Los prooxidantes son sustancias químicas que inducen estrés oxidativo , ya sea generando especies reactivas de oxígeno o inhibiendo los sistemas antioxidantes . [1] El estrés oxidativo producido por estas sustancias químicas puede dañar las células y los tejidos, por ejemplo, una sobredosis del analgésico paracetamol (acetaminofén) puede dañar fatalmente el hígado , en parte a través de su producción de especies reactivas de oxígeno. [2] [3]
Algunas sustancias pueden actuar como antioxidantes o prooxidantes, según las condiciones. [4] Algunas de las condiciones importantes incluyen la concentración de la sustancia química y si hay oxígeno o metales de transición presentes. Aunque termodinámicamente es muy favorable, la reducción del oxígeno molecular o del peróxido a superóxido o radical hidroxilo respectivamente está prohibida por el espín . Esto reduce en gran medida las velocidades de estas reacciones, lo que permite la existencia de vida aeróbica. Como resultado, la reducción del oxígeno normalmente implica la formación inicial de oxígeno singlete o el acoplamiento espín-órbita a través de una reducción de un metal de la serie de transición como el manganeso, el hierro o el cobre. Este metal reducido luego transfiere el electrón único al oxígeno molecular o al peróxido. [ cita requerida ]
Los metales de transición pueden actuar como prooxidantes. Por ejemplo, el manganismo crónico es una enfermedad "prooxidante" clásica. [5] Otra enfermedad asociada con la presencia crónica de un metal de transición prooxidante es la hemocromatosis , asociada con niveles elevados de hierro. De manera similar, la enfermedad de Wilson está asociada con niveles elevados de cobre en los tejidos. Dichos síndromes tienden a estar asociados con una sintomatología común. Por lo tanto, todos son síntomas ocasionales de (por ejemplo) hemocromatosis, otro nombre para la cual es "diabetes de bronce". El herbicida prooxidante paraquat , la enfermedad de Wilson y el hierro estriatal también se han relacionado con el parkinsonismo humano . El paraquat también produce síntomas similares al parkinsonismo en roedores. [ cita requerida ]
La fibrosis o formación de cicatrices es otro síntoma relacionado con los prooxidantes. Por ejemplo, el cobre interocular o la calicosis vítrea se asocian con fibrosis vítrea grave , al igual que el hierro interocular. La cirrosis hepática también es un síntoma importante de la enfermedad de Wilson. También se cree que la fibrosis pulmonar producida por paraquat y el agente antitumoral bleomicina es inducida por las propiedades prooxidantes de estos agentes. Puede ser que el estrés oxidativo producido por dichos agentes imite una señal fisiológica normal para la conversión de fibroblastos en miofibroblastos . [ cita requerida ]
Las vitaminas que son agentes reductores pueden ser prooxidantes. La vitamina C tiene actividad antioxidante cuando reduce sustancias oxidantes como el peróxido de hidrógeno , [6] sin embargo, también puede reducir iones metálicos lo que lleva a la generación de radicales libres a través de la reacción de Fenton . [7] [8]
El ion metálico en esta reacción puede reducirse, oxidarse y luego volver a reducirse, en un proceso llamado ciclo redox que puede generar especies reactivas de oxígeno. [ cita requerida ]
La importancia relativa de las actividades antioxidantes y prooxidantes de las vitaminas antioxidantes es un área de investigación actual, pero la vitamina C, por ejemplo, parece tener una acción principalmente antioxidante en el cuerpo. [7] [9] Sin embargo, hay menos datos disponibles para otros antioxidantes dietéticos, como los antioxidantes polifenólicos , [10] el zinc , [11] y la vitamina E. [12 ]
Varios agentes anticancerígenos importantes se unen al ADN y generan especies reactivas de oxígeno. Entre ellos se encuentran la adriamicina y otras antraciclinas , la bleomicina y el cisplatino . Estos agentes pueden mostrar toxicidad específica hacia las células cancerosas debido al bajo nivel de defensas antioxidantes que se encuentran en los tumores. Investigaciones recientes demuestran que la desregulación redox que se origina a partir de alteraciones metabólicas y la dependencia de la señalización mitogénica y de supervivencia a través de especies reactivas de oxígeno representa una vulnerabilidad específica de las células malignas que puede ser objeto de quimioterapia redox no genotóxica prooxidante. [13]
La terapia fotodinámica se utiliza para tratar algunos tipos de cáncer y otras enfermedades. Implica la administración de un fotosensibilizador seguida de la exposición del objetivo a longitudes de onda de luz adecuadas. La luz excita el fotosensibilizador, lo que hace que genere especies reactivas de oxígeno, que pueden dañar o destruir el tejido enfermo o no deseado. [ cita requerida ]