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RADICALI LIBERI NEL FUMO DI SIGARETTA: nuove acquisizioni.
CHE COSA E’ UN RADICALE LIBERO: Un radicale libero è una specie chimica che contiene uno o più elettroni spaiati, cioè un elettrone che occupa da solo un orbitale molecolare o atomico. Questa disposizione rende l’atomo o la molecola molto instabili, per cui la reattività chimica dei radicali è generalmente molto elevata. A temperature esterne intorno a 37° C la maggior parte dei radicali è notevolmente reattiva così che la loro concentrazione diventa bassissima, valutabile in 10-9 ¸ 10-4 M in soluzione, corrispondente a 108 ¸ 1013 radicali liberi per cm3 di fase gassosa .Se si considera che una boccata standard di fumo equivale a circa 35 cm3 e che una sigaretta viene consumata in circa 10 aspirate, la quantità di radicali introdotta è dell'ordine di 1010 ¸1015 radicali/sigaretta fumata. REAZIONI DEI RADICALI LIBERI: Un radicale può cedere il suo elettrone spaiato ad un non radicale, oppure può ricevere un elettrone da un’altra molecola in modo da formare una coppia di elettroni. Qualunque reazione si verifichi, la specie non radicale si trasforma in un radicale libero capace di estendere e propagare il danno, in una reazione a catena in grado di automantenersi ed amplificarsi. La reazione termina in una fase in cui i radicali liberi vengono consumati attraverso una ricombinazione in prodotti stabili, detto processo di arresto della reazione a catena (Pryor W, 1976).I processi quantitativamente più importanti nell’innesco e mantenimento di queste reazioni sono la riduzione monoelettronica dell’ossigeno e la perossidazione lipidica.Dalla riduzione monoelettronica dell’O2 si producono le seguenti specie:
Fra queste specie, i principali responsabili di danni alle cellule aerobie sono il radicale idrossilico e l'ossigeno singoletto. Altri ossidanti sono il monossido (NO) ed il biossido di azoto (NO2), che sono fra i maggiori inquinanti atmosferici, presenti nello smog fotochimico: la loro concentrazione media nelle città è di circa 0,15 ppm per l’NO, e di 0,05 ppm per l’NO2. Nella fase aeriforme del fumo di sigarette l’NO2 è presente a livelli elevati, dell’ordine di 250 ppm. Questa concentrazione è linearmente correlata alla quantità di nitrati presenti nel tabacco (1). RUOLO DEI RADICALI NELLA PATOLOGIA UMANA: La vita dei radicali liberi è molto breve e si svolge nelle immediate vicinanze della sede di produzione. Tuttavia, se non sono subito neutralizzati da un accettore fisiologico, i radicali attaccano i diversi costituenti endocellulari entro un raggio d'azione variabile a seconda del tipo di radicale stesso (2). I radicali liberi esplicano la loro attività tossica solo quando sono prodotti con una velocità o in una quantità tale da non poter essere inattivati dai sistemi di difesa della cellula. In questo caso sono in grado di reagire con tutti i costituenti della cellula e della matrice cellulare, determinando un condizione chiamata "stress ossidativo". Tutte le classi di molecole biologiche sono potenziali "targets" per l’attacco dei radicali liberi. Particolarmente dannosa è l’azione sul DNA che va incontro a scissione delle catene polinucleotitiche con eventuale formazione di ponti che possono provocare fenomeni di mutazione, carcinogenesi o morte cellulare (3, 17). Altra importante azione di ossidoriduzione i radicali liberi la esercitano nella genesi dell’enfisema polmonare. Infatti l’esposizione a sostanze ossidoriducenti, come quelle presenti nel fumo di sigaretta, determina una ossidazione del sito 358-metionina della molecola dell’alfa-1 antitripisina che viene inattivata, con conseguente squilibrio del sistema di difesa antielastasi polmonare (4, 18). L’alfa-1 antipisina è il principale rappresentante di un sistema di difesa antiproteasico. La detossificazione dei composti reattivi dell’ossigine è uno dei prerequisiti della vita in condizioni aerobie costituendo un importante sistema di difesa antiossidante di prevenzione, intercettazione e riparazione, che comprende agenti non enzimatici, noti come antiossidanti (tocoferoli, antiproteasi, b -carotene, acido ascorbido, ubichinolo, bilirubina, acido urico, etc.) ed enzimatici (superossido-dismutasi, glutatione perossidasi e catalasi) (5). RADICALI LIBERI E FUMO DI SIGARETTA: Pryor e Collaboratori (1, 14, 15) hanno identificato nel fumo di sigaretta due differenti gruppi di radicali liberi: radicali a lunga vita nella fase corpuscolata (fase tar), e radicali a vita breve, nella fase aeriforme (fase gas). Il principale radicale della "fase tar" è costituito dal complesso chinone-idrochinone, un sistema redox molto attivo e in grado di ridurre l’ossigeno molecolare a radicale superossido e quindi a perossido di idrogeno e a radicale idrossilico.La "fase gas" del fumo di sigaretta contiene invece piccoli radicali alchilici e alcossilici dotati di una reattività di gran lunga superiore ai radicali della fase corpuscolata. I radicali della "fase gas", contrariamente a quelli della "fase tar", non possono essere osservati direttamente usando la spettroscopia EPR perché hanno un tempo di vita di frazioni di secondo. L’indagine diventa però possibile utilizzando tecniche di "spin trapping" e misurazione della chemiluminescenza.
FUMO DI SIGARETTA E RADICALI LIBERI Vincenzo Zagà*, Enrico Gattavecchia**, Vittorio Capecchi* * Presidio di Pneumotisiologia - Azienda USL Città di Bologna ** Dipartimento di Scienze Chimiche, Radiochimiche e Metallurgiche - Università degli Studi di Bologna.
BIBLIOGRAFIA
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