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Es un desequilibrio entre la producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) y la capacidad del organismo para neutralizarlas mediante sistemas antioxidantes. Cuando las ERO se acumulan en exceso, pueden dañar moléculas importantes como proteínas, lípidos y ADN, lo que contribuye al desarrollo de diversas enfermedades.

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El estrés oxidativo ocurre cuando hay un exceso de radicales libres o una disminución en la capacidad antioxidante del cuerpo. Este desequilibrio puede causar daño celular y está relacionado con el envejecimiento, enfermedades neurodegenerativas (como Alzheimer y Parkinson), cáncer, enfermedades cardiovasculares y diabetes.

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Las ERO son moléculas que contienen oxígeno y tienen una alta reactividad debido a la presencia de electrones no apareados. Pueden ser radicales libres o moléculas que generan radicales libres.

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Radicales libres:

Anión superóxido (O₂⁻): Se forma en la mitocondria durante la respiración celular.

Radical hidroxilo (OH): Muy reactivo y dañino para las células.

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Moléculas no radicales:

Peróxido de hidrógeno (H₂O₂): Puede atravesar membranas celulares y convertirse en radicales más dañinos.

Oxígeno singlete (O₂): Una forma excitada de oxígeno molecular.

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Las ERO son subproductos normales del metabolismo celular, especialmente en la mitocondria durante la producción de energía (fosforilación oxidativa). Aunque en concentraciones controladas pueden desempeñar funciones beneficiosas, como en la señalización celular y la defensa inmune, su acumulación excesiva causa daño oxidativo.

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Las ERO se forman en varios procesos celulares y en respuesta a factores externos:

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1. Mitocondrias:

Durante la respiración celular, el complejo I y III de la cadena de transporte de electrones generan aniones superóxido como subproducto.

2. Enzimas:

NADPH oxidasa: Genera ERO en los fagocitos como parte de la respuesta inmunitaria.

Xantina oxidasa: Cataliza la formación de superóxido y peróxido de hidrógeno.

3. Peroxisomas:

Degradan ácidos grasos mediante β-oxidación, generando peróxido de hidrógeno.

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Radiación UV y rayos X.

Contaminantes ambientales y químicos tóxicos.

Metales pesados (como hierro y cobre).

Drogas y alcohol.

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El estrés oxidativo ocurre cuando hay un exceso de ERO o una disminución en la capacidad antioxidante del cuerpo. Esto puede suceder por:

Daño mitocondrial o alteraciones en la cadena de transporte de electrones.

Inflamación crónica.

Exposición a toxinas o radiación.

Deficiencia de antioxidantes (como vitamina C, vitamina E o glutatión).

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Participantes en el proceso del estrés oxidativo

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Participantes en el proceso del estrés oxidativo

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1. ERO: Como el superóxido y el radical hidroxilo.

2. Antioxidantes enzimáticos:

Superóxido dismutasa (SOD): Convierte el anión superóxido en peróxido de hidrógeno.

Catalasa: Descompone el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

Glutatión peroxidasa: Reduce el peróxido de hidrógeno y lípidos peroxidados.

3. Antioxidantes no enzimáticos:

Vitamina C (ácido ascórbico).

Vitamina E (tocoferol).

Glutatión (GSH).

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Señalización celular: En pequeñas cantidades, las ERO regulan procesos como la apoptosis (muerte celular programada) y la proliferación celular.

Defensa inmune: Los fagocitos producen ERO para destruir patógenos.

Sin embargo, cuando las ERO no se neutralizan adecuadamente, los productos incluyen:

Peroxidación lipídica: Daño en las membranas celulares.

Daño en proteínas: Oxidación y pérdida de función.

Mutaciones en el ADN: Potencial desarrollo de cáncer.

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El proceso del estrés oxidativo puede dividirse en varias etapas, desde la generación de ERO hasta el daño celular. A continuación, como se desarrolla.

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El proceso comienza con la producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) a partir de diferentes fuentes internas y externas.

Fuentes internas:

Mitocondrias:
Durante la respiración celular, los electrones fluyen a través de la cadena de transporte de electrones. A veces, los electrones escapan y reaccionan con el oxígeno para formar el anión superóxido (O₂).

Enzimas:
Enzimas como la NADPH oxidasa y la xantina oxidasa producen ERO durante la inflamación y el metabolismo.

Fuentes externas:

Radiación UV, contaminación, toxinas y metales pesados pueden inducir la formación de ERO.

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2. Conversión de ERO a otras especies reactivas

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2. Conversión de ERO a otras especies reactivas

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Una vez que se forman las ERO iniciales, pueden transformarse en otras moléculas más reactivas.

Anión superóxido (O₂) es convertido en peróxido de hidrógeno (H₂O₂) por la enzima superóxido dismutasa (SOD).

Peróxido de hidrógeno (H₂O₂) puede reaccionar con iones metálicos (Fe²⁺) en la reacción de Fenton para generar el radical hidroxilo (OH), altamente reactivo y dañino.

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En condiciones normales, el cuerpo neutraliza las ERO mediante antioxidantes:

Enzimas antioxidantes:

Catalasa (CAT) convierte el peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno.

Glutatión peroxidasa (GPx) también descompone el H₂O₂ utilizando glutatión (GSH).

Antioxidantes no enzimáticos:
Vitamina C, vitamina E y glutatión neutralizan las ERO.

Paso crítico: Si la producción de ERO supera la capacidad de los antioxidantes, se genera un desequilibrio que lleva al estrés oxidativo.

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Cuando las ERO no son neutralizadas, reaccionan con componentes celulares, causando daño:

Lípidos:
Las ERO atacan los lípidos de las membranas celulares en un proceso llamado peroxidación lipídica, lo que daña la integridad de la membrana.

Proteínas:
Las ERO pueden oxidar proteínas, alterando su estructura y función. Esto puede inactivar enzimas o causar agregación de proteínas.

ADN:
El daño oxidativo al ADN puede generar mutaciones, rupturas de cadenas y bases oxidadas, lo que contribuye al desarrollo de cáncer.

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Activación de mecanismos de reparación:
Las células activan vías de reparación del ADN y mecanismos para eliminar proteínas dañadas.

Apoptosis o muerte celular:
Si el daño es irreparable, la célula puede entrar en apoptosis (muerte celular programada) para evitar la propagación de células dañadas.

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6. Consecuencias del estrés oxidativo prolongado

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6. Consecuencias del estrés oxidativo prolongado

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Si el estrés oxidativo persiste o es crónico, puede contribuir a enfermedades como:

Enfermedades neurodegenerativas: Alzheimer, Parkinson.

Enfermedades cardiovasculares: Aterosclerosis, hipertensión.

Cáncer: El daño al ADN y la inflamación crónica favorecen la oncogénesis.

Diabetes: El estrés oxidativo contribuye a la resistencia a la insulina y daño celular en el páncreas.