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Vínculo entre el estrés oxidativo, la relación dosis
efecto y los mecanismos de acción de la
ozonoterapia
5 Junio, 2014
gregorcuba yahoo.it
IV International Congress of AEPROMO
"For a Professional Practice of Ozone Therapy"
Spanish Association of Medical Professionals in Ozone Therapy
Gregorio Martínez Sánchez, Pharm.D, Ph.D.
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Vicerrectorado de Alumnos, Títulos Propios, Postgrado y Unidades Docentes Delegadas
Calle Tulipán s/n. 28933 Móstoles. Madrid
Especies Reactivas de Oxígeno
Introducción
ERO historia y conceptos generales.
ERO fundamentales y su formación.
Bases Bioquímicas de los Efectos del Ozono
Mecanismos Generales de Acción del Ozono
Ozono en el Dolor y la Respuesta Inmune
Relación Dosis Efecto. Dosis y Vías Recomendadas
Diagnóstico del Estrés Oxidativo
“Experto Universitario en Ozonoterapia y Factores de Crecimiento
Ozonizados”
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Cómo obtenerlo?
1) Editorial Althaea (Chile) [email protected] 2) Editorial Aracne (Italia) [email protected] 3) Soc. Mex. de Ozonoterapia [email protected]
BIBLIOGRAFIA Gregorio Martínez Sánchez, Eduardo Candelario Jalil, Isabel García García, Olga Sonia León Fernández, Tania Bilbao Reboredo, Luis Ledesma Rivero. Ambiente Antioxidante/Pro-oxidante. Su impacto medico. Ed Aracne. ISBN 978-88-548-4636-4, 2012, pp 680.
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
ESPECIES REACTIVAS DE OXÍGENO
RECUENTO HISTÓRICO
1775 Joseph Priestley, Antoine Laurent Lavoisier y Carl Wilhelm Scheele,
descubridores del oxígeno, sugirieron por primera vez que este gas
podría ser tóxico a las células
1900 Moses Gomberg demostró la existencia del radical
trifenilmetilo (Ph3C·)
1933 Linus Pauling (2 veces Premio Nobel) predijo la existencia del
radical superóxido (O2-•) basado en la teoría de la mecánica cuántica
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
ESPECIES REACTIVAS DE OXÍGENO
RECUENTO HISTÓRICO (cont.)
1952 Conger & Fairchild (Proc Natl Acad Sci USA) demostraron por
primera vez que el daño oxidativo mediado por las Especies Reactivas de
Oxígeno ocurría en los organismos vivos pues al aumentar la
presión parcial de O2 aumentaba la frecuencia de aberraciones cromosómicas en
granos de polen
1954 Rebecca Gerschman et al. (Science) propusieron que la toxicidad
del oxígeno y el daño inducido por la radiación UV
tenían al menos un mecanismo común, posiblemente relacionado con la
formación de radicales libres
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
RECUENTO HISTÓRICO (Cont.)
1954-1969
Críticas al trabajo de Gerscham et al. debido al hecho de que los radicales libres
son extremadamente reactivos y poseen t½ muy cortos como para
poder tener algún impacto biológico.
1969
Joe McCord e Irwin Fridovich (Duke University, USA) demostraron que la
eritrocupreína (una proteína que se encuentra en altas concentraciones en los
eritrocitos) cataliza la descomposición del anión radical superóxido en H2O2 y O2. Esta
enzima se llamó más tarde Superóxido dismutasa.
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Prof. Joe M. McCord, Ph.D.
Descubrimiento de la Superóxido Dismutasa
• Constituyó uno de los avances más importantes en la biología debido a que sugirió por
vez primera que los radicales libres de O2 se producen in vivo en
cantidades significativas
• Este hallazgo demostró que todos los organismos aerobios pueden sobrevivir
gracias a que tienen mecanismos antioxidantes de defensa contra las
ERO
• Representó un descubrimiento de gran importancia que revolucionó el
pensamiento científico y contribuyó a comprender muchos fenómenos y
procesos biológicos Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Descubrimiento de la Superóxido Dismutasa
Prof. Joe M. McCord, Ph.D.
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
• Sobre la base de este descubrimiento se comenzaron a encontrar
evidencias que demostraban la generación in vivo de ERO y la
participación de las mismas en numerosas enfermedades humanas
• Millones de personas en el mundo están conscientes de la necesidad de
consumir frutas, vegetales, suplementos vitamínicos antioxidantes para
mantener una buena salud.
RECUENTO HISTÓRICO (Cont.)
1973 Babior y colaboradores reportaron que una de las principales acciones bactericidas de los
leucocitos era la generación enzimática de radical superóxido, peróxido de
hidrógeno y otros productos oxidantes como el ácido hipocloroso. De esta forma se
demostró que las células inflamatorias pueden mediar tanto respuestas del
huésped al ataque de microorganismos (beneficiosas) como reacciones
inflamatorias adversas (J Clin Invest).
1978 El grupo de McCord y Fridovich demuestra que la toxicidad biológica del anión radical
superóxido se debe fundamentalmente a la formación del radical hidroxilo
(•OH).
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
RECUENTO HISTÓRICO (Cont.)
Finales de los años 1990
Robert Furchgott, Lou Ignarro and Ferid Murad describieron la naturaleza
química y la vía biosintética de un mediador difusible de corto t½ responsable
de la relajación del músculo liso vascular, identificado como óxido nítrico (NO•)
• Representó el descubrimiento de un nuevo radical libre reconocido
como un mediador central del flujo sanguíneo y la entrega de O2 a los tejidos
• Demostró que las ERO juegan un papel crítico no sólo en la respuesta
inflamatoria y en el daño tisular sino que también regulan la transducción de
señales intracelulares
Dr. Gregorio Martínez Sánchez,
Ph.D.
ERO Antioxidantes
Accumulativo No. artículos por año
Fuente PubMed – MedLine 2013
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
China:
Rusia Canada
Japan
India
Europe
South Africa
México: 1
USA
Brazil
Grupos de Investigación Activos
Active:
Uruguay
Chile Argentina
Cuba
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
¿Qué son los radicales libres?
Los radicales libres son especies químicas capaces de una
existencia independiente que contienen uno o más electrones
no pareados en el orbital más externo. Sus tiempos de vida
medio (t½) son muy cortos (Halliwell & Aruoma, 1989).
+ +
Blanco del
ataque
Radical
libre Reducido (estable)
Oxidado (inestable)
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
ETAPAS DE LAS REACCIONES RADICALARIAS
Iniciación: R:R R• + R•
Propagación R• + H:H H• + R:H
Terminación H• + R• R:H
H• + H• H:H
R• + R• R:R
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
¿Quiénes son las Especies Reactivas del
Oxígeno (ERO)?
Radicales libres: especie con
existencia independiente que posee
uno o más electrones no pareados.
Radical t ½
O2 - Enzimática= 10-9
Espontánea= 10-5
OH 10-9 s (10-7-10-10)
L 10-8 s
NO 3-5 s
RO
10-6 s
ROO 7 s
No-radicales derivados del oxígeno
con una potente acción oxidante.
ERO
t ½
H2O2
Depende de
Enzima
ONOO-
0,05-1 s
HClO 10-6 s
Anión radical
superóxido
Radical
hidroxilo
Radical
lipídico
Óxido
nítrico
Radical
alcoxil
Radical
Alquil
peroxil
Peróxido de
hidrógeno
Peroxinitrito
Ácido
hipocloroso
ESTRÉS OXIDATIVO
Desbalance a corto o largo plazo del
equilibrio antioxidantes/pro-oxidantes
que provoca disrupción de los
sistemas de señalización y control a
consecuencia de favorecer los
procesos de pro-oxidación u
obstaculizar los mecanismos
antioxidantes.
H. Sies 1985. H.K.Bieslaski. (1997) Clinical Nutrition 16: 151-155. Jones 2006. Gregorio 2008
ANTIOXIDANTE
CUALQUIER SUSTANCIA QUE
PRESENTE A MUY BAJAS
CONCENTRACIONES COMPARADAS
CON LA SUSTANCIA OXIDABLE,
PREVENGA O RETARDE SU OXIDACIÓN
B. Halliwell 1990 Free Rad. Res.Comms 9
Nuevo concepto de estrés oxidativo
H Sies 1985
Estrés oxidativo: desequilibrio entre la generación de agentes oxidantes
y los mecanismos oxdantes………….
Jones 2006: .. Disrupción de los mecanismos de señalización y
control que forman parte de los ciruitos redox intercelulares…....
Inflamación Activ. Fisica
Cardiovasculares
Cancer
Enfermedades
Del SNC Dieta
Envejecimiento
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
1. Prolil hidroxilasa
HIF1a
564 402
VHL
HIF1a
3. Ubiquitinilación
CITOPLASMA
-OH
4. Degradación
por proteasoma
2. Binding Hippel-Lindau tumor
suppressor (VHL)
OH-
NUCLEO
HIF-1a se produce y degrada de manera
constitutiva via VHL.
Bruick RK. (2002) Science. 295:807-808
HIF1a
564 402
NORMOXIA 6% O2 40 mmHg
26S
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
La Prolil hidroxilasa es O2-dependiente
HIF1a
564 402
VHL
HIF1a
CITOPLASMA
-OH OH-
HIF1a
564 402
Degradación
Prolil hidroxilase
Fe2+, H2O2, O2-•
DEF, CAT, NO•
Activación
HIPOXIA
Angiogenesis
Metabolismo
Glucosa
Proliferación celular NUCLEO HIF1a
HIF1
HIF
+
Co-activadores CBP/p300
HIF HIF-1 es un heterodimero
HIPOXIA
Free Rad Res 2005 39:925-936/1353-1361
Inactivación
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Interacción entre los sistemas antioxidantes Tomado de (Aruoma, 1994)
Daño
tisular
Ácido dehidro
ascórbico
HO
a tocoferol
OH
Ascorbato
caroteno
Radical carotenoide
Fe/Cu
NADP NADPH
GR
GSH GSSG Se
GPx
SOD
+ O2
-+ 2 H+
H2O + ½ O2
Cl-
Catalasa
HOCl
H2O2
Fe2+ O2
-
Peroxidación
Lipídica
Daño a proteínas
carbohidratos, ADN,
etc.
Ácidos grasos poli-insaturados RO RO2
-
Daño
a -SH
Daño tisular
H2O
MPO
Transferrina
Ceruloplasmina
Mecanismos reparadores
a tocoferol O•
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Nomenclatura. Formula y Nombre recomendado por la IUPAC
Fórmula Nombre trivial (común)
H2O2 Peróxido de Hidrógeno
HO Radical hidroxilo
HOCl Acido hipocloroso
HOONO Acido peroxinitroso
NO Oxido nítrico
O2- Anión radical superóxido
OONO- Peroxinitrito
GS Radical glutatil
1O2 Oxígeno singlete
RO Radical alcoxilo
ROO Radical alquiperoxil
ROOH Alquil hidroperóxido
GSH Glutatión reducido
GSSG Glutatión oxidado
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
CRÓNICAS
Parkinson
Alzheimer
Hipertensión, Aterosclerosis Fibrosis cística
Rechazo crónico (transplantes)
Inflamación crónica
Cáncer
Envejecimiento
Entrenamiento sistemático
ENFERMEDADES EN CUYA FISIOPATOLOGÍA
ESTÁ INVOLUCRADO EL DESBALANCE
REDOX
AGUDAS
Trauma
Apoplejía
Daño IR
Síndrome Distrés Resp.
Rechazo agudo
(transplantes)
Inflamación Aguda
Paracetamol (sobre dosis)
Xenobióticos
Ejercicio agudo
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
EVITABLES
Metabolismo de
fármacos y
xenobióticos
Humo del cigarro y
contaminantes
ambientales
Radiaciones
PRINCIPALES FUENTES INDUCTORAS DEL
DESBALANCE REDOX
INEVITABLES
Transporte
electrónico
mitocondrial
Iones Metálicos de
transición
Inflamación
Enzimas
generadoras
Célula intacta Célula dañada por
ERO
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
• El otro mecanismo de producción de O2·- en la mitocondria es la flavoproteína NADH
deshidrogenasa
• El grupo flavina de esta enzima es reducido durante el transporte electrónico al radical
flavina semiquinona que al reaccionar con el O2 produce O2·- en una reacción similar
a la de la ubisemiquinona.
Producción de O2•- por la
NADH deshidrogenasa
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
FUENTES O MECANISMOS GENERADORES DE ERO
Iones de metales de transición
• •
• •
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
FUENTES O
MECANISMOS
GENERADORES DE
ERO
Fagocito activado
C5a
N-formil-Met-Leu-Phe
Complejos inmunes
LTB4
Cit b559 FAD
Ubiquinona
Cit b559
FAD
NADPH
Ensamblaje
Ubiquinona
NADPH
OXIDASA
(latente)
NADP+
O2
O2·-
(+)
· · · · · · · · · · · · ·
Mieloperoxidasa (Gránulos citoplasmáticos)
H2O2 + Cl- HClO
· · · · ·
·
· · ·
· · ·
MPO
SOD
Fe O2·-
H2O2 ·OH
· · · · ·
· · · · ·
· · ·
·
· · ·
· · · · · · ·
· ·
Lactoferrina
Defensinas
Catepsina G
NADPH
OXIDASA
(activa)
Elastasa
Colagenasa
Gelatinasa
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
NH3 + H2O2 +
HO
HO CHO
Ácido dihidroxifenil-
acético (DOPAC)
H3CO
HO COOH
Ácido homovanílico
(HVA)
Catecol-O-metil-
transferasa
(COMT)
MAO
O2 , H2O
·O
HO NH2
Dopamina
Semiquinona
O
O NH2
Dopamina
Quinona
Fe2+
Fe3+
O2
O2·-
Fe2+
Fe3+
O2
Auto-oxidación
de dopamina
NH2
HO
HO
Dopamina
CHO
HO
HO
3,4-dihidroxifenil
acetaldehído
O2·-
Producción de ERO por la Monoamino-oxidasa (MAO)
RCH2NH2 + O2 + H2O RCHO + NH3 + H2O2
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
El agente oxidante más importante en la atmósfera
terrestre es el ozono (O3).
Otro de los contaminantes atmosféricos de gran
importancia es el dióxido de nitrógeno (NO2), el cual
absorbe la luz UV generando otros compuestos con
elevada reactividad:
Los efectos tóxicos fundamentales del NO2 y el O3 ocurren fundamentalmente en las vías
respiratorias.
El O3 genera una cascada de ERO altamente reactivas e inestables (aldehídos, ozónidos,
H2O2, hidroperóxidos lipídicos) que casi instantáneamente reaccionan con componentes de
las membranas y del citoplasma celular.
FUENTES O MECANISMOS GENERADORES DE ERO
O· + O2
O3
NO2 NO· + O·
O3 + NO· NO2 + O2
Ciclo
fotolítico
del NO2
CONTAMINANTES AMBIENTALES
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Paracetamol (Acetaminofeno)
Reacciones de conjugación
(glucurónico, sulfato)
Dosis terapéuticas
NO TÓXICO
Dosis altas
Oxidasas de función mixta Cyt P450 (2E1)
N-acetil--benzoquinona imina (NAPQI)
Conjugación con
GSH mercapturatos
Agotamiento severo
de GSH
Unión de la NAPQI a macromoléculas celulares
Estrés oxidativo
DAÑO CELULAR
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
MECANISMOS ANTIOXIDANTES
Mecanismos antioxidantes endógenos
a) Enzimas antioxidantes
SUPERÓXIDO DISMUTASA
Cataliza la dismutación del anión superóxido en H2O2 y O2.
O2·- + O2·- + 2H+ H2O2 + O2 SOD
Humanos
Cu/ZnSOD
MnSOD
EC-SOD (Cu/Zn)
Todas las isoformas catalizan
la dismutación del O2·- con
similar eficiencia
Única enzima que se conoce actúa sobre un radical !!!
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
CATALASA
Es un tetrámero que contien 4 subunidades de 60 kDa cada con un grupo hemo.
MECANISMOS ANTIOXIDANTES
Mecanismos antioxidantes endógenos
a) Enzimas antioxidantes
Hemo
Hemo
Hemo
Hemo
Existen muchas formas de catalasa, la mayoría presenta Fe (grupo hemo), pero algunas
poseen Mn
La mayoría de las bacterias anaerobias NO presentan catalasa
Es una de las enzimas más eficientes que se conoce y de las más abundantes
Reacciona con el H2O2 para generar agua y oxígeno
Se localiza en la matriz de los peroxisomas y en la mitocondria (tejido cardiaco,
solamente), mientras que en eritrocitos se encuentra en citosol
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Para que pueda mantenerse la actividad de la GPx es
necesaria la actividad de la Glutatión reductasa (GR), una
enzima que emplea el NADPH como cofactor. La GR tiene
una distribución celular muy similar a la GPx.
GSH
GSSG
NADP+
NADPH
GR Ruta de las pentosas
Glucosa
ROOH
ROH
GPx
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
HOOC-CH(NH2)-CH2-CH2-C-NH-CH-C-NH-CH2-COOH
O O
CH2
SH -glutamil
cisteinil
glicina
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
1817 Jons Jakob Berzelius y G Hahn descubre y nombró este elemento
en honor a la diosa de la luna Selene
1957 Dr. Klaus Schwarz. Establece el Se como nutriente esencial en la
nutrición animal
1973 Dr John Rotruck (Univ. Wisconsin) Demostró la incorporación de
Se a GPx
1980 Requerimientos diarios 50-200 g (Nat. Acad Sci. EEUU)
1989 Requerimientos diarios 75-55 g
MECANISMOS ANTIOXIDANTES
ANTIOXIDANTES OBTENIDOS DE LA DIETA
Selenio Es un elemento esencial
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Sitio de unión
del Fe Transferrina
Receptor de la
transferrina
anclado en la
membrana
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Secuestro de Fe por la transferrina
F e I I I
O
O
O O
N h i s t i d i n a
O
a s p a r t a t o
C
O
Sitio de unión del Fe3+ a
la transferrina humana
tirosina
tirosina
En el humano, la proteína
transferrina mantiene
secuestrado prácticamente todo
el Fe extracelular debido a su
extremadamente alta afinidad
por este ion
FeIIITf(CO32-)
Fe3+ + Apo-Tf + CO32-
Kd 10-20 M
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
MECANISMOS ANTIOXIDANTES
ANTIOXIDANTES OBTENIDOS DE LA DIETA
CAROTENOIDES
Estructura química de los carotenoides más comunes obtenidos de la dieta
-caroteno
HO
OH
Criptoxantina
OH
Luteína
Licopeno
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
MECANISMOS ANTIOXIDANTES
ANTIOXIDANTES OBTENIDOS DE LA DIETA
Vitamina E
Descubierta en 1922 por Evans y Bishop al observarse que las ratas sometidas a una
dieta que contenía solamente grasas purificadas, proteínas, carbohidratos y minerales
presentaban problemas en la reproducción
En 1936 Evans et al. aislaron la vitamina pura y sugirieron el nombre de tocoferol, el cual
se deriva del griego tocos (nacimiento) y phero (portar). En el 1938 ya se había hecho la
caracterización de su estructura
La actividad biológica de la Vitamina E no se limita a un solo compuesto sino que es
compartida por varios derivados del 2-metil-2-(4’,8’,12’ trimetiltridecil)-6-cromanol,
conocido como tocol. Estos compuestos pertenecen a dos series que difieren en el grado
de insaturaciones en la cadena lateral fitil.
El a-tocoferol es el que presenta mayor actividad biológica y representa
aproximadamente el 90% de todos los tocoferoles presentes en los tejidos de los
mamíferos. Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Vitamina E en los alimentos
Alimento mg/ 100 g UI
Aceite de germen de trigo 119-118 177-191
Aceite de Girasol 49 73
Aceite de maís 26 39
Aceite de oliva 13-22 19-32
Mayonesa 13 19
Germen de trigo 11 17
Cacahuete / maní 8,30 13
Espárragos 2 3
Espinaca fresca 1,8 2,7
Atún en aceite 1,7 2,6
Pollo frito 0,5 0,7
Camarón congelado 0,6 0,9
1 mg d-a-tocoferol = 1,49 UI / RDA 12 UI -15 UI Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
CH3
CH3
CH3
CH3 CH3 H H CH3 CH3
HO
H3C O
RRR-a-Tocoferol
2R 4’R 8’R
d-a-Tocoferol
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
CH 3 O
HO
H 3 C
H 3 C CH 3
CH 3
CH 3 CH 3
CH 3
H
H
CH 3
CH 3
CH 3 H H H 3 C
CH 3
CH 3
H H 3 C H 3 C H
H CH 3
CH 3
CH 3
H 3 C H
CH 3 O
HO
H 3 C
H 3 C CH 3
CH 3 O
HO
H 3 C
H 3 C CH 3
CH 3 O
HO
H 3 C
H 3 C CH 3
RRR
RSR
RSS
RRS
O
HO
H 3 C
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3 CH 3
CH 3
H
H
CH 3
O
HO
H 3 C
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3 H
CH 3
H H 3 C
O
HO
H 3 C
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
CH 3
H H 3 C H 3 C H
O
HO
H 3 C
CH 3
CH 3
CH 3
H CH 3
CH 3
CH 3
H 3 C H
SRR
SSR
SSS
SRS
Vitamina E sintética: all rac-a-tocoferol
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Tocoferoles Naturales
a-tocoferol
-tocoferol
-tocoferol
-tocoferol
CH3
CH3
CH3
H CH3 CH3 CH3 CH3 H
HO
H3C O
CH3
phytyl tail
CH3 CH3
CH3
HO
O
phytyl tail
CH3
HO
H3C O
phytyl tail
CH3 CH3
HO
O
phytyl tail
2R 4’R 8’R
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Tocotrienoles Natulares
a-tocotrienol
-tocotrienol
-tocotrienol
-tocotrienol
CH3
CH3 CH3
HO
H3C O
CH3
CH3 CH3
CH3
HO
O
cadena
CH3
HO
H3C O
cadena
CH3 CH3
HO
O
cadena
CH3
Cadena insaturada
CH3
CH3 CH3
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Actividad de la vitamina E
• Antioxidante scavenger
• Protege membrana lipídica
• Incrementa la respuesta inmune
• Regula la agregación plaquetaria
• Regula la activación de la proteína cinasa C
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Vitamina E
Ruptura de
cadena
H H
=
R-OO-H
R-H ROO
Peroxyl Radical
Iniciación
Propagación
Terminación
via
Antioxidante
O2
Radical libre
Evento
Iniciador
R
aTO
aTOH
Reaccción
en cadena
R-OO-H
Hidroperóxido
Hidroperóxido
Acído graso poli-insaturado Burton & Traber Annu. Rev.
Nutr. 10: 357-382; 1990
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
a-Tocoferol en plasma en respuesta a la
suplementación
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800
a-tocoferol en
Plasma
µM
a-tocoferol (mg/día)
all rac-
RRR-
a-tocoferol (a -T) y a-tocoferil
acetato (a -TAC):
1 IU RRR-a-TAC entre
1,36 = mg RRR-a -TAC
1 IU all rac a -TAC entre 2 =
mg 2R-a-TAC
400 IU Vitamin E =
294 mg RRR-a-TAC
ó 268 mg RRR- a -T
200 mg 2R- a TAC
ó 182 mg 2R- a -T
Devaraj et al. Arterio Thromb Vasc
Biol 17:2273, 1997
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
MECANISMOS ANTIOXIDANTES
ANTIOXIDANTES OBTENIDOS DE LA DIETA
Vitamina C 1500 a.n.e se describen estados carenciales
(fatiga, inflamación bucal, caída de los dientes = escorbuto)
1700s Se descubre que el jugo de cítricos previene en los marinos el
escorbuto
1932 Fue cristalizada y obtenida en forma pura a partir del jugo de limón por
los bioquímicos norteamericanos C.G. King y W.A. Waugh
• Es el más potente antioxidante de fase acuosa presente en mamíferos
• Cumple una función muy importante en la regeneración del a-
tocoferol.
• La ingestión de vitamina C se ha asociado a una disminución del
riesgo de cáncer
• Los efectos a escala sistémica están relacionados con su actividad
antioxidante e inmunoestimulante.
Citrus, Collagen, Cold
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Vitamina C en los alimentos
Alimento mg/ 100 g
Acerola / Cereza 1 300
Ají maturo 369
Brócoli 300
Guayaba 300
Fruta bomba / Papaya 168
Ají verde 130
Kiwi 100
Naranja 70
Freza 59
Limón 50
Toronja 40
Lima 37
RDA 60 mg Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
O
OH
OHO
HO
OH
O
OH
OHO
O
OH
O
O
OHO
O
OH
pK1 = 4.1 pK2 = 11.8
AscH2 AscH- Asc
2-
El ácido ascórbico es un Di-ácido
A pH 7,4; 99,95% de la vitamina C estará
presente como AscH-; 0,05% como AscH2 y
0,004% como Asc2-. Así, las propiedades
antioxidantes de la vitamina C se deben al
AscH- Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
DOSIS
OBSERVACIONES:
0-10 mg
Riesgo de escorbuto, baja resistencia a las infecciones. Pequeñas hemorragias y
hematomas. Disminuye la velocidad de cicatrización.
10-20 mg
Previene el escorbuto.
35-50 mg
Dosis en niños de hasta 14 años.
60 mg
Dosis RDA
80 mg
Embarazo
100-150 mg
Lactancia
Elevación
de los Requerimientos
Fiebre, Enfermedades Virales, Alcoholismo, Estrés emocional, Estrés ambiental (Pb, Hg,
Cd, CO, Derivados del petróleo). Fumadores, Uso de corticoides, aspirina, sulfas,
estrógenos en la menopausia, anticonceptivos orales.
600-1200 mg
Estimado basado en la extrapolación de dietas vegetarianas
5 g
Elevación de la producción de interferón, acción antiviral
2-9 g
Dosis recomendada por Linus Pauling (Resfriados y Cáncer)
> 10 g
Signos tóxicos: Diarreas, Nauseas, Disuria, Sensibilización cutánea, hemólisis, Acumulación
de cálculos de oxalato de Ca en los riñones, Pérdida de Cu.
Niveles óptimos en suero: >50 mol/L
Ingesta de Vitamina C
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Vegetal Cocido Refrig. 1 d Recalentado
Espárrago 86 82 66
Brócoli 88 68 60
Guisantes 88 52 43
Berza 73 44 33
Espinaca 52 48 32
Habas 83 41 29
Almacenamiento / Refrigeración - Contenido de Vit. C
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Método %
Frita 76
Micro-ondas, poca agua 75
Hervida, poca agua 74
Micro-ondas, abundante agua 56
Hervida, abundate agua 44
Porcentaje de Vit. C en Brocoli cocido por varios métodos
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
1 2 3
Kiwis por dias
0
40
80
120
160
DN
A r
ep
ara
ció
n (u
nid
ad
es
arb
itra
ria
s)
P=0.001 P=0.03 P<0.001
Esimulación de los mecanismos de reparación del ADN durante la suplementación con Kiwi
Dr. Gregorio Martínez Sánchez, Ph.D.
Retos actuales de la O3 Terapia
Uso de generadores no aptos
Falta de homogeneización
Toxicidad del Ozono
Falta de datos científicos clínicos sólidos
Los charlatanes
Falta de regulaciones y desinterés de las
autoridades
Falta de financiamiento
Médicos escépticos o poco informados
Representación esquemática de los procesos que conducen in vivo
a la formación de O3 por parte de neutrófilos activados.
Babior BM, Takeuchi C, Ruedi J, Gutierrez A, Wentworth P, Jr. Investigating antibody-catalyzed ozone
generation by human neutrophils. Proc Natl Acad Sci U S A. 2003 Mar 18;100(6):3031-4.
Agua ozonizada Agua pH 7,00
Temperatura °C
Tiempo de vida del
ozono (min)
15 30
20 20
25 15
30 12
35 8
Agua 15 °C
pH
Tiempo de vida del
ozono (min)
7,6 30
8,5 10
9,2 5
10,19 2
10,4 1
Tiempo (min)
Concentración de O3 µM/L
Aplicaciones Médicas: Tratamiento y desinfección de heridas Para eliminar el pus y limpiar áreas necróticas Eliminar gérmenes en general Lavado de cavidades quirúrgicas Gastritis
Peroxidación
lipídica
CH3
COOH
CH3
COOH
OOH
Aceites ozonizados. Aplicaciones Clínicas
Germicida General
Analgésicos
Antinflamatorio
Vs. Celulitis
Anti envegecimiento
O3 y la síntesis de mediadores hormonales
Ozono rectal: T3/T4, creatinina, glicemia.
Autohemoterapia: colesterol y LDL.
Hemoglobina, hematocrito, proteínas totales, lactato
deshidrogenasa, triglicéridos, lipoproteínas, enzimas hepáticas,
bilirrubina, acido úrico, acido láctico y calcio, entre otras
O3 y la regulación metabólica
Saunas de ozono: hormonas del crecimiento y beta endorfinas
En pacientes hipertensos disminuye la presión arterial debido a que
reajusta el sistema renina-angiotensina-aldosterona.
Autohemoterapia: produce una regulación y estabilización del ciclo
menstrual.
Efectos Biológicos del Ozono
Sustrato Blanco Efectos
Eritrocito Más disponibilidad de O2 a los tejidos
Lípidos Leucocito Modula el sistema inmunitario
(liberación de citocinas)
Proteínas Plaqueta Libera factores de crecimiento
Carbohidratos Endotelio Libera eritrocitos superdotados
Ácidos
nucléicos
Médula Libera células madres
Otros
Modula las enzimas antioxidantes
El O3 es tóxico ??????? “La dosi marca la diferenca entre el veneno y el remedio”
Paracelsus (1493–1541)
Ozono Exposición crónica (0.7-0.77 mg / d) Toxicidad
V. Bocci. Toxicology and Applied Pharmacology 216 (2006) 493–504
Ozono Exposición aguda (1-10 mg / d)
Sangre
Órganos
blanco
Dosis + Blanco + Métodos = Eficacia terapéutica
L Re, Martínez-Sánchez G. Drug Response (2010)
ERO
(1O2, O
2, H2O2, OH, ONOO-, O3)
OOH OOH OOH
OOH
OOH
OOH OOH
OOH OOH
Fisiolog. LP
Estrés
oxidativo
fisiológico
Salud
Bajo LP
Señal de estrés
Inducción de
mecanismos
antioxidantes
Medio LP
Inducción de
Programa de
Muerte
Apoptosis
Alto LP
Daños
metabólicos y
estructurales
drásticos
Muerte
Necrótica
Peroxidación lipídica (PL) y mecanismos de transducción de señales
Luz, U.V., radiación, inflamación, auto-
oxidación, isquemia - reperfusión…
Generación de ERO
Inactivación de ERO
(alta reactividad / baja concentración)
Secuestro de metales de transición
Sustratos competitivos
Enzimas Antioxidantes
Secuestradores de RL
Antioxidantes
Proteínas -Amino ácidos
(baja reactividad / alta concentración)
OXIDACIÓN PROTEICA
Proteínas radical Proteínas - unidas a ERO Aldehídos,….
Productos Estables de la
DEGRADACIÓN OXIDACIÓN DE PROTEÍNAS ACUMULACIÓN
EXCRECIÓN Amino ácidos oxidados RE-UTILIZACIÓN
(Síntesis proteica)
Cascada de Señalización /
Expresión génica
Diabetes
Arteriosclerosis
Neurodegenerativas
Gregorio M S, Redox Report. (2005)10(4):174-184
O3
L Re, Martínez-Sánchez G. Drug Response (2011)
Febrero 13, 2003
Bajas concentraciones de toxinas pasadas
por alto
Contaminantes potenciales y sus efectos beneficiosos a bajas dosis.
Octubre 17, 2003
HORMESIS: Bebiendo de un cáliz envenenado
Edward Calabrese, Profesor de la Escuela de Salud Publica y Ciencias de la Salud, Univ. de Massachusetts
Mayo 1, 2009 Rececibió el Premio Marie Curie por el trabajo:
Hormesis: Dosis bajas, Radiación y salud
Hormesis relación dosis / respuesta en la cual la respuesta a una dosis baja es opuesta al de una dosis alta. Como consecuencia, una respuesta hormética refleja curvas bifásicas y no monotónicas.
Misasa primavera caliente, Japan
HORMESIS y RADIACIÓN
Jpn J Cancer Res. 1994 Nov;85(11):1063-6.
Relación dosis respuesta, SOD y PL en corteza cerebral irradiada de rata
Yamaoka 1991
Mecanismos propuesto para explicar la Hormesis durante las exposición a
radiaciones
La radiación, un estímulo no fisiológico, a bajas dosis puede: -incrementar la actividad de la enzimas antioxidantes -incrementar la actividad de enzimas reparadoras del ADN -disminuir el daño oxidativo -disminuir la incidencia de cáncer -incrementar el tiempo de vida -incrementar la generación de RL
Estresantes pueden alterar la funcion genética
David A. Sinclair, Toward a unified theory of caloric restriction and longevity regulation Mechanisms of Ageing and Development
2005, 126(9):987-1002
Nutrición Estresantes ambientales
Estresantes pueden actuar en a célula a nivel genético
e incrementar la longevidad.
Ejercicio
Estrés
emocional
Estrés oxidativo
Respuesta Hormetica del O3
Respuesta
Farm
acoló
gic
a
Excepto para la vía inhatoria
1 mg/d
10 mg/d
Éxito Terapéutico del Ozono = ∑A(B +C/D + E + F) + G + H
A. Buenas Prácticas Clínicas
B. Calidad del O2/O3
C. Dosis
D. Diagnóstico Redox
E. Experiencia del médico
F. Selección de la vía de administración
G. Factores Externos (controlables) e.j. estado nutricional
H. Factores Internos (no controlables) e.j. factores genéticos
L Re and G Martínez-Sánchez (2010): Emergent Therapies: Ozone. Aracne Ed. ISBN: 978-88-548-3445-3
Ozono. Modulación del sistema inmune.
TNFa, IL-1, Otras citocinas,
Moléculas de adhesion ICAM-1, VCAM-1
Proteína de shock térmico HSP-70, Proteínas de fase aguda,
Óxido nítrico sintasa inducible (ONSi), SOD dependiente de Mn
Hematopoyetinas, Otras proteínas
Trascripción
Extracelular Extracelular
Intracelular
NUCLEO
O3 O3- Intermediarios
Lipoperóxidos
H2O2
Ozono
bloquea la
síntesis de
las caspasas
1, 8, 12
Eur J Phramacol 2009, 603:42-49
Cascada de las Caspase
Esos resultados indican que el ozono puede ser efectivo en la prevención del dolor neuropatico, actuando a través de un mecanismo antes no explorado, la modulación de caspasas cerebrales con efectos pro-inflamatorios y pro-apoptóticos
Foto de una paciente con dolor sub-escapular 1 min después de la inyección (puntos de inyección marcados con una X) con O2/O3 8 µg/mL, 2-3 mL. Nótese que en la zona en la cual se refería el dolor (central y derecha en la foto) aparece una coloración rosada (eritema) mientras que en la zona donde no refería dolor (izquierda en la foto) el eritema no aparece.
Lamberto Re, Gregorio M. Sánchez, Nabil Mawsouf. Clinical evidence of ozone interaction with pain mediators. Saudi Med J 2011; Vol. 32 (12) 1363:1367.
O3 inhibe dolor periférico
IL-1
IL-6
IL-8
TNF
J Bone Join Surg Am (2006)
Un estímulo inocuo
puede general una
respuesta amplificada
Sensibilización
al dolor
periférico COX-2-PG
PLA2
Arterioscler Throm Vasc Biol 2006
O3
La reacción del Ozono usualmente se aprecia mejor en la zona dolorosa
Lamberto Re, Gregorio Martínez Sánchez. Terapias emergentes: ozono. ¿Qué debe saber el paciente y cómo el médico debe actuar?. Ed. Aracne, Roma, Italia 2010. ISBN: 978-88-548-3706-5.
Mecanismo teórico para explicar la estimulación de la síntesis de 2,3 difosfoglicerato (2,3 DFG) por el ozono. ROOH, lipo-peróxido; ROH, alcohol; GSH, glutatión reducido; GSSG, glutatión oxidado.
Dosis de Ozono recomendada según la modalidad de
suministración (µg/mL) LOCAL
Dosis Observaciones
Alta Media Baja
Auricular 30 25 20 5 min
Agua ozonizada (lavados locales) 125-500 100-80 40-80 burbujear 10 min
Agua ozonizada (ingestión) 125 80 40 120 mL, burbujear 10 min
Vaginal 30-40 25 20 1-2 L/ 0,1-0,2 L/min
Vescico-uretral 20-25 15 10 1-2 L/ 0,1-0,2 L/min
Retal 30-40 20-30 5-10 100-150 mL
Bolsas 40-60 30 20 20-30 min
Sauna 10 8 5 20-30 min / Temp. 40-45 °C
AEPROMO. MADRID DECLARATION ON OZONE THERAPY. International Meeting of Ozone Therapy Schools. Madrid, Spain, 2010.
Vías no recomendada: inhalatoria
Dosis de Ozono recomendada según la modalidad de
suministración (µg/mL) SISTEMICA
Dosis Observaciones
Alta Media Baja
Gran Auto hemo-
trasfusión 30-40 20-30 10-20 50-100 mL
Auto hemo
Trasfusión menor 20-30 10-20 5-10 5 mL
Paravertebral 20 15 10 Aguja 22-27Gx1 ½, 5-20 mL
Subcutánea 10 8 5 1-2 mL máximo 100 mL/sesión
Intra-articular 20 10 5 1-2 mL (dedo), 5-20 mL otros
Acupuntura / reflexología 30 20 10 0,1 - 0,3 mL
AEPROMO. MADRID DECLARATION ON OZONE THERAPY. International Meeting of Ozone Therapy Schools. Madrid, Spain, 2010.
Vías no recomendada: itra venosa directa
Racional para el control de la dieta
Antes, Durante y Después de la ozonoterapia
Antes: Valorar estado nutricional y restablecerlo a
valores normales según los requerimientos
Durante: Mantener consumo basal de nutrientes
aportados por la dieta
Después: Proceder a la suplementación con los
nutrientes deficientes (Vit. E, C. Se, Mn, Cu, Zn)
Estudios Bioquímiocos Perfil de estrés oxidativo
Diganóstico del integral EO: Una foto del estado del EO en el paciente
Perfil Normal Perfil patológico
Diganóstico integrado del ERO
Tipos de Estudios:
Actividad Antioxidante Tota,
Enzimas,
Indicadores de daño a Biomoléculas
Antioxidantes de bajo peso molecular
Utilidad:
Diagnóstico de grupos de pacientes
Diagnóstico de pacientes individuales
Monitoreo de una intervención nutricional
Monitoreo de una intervención farmacológica
Los sistemas Ultra micro
analicos hacen posible un
anális rápido, con bajos
costos y automatiación.
Activación de
neutrófilos PRODUCION de EROS
Daño a
tejidos
H2O2
HOCl
Mieloperoxidasa
OXIDACIÓN DE PROTEÍNAS
Formación de
Ditirosina
n
Oxidación de
SH
APOP
LDL
LDL oxidada
Arteriosclerosis
Limfocitos T y B
Célula endotelial
Monocito
Desregulación del sistema
Inmune
IL-1
TNF
IL-6
INFLAMACIÓN
CRÓNICA
Disminución de
los antioxidantes
Quimiotaxis
reclutamiento de
neutrófilos
Gregorio M S, Redox Report. (2005)10(4):174-184
PRODUCTOS AVANADOS DE LA OXIDACION DE
PROTEÍNAS
Valores PAOP M
Normal 12.13±0.93
Diabetes 19-21*
Colitis 29*
Bronchitis 95**
Ataxia 119**
Monitoreo de una intervención terapéutica
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
Principio Final Principio Final Tiempo de colecta de las muestras
Antibiótico Ozono Grupos
Concentración de glucosa en plasma (mM)
Razón CAT/SOD
Antibiótico
Ozono
Control
O2- + SOD H2O2 + CAT H2O
Diagnóstico clínico de grupos de pacientes
Diagnóstico clínico de grupos de paciente
Paciente con sobrecarga de Fe
Ancitividad Antioxidante Total
PP (7.320.56 ) 61.35 M MDA
Enzimas
SOD (1.450.15) 13.75 U·mL -1·min -1
CAT (161.512.5 ) 1545 U·mL-1·min -1
CAT/SOD (0.110.02 ) 0.11
Daño a Biomoléculas MDA (1.740.27) 6.56 M
ROOH (10317 ) 67.40 M
PAOP (12.130.93 ) 58.21 M
Antioxidantes de bajo PM Vit. C (30-150 ) 3.18 M
GSH (786-1146 ) 301.18 mg·L-1
Síndrome de
cansancio crónico
HC. 39 SHC
54 años ♀
Seguimiento de una Intervención Nutricional
International Journal of Vitamin and Nutrition Research (2005). 75(1):19-27.
Effects of increase micronutrients intake on oxidative stress indicators in
HIV/AIDS patients. Lidianis Luján, Lizette Gil, Gregorio Martínez, Attilia Giuliani, Ivón González, Alicia Tarinas, Alejandro
Álvarez, Randelis Molina, Maite Robaina, Rolando Tápanes, Alberto Nuñez, Jorge Pérez
Futuro: Diagnóstico automatizado
Datos
Lab.
Algoritmos
INTERPRETACION simplificada
Futuro cercano
1 Normal
2 Moderado / bajo
3 Alto
4 Crítico
Daño Eq. Variables
> 10% ± 10 %
Recomendaciones al médico
Datos Clínicos
Perspectivas
Preguntas
Gregorio Martínez Sánchez, Pharm.D, Ph.D.
Investigador Titular
Director científico Medical Center Beauty Benefit® srl
Contacte a:
gregorcuba yahoo.it