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Stress Ossidativo

Stress ossidativo

Ruolo degli enzimi antiossidanti e impatto dei polimorfismi genetici

 

 

Lo stress ossidativo rappresenta una condizione patologica determinata da uno squilibrio tra la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS, Reactive Oxygen Species) e l’efficacia dei sistemi di difesa antiossidante dell’organismo nel neutralizzarle. Questo disequilibrio può condurre a danni cellulari e molecolari, coinvolgendo lipidi, proteine e acidi nucleici.

Tra i principali attori nella risposta antiossidante figurano diversi enzimi chiave, quali superossido dismutasi (SOD), glutatione perossidasi (GPx), catalasi (CAT), glutatione S-transferasi (GST) e DT-diaforasi (NQO1). Questi enzimi partecipano attivamente al mantenimento dell’omeostasi redox cellulare, proteggendo i tessuti dai danni indotti dai ROS.

Tuttavia, la funzionalità di questi enzimi può essere significativamente influenzata da variazioni genetiche, in particolare da polimorfismi nei geni che li codificano. Tali varianti possono determinare alterazioni quantitative o qualitative dell’attività enzimatica, modificando così la capacità dell’organismo di rispondere efficacemente allo stress ossidativo.

Tra i polimorfismi genetici, quelli a singolo nucleotide (SNP, Single Nucleotide Polymorphisms) costituiscono la forma più diffusa di variabilità nel genoma umano. Gli SNP possono alterare l’espressione genica, influenzare la stabilità dell’mRNA o modificare la struttura e la funzione dell’enzima risultante. Nell’ambito dello stress ossidativo, ciò può tradursi in una risposta antiossidante compromessa, aumentando il rischio di sviluppare patologie croniche e degenerative, quali malattie cardiovascolari, neurodegenerative, neoplastiche e infiammatorie.

stress ossidativo
cellulanormale
CELLULA NORMALE
cellula radicali liberi
ATTACCATA DAI RADICALI LIBERI
cellula ossidata
CELLULA CON STRESS OSSIDATIVO

Lo stress ossidativo è una condizione che si verifica quando all’interno dell’organismo si crea uno squilibrio tra la produzione di radicali liberi e la capacità del corpo di neutralizzarli tramite i propri sistemi antiossidanti. I radicali liberi sono molecole instabili prodotte durante normali processi metabolici, ma anche a seguito di fattori esterni come inquinamento, fumo, esposizione ai raggi UV, cattiva alimentazione o stress cronico. Quando la loro concentrazione diventa eccessiva, possono attaccare cellule, tessuti e DNA, causando danni progressivi e favorendo lo sviluppo di numerose patologie.

Effetti

Tra i principali effetti dello stress ossidativo si annoverano l’invecchiamento precoce, le malattie cardiovascolari, i disturbi neurodegenerativi, alcune forme tumorali, diabete e disfunzioni del sistema immunitario. A livello estetico, può anche influenzare la qualità della pelle e dei capelli, rendendoli più fragili e soggetti a invecchiamento.

Fortunatamente, è possibile contrastare questo processo attraverso alcune strategie efficaci. L’alimentazione gioca un ruolo fondamentale: una dieta ricca di frutta e verdura, in particolare alimenti contenenti vitamine C ed E, polifenoli e altri antiossidanti naturali, può aiutare a neutralizzare i radicali liberi. Anche uno stile di vita sano, che includa esercizio fisico regolare (ma non eccessivo), un buon riposo notturno e tecniche di gestione dello stress, contribuisce a rafforzare le difese dell’organismo.

In alcuni casi, può essere utile ricorrere a integratori antiossidanti, specialmente quando si è sottoposti a forti carichi di stress o in presenza di patologie croniche. Tuttavia, è importante farlo sotto controllo medico, per evitare squilibri o assunzioni non necessarie.

Un aspetto sempre più rilevante nella prevenzione è rappresentato dai test genetici. Questi permettono di valutare eventuali predisposizioni individuali a un’eccessiva produzione di radicali liberi o a una ridotta capacità antiossidante. Attraverso l’analisi del DNA, è possibile identificare varianti genetiche che influenzano il modo in cui il corpo risponde allo stress ossidativo. Conoscere queste informazioni consente di personalizzare le strategie preventive, adattando dieta, integratori e stile di vita alle caratteristiche genetiche di ciascuno.

In conclusione, lo stress ossidativo è un processo silenzioso ma potente che può compromettere la salute e accelerare l’invecchiamento. Adottare abitudini sane, intervenire tempestivamente con l’aiuto di professionisti e sfruttare le potenzialità dei test genetici rappresentano strumenti preziosi per proteggere il proprio benessere nel lungo termine.

Cause

Lo stress ossidativo può causare una vasta gamma di danni a livello cellulare e sistemico, contribuendo all’insorgenza di numerose malattie croniche e degenerative. Ecco i principali danni che può provocare:

Malattie neurodegenerative

Malattie come il morbo di Parkinson (PD), il morbo di Alzheimer (AD), la malattia di Huntington (HD) e la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), possono essere considerate il risultato di un’alterazione biochimica dovuta a stress ossidativo. Diversi lavori scientifici evidenziano il coinvolgimento dei radicali liberi nella fisiopatologia delle suddette malattie  (Molecules 2019, 24, 1583; doi:10.3390/molecules24081583).

Malattie cardiovascolari

Le malattie cardiovascolari sono entità complesse e multifattoriali ma diversi lavori scientifici fanno vedere come il disequilibrio tra la presenza di radicali liberi e di antiossidanti possa rappresentare un potenziale eziologico comune per tali malattie. Livelli eccessivi di radicali liberi causano danni alle cellule (DNA, lipidi e proteine) provocando alla fine necrosi e morte cellulare. L’aumento per esempio delle specie reattive dell’ossigeno (ROS) porta ad una diminuzione della disponibilità di ossido nitrico e vasocostrizione, favorendo l’ipertensione;inoltre i ROS influenzano negativamente anche la gestione del calcio nel miocardio, causando aritmia e aumentando il rimodellamento cardiaco con  induzione  ipertrofica e apoptosi. E’ stato inoltre dimostrato che i ROS promuovono la formazione della placca aterosclerotica. La misurazione dello stress ossidativo nel paziente aiuta  il medico a trovare strategie più adeguate sia nella prevenzione che nella fase di malattia (Nutrients 2019, 11, 2090; doi:10.3390/nu11092090).

 Obesità, Diabete e Sindrome Metabolica

La sindrome metabolica aumenta il rischio di Diabete di Tipo 2 di 2 volte, le malattie cardiovascolari di 5 volte e di circa 1,5 volte la mortalità. Sebbene molti fattori contribuiscono alla fisiopatologia della sindrome metabolica diversi  studi dimostrano che lo stress ossidativo,  associato a condizioni infiammatorie croniche, è alla base dello sviluppo delle malattie metaboliche  (Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 7898).

 Malattie Respiratorie e Allergiche

A livello delle vie respiratorie lo stress ossidativo è responsabile di diversi stati patologici. Un disturbo respiratorio molto comune è la  sindrome da stress respiratorio nei neonati pretermine. La patogenesi di questa condizione neonatale si basa sulla rapida formazione di specie reattive dell’ossigeno, che superano la capacità di disintossicazione del sistema di difesa antiossidante. L’elevata reattività dei radicali liberi porta al danneggiamento di una varietà di molecole e può indurre la morte delle cellule respiratorie. La broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) è la più comune malattia respiratoria cronica nel mondo e nella sua patogenesi e progressione gioca un ruolo chiave lo stress ossidativo che è strettamente legato all’infiammazione. I dati presenti in letteratura suggeriscono che l’attenuazione dello stress ossidativo, attraverso agenti antiossidanti come  l’N-acetilcisteina (NAC), un farmaco noto da tempo per avere sia effetti mucolitici che proprietà anti infiammatorie/antiossidanti (Free Radical Biology and Medicine Vol. 142, October 2019, Pages 132-137)

Malattie Dermatologiche e Medicina estetica

La pelle,  che è l’organo più grande del corpo umano, è esposta a molti agenti inquinanti; essa funge da organo protettivo e svolge un ruolo molto importante nella difesa e nel mantenimento degli stimoli tossici sia esterni che interni. Ci sono sempre più evidenze scientifiche che lo stress ossidativo sia coinvolto in numerose malattie della pelle; per questo motivo il disequilibrio del sistema ossidante e antiossidante necessita di interventi terapeutici per evitare effetti dannosi (Redox Report 2016 VOL. 21 NO. 4).

Malattie Oculari

Lo stress ossidativo è un importante meccanismo patogenetico riscontrato in numerose  degenerazioni oculari.  E’ stato visto in diversi lavori scientifici che l’aumento dei radicali liberi porta a danno ossidativo con perossidazione lipidica, lesioni del DNA, autofagia, apoptosi, tutti fattori che vanno ad influenzare la cornea, il cristallino, la retina e il nervo ottico causando malattie come cataratta, glaucoma. La misurazione dello stress ossidativo permette se necessario intervenire con un’integrazione di antiossidanti  per prevenire, ritardare e trattare la malattia (Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 1255).

 Malattie Otorinolaringoiatra

L’orecchio, il naso e la gola sono particolarmente esposti a radicali liberi e stress ossidativo e il ruolo del glutatione e di altri antiossidanti viene ritenuto molto importante. Recentemente è stato riportato in letteratura che rinite, rinite allergica, rinosinusite cronica (CRS), CRS con polipi,  otite media con versamento, otite media cronica (COM), COM e colesteatoma,  sclerosi della membrana timpanica, tonsillite, malattia di Meniere,  patologie laringee e tosse cronica sono associate allo stress ossidativo e a un basso contenuto di glutatione che è un importante antiossidante (Altern Ther Health Med 2016 Sep;22(5):44-50).

 Medicina dello Sport

La relazione tra esercizio fisico e stress ossidativo è estremamente complessa, a seconda della modalità, dell’intensità e della durata dell’esercizio. Un allenamento moderato e regolare sembra benefico per lo stress ossidativo e la salute. Al contrario, l’esercizio intenso porta ad un aumento dello stress ossidativo, sebbene questo stesso stimolo sia necessario per consentire un aumento delle difese antiossidanti endogene (ormesi). Supportare le difese endogene con un’ulteriore integrazione antiossidante orale può rappresentare uno strumento non invasivo adatto per prevenire o ridurre lo stress ossidativo durante l’allenamento. Tuttavia, un eccesso di antiossidanti esogeni può avere effetti dannosi sulla salute e sulle prestazioni. Pertanto diventa importante nella medicina dello sport la valutazione  dello stress ossidativo al fine di dare adeguate indicazione nutrizionali e /o integrazioni (Nutrition Volume 31, Issues 7–8, July–August 2015, Pages 916-922)

Malattie Epatiche

Il disequilibrio dello stato redox è alla base di molti disturbi epatici. Le specie reattive dell’ossigeno (ROS) sono prodotti principalmente nei mitocondri e nel  reticolo endoplasmatico degli epatociti attraverso il sistema enzimatico citocromo P450. I ROS creano danni con alterazioni strutturali  e funzionali delle cellule epatiche. Monitorare i marcatori ossidativi ed antiossidativi nell’individuo attraverso il sangue, e quindi con un metodo non invasivo, permette di intervenire in maniera adeguata non solo per prevenire ma anche nelle situazioni già di malattia (World J Gastroenterol 2014 July 7; 20(25): 8082-8091).

Infertilità e sistema riproduttivo

Il legame tra stress ossidativo e fertilità è un tema molto studiato sia in ambito maschile che femminile, in quanto lo stress ossidativo può compromettere profondamente la funzione riproduttiva. Di seguito trovi una panoramica dettagliata sul tema.

Effetti dello stress ossidativo sulla fertilità

Nell’uomo:

  • Danno al DNA spermatico → può causare frammentazione del DNA, aneuploidie, mutazioni.
  • Riduzione della motilità degli spermatozoi → i ROS danneggiano la membrana plasmatica.
  • Alterazione della morfologia spermatica.
  • Aumento dell’apoptosi degli spermatozoi.

Alcune condizioni che aumentano lo stress ossidativo:

  • Varicocele
  • Infezioni genitali
  • Esposizione a tossine ambientali
  • Fumo, alcol
  • Obesità
  • Età avanzata

(J Hum Reprod Sci 2019;12:4-18.)

Nella donna:

  • Danno agli ovociti → ROS possono compromettere la qualità ovocitaria e la competenza meiotica.
  • Compromissione dell’ambiente follicolare.
  • Alterazione dell’endometrio → può ostacolare l’impianto.
  • Ruolo in patologie come:
    • Sindrome dell’ovaio policistico (PCOS)
    • Endometriosi

(J. Pers. Med. 2023, 13, 1264. https://doi.org/10.3390/jpm13081264)

Capacità

Nel nostro laboratorio forniamo un’ampia gamma di procedure di analisi genetiche all’avanguardia, progettate per fornire diagnosi accurate e personalizzate.

Vantaggi

1. Diagnosi Precoce e Precisa: Identificare le mutazioni genetiche permette di diagnosticare le malattie del fegato in fase precoce, spesso prima che i sintomi diventino gravi.

2. Terapie Personalizzate: La conoscenza del profilo genetico del paziente consente ai medici di sviluppare trattamenti su misura, aumentando l’efficacia delle terapie e riducendo gli effetti collaterali.

3. Prevenzione: Per le persone con una predisposizione genetica, possono essere implementate misure preventive per ridurre il rischio di sviluppare malattie epatiche.

4. Consulenza Genetica: Le famiglie con una storia di malattie epatiche ereditarie possono beneficiare della consulenza genetica per comprendere meglio i rischi e le opzioni disponibili.

Poliformismi analizzati

  • SOD1 (Superossido Dismutasi 1): Questo gene codifica per l’enzima Cu-Zn superossido dismutasi, localizzato nel citoplasma delle cellule. SOD1 svolge un ruolo cruciale nella difesa antiossidante catalizzando la conversione del radicale superossido, altamente reattivo, in perossido di idrogeno (acqua ossigenata) e ossigeno molecolare. Varianti in questo gene possono influenzare l’efficienza con cui il tuo corpo neutralizza i radicali superossido, contribuendo alla tua suscettibilità allo stress ossidativo.
  • SOD2 (Mn-SOD): nei mitocondri — fondamentale perché qui si producono molti ROS durante la respirazione cellulare
  • SOD3 (Superossido Dismutasi 3): Questo gene codifica per l’enzima superossido dismutasi extracellulare, che si trova principalmente nei fluidi extracellulari, come il plasma e il liquido interstiziale. SOD3 svolge un ruolo chiave nella protezione dei tessuti dallo stress ossidativo causato dai radicali superossido generati all’esterno delle cellule. Analizzando le varianti di SOD3, puoi comprendere meglio la tua capacità di contrastare i danni ossidativi a livello extracellulare.
  • GSTM1 (Mu‑class, cromosoma 1p13.3)

    Il Polimorfismo più frequente è il GSTM1 null (delezione homozigote Mu‑class, cromosoma 1p13.3) che porta a perdita dell’attività enzimatica
  • NQO1 (NAD(P)H Chinone Ossidoreduttasi 1): Questo gene codifica per un enzima chiave coinvolto nella detossificazione di chinoni, composti che possono generare radicali liberi e causare danni cellulari. NQO1 catalizza la riduzione a due elettroni dei chinoni, prevenendo la formazione di radicali liberi e proteggendo le cellule dallo stress ossidativo. Variazioni in NQO1 possono influenzare la tua capacità di neutralizzare questi composti dannosi e di proteggerti dai loro effetti negativi.
  • CAT (catalasi)

    Gli SNPs nel gene CAT, che codifica per l’enzima catalasi, possono influenzare la risposta dell’organismo allo stress ossidativo.

    La catalasi è un enzima antiossidante che si trova in quasi tutte le cellule esposte all’ossigeno. Ha un ruolo chiave nel neutralizzare il perossido di idrogeno (H₂O₂), un ROS (specie reattiva dell’ossigeno), trasformandolo in acqua e ossigeno:

    2H2​O2​→2H2​O+O2

  • GPx1 (glutatione perossidasi 1) rs1050450 (Pro198Leu / C > T)

    La glutatione perossidasi (GPx) è un enzima chiave del sistema antiossidante dell’organismo. La sua funzione principale è neutralizzare il perossido di idrogeno (H₂O₂) e i perossidi lipidici, prevenendo così danni ossidativi alle cellule.
  • NRF2 (Nuclear factor erythroid 2–related factor 2)

    Il gene NRF2 è un regolatore chiave della risposta antiossidante cellulare. I polimorfismi di NRF2 possono influenzare la capacità dell’organismo di rispondere allo stress ossidativo, con importanti implicazioni in numerose condizioni, tra cui: cancro, malattie neurodegenerative, patologie cardiovascolari, infiammazione cronica e fertilità.

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Le nostre procedure

Una volta raccolto il campione seguendo rigorosi protocolli di sicurezza e sterilità, procediamo al’l’estrazione del DNA, l’isolamento dello stesso e il clean-up. Segue poi la fase di amplificazione, ottenuta mediante Reazione a Catena della Polimerasi in un termociclatore.

Elaborazione del campione

Processamento del campione

Elaborazione e risultato del test

Piani di screening

Malattie rare

Genetica molecolare

Genetica molecolare

Nutrigenetica

Malattie oncologiche

Malattie sessuali

Genetica predittiva

Microbiota e microbioma

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