Metabolismo Mitocondrial, Radicais Livres E Envelhecimento

Metabolismo mitocondrial, radicais livres e envelhecimento

Mitochondrial metabolism, free radicals and aging

Wallison Junio Martins da SilvaI; Carlos Kusano Bucalen FerrariII

IFaculdade de Ciências Farmacêuticas da Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho" - Unesp. Pontal do Araguaia, SP, Brasil

IIInstituto de Ciências Biológicas e da Saúde. Universidade Federal de Mato Grosso, Campus Universitário do Araguaia. Barra dos Garças, MT, Brasil

Correspondência

RESUMO

O envelhecimento pode estar associado ao maior acúmulo de lesões celulares decorrentes das espécies reativas do oxigênio e do nitrogênio derivadas do metabolismo mitocondrial. Com a progressão da idade, há acúmulo de proteínas, lipídeos, carboidratos e DNA oxidados em relação a organismos jovens, de acordo com a teoria dos radicais livres. Entretanto, nem sempre os idosos ou animais envelhecidos apresentam maior estresse oxidativo que os jovens. Este artigo discute o paradoxo da teoria dos radicais livres de acordo com a teoria da biogênese da manutenção adequada do metabolismo mitocondrial. Diversos fatores podem contribuir para a redução do estresse oxidativo, como a hormese induzida pela prática regular de exercícios físicos, a restrição calórica, a ingestão de antioxidantes nutricionais e o aumento da produção de antioxidantes celulares que. Em conjunto, estes promovem a expressão das sirtuínas e das proteínas do choque térmico, protegendo a integridade e funcionalidade mitocondriais, reduzindo o estresse oxidativo e nitrosativo, o que está associado à redução do envelhecimento e aumento da longevidade.

Palavras-chave: Envelhecimento. Estresse oxidativo. Estresse nitrosativo. Mitocôndria. Hormese. Exercício físico. Antioxidantes

ABSTRACT

Aging may be associated with a higher accumulation of cell damage resulting from reactive oxygen species and nitrogen derived from mitochondrial metabolism. With aging, there is an accumulation of proteins, lipids, carbohydrates and DNA oxidation in relation to young bodies, according to the theory of free radicals. However, not always the elderly or aged animals have higher oxidative stress than younger people. This paper discusses the paradox of the free radical theory according to the theory of biogenesis of proper maintenance of mitochondrial metabolism. Several factors may contribute to the reduction of oxidative stress, such as hormesis induced by regular physical exercise, calorie restriction, dietary intake of antioxidants and increased production of cellular antioxidants. Together, these promote the expression of sirtuins and heat shock proteins, protecting the integrity and mitochondrial function by reducing oxidative and nitrosative stress, which is associated with reduced aging and increased longevity.

Key words: Aging. Oxidative stree. Nitrosative stress. Mitochondria. Hormesis. Physical exercise. Antioxidants.

INTRODUÇÃO

O envelhecimento é um processo biológico, universal, estocástico, dinâmico e progressivo, no qual ocorrem modificações morfológicas, funcionais, bioquímicas e psicológicas que reduzem a capacidade de adaptação do indivíduo ao meio ambiente, afetando sua integridade e permitindo o surgimento das doenças crônicas, com impacto sobre a saúde e a qualidade de vida do idoso.1

De acordo com o IBGE, a esperança de vida ao nascer em 1940 era de 40,5 anos, aumentando para 70,4 anos em 2007,2 de modo que a população de idosos atinge cerca de 15 milhões de pessoas crescimento, colocando o país, dentro de duas décadas, entre os dez com maior população idosa.

Além do declínio funcional e cognitivo, o envelhecimento é caracterizado por alterações na expressão gênica e maior estresse oxidativo, que causa mutações e encurtamento dos telômeros. Além do encurtamento telomérico, os radicais livres danificam o DNA, sendo que o envelhecimento caracteriza-se por aumento do acúmulo de danos genéticos e redução dos reparos genômicos.3 O envelhecimento induz um maior estresse oxidativo, que aumenta a quantidade de proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos oxidados, especialmente quando há declínio do metabolismo mitocondrial de ATP e aumento da produção de radicais livres e espécies reativas.4-7 Os estudos do grupo de Gustavo Barja, na Espanha, vêm há vários anos evidenciando que a longevidade de diversas espécies de aves e mamíferos está associada a uma baixa taxa de produção de radicais livres e espécies reativas e a uma manutenção da integridade funcional das mitocôndrias.8

Por várias décadas, permaneceu o paradigma criado pelo pesquisador norte-americano Denham Harman, segundo o qual os radicais livres apresentam apenas um papel deletério no processo de envelhecimento. Porém, estudos das décadas mais recentes têm evidenciado que as células e o organismo apresentam mecanismos celulares e moleculares adaptativos a doses sub-letais de radicais livres, induzindo vias de sinalização que aumentam a longevidade. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi revisar criticamente a teoria dos radicais livres, suas causas e consequências à luz dos mais recentes progressos no campo da biologia celular e molecular do envelhecimento.

AS ESPÉCIES REATIVAS E OS RADICAIS LIVRES DO OXIGÊNIO E NITROGÊNIO

Os radicais livres do oxigênio e nitrogênio são átomos ou moléculas que apresentam um ou mais elétrons não-pareados.9 Consideram-se radicais livres o ânion superóxido (O2•-), hidroxila (•OH) e a lipoperoxila (LOO•). Capazes também de reagir com moléculas celulares e teciduais, as principais espécies reativas do oxigênio, nitrogênio e cloro compreendem o peróxido de hidrogênio (H2O2), o ácido hipocloroso (HClO), o óxido nítrico (NO•) e o ânion peroxinitrito (ONOO-), que, em excesso, estão associadas a lesões celulares como a peroxidação de lipídeos, a oxidação de proteínas, a inativação enzimática, ativação