animales: Estrés oxidativo: funciones de la mitocondria, los radicales libres y los antioxidantes

CLÍNICAS VETERINARIAS DE NORTEAMÉRICA Pequeños animales Estrés oxidativo: funciones de la mitocondria, los radicales libres y los antioxidantes EDITOR

Lester Mandelker, DVM

2008

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Volumen 38

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Número 1

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CLÍNICAS VETERINARIAS PEQUEÑOS ANIMALES

Estrés oxidativo: funciones de la mitocondria, los radicales libres y los antioxidantes EDITOR LESTER MANDELKER, DVM, Community Veterinary Hospital, Largo, Florida COLABORADORES SCOTT A. BROWN, VMD, PhD, Diplomate, American College of Veterinary Internal Medicine; Josiah Meigs Distinguished Professor, and Head, Department of Small Animal Medicine and Surgery, College of Veterinary Medicine, University of Georgia, Athens, Georgia HUA CAI, MD, PhD, Division of Molecular Medicine, Department of Anesthesiology; and Department of Medicine, Cardiovascular Research Laboratories, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California LING GAO, MD, PhD, Division of Molecular Medicine, Department of Anesthesiology; and Department of Medicine, Cardiovascular Research Laboratories, David Geffen School of Medicine, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California EDDIE GARCIA, DVM, Clinic Director, Veterinary Medical Clinic, Tampa, Florida ELIZABETH HEAD, PhD, Assistant Professor in Residence, Institute for Brain Aging and Dementia, Department of Neurology, University of California at Irvine, Neuroscience Research Facility, Irvine, California KARINE LAUDE, PhD, FORENAP Pharma, Rouffach, France LESTER MANDELKER, DVM, Community Veterinary Hospital, Largo, Florida JAIME ROFINA, DVM, PhD, Faculty of Veterinary Medicine, Department of Pathobiology, Division of Pathology, Utrecht University, Utrecht, The Netherlands DAVID TWEDT, DVM, Diplomate, American College of Veterinary Internal Medicine (Small Animal Internal Medicine); Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences, Colorado State University, Fort Collins, Colorado

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COLABORADORES

PETER VAJDOVICH, PhD, Diplomate, European College of Veterinary Pathology; Associated Professor, Department of Internal Medicine and Clinics, Szent István University, Budapest, Hungary CRAIG WEBB, DVM, PhD, Diplomate, American College of Veterinary Internal Medicine (Small Animal Internal Medicine); Department of Clinical Sciences, College of Veterinary Medicine and Biomedical Sciences, Colorado State University, Fort Collins, Colorado DAVID L. WILLIAMS, MA, VETMB, PhD, CERTVOPHTAL, FRCVS, Associate Lecturer, Veterinary Ophtalmology, Department of Veterinary Medicine, University of Cambridge; Fellow and Lecturer in Pathology, St. John´s College, Cambridge, England, United Kingdom STEVEN ZICKER, DVM, PhD, Diplomate, American College of Veterinary Internal Medicine; Diplomate, American College of Veterinary Nutrition; Veterinary Clinical Nutritionist, Pet Nutrition Center, Hill´s Pet Nutrition, Inc., Topeka, Kansas

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Estrés oxidativo: funciones de la mitocondria, los radicales libres y los antioxidantes ÍNDICE

VOLUMEN 38 • NÚMERO 1 • 2008

Prefacio Lester Mandelker Introducción al estrés oxidativo y disfunción mitocondrial Lester Mandelker

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En este artículo se analizan el estrés oxidativo y la disfunción mitocondrial. Las mitocondrias son los principales productores de radicales libres y el objetivo principal de las lesiones oxidativas. El estrés oxidativo es, simplemente, el aumento de los radicales libres (especies reactivas de oxígeno/especies reactivas de nitrógeno) que se encuentran en las células y se acumulan hasta superar los valores normales. El estrés oxidativo excesivo o inadecuado daña las células y los tejidos, específicamente las mitocondrias, las membranas celulares, el ADN, las proteínas y los lípidos.

Radicales libres y antioxidantes en el proceso inflamatorio y en las lesiones por isquemia-reperfusión Peter Vajdovich

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En este artículo se analizan los conocimientos actuales sobre la función de los radicales libres y los antioxidantes en los procesos inflamatorios y en las lesiones por isquemia y reperfusión. En él se describen las manifestaciones de la inflamación aguda y se esbozan los procesos celulares que tienen lugar durante la inflamación. Asimismo, se señalan los mediadores bioquímicos de la inflamación, destacando el óxido nítrico, además de detallarse el proceso de las lesiones por hipoxia y reperfusión, las enzimas que participan, su tratamiento y los estudios sobre las lesiones por hipoxia y reperfusión en varias especies animales.

Estrés oxidativo y hepatopatía Craig Webb y David Twedt

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Los prooxidantes son numerosos y variados. Los mecanismos de acción de los antioxidantes son igual de variados, y es probable que el estrés oxidativo no sea simplemente la suma aritmética de estas dos fuerzas opuestas sino que se trate de un conjunto complejo de fórmulas interrelacionadas con áreas grandes de superposición y pequeñas de efecto único. En este artículo se revisa el lenguaje del estrés oxidativo, se presentan sus consecuencias, se analiza brevemente v

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la fisiopatología del estrés oxidativo en el hígado y se revisan las opciones de tratamiento antioxidante más importantes para los pequeños animales con hepatopatía.

Fisiopatología mitocondrial, especies reactivas de oxígeno y trastornos cardiovasculares Ling Gao, Karine Laude y Hua Cai

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En este artículo se analiza la fisiopatología mitocondrial, las especies reactivas de oxígeno y los trastornos cardiovasculares. Las cadenas respiratorias mitocondriales son responsables del metabolismo energético y de la producción de ATP a través del ciclo antidepresor tricíclico, el acoplamiento de la fosforilación oxidativa y la transferencia de electrones. El mitocondrión produce especies reactivas de oxígeno como «productos secundarios» de la respiración que participan en la patogenia de varios trastornos clínicos como la insuficiencia cardíaca, la hipoxia, las lesiones por isquemia y reperfusión, la diabetes, los trastornos neurodegenerativos y los procesos fisiológicos del envejecimiento.

En este artículo se analizan en profundidad los estudios de observación y experimentales sobre estas funciones patológicas de la mitocondria.

Estrés oxidativo y nefropatía crónica Scott A. Brown

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Hacer más lenta la progresión de la nefropatía crónica (NPC) es una parte fundamental del tratamiento de los perros y gatos afectados. Aunque antes se desconocía, el estrés oxidativo renal es un factor que participa en la progresión de la NPC canina, y es probable que tenga la misma importancia en la NPC felina. Suelen recomendarse antagonistas de renina-angiotensina, antagonistas de los canales del calcio, ácidos grasos poliinsaturados n-3 y tratamientos antihipertensivos y antiproteinúricos para los perros y gatos con NPC con el fin de que reduzcan el estrés oxidativo renal disminuyendo la producción de especies reactivas de oxígeno. Los últimos datos indican que los suplementos dietéticos con antioxidantes específicos son importantes para limitar el estrés oxidativo renal y la progresión de la NPC.

Estrés oxidativo, envejecimiento y trastorno del sistema nervioso central en el modelo canino del envejecimiento cerebral humano 167 Elizabeth Head, Jaime Rofina y Steven Zicker El declive de la función cognitiva que acompaña al envejecimiento en los perros puede tener una base biológica, y muchos de los trastornos que se asocian a este envejecimiento pueden mitigarse realizando modificaciones en la dieta para que incorpore neutracéuticos determinados. Basándose en las investigaciones previas y en los resultados de los estudios de laboratorio y clínicos, los antioxidantes pueden ser una clase de neutracéuticos beneficiosos para los perros ancianos. En el cerebro de los perros ancianos se acumulan oxidantes perjudiciales para las proteínas y los lípidos, lo que puede causar una disfunción de las vi

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células neuronales. La producción de radicales libres y la falta de enzimas antioxidantes compensadoras pueden dar lugar a modificaciones perjudiciales de las macromoléculas importantes del interior de las neuronas. Disminuir la lesión oxidativa a través de una alimentación con ingredientes ricos en un amplio espectro de antioxidantes mejora significativamente, o ralentiza la pérdida del aprendizaje y la memoria en los perros ancianos.

El estrés oxidativo y el ojo David L. Williams

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Los procesos oxidativos y, especialmente, los fotooxidativos son factores críticos en muchos trastornos oculares, pero quienes investigan las enfermedades oculares no suelen reconocerlos. El autor analiza el estrés oxidativo en los procesos inflamatorios de la conjuntiva, la córnea y la úvea en la formación de cataratas en el cristalino, en la degeneración de la retina, y en los trastornos patológicos del nervio óptico, la inflamación en la neuritis óptica y la degeneración en el glaucoma.

Comercialización de nuevos tratamientos Eddie Garcia

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En este artículo se analiza cómo ayudar a los veterinarios a: 1) comprender cómo piensan los consumidores y por qué compran o no algunos artículos y 2) mejorar sus habilidades como vendedores y de marketing. Se recomiendan suplementos y neutracéuticos, y se dan estrategias de marketing para comercializarlos. El artículo destaca la importancia de la función que tienen los veterinarios como asesores sobre el uso y la eficacia de los suplementos en sus clínicas basándose en la experiencia existente.

Efectos celulares de los antioxidantes comunes Lester Mandelker

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Este artículo presenta información sobre los efectos celulares del uso de varios antioxidantes organizada en tablas. La información procede de fuentes científicas y de investigaciones científicas de Medline. Se sugiere a los profesionales que utilicen su buen juicio y razonamiento lógico cuando utilicen estos suplementos en situaciones clínicas.

Índice alfabético

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Prefacio

Lester Mandelker, DVM Editor

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e siento muy honrado por tener la oportunidad de abordar un aspecto importante de la medicina: el estrés oxidativo. Esta publicación trata sobre los trastornos del estrés oxidativo relacionados con los daños que causan los radicales libres, la inflamación celular y las enfermedades, y especialmente sobre cómo afectan a órganos específicos como el corazón, el hígado, el riñón, el cerebro e incluso el ojo. La mayoría de nosotros conocemos los efectos del oxígeno y de los radicales libres, y las lesiones que pueden producir. En esta publicación se analizan estos efectos y su relación con cada sistema orgánico. Cada autor presenta su punto de vista sobre el estrés oxidativo y analiza los beneficios de los antioxidantes.

El estrés oxidativo es un trastorno fisiológico que se produce cuando existe un desequilibrio importante entre la producción de especies reactivas de oxígeno (ERO) y las defensas antioxidantes. Puesto que el estrés oxidativo se produce en casi todas las enfermedades, podemos preguntarnos si forma parte del proceso patológico o si es una enfermedad por sí mismo. La inflamación también es una parte importante de las lesiones causadas por los radicales libres y constituye una parte muy importante del estrés oxidativo. Los mediadores inflamatorios, como las especies reactivas de oxígeno y el factor de necrosis tumoral alfa, activan la inflamación mediante factores de transcripción como la proteína nuclear kappa B (NF-␬ß), que transcribe los genes en el núcleo de la célula para producir células inflamatorias. Este factor de transcripción es una parte muy importante de la cascada inflamatoria, es muy sensible a los cambios del estrés oxidativo y se ha denominado sensible al estado redox (proporción oxidante/ antioxidante). En esta publicación se incluye un artículo que analiza en profundidad los radicales libres y el proceso inflamatorio.

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PREFACIO

Sabemos que la oxigenación y los radicales libres de oxígeno son necesarios para rechazar los microorganismos invasores, así como que se producen radicales libres (especies reactivas de oxígeno) todos los días durante la respiración normal a través de la cadena respiratoria de las mitocondrias y durante la producción de energía en todos y cada uno de los mitocondriones. Por tanto, puede considerarse que el estrés oxidativo es una consecuencia necesaria de las funciones fisiológicas, como la respiración, la digestión y el metabolismo, por lo que no todas las formas de estrés oxidativo son perjudiciales, también aportan algunos beneficios. Sin alguna forma de estrés oxidativo, las células no podrían sobrevivir. El estrés oxidativo dirige muchas de las más importantes rutas de señalización que producen nuevos tejidos, cicatrizan las heridas, fomentan el crecimiento y permiten que el organismo se adapte al estrés y a la enfermedad, por lo que es algo común que se produce en casi todas las células. El estrés oxidativo sólo supone un problema para la salud cuando es excesivo o inadecuado. El estrés oxidativo excesivo puede dañar las proteínas, las membranas celulares, el ADN, los lípidos y diversos tejidos de todo el organismo. Si el estrés oxidativo lesiona los tejidos y produce disfunción mitocondrial, ¿no debería considerarse su tratamiento médico? Actualmente, la medicina clínica no aborda correctamente el concepto de tratamiento del exceso del estrés oxidativo que se produce junto con las enfermedades.

En esta publicación se analizará este concepto.

La disfunción orgánica empieza a nivel celular principalmente en la mitocondria, lo que será un tema principal de esta publicación. Las mitocondrias son las organellas celulares más importantes, no sólo porque producen la energía necesaria para la vida, sino también porque determinan si las células viven o mueren. Además, contienen su propio ADN (ADNmt), lo que les permite autoduplicarse. Las mitocondrias también son los mayores productores de especies de radicales libres y un objetivo principal de las lesiones oxidativas. Si se tiene esto en cuenta, se deduce que las lesiones oxidativas, que causan trastornos de la función mitocondrial, pueden interferir en la función celular. Esta interferencia suele expresarse como trastorno mitocondrial y puede afectar a todos los aspectos de la salud.

En esta publicación han participado veterinarios y médicos muy conocidos y respetados, más expertos que yo, que creen que el estrés oxidativo es una parte importante del proceso patológico. Les agradezco mucho sus aportaciones y su habilidad para explicar cómo afecta el estrés oxidativo a cada órgano (es decir, corazón, riñón, ojo, hígado y cerebro). Cada autor presenta los datos y las investigaciones disponibles e interpreta el significado, mediante la medicina basada en la evidencia, de la aplicación de los antioxidantes y los productos farmacéuticos para el tratamiento del estrés oxidativo. Esto es la medicina convencional. Existen numerosos productos farmacéuticos para tratar el estrés oxidativo. Por ejemplo, los beta-bloqueantes reducen las contracciones cardíacas y disminuyen la frecuencia cardíaca. Esta acción específica aminora la producción de energía por las mitocondrias en el corazón, y así reduce la producción de radicales libres, lo que a su vez hace disminuir el estrés oxidativo. Los tratamientos para la hipertensión también reducen el estrés oxidativo en los tejidos al descender la presión arterial. Existen muchas otras muestras de que los productos farmacéuticos y neutracéuticos reducen el estrés oxidativo, y nosotros, como profesionales, merecemos

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PREFACIO

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utilizar más tratamientos específicos si son beneficiosos para nuestros pacientes. Esta publicación le ayudará (como profesional clínico) a entender los mecanismos del estrés oxidativo y los tratamientos disponibles.

Lester Mandelker, DVM Community Veterinary Hospital 1631 W. Bay Drive Largo, FL 33770, USA Dirección electrónica: lestervet2@aol.com

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