centrará en diversas patologías relacionadas con la edad causadas por la pérdida de Sod1 y discutirá los mecanismos moleculares subyacentes a la patogénesis en ratones Sod1-/-.
http://www.em-consulte.com/article/139894
La aplicación tópica de la combinación de sucralfato y sales de cobre y zinc puede utilizarse para la dermatitis por radiación. El efecto calmante de la combinación de sucralfato y sales de cobre y zinc fue considerado satisfactorio o muy satisfactorio por los investigadores y los pacientes durante el estudio, con una puntuación de satisfacción del 94 al 100 %.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0210570512001100
Tanto los pacientes con VHC no tratados como aquellos tratados con la terapia estándar enfrentan estrés oxidativo sistémico. La suplementación antioxidante proporcionó protección antioxidante a ambos grupos, atenuando los procesos oxidativos relacionados con la enfermedad.
http://www.biblioteca.uma.es/bbldoc/articulos/16689835.pdf
Describe la importancia de la enzima antioxidante superóxido dismutasa en el tratamiento de enfermedades humanas. Las especies reactivas de oxígeno (ERO) intervienen en el crecimiento, la diferenciación, la progresión y la muerte celular. Bajas concentraciones de ERO pueden ser beneficiosas o incluso indispensables en procesos como la señalización intracelular y la defensa contra microorganismos. Sin embargo, niveles elevados de ERO influyen en el proceso de envejecimiento, así como en diversas enfermedades humanas, como el cáncer, la isquemia y las deficiencias en las funciones inmunitaria y endocrina.
Como protección contra la acumulación de ROS, existen diversas actividades antioxidantes, tanto enzimáticas como no enzimáticas. Por lo tanto, cuando surge estrés oxidativo como consecuencia de un evento patológico, el sistema de defensa promueve la regulación y expresión de estas enzimas. Por lo tanto, se requieren más estudios para dilucidar completamente la importancia de las enzimas antioxidantes en el tratamiento de diversas enfermedades humanas.
http://www.nature.com/nrd/journal/v12/n12/full/nrd4002.html
La regulación del estrés oxidativo es un factor importante tanto en el desarrollo tumoral como en la respuesta a las terapias contra el cáncer. Muchas vías de señalización relacionadas con la tumorogénesis también pueden regular el metabolismo de las especies reactivas de oxígeno (ERO) mediante mecanismos directos o indirectos. Los niveles elevados de ERO suelen ser perjudiciales para las células, y el estado redox de las células cancerosas suele ser diferente al de las células normales. Debido a alteraciones metabólicas y de señalización, las células cancerosas presentan niveles elevados de ERO.
La observación de que esto se compensa con una mayor capacidad antioxidante sugiere que los altos niveles de ROS podrían constituir una barrera para la tumorogénesis. Sin embargo, las ROS también pueden promover la formación de tumores al inducir mutaciones en el ADN y vías de señalización prooncogénicas. Estos efectos contradictorios tienen importantes implicaciones para las posibles estrategias anticancerígenas que buscan modular los niveles de ROS. En esta revisión, abordamos el controvertido papel de las ROS en el desarrollo tumoral y en la respuesta a las terapias anticancerígenas, y profundizamos en la idea de que actuar sobre la capacidad antioxidante de las células tumorales puede tener un impacto terapéutico positivo.
http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/ARS.2009.2695
Las mitocondrias son el principal sitio intracelular de consumo de oxígeno y la principal fuente de especies reactivas de oxígeno (ERO), la mayoría de las cuales provienen de la cadena respiratoria mitocondrial. Entre el arsenal de antioxidantes y enzimas desintoxicantes presentes en las mitocondrias, el glutatión mitocondrial (mGSH) emerge como la principal línea de defensa para el mantenimiento del entorno redox mitocondrial adecuado, evitando o reparando las modificaciones oxidativas que conducen a la disfunción mitocondrial y la muerte celular.
La importancia de mGSH radica no solo en su abundancia, sino también en su versatilidad para contrarrestar el peróxido de hidrógeno, los hidroperóxidos lipídicos o los xenobióticos, principalmente como cofactor de enzimas como la glutatión peroxidasa o la glutatión-S-transferasa (GST). Muchos estímulos que inducen la muerte interactúan con las mitocondrias, causando estrés oxidativo; además, numerosas patologías se caracterizan por una disminución constante de los niveles de mGSH, lo que puede sensibilizar a otras agresiones.
A partir de la evaluación de la influencia de mGSH en diferentes entornos patológicos, como la hipoxia, la lesión por isquemia/reperfusión, el envejecimiento, las enfermedades hepáticas y los trastornos neurológicos, se está haciendo evidente que tiene un papel importante en la fisiopatología y las estrategias biomédicas destinadas a aumentar los niveles de mGSH.
Los estudios en dermociencia han ido aclarando los mecanismos subyacentes de los problemas cutáneos relacionados con la belleza. Los principales problemas cutáneos son las alteraciones en la apariencia, como la hiperpigmentación y las arrugas, causadas por la edad. Estas alteraciones cutáneas se ven aceleradas por la luz solar, en particular por los rayos ultravioleta, y se ha informado que las especies reactivas de oxígeno (ERO) también intervienen en la mayoría de estos procesos. Por lo tanto, la reducción del estrés oxidativo inducido por las ERO intracelulares es una estrategia para prevenir y mejorar la hiperpigmentación y las arrugas. El Zn(2+) es conocido como inductor de la MT (metalotioneína) y la γGCS (γ-glutamil cisteinil sintetasa: una enzima limitante de la velocidad de la síntesis de glutatión) mediante la regulación positiva de sus ARNm mediante un factor de transcripción metálico.
Se espera que la inducción de MT y glutatión reduzca el estrés oxidativo gracias a una eliminación más eficaz de las ROS intracelulares. Se sintetizaron varios complejos de Zn(2+) y aminoácidos, y se evaluaron sus efectos sobre la síntesis de MT en queratinocitos HaCaT. Entre los complejos estudiados, se observó una mayor inducción mediante un complejo de Zn(2+) y glicina, Zn(Gly)(2). En este artículo se presentan los efectos antipigmentantes y antiarrugas de Zn(Gly)(2).
https://link.springer.com/article/10.2165/11592590-000000000-00000
La vulnerabilidad de algunas células cancerosas a las señales oxidativas constituye una diana terapéutica para el diseño racional de nuevos agentes anticancerígenos. Además de sus efectos bien conocidos sobre la división celular, muchos agentes anticancerígenos citotóxicos pueden inducir estrés oxidativo al modular los niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS), como el radical anión superóxido, el peróxido de hidrógeno y los radicales hidroxilo. Las células tumorales son particularmente sensibles al estrés oxidativo, ya que suelen presentar niveles persistentemente más altos de ROS que las células normales debido a la desregulación del equilibrio redox que se desarrolla en las células cancerosas en respuesta al aumento de la producción intracelular de ROS o al agotamiento de proteínas antioxidantes. Además, el exceso de ROS puede contribuir a la oncogénesis mediante la mediación del daño oxidativo del ADN.