Evolución del concepto de “Estrés Oxidativo”, medio siglo de aportes de nuestra Facultad

Abstract

La siguiente revisión presenta algunos elementos acerca de la evolución del concepto de “Estrés Oxidativo”, que van desde las primeras observaciones bioquímicas en sistemas enzimáticos hasta aproximaciones terapéuticas actuales a nivel preclínico. En el transcurso de ya más de medio siglo de aportes, se destaca en etapas tempranas del desarrollo del concepto la participación de investigadores que trabajaron activamente en la Facultad de Medicina, Universidad de la República (Montevideo, Uruguay) y en particular en su Departamento de Bioquímica, incluyendo al Profesor Visitante John Totter y al Profesor Eugenio Prodanov. El entendimiento de los procesos metabólicos que conducen a la formación y eliminación de especies oxidantes y radicales libres, y el desarrollo de técnicas para su identificación, detección y cuantificación ha sido un foco central del área. Se analiza el desarrollo y evolución del concepto de “Estrés Oxidativo” que se define actualmente como una situación de desbalance metabólico que conduce a alteración de la señalización redox y/o daño oxidativo facilitando el desarrollo y progresión de patología degenerativa e inflamatoria. Los fenómenos oxidativos también son utilizados por células del sistema inmune como mecanismo citotóxico contra patógenos invasores. Un avance importante del área se dio con el reconocimiento que el metabolismo del radical óxido nítrico se conecta con procesos oxidativos, en particular a través de su reacción difusional con el radical superóxido para rendir peroxinitrito, un peróxido y nucleófilo inestable y reactivo en sistemas biológicos. La mejor comprensión de los mecanismos intra y extracelulares de formación de especies oxidantes, incluyendo el rol de la disfunción mitocondrial, y los mecanismos de señalización redox, están dando lugar al desarrollo de estrategias nutricionales y farmacológicas con capacidad de modular in vivo fenómenos oxidativos asociados a patología. He seleccionado observaciones y trabajos con énfasis bioquímico que considero relevantes a nivel universal, relacionándolos e integrándolos con aportes que se han realizado desde nuestra Facultad en el área de estrés oxidativo.

The following review presents elements in relation to the evolution of the “Oxidative Stress” concept, that span from the first biochemical observations in enzymatic systems to the current therapeutic strategies at the preclinical level. In more than half a century of contributions to the field, it is remarkable the participation of investigators of the Facultad de Medicina, Universidad de la República (Montevideo, Uruguay) from the early days of the research, in particular the Department of Biochemistry, including Visiting Professor John Totter and Professor Eugenio Prodanov. The understanding of the metabolic processes that lead to the formation and detoxification of free radicals and oxidant species, and the development of methodologies for its identification, detection and quantitation has been a central topic of the area. The concept of oxidative stress has developed and evolved to the current definition representing a metabolic imbalance that leads to the alteration of redox signaling and/or an oxidative damage, which in turn facilitates the development and progression of degenerative and inflammatory pathology. Oxidative events are also utilized by immune system cell as a cytotoxic mechanism against invading pathogens. An important advance in the area was the recognition that the metabolism of the free radical nitric oxide was connected with oxidative processes, in particular through its diffusional reaction with superoxide radical to yield peroxynitrite, an unstable and reactive nucleophile and peroxide in biological systems. A better understanding of the intra- and extracellular mechanisms of formation of oxidant species, including the role of mitochondrial dysfunction, as well as the mechanisms of redox signaling, are providing opportunities for developing nutritional and pharmacological strategies for the in vivo modulation of oxidative events associated to pathology. I have selected observations and works with a biochemical emphasis that I consider relevant, and relating and integrating them with contributions carried out from our Faculty in the area of oxidative stress.