Este artículo nos muestra que la exposición repetida a dosis bajas de ozono, como ocurre en los días de alta contaminación, causa un estado de estrés oxidativo crónico, que hace referencia a un proceso que tiene lugar en nuestro cuerpo debido a un exceso de radicales libres y a la falta de antioxidantes para contrarrestarlos. El aumento de estos radicales libres da lugar a que nuestras células se oxiden, afectando a su funcionamiento y provocando daños. Los efectos de la radiación solar en los contaminantes de los gases (monóxido y dióxido de carbono, óxido nítrico y compuestos orgánicos volátiles) producen moléculas como el ozono, que tienen un alto potencial de oxidación. Por tanto, la exposición crónica al ozono causa estrés oxidativo, con consecuencias negativas que incluyen niveles elevados de especies reactivas de oxígeno (ROS) y una disminución de la respuesta del sistema de defensa antioxidante.
Los organismos aeróbicos, principalmente los vertebrados, obtienen energía a través de la oxidación de sustratos orgánicos con oxígeno molecular. A veces, sin embargo, el oxígeno se reduce parcialmente, lo que resulta en la generación de moléculas prooxidantes como el ion superóxido. Estos intermedios son fácilmente neutralizados por el sistema de defensa antioxidante, manteniendo el equilibrio de oxidación y reducción. Sin embargo, los niveles elevados de ROS y la disfunción del sistema de defensa antioxidante causan un estado de estrés oxidativo crónico, que, como se ha comentado, altera los procesos celulares, lo que resulta en daño de los orgánulos, alteraciones metabólicas y la aparición de la apoptosis o muerte celular programada, proceso fisiológico que el organismo usa para deshacerse de las células dañadas o anormales y que puede verse alterado en las células cancerosas.
Las ROS incluyen los radicales libres y sus metabolitos, como el superóxido, los radicales hidroxilo y el peróxido de hidrógeno (H2O2). Estas ROS pueden oxidar el ADN, las proteínas y los lípidos y se generan tanto por mecanismos endógenos como exógenos. Las endógenas se producen durante el metabolismo aeróbico mitocondrial en el retículo endoplasmático y en los peroxisomas. Las exógenas, por el contrario, son el resultado de la exposición a una serie de factores ambientales, incluida la contaminación del aire y los oxidantes resultantes de la combustión de hidrocarburos y tabaco (estos interactúan con las moléculas de la piel e incluso pueden cruzarla, alcanzando el torrente sanguíneo), y la radiación solar UV, que se absorbe a través de la piel.
El oxígeno es esencial para el metabolismo aeróbico. Sin embargo, también puede ser tóxico bajo ciertas circunstancias. Durante el metabolismo mitocondrial, el oxígeno se utiliza en una serie de reacciones químicas que producen energía. El proceso también produce radicales libres, que son neutralizados por mecanismos de defensa antioxidantes como la superóxido dismutasa (SOD) y el glutatión a través de una serie de reacciones de oxidación-reducción.
Los efectos de las ROS dependen de la concentración. A concentraciones fisiológicas durante el equilibrio redox, estas señalan las respuestas metabólicas en las células. El aumento de los niveles de ROS estimula el sistema de defensa antioxidante, promueve el crecimiento celular, regula el ciclo celular y modula el sistema inmunológico. Sin embargo, la exposición crónica al ozono altera los sistemas de defensa antioxidante, lo que provoca una señalización intracelular y un metabolismo celular deteriorados y la apoptosis. Esto puede explicar la doble acción del ozono: se puede administrar dosis altas de ozono con fines terapéuticos, pero la exposición crónica a dosis bajas se asocia con enfermedades degenerativas.
En cuanto al sistema de defensa antioxidante, durante la evolución, la aparición de pigmentos dio lugar a organismos fotosintéticos, que aumentaron las concentraciones de oxígeno atmosférico, permitiendo el desarrollo de los mecanismos necesarios para usar la molécula a través de la oxidación de la glucosa, produciendo grandes cantidades de energía en forma de trifosfato de adenosina (ATP) y generando ROS. Esto proporcionó a las células sistemas de producción de energía altamente eficientes. La ventaja evolutiva de los organismos aeróbicos también aumentó los niveles de radicales libres y ROS, y condujo al desarrollo de sistemas de defensa antioxidante.
Estos sistemas están formados por sustancias de bajo peso molecular capaces de neutralizar espontáneamente el ROS y sus derivados, y pueden actuar de varias maneras: disminuyendo la concentración de oxidantes, previniendo la reacción a través de la eliminación de radicales libres, uniéndose iones metálicos para evitar la formación de ROS, convirtiendo peróxidos en productos menos reactivos y, por último, deteniendo la propagación.
Antioxidantes dietéticos como el β-caroteno (un precursor de la vitamina A), el ácido retinoico y el ácido ascórbico (vitamina C) neutralizan y eliminan el O2− y mantienen el α-tocoferol (vitamina E) en el estado activo reducido. Por tanto, incluir antioxidantes en nuestra dieta es fundamental para garantizar un estado de salud.
Este documento también comenta la relación entre el estrés oxidativo, la plasticidad sináptica y la enfermedad neurodegenerativa. El estrés oxidativo crónico secundario a la exposición crónica al ozono afecta negativamente al comportamiento y la función cognitiva. En la enfermedad de Alzheimer, las alteraciones mitocondriales causadas por la sobreproducción de β-amiloide inducen la producción de ROS, lo que lleva al daño celular y la muerte. El resultado es la disfunción de la neurotransmisión y el deterioro del transporte axonal.
Los aumentos crónicos en la producción de ROS, combinados con la disfunción del sistema de defensa antioxidante, representan un riesgo considerable de desarrollar enfermedades neurodegenerativas. Las moléculas prooxidantes tienen un impacto directo en la plasticidad sináptica, causando pérdida de la columna dendrítica, muerte neuronal y pérdida de la capacidad de reparación del cerebro. Esto resulta en la pérdida de contactos sinápticos, lo que afecta al procesamiento de la información en las redes neuronales. El aumento de la producción de ROS también altera las cascadas de señalización involucradas en la expresión génica, lo que lleva a déficits cognitivos que pueden desencadenar enfermedades neurodegenerativas.
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