Radicais Livres

14Radicais livres: conceitos, doenças relacionadas, sistema de defesa e estresse oxidativo

Nas últimas décadas, foram realizadas inúmeras pesquisas para esclarecer o papel dos radicais livres em processos fisiopatológicos como envelhecimento, câncer, aterosclerose, inflamação, etc. Ao abrirmos um periódico, com freqüência, encontramos temas relacionados a radicais livres, que, por seu caráter multidisciplinar, têm atraído a atenção de pesquisadores de várias áreas. No entanto, os artigos desta linha de pesquisa, muitas vezes, causam desinteresse no leitor não-especializado, porque estão mergulhados num mundo bioquímico de difícil entendimento. O objetivo do presente artigo é fornecer conceitos importantes a esses leitores, com a finalidade de desmistificar o tema.

O QUE É RADICAL LIVRE?

As camadas eletrônicas de um elemento químico são denominadas K, L, M e N, e seus subníveis, s, p, d, f. De maneira simples, o termo radical livre refere-se a átomo ou molécula altamente reativo, que contêm número ímpar de elétrons em sua última camada eletrônica 1,2. É este não-emparelhamento de elétrons da última camada que confere alta reatividade a esses átomos ou moléculas. Vamos acompanhar a formação de um radical livre, o superóxido (O2 -.), que é derivado do oxigênio molecular (O2). O O2 é composto por dois elementos oxigênio (O), cujo número atômico é 8, sendo sua distribuição de elétrons a seguinte:

Para formar o oxigênio molecular (O2), os dois elétrons solitários do subnível p de um elemento oxigênio fazem intercâmbio com os dois elétrons de outro elemento oxigênio, formando um composto estável com 12 elétrons na última camada (L). Assim:

É conveniente recordar que reações de redução implicam em ganho de elétrons, e as de oxidação, em perda. Portanto, quando no metabolismo normal ocorrer uma redução do oxigênio molecular (O2), este ganhará um elétron, formando o radical superóxido (O2-.), considerado instável por possuir número ímpar (13) de elétrons na última camada L. Assim, a configuração eletrônica do radical superóxido é a seguinte:

Compreendendo as etapas da formação de O2-. , podemos verificar que os radicais livres são formados em um cenário de reações de óxido-redução, isto é, ou cedem o elétron solitário, oxidando-se, ou recebem outro, reduzindo-se. Portanto, os radicais livres ou provocam ou resultam dessas reações de óxido-redução.

Na verdade, radical livre não é o termo ideal para designar os agentes reativos patogênicos, pois alguns deles não apresentam elétrons desemparelhados em sua última camada. Como em sua maioria são derivados do metabolismo do O2, no decorrer deste texto utilizaremos o termo “espécies reativas do metabolismo do oxigênio” (ERMO) para referirmo-nos a eles.

ERMO são encontradas em todos os sistemas biológicos. Em condições fisiológicas do metabolismo celular aeróbio, o O2 sofre redução tetravalente, com aceitação de quatro elétrons, resultando na formação de H2O (fig. 1). Durante esse processo são formados intermediários reativos, como os radicais superóxido (O2-.), hidroperoxila (HO2.) e hidroxila (OH), e o peróxido de hidrogênio (H2O2). Normalmente, a redução completa do O2 ocorre na mitocôndria, e a reatividade das ERMO é neutralizada com a entrada dos quatro elétrons3.

Radical superóxido (O2-.)

Pode ser escrito como O2 -. ou O2 - e é formado após a primeira redução do O2 . O radical superóxido ocorre em quase todas as células aeróbicas e é produzido durante a ativação máxima de neutrófilos, monócitos, macrófagos e eosinófilos1,4. Apesar de ser considerado pouco reativo em soluções aquosas, tem sido observada lesão biológica secundária a sistemas geradores de O2 -. (seja enzimático, fagocítico ou químico)1. Radical hidroperoxila (HO2.) Representa a forma protonada do radical superóxido, ou seja, possui o próton hidrogênio. Existem evidências de que o hidroperoxila é mais reativo que o superóxido, por sua maior facilidade em iniciar a destruição de membranas biológicas1. Radical hidroxila (OH .) É considerada a ERMO mais reativa em sistemas biológicos. A combinação extremamente rápida do OH. com metais ou outros radicais no próprio sítio onde foi produzido confirma sua alta reatividade.

Assim, se o hidroxila for produzido próximo ao DNA e a este DNA estiver fixado um metal, poderão ocorrer modificações de bases purínicas e pirimidínicas, levando à inativação ou mutação do DNA. Além disso, o hidroxila pode inativar várias proteínas

(enzimas e membrana celular), ao oxidar seus grupos sulfidrilas (-SH) a pontes dissulfeto (-SS). Também pode iniciar a oxidação dos ácidos graxos polinsaturados das membranas celulares (lipoperoxidação)4. Peróxido de hidrogênio (H2O2) Apesar de não ser um radical livre, pela ausência de elétrons desemparelhados na última camada, o H2O2 é um metabólito do oxigênio extremamente deletério, porque participa da reação que produz o OH. (fig. 1). O H2O2 tem vida longa, é capaz de

atravessar camadas lipídicas, pode reagir com a membrana eritrocitária e com proteínas ligadas ao Fe++5. Assim, é altamente tóxico para as células; esta toxicidade pode ser aumentada de dez para mil vezes quando em presença de ferro6, como ocorre, por exemplo, na hemocromatose transfusional.

Oxigênio singlet (1O2) É forma excitada de oxigênio molecular e não possui elétrons desemparelhados em sua última camada.

O 1O2 tem importância em certos eventos biológicos, mas poucas doenças foram relacionadas à sua presença1. Embora as ERMO possam ser mediadoras de doenças, sua formação nem sempre é deletéria, como na defesa contra a infecção, quando a bactéria estimula os neutrófilos a produzirem espécies reativas com a finalidade de destruir o microorganismo7,8.

Contudo, poderão ocorrer vários eventos nosológicos, se houver estímulo exagerado na produção dessas espécies, e a ele estiver associada uma falha da defesa antioxidante (ver quadro na página seguinte).

IMPORTÂNCIA DO ÍON FERRO NA FORMAÇÃO DAS ERMO

O estudo sobre os mecanismos de lesão oxidativa tem, progressivamente, confirmado a ação catalítica dos metais nas reações que levam a estas lesões. O papel dos metais na formação in vitro das ERMO é confirmado pelas reações de Fenton e de Haber- Weiss1,9,10. Embora o cobre possa também catalisar a reação de Haber-Weiss, o ferro é o metal pesado mais abundante no organismo e está biologicamente mais capacitado