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Qué son los radicales libres, cómo se forman y para qué sirven

Autor: Gonzalo Palacios y Marcela González-Gross - 8/14/2014 - 14052 lecturas.
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Qué son los radicales libres, cómo se forman y para qué sirven

¿Qué son los radicales libres?

Los radicales libres son moléculas que tienen uno o más electrones desapareados. Estos electrones van a tener tendencia a buscar a aparearse con electrones de otras moléculas para perder esa condición de “soltero”. Por ello los radicales libres son muy inestables, de una vida media muy corta (de ahí su dificultad en cuantificarlos) y reaccionan rápidamente con cualquier molécula a su alcance.

Los principales radicales libres existentes en el organismo pueden contener sólo oxígeno e hidrógeno, o bien tener adicionalmente nitrógeno. En ambos casos se les llama Especies Reactivas del Oxígeno (ERO) y en inglés Reactive Oxygen Species (ROS):

¿Cómo se forman?

El oxígeno se transforma en radical peróxido (O2-) por la aportación de un electrón libre proveniente de la cadena respiratoria en la mitocondria. Este radical puede ser transformado hasta ser una molécula de agua a través de una cadena de reacciones con la continua aportación de electrones libres por parte de la mitocondria:

Cómo se forman los radicales libres

Otro radical libre de gran importancia fisiológica es el óxido nítrico (NO-). El radical peróxido puede reaccionar con el óxido nítrico y transformarse en un potente oxidante como es el peroxinitrilo ONOO-.

¿Qué efecto dañino tienen?

Estos radicales libres pueden oxidar lípidos (peroxidación), proteínas (carbonilación) e incluso el ADN. En los lípidos, el radical libre oxida los dobles enlaces de los ácidos grasos y en las proteínas produce la ruptura de la cadena peptídica, lo que puede provocar la desestabilización y finalmente destrucción de la membrana celular, facilitando la necrosis celular. Otras dianas de estos radicales libres son las proteínas y lípidos intracelulares, no sólo de membrana. Por último, los radicales libres en el ADN pueden dañar las bases de la cadena de ribonucleótidos. Toda esta serie de reacciones adversas están asociadas a un importante número de enfermedades, como pueden ser la gastritis, cáncer, Parkinson, Alzheimer, cardiopatías, artritis e hipertensión. Por su parte, la acumulación de peroxinitrilo acelera el envejecimiento tisular.

¿Cómo se protege el organismo de los radicales libres?

Pero la célula tiene su propio arsenal endógeno de defensa en forma de enzimas antioxidantes. Por ejemplo la superóxido dismutasa (SOD) transforma el radical O2- en peróxido de hidrógeno (H2O2), que a su vez es transformado en agua por mediación de la catalasa o bien de la glutatión peroxidasa (Gpx). Por tanto el organismo posee un sistema antioxidante enzimático propio que le protege del efecto negativo de estos radicales libres creados por él mismo. Estos enzimas suelen ver su síntesis aumentada gracias a un factor (Nrf2) que activa la transcripción principalmente de la catalasa, superóxido dismutas y glutatión cuando aumenta la concentración de radicales libres.

Otro factor de transcripción importante es el NF-κB. Este factor se encuentra en estado inactivo en el citoplama y se activa en presencia de citoquinas, virus o radicales libres. Una vez activado, penetra en el núcleo donde se une a secuencias específicas de ADN llamadas elementos de respuesta (RE). El complejo ADN/NF-κB activa la ARN polimerasa que transcribe ADN en ARN mensajero, que a su vez permite la síntesis de proteínas que provocan cambios en la función celular, relacionados con el estrés oxidativo.
También existen antioxidantes no enzimáticos y que en su mayoría son exógenos y por tanto debemos de obtenerlos de la dieta, como son la vitamina E, vitamina C, β-caroteno, ácido lipoico, flavonoides, selenio, etc.

Se habla de estrés oxidativo cuando se rompe el equilibrio entre radicales libres y antioxidantes. Si la cantidad de oxidantes es mayor que la de antioxidantes, tanto endógenos como exógenos, se produce el daño celular, afectando a lípidos, proteínas y ADN, como hemos visto anteriormente.

¿Por qué el cuerpo produce este tipo de especies tan reactivas y dañinas?

Aunque parezca mentira, los radicales tienen su efecto beneficioso sobre todo en un grupo de procesos fisiológicos de gran importancia como pueden ser el control de la ventilación, la producción de eritropoyetina, la relajación del músculo liso y funciones inmunológicas. En este último caso es de resaltar que cuando un macrófago o un neutrófilo fagocitan un organismo patógeno se activa la formación intracelular del radical hidroxilo (OH-) que será el responsable de destruir el cuerpo fagocitado.

¿Qué influencia tiene el ejercicio sobre el equilibrio oxidativo?

El ejercicio puede producir un mayor número de radicales libres a través de tres mecanismos. Al aumentar el consumo de oxígeno debido al propio ejercicio, aumenta la producción de energía ATP y por tanto se produce mayor cantidad de O2- y sus consiguientes radicales libres. Esto explicaría el porqué aumenta la actividad de SOD y Gpx en las mitocondrias de las células musculares en deportistas entrenados. El segundo mecanismo se relaciona con la isquemia del músculo: en ejercicios intensos se reduce la cantidad de oxígeno disponible (hipoxia) lo que produce, tras toda una serie de reacciones donde la hipoxantina se transforma en xántina, los radicales OH- y ONOO-. Este mecanismo vendría refrendado por el hecho de que en ejercicios de intensidad elevada se ven aumentadas las concentraciones hipoxantina, xántina y ácido úrico. Por último, el tercer mecanismo está relacionado con los neutrófilos y su poder de formar radicales libres tal como mencionamos anteriormente. La invasión por neutrófilos del tejido muscular dañado por la realización de ejercicios prolongados y agotadores provoca ese aumento local de radicales libres. Es un mecanismo asociado al de la inflamación.

A pesar de conocer estos tres mecanismos de formación de radicales libres, los resultados de estudios realizados en la práctica con diferentes tipos de deporte y diferentes intensidades y tiempos de realización son un tanto contradictorios. Sin embargo, mediante la cuantificación de marcadores de estrés oxidativo como son las sustancias TABS (producidas por peroxidación de lípidos), carbonilos proteicos (producidos por la carbonilación de proteínas) o la 8-OH-2dG (producida por la oxidación del ADN) se han podido determinar algunas reglas generales, como que la concentración de radicales libres es mayor en ejercicios intensos, en contracciones excéntricas o en sujetos no entrenados. También se ha visto que los ejercicios anaeróbicos producen estrés oxidativo y que este efecto se acompaña de activación del factor de transcripción NF-κB.

¿Son útiles los suplementos de antioxidantes?

Todo dependería de la intensidad y grado de entrenamiento del sujeto. Hemos visto que un ejercicio muy intenso y agotador produce un mayor número de radicales libres y no siempre la célula es capaz de sintetizar suficiente cantidad de antioxidantes para paliar este aumento, y por lo tanto se producirá daño celular. En este caso si se podría recomendar un aporte exógeno de antioxidantes para disminuir el estrés oxidativo. Sin embargo, si el ejercicio es moderado, la cantidad de enzimas antioxidantes producidas por el organismo es suficiente para llegar a un buen equilibrio oxidativo. En este caso se podría decir que la práctica de la actividad física actúa como antioxidante. También parece establecido que un sujeto no entrenado debería tomar un suplemento de antioxidantes al principio y una vez entrenado abandonar el suplemento.

Por último, hacer una advertencia: investigaciones recientes indican que los radicales libres pueden ser importantes para desencadenar adaptaciones al ejercicio (efecto positivo) inducidas por el entrenamiento. Un exceso de antioxidantes, principalmente en un ejercicio moderado, podrían disminuir drásticamente la concentración de estos radicales libres y por tanto bloquear esta adaptaciones.

Referencias de interés

Aguiló A, Taulera P, Fuentespinab E, Tura JA, Cordovas A, Ponsa A. Antioxidant response to oxidative stress induced by exhaustive exercise. Physiol Behavior 2005; 841: 1 –7.
Morillas-Ruiz J, Zafrilla P, Almar M, Cuevas MJ, López FJ, Abellán P, Villegas JA, González-Gallego J. The effects of an antioxidant-supplemented beverage on exercise-induced oxidative stress: results from a placebo-controlled double-blind study in cyclists. Eur J Appl Physiol 2005;95:543-9.
Gutiérrez Salinas J. Función de los complementos antioxidantes durante el ejercicio. Med Int Mex 2007;23:217-22.
Da Costa LA, Badawi A, El-Sohemy A. Nutrigenética y modulación del estrés oxidativo. En Nutrigenética. Annales Nestlé, Volumen 70/2, 2012.
Nikolaidis MG, Kerksick,  Lamprect M, McAnulty SR. Does Vitamin C and E Supplementation Impair the Favorable Adaptations of Regular Exercise? Oxidative Medicine and Cellular Longevity, Volume 2012, Article ID 707941 (doi:10.1155/2012/707941).

ImFINE Research Group
Facultad de Ciencias de la Actividad Física y del Deporte (INEF)
Universidad Politécnica de Madrid


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