definizione
In chimica, un’entità molecolare molto reattiva costituita da un atomo (o una molecola formata da più atomi) che presenta un elettrone spaiato: tale elettrone rende il radicale estremamente reattivo, in grado di legarsi ad altri radicali o di sottrarre un elettrone ad altre molecole vicine; in genere, vista la sua elevata reattività, il radicale libero ha una vita media, di norma, brevissima, in quanto tende a reagire e legarsi immediatamente ad altri atomi o molecole.
I radicali liberi sono entità molecolari neutre: siccome il radicale presenta un elettrone spaiato, si potrebbe incorrere nell’errore di considerare il radicale come una entità molecolare carica negativamente. Tale equivoco nasce nel momento in cui si pensa che il radicale derivi da una entità molecolare neutra a cui sia stato aggiunto un elettrone spaiato, per cui avrebbe carica negativa; in realtà il radicale non nasce dall’aggiunta di un elettrone ad un’entità molecolare (come avviene invece nel caso della ionizzazione di entità molecolari neutre, che dà luogo appunto a ioni), bensì dalla scissione di una entità molecolare neutra, quindi se l’entità molecolare di partenza è neutra, scindendosi in due parti distinte, darà origine a due radicali neutri.
fisiopatologia
I radicali liberi, sebbene assolvano a molte funzioni fondamentali dell’organismo, devono essere considerati fra i principali responsabili di danno cellulare: sono molecole che posseggono un elettrone spaiato sull’orbitale più esterno e, pertanto sono altamente instabili e particolarmente reattivi, cioè interagiscono con una qualsiasi molecola si trovi in loro prossimità (carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici), danneggiandola e spesso compromettendone la funzione. Reagendo con altre molecole, hanno la capacità di auto-propagarsi, trasformando i loro bersagli in radicali liberi, scatenando reazioni a catena che possono provocare estesi danni nella cellula.
In condizioni fisiologiche, vari processi quali le reazioni enzimatiche, la fosforilazione ossidativa, le difese immunitarie producono radicali liberi che le cellule sono in grado di controllare, in quanto queste piccole quantità sono tollerate e vengono inattivate da sistemi enzimatici o da antiossidanti, detti scavenger, per la loro capacità di neutralizzare i radicali liberi.
Quando la produzione di radicali liberi è eccessiva si genera ciò che viene chiamato stress ossidativo: i sistemi enzimatici e gli antiossidanti intracellulari non riescono più a far fronte alla sovraproduzione ed i radicali liberi generano danno cellulare che può essere reversibile e transitorio, permettendo il ritorno alla normalità, oppure irreversibile, con conseguente morte cellulare per apoptosi o per necrosi.
Lo stress ossidativo è imputato quale causa o concausa di patologie quali il cancro, l’invecchiamento cellulare e malattie degenerative.
Le specie reattive dell’ossigeno possono essere classificate come R.O.S. (Reactive Oxygen Species) o alternativamente come R.O.I. (Reactive Oxygen Intermediate); le specie reattive dell’azoto possono essere nominate R.N.S. (Reactive Nitrogen Species) o R.N.I. (Reactive Nitrogen Intermediate).
I radicali liberi tendono a danneggiare particolarmente tre componenti fondamentali della cellula, cioè i lipidi, le proteine e gli acidi nucleici.
I primi possono subire fenomeni di perossidazione lipidica, soprattutto a livello della membrana plasmatica o delle membrane degli organelli intracellulari; solitamente tale danno è dovuto ai R.O.S. e agli R.N.S.: in presenza di ossigeno, i radicali liberi reagiscono con i doppi legami dei lipidi di membrana generando dei perossidi lipidici che, essendo reattivi, si propagano determinando un danno esteso alle membrane.
L’ossidazione delle proteine avviene frequentemente per effetto dell’ossidazione dei gruppi laterali degli amminoacidi che, alterando la struttura o provocando il ripiegamento delle proteine stesse, danneggiano la funzione della proteina.
I radicali liberi possono determinare mutazioni o danneggiare macroscopicamente lo stesso DNA e alterare la struttura chimica delle basi azotate formandone di nuove; questo tipo di danno viene considerato una concausa dell’invecchiamento cellulare e dello sviluppo del cancro.
« all'indice del glossario