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Estrés oxidativo y
envejecimiento
MC. Oscar Rosas Carrasco
Instituto de Geriatría
Coordinación de Institutos de Salud
Estrés oxidativo y envejecimiento
Envejecimiento
Es un proceso deletéreo, progresivo, intrínseco y
universal que con el tiempo ocurre en el ser
humano a consecuencia de la interacción de
múltiples factores entre ellos; los propios del
individuo y su medio ambiente.
Caracterizado por una disminución relativa en la
respuesta homeostática, incrementándose la
vulnerabilidad a factores de estrés.
Estrés oxidativo y envejecimiento
Alostasis (Allostasis)
Respuesta adaptativa del organismo ante las demandas o
retos endógenos y exógenos de la vida
diaria para
mantener la homeostasis (mantenimiento del equilibrio
durante el cambio)
Carga Alostática (Allostatic load)
Costo de la adptación alostática que afecta tejidos u órganos
por una sobreexpresión, ineficiencia, reacción intensa o
prolongada del organismo ante agentes agresores.
Sterling and Eyer (Fisher S., Reason J. (eds): Handbook of Life Stress, Cognition and Health. J. Wiley Ltd. 1988, p. 631
Los mecanismos biológicos que
subyacen al envejecer
El cuadrangulo (A), representa al cuerpo humano. Los estresores extrínsecos e intrínsecos causan
daño (B). De manera subsecuente, varios mecanismos tratan de reparar el daño con resultados
incompletos por el elevado costo metabólico (C). En consecuencia, el daño se acumula (D-G) y se
deteriora la función de órganos, tejidos y células.
Izaks G, Westendorp R BMC Geriatrics 2003, 3:7
Factores de riesgo
Genes
Familia de
origen
Gestación y
nacimiento
Infancia
y adolescencia
0
20
Educación
ALOSTASIS
Hábitos
Exposiciones ambientales
y ocupacionales
Morbilidad
Edad adulta y edad media
Transición
60
75
Estilo de vida
Alimentación
Terapéutica
Capital de salud física, psicológica y social
Factores protectores
Ancianidad
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo
Es la pérdida del equilibrio entre la producción de
radicales libres y los sistemas de defensa antioxidante.
Que lleva efectos deletéreos sobre los carbohidratos,
los lípidos y las proteínas.
Además, ha sido relacionado con la progresión de
diferentes enfermedades crónicas y con la apoptosis.
Montero m. Los radicales libres y las defensas antioxidantes. Revisión. AnalesFac Med 1999;57(4):
Estrés oxidativo y envejecimiento
Especies reactivas de oxígeno
También llamados radicales libres y oxiradicales. Se
originan como consecuencia de la reducción parcial de
oxígeno a través de una serie de transferencias
monoelectrónicas.
•Anión superóxido
•Peróxido de hidrógeno
•Radical hidroxilo
Peroxidación lipídica:
•Hidroperoxilo
•Peroxilo
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Fuentes de radicales libres
Endógena
•Cadena de transporte electrónico mitocondrial
•Cadena de transporte electrónico Peroxisonal
•Cadena de transporte electrónico microsomal (Citocromo p-450 y b5)
•Enzimas citoplasmáticas (Xantina oxidasa, catecolamina, rivoflavina)
•Enzimas fagocíticas (mieloperoxidasa, NADPH-oxidasa)
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Fuentes de radicales libres
Exógenas
•Xenobióticos (benzopirenos, quinonas, bipirilidos)
•Diferentes componentes del tabaco.
•Exceso en la alimentación
•Cobre, hierro
•Radiaciones
•Estrés psicológico
•Insomnio
•Contaminación ambiental
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Factores pro-oxidantes y estilo de vida
Hábitos
Daño por enfermedad
•Ingesta de abundantes lípidos
•Trauma
•Abundantes minerales divalentes
•Isquemia reperfusión
(Cu, Fe)
•Radioterapia
•Alcoholismo
•Tabaquismo
Estrés
Ambientales
Psicológico
•Contaminantes
•Radiación UV
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Enfermedades relacionadas a el estrés oxidativo y
envejecimiento
Aterosclerosis
•Carotídea, cerebral, coronaria, vascular periférica
•Diabetes tipo 2
•Enfermedad de Parkinson
•Ddemencia vascular, tipo Alzheimer
•Cataratas metabólicas y relacionadas al envejecimiento
•Osteoartrosis, artritis reumatoide
•Cáncer
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Estrés oxidativo y envejecimiento
Antioxidante
Toda
sustancia
que
hallándose
a
bajas
concentraciones respecto a las de un sustrato oxidable
(biomoléculas), retarda o previene la oxidación de dicho
sustrato.
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Clasificación de los antioxidantes
Exógenos
Endógenos
Cofactores
Vitamina C
Glutation
Cobre
Vitamina E
Coenzima Q
Zinc
Betacaroteno
Ácido tióctico
Manganeso
Flavonoides
Enzimas
Hierro
Licopeno
Superóxido dismutasa
Selenio
Catalasa
Glutatión peroxidasa
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Factores endógenos
Radicales libres
Factores exógenos
Fracaso de sistemas
antioxidantes
Estrés oxidativo
Diabetes,
aterosclerosis
Cáncer
Demencias
Envejecimiento
Estrés oxidativo y envejecimiento
Sistema Klotho
Es un gen (13q12) que codifica para un proteína
transmembranal expresada en tejidos como en los
túbulos contorneados distales en riñon y plexos
coroideos en cerebro.
Inhibe la cascada de señalización producida por el
factor de crecimiento parecido a la insulina IGF-1.
Yamamoto M et al. Regulation of Oxidative Stress by the Anti-aging
Hormone Klotho. J Biol Chem. 2005 Nov 11;280(45):38029-34
Estrés oxidativo y envejecimiento
Sistema Klotho
•Incialmente Klotho se descubrió en los ratones.
•Algunos ratones que carecían de esta proteína apariencia normal
hasta los tres o cuatro meses de vida, mostrando posteriormente
signos prematuros de envejecimiento, tales como atrofia dérmica,
osteoporosis, arterioesclerosis y enfisema, muriendo un par de
meses después.
•Para comprobar su efecto se creó cepa de ratones en los que el
gen de Klotho generaba más proteína de lo normal.
•Los ratones tuvieron una longevidad entre el 19% y el 31% mayor
que la de roedores normales.
Yamamoto M et al. Regulation of Oxidative Stress by the Anti-aging
Hormone Klotho. J Biol Chem. 2005 Nov 11;280(45):38029-34
Estrés oxidativo y envejecimiento
Sistema Klotho
•Promueve la activación del sistema FOXO,
mediante la activación de la enzima superóxido
dismutasa de manganeso y como consecuencia
facilita la remoción de radicales libres a nivel nuclear
promoviendo resistencia al estrés oxidativo.
Yamamoto M et al. Regulation of Oxidative Stress by the Anti-aging
Hormone Klotho. J Biol Chem. 2005 Nov 11;280(45):38029-34
Estrés oxidativo y envejecimiento
Sistema Klotho
•Polimorfismos encontrados del gen Klotho se han
relacionado a una menor longevidad, enfermedad
coronaria, infarto cerebral y osteoporosis.
Yamamoto M et al. Regulation of Oxidative Stress by the Anti-aging
Hormone Klotho. J Biol Chem. 2005 Nov 11;280(45):38029-34
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo y demencias
•La energía necesaria para la neurotransmisión para
las funciones cerebrales en general necesitan de la
generación de energía por la mitocondria a nivel
neuronal.
•La fosforilación oxidativa y el consumo de glucosa
son elementos esenciales para la generación de
funciones.
•Diferentes estudios han demostrado la disminución
en el metabolismo de glucosa a nivel cerebral.
Mosconi L et al. Brain Glucose Hypometabolism and Oxidative Stress in Preclinical Alzheimer’s Disease Ann N Y
Acad Sci. 2008;1147:180–195.
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo y demencias
Mosconi L et al. Brain Glucose Hypometabolism and Oxidative Stress in Preclinical Alzheimer’s Disease Ann N Y
Acad Sci. 2008;1147:180–195.
Antecedentes
Förstl, H., Burns, A., Levy, R. and Cairns, N. (1994) Neuropathological
correlates of psychotic phenomena in confirmed Alzheimer’s disease. Br. J. Psychiatry, 165, 53–59.
Zubenko, G.S., Moosey, J., Martinez, J., Rao, G., Claassen, D., Rosen, J. and
Kopp, U. (1991) Neuropathologic and neurochemical correlates of psychosis in primary dementia. Arch. Neurol., 48, 619–624.
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo y demencias
•Oxidación proteíca
•Nitración proteíca
•Oxidación de bases en el DNA
•Incremento de malondialdeido indicador de peroxidación
lipídica
•Modificación de la fosotidilserina (componente de las
membranas celulares que garantiza la integridad celular)
•Todo esto se ha localizado en el Hipocampo y parte inferior de
los lóbulos parietales
Kamat CD et al. Antioxidants in central nervous system diseases: preclinical promise and translational challenges. J
Alzheimers Dis. 2008 Nov;15(3):473-93
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo y osteoartrosis
La edad genera en las articulaciones cambios como
adelgazamiento en la matriz del cartílago.
Recientes hallazgos indican que IL1-β, H2O2
inducen daño al condrocito, casando alteración en
su morfología, inhibir el crecimiento celular, erosión
telomérica
Herontin Y et al. The Significance of Oxidative Stress in Articular Cartilage Ageing and Degradation
Current Rheumatology Reviews, 2007;3:261-274
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo y cataratas
•El factor de crecimiento tumoral β induce la
supresión del glutation y la enzima catalasa en el
cristalino.
•Esto induce su opacificación.
•Formación de una membrana subcapsular.
Chamberlain CG, Mansfield KJ, Cerra A. Glutathione and catalase suppress TGFbeta-induced cataract-related changes in
cultured rat lenses and lens epithelial explants. Mol Vis. 2009;15:895-905
Estrés oxidativo y envejecimiento
Estrés oxidativo e isquemia reperfusión
•Debido a la obstrucción de una vaso sangupíneo
por una placa aterosclerótica o émbolo:
•Disminuye la tensión de oxígeno.
•Llevando a un bloqueo en la trqnsportación de
electrones mitocondrial.
•Produciendo la acumulación de radicales libres.
•La xantin-oxidasa ha sido involucrada en la
formación de radicales libres a nivel vascular.
Kamat CD et al. Antioxidants in central nervous system diseases: preclinical promise and translational challenges. J
Alzheimers Dis. 2008 Nov;15(3):473-93