Embed Size (px)
Citation preview
REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA - 2009
Sistema de Revisiones en Investigación Veterinaria de San Marcos
Autores: MV Carlos Millones Flores ([email protected])
Curso:
Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Medicina Veterinaria
Investigación II Maestría en Salud Animal
Radicales Libres de Oxigeno y el uso de Antioxidantes en un Ejercicio Forzado
1
Salud
Animal
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
I. Presentación
Muchos experimentos evidencian que es
posible afirmar que el ejercicio físico que se realiza
en forma aguda está asociado a un incremento de
ROS provocando cambios significativos en las
defensas antioxidantes propias del organismo,
induciendo un estado de estrés oxidativo y provocando
daño celular ( Collins, 1998; Vollaard et al., 2005).
Datos científicos, muestra que el incremento
significativo de las demandas de oxígeno que supone
la actividad física, sobre todo si es intensa y
continuada, es responsable de un ascenso paralelo
en la formación de radicales libres derivados del
oxígeno, considerándose éste uno de los principales
mecanismos iniciadores y/o amplificadores del daño
muscular asociado a la realización de actividad física
( Vassikakopoulos et al., 2003).
Los radicales libres son moléculas inestables
con electrones desapareados en sus órbitas mas
externas. Estas partículas, altamente reactivas,
pueden activar toda una serie de reacciones en
cadenas, capaces de dañar fibras de colágeno,
membranas celulares, estructuras nucleares, etc.
También promueven la permeabilidad vascular y
activan a una gran cantidad de sustancias que atraen
neutrófilos, lo que desencadena la infiltración por los
mismos en el músculo esquelético, originando una
respuesta inflamatoria (Clarkson et al., 2000).Por
Radicales Libres de Oxigeno y el uso de Antioxidantes en un Ejercicio Forzado
Car los Millones Flores (car [email protected])
tanto, el daño de la célula muscular, se acompaña de
un estado inflamatorio que además de condicionar
cambios histológicos desencadena un deterioro del
funcionamiento de las fibras musculares (Bredt et
al., 1994).
Considerando estos antecedentes, es fácil
comprender la importancia de disponer de
mecanismos antioxidantes adecuados, capaces de
proteger eficazmente al organismo de la agresión que
supone al propio ejercicio físico que realizan
particularmente los caballos deportivos, sobre todo,
cuando es intenso. Este hecho es importante durante
periodos de entrenamiento intenso y/o durante la
propia competición, donde se necesita una gran
cantidad de antioxidantes, que normalmente con el
aporte normal de la dieta no es suficiente para
mantener un estado de salud necesaria para optimizar
el rendimiento, siendo necesario su suplementación
externa (Finaud et al., 2006).
La relación antioxidante y rendimiento deportivo
es aún muy controvertida, lo que menos se discute son
los efectos de protección de los antioxidantes a los daños
oxidativos inducidos por el ejercicio, por la abundante
información que hoy en día existe al respecto (Reid,
2001). Los antioxidantes son sustancias que reducen el
daño oxidativo creado por los radicales libres. Este
sistema defensivo incluye antioxidantes endógenos
como las enzimas superóxido dismutasa (SOD), catalasa
(CAT), gutatiónperoxidasa (GPX) y glutatión (GSSH)
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
2
Salud
Animal
y antioxidantes aportados con la dieta como la
vitamina E (αtocoferol), vitamina C (ácido
ascórbico), coenzima Q10 y βcarotenos (pro
vitamina A), que ejercen cada uno su propio efecto
protector (Knez et al., 2000).
Estudios con animales, muestran que el
aumento de los niveles antioxidantes por intervención
génica o por aporte exógeno, es capaz de reducir la
mortalidad de forma significativa. El aporte exógeno de
Vit E (alfatocoferol) y selenio, por ejemplo, ha mostrado
disminuir la producción de TNFα ( Andresen et al.,
2006).
La vit C (ácido ascórbico) es probablemente
el antioxidante más importante del medio extracelular,
con funciones de cofactor enzimático. Su función
antioxidante deriva de su capacidad de actuar como
donante de electrones (Andresen et al., 2006).La
capacidad del sulphoxide dimethyl en medicina equina
es utilizado como antiinflamatorio en el tratamiento del
trauma muscular, tendinitis, laminitis, y artritis (Douwes
et al., 1998).El uso de estos fármacos exógenos, pueden
disminuir los efectos traumáticos que dañan la fibra
muscular de los equinos ante un ejercicio forzado.
II. Vitamina E
La vit E juega un importante papel en la
membrana celular, es el principal antioxidante capaz
de prevenir y bloquear la peroxidación lipídica y se
asocia a una respuesta inmunológica apropiada. Su
carencia incrementa el estrés oxidativo, disminuye
la capacidad de resistencia y se asocia a estados de
fatiga (Finaud J, et al., 2006; Chang et al., 2007). La
administración de vit E a ratas sometidas a esfuerzos
físicos, no ha mostrado aumento del rendimiento
respecto a las ratas del grupo control (Hartmann et
al., 1995). No obstante, otros autores afirman que el
uso de antioxidantes determina un retraso de la fatiga
muscular reduciendo el estrés oxidativo y mejorando
el rendimiento (Akova et al., 2001). La vit E es
imprescindible en el mantenimiento de la función del
sistema inmunológico (Nieman et al 2004). En
pacientes con sepsis puede servir para modular la
excesiva respuesta inflamatoria coordinada por los
macrófagos, preservando la capacidad de respuesta
a la infección ( Galli et al., 2005).
La vit E tiene, al parecer, un efecto protector
contra el daño oxidativo inducido por el ejercicio a
nivel de diferentes tejidos ( Evans et al., 2000). Sin
embrago, su suplementación para mejorar el
rendimiento físico es todavía algo contradictoria. En
sujetos sometidos a esfuerzos extenuantes con
suplementación de vit E, no se observaron diferencias
en su potencia aeróbica máxima, ni en el tiempo de
mantener el ejercicio (Stahl et al., 1997). ni tampoco
se han observado mejorías en sus marcas (Shephard
et al., 1998).
III. Selenio
El selenio (Se) forma parte de la enzima
Glutation peroxidasa (GSHPx) al igual que la
superoxido dismutasa (SOD), ambas enzimas se
encuentran en el citosol y reducen el anión peróxido
de hidrógeno y superóxido, respectivamente,
brindando protección a la célula y al organismo
(Miller et al., 1993; Murray et al., 2000).
3
Salud
Animal
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
VI. Vitamina C
La vit C (ácido ascórbico) es probablemente
el antioxidante más importante del medio extracelular,
con funciones de cofactor enzimático. Su función
antioxidante deriva de su capacidad de actuar como
donante de electrones, disminuyendo la peroxidación
lipídica, los niveles de O2, H2O2, manteniendo
estables los niveles de glutation peroxidasa y de vit E
(Andresen et al., 2006).
La suplementación con vit C ha sido muy
estudiada en deportistas, aunque se discuten sus efectos
preventivos sobre el estrés oxidativo, aunque se afirma
los niveles bajos de la vit C tiene efectos negativos sobre
el rendimiento (Finaud et al., 2006). En un estudio
experimental en cobayos, sometidos a ejercicio físico
extenuante y suplementación de vit C, de 4g/kg por dieta,
comparado con 2g/kg en los controles, se observó una
marcada reducción de varias enzimas mitocondriales
en los animales suplementados con vit C comparados
con el control. Sugiriendo estos resultados, un efecto
pro oxidante del escorbato (Packer , 1997). La
suplementación con vit C tampoco protegió de la
hemólisis causada por la deficiencia de VitE (Gohil et
al., 1987). La administración de vit C, vit E o de gutatión,
protege contra los efectos dañinos de los RL en el
ejercicio físico tanto en ratas como en seres humanos
(Sastre et al., 1992).
Recientes estudios sugieren que la vit C (1g)
en combinación con la vit E (400IU) atenúan el daño
oxidativo inducido por el ejercicio excéntrico
(Bloomer et al., 2006).
VII. Dimetilsulfoxido (DMSO)
El DMSO es conocido desde el siglo
diecinueve, tuvo su uso en las industrias de la madera,
recientemente son estudiadas sus propiedades
farmacológicas. Lo han utilizado desde entonces para
los usos clínicos y laboratorios diversos; como
solvente en estudios biológicos y como vehículo para
la terapia con otras drogas, presentando un gran
efecto cuando es utilizado solo (Santos et al., 2003).
VIII. Caracter ísticas FísicasQuímicas
DMSO, (CH3) 2SO, es una molécula
anfipática, con un dominio altamente polar y dos
grupos apolares, siendo soluble en medio acuoso y
orgánico. Debido a sus propiedades físicoquímicas,
el DMSO actúa como solvente muy eficiente para
los compuestos insolubles en agua y captura iones
hidrógenos (Santos et al., 1997)
Fué sintetizado por primera vez en el año
1886, por el ruso Alexandre Stayzell, es una molécula
de bajo peso molecular, confiriéndole una importante
propiedad biológica, el de atravesar cualquier
estructura del ser vivo. El DMSO dentro de sus
propiedades físicoquímicas, su punto de ebullición
es de 189ºC a 760mm/Hg,. Se distribuye en los tejidos
donde es oxidado en dimetilsulfona o dimetilsulfuro
que se elimina por la heces y orina (Mendez, 2003).
IX. Aplicaciones farmacológicas
Las propiedades farmacológicas y
fisiológicas y sus efectos no son completamente
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
4
Salud
Animal
entendidos ni estudiados. Las propiedades
consideradas importantes como sus efectos
terapéuticos o tóxicos incluyen su rápida penetración
y aumenta la absorción de otras sustancias a través
de las membranas biológicas; tiene efecto
antioxidante al neutralizar los radicales libres, efectos
sobre la coagulación (antagonista de la agregación
plaquetaria), actividad anticolinesterasa, efectos
antiinflamatorios, y anestésico local (Wood; 1975;
Baytin, 1986; Kingery, 1997).
El DMSO también ha sido usado en varias
situaciones terapéuticas en humanos. En 1978 fue
aprobado por la United Status Food and Drug
Administration (FDA) para su uso en el tratamientote
la cistitis intersticial, a través de instilación
intravesical (Stout et al., 1995; Parkin et al., 1997).
También ha sido usado con éxito en el
tratamiento de manifestaciones dermatológicas,
afecciones urinarias, pulmonar, reumática y renal
(Morassi et al., 1989; Iwasaki et al., 1994; Burgess
et al., 1998; MC. Cammon et al., 1998). Debido a
su actividad antininflamatória y neutralizador de
radicales libres.
X. Toxicología
Los efectos tóxicos del DMSO varían con
la concentración y el método de administración. En
concentraciones más del 50%, produce hemólisis
instantánea y precipitación del fibrinógeno en la
sangre. Las inyecciones Intravenosas de DMSO
pueden causar irritación y necrosis local, dependiendo
de la concentración y del frecuencia. El daño ocurre
rápidamente, especialmente en concentraciones
superiores al 80%. La inyección intraarterial de 100%
de DMSO produce lesión acentuada en el endotelio
y aglutinación de los eritrocitos (Rubin, 1983).
Inyecciones intravenosas en monos de 3g/Kg en el
40% de la solución una vez al día durante nueve días
habían producido un aumento transitorio en el ritmo
respiratorio y un aumento de la diuresis y hemólisis
de los glóbulos rojos (Torre et al., 1981).
En el uso tópical del DMSO es bien tolerado
bien, puede causar quemazón en el lugar, eritema,
edema y prurito transitorios (Santos et al., 2003).
Puede resultar eosinofilia y aumento significativo de
la histamina (Rubin, 1993).
Su acción biológica principal da lugar a una
neuroprotección contra isquemia cerebral al
neutralizar los radicales libres (radical hidroxilo)
convirtiéndose en su metabolito dimetilsulfona.
(Wood, 1975).
En animales, cuando los niveles de oxígeno
y glucosa están disminuidos por la disminución del
flujo sanguíneo en el encéfalo, el mensajero
intracelular, trifosfato de inositol (IP3), está
aumentado. El IP3 estimula la salida del calcio
intracelular crece la actividad celular, con la
producción subsiguiente de radicales libres y otros
productos del metabolismo, que son tóxicos para las
células (Wood, 1975).
El uso del dimetisulfoxido en medicina equina
se discute con especial referencia al trauma del
sistema nervioso central, endometritis crónico,
5
Salud
Animal
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
trauma del aparato locomotor, y de la patofisiología
isquémica del intestino. El efecto antiinflamatorio
del DMSO se utiliza en el tratamiento de
traumatismos, tendinitis, laminitis, artritis y miositis.
El DMSO puede reforzar los efectos de otras drogas.
(Douwes , 1998).
XI . Conclusiones
En esta revisión, se destaca el daño que los
radicales libres de oxígeno provocan en los diferentes
tejidos, que dependen del equilibrio que existe entre
estos y las múltiples y variadas defensas antioxidantes
de que dispone nuestro organismo. Cuando este
equilibrio se pierde a favor de estas sustancias, ya
sea por su producción excesiva, el debilitamiento de
los sistemas antioxidantes o por ambas causas,
aparece el estrés oxidativo, afección que se presenta
en los atletas humanos y caballos deportivos ante
ejercicios agudos y prolongados ejecutados con gran
esfuerzo, produciéndose alteraciones en la fibra
muscular.
En ocasiones, este desbalance resulta de tal
magnitud, que se hace indispensable modificar el estilo
de vida, eliminando hábitos tóxicos, incrementando
el suministro de antioxidantes de probada eficacia e
inocuidad., destacando el uso de la Vitamina E, el
selenio, vitamina C y el DMSO; evaluando algunos
de sus efectos, antiinflamatorios e inmunológicos.
XII. Bibliografía citada
1. Akova B, SurmenGur E, Gur H, Dirican M,
Sarandole E, Kucukoglus S. 2001. Exercise
induced oxidative stress and muscle performance
in healthy women role of vitamin E J Appl Physiol
; 84:141147.
2. Andresen M, Regueria T, Leighton F. 2006.
Estrés oxidativo en el paciente crítico. Rev Méd
Chile. 134:649656.
3. Bloomer RJ , Goldfarb AH, Mckenzie MJ .
2006. Oxidative stress response to aerobic
exercise. Comparison of antioxidant supplements.
Med Sci Sports Exerc ; 38:10981105.
4. Brayton, CF. 1986. Dimethyl sulfoxide (DMSO):
a review. Cornell Vet, ano a, n. 76, p. 6190.
5. Bredt DS, Snyder SH. 1994. Nitric oxide a
physiologic messenger molecule. Annu Rev
Biochem. 63 :175179.
6. Burgess JL, Hammer AP, Obertson, WO.
1998. Sulfhemoglobinemia after dermal
application of DMSO. Int J Dermatol, n. 37, p.
94954.
7. Chang C, Huang H, Tseng H, Hsuuw Y, Tso
T. 2007. Interaction of vitamin E and exercise
training on oxidative stress and antioxidant
enzyme activities in rat skeletal muscles. Journal
of Nutritional Biochemistry. 18: 3945.
8. Cla r kson PM, Thompson HS. 2000.
Antioxidants: what role do they play in physical
activity and health? American Journal of Clinical
Nutrition . 12: 637S646S.
9. Collins MG. 1998. The effects of caute
antioxidant supplementation on aerobic capacity
and high intensity training. Med Sci Sports Exerc
30: S322.
10. De La Torre IC, Surgeon TE, Wollman R.
1981. Subacute toxicity of intravenous dimethyl
fulfoxide in rhesus monkeys. J Toxicol Environ
Health, n. 7, p. 495.
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
6
Salud
Animal
11. Douwes RA, Van Der Kolk J H . 1998.
Dimethylsulfoxide (DMSO) in horses, Pub Med,
Feb 1;123(3):7480.
12. Evans WJ . 2000. Vitamin E, vitamin C, and
exercise. Am J Clim Nutr 72 : 647652.
13. F inaud J , Lac G, F ilaire E. 2006. Oxidative
stress. Relationship with exercise and training.
Sports Med 36: 327358.
14. Galli F. 2005. Vitamin C, vitamin E and immune
response. J Nutr Biochem 16: 257268.
15. Gohil K, Fothfuss L, Lang J , Packer L. 1987.
Effect of exercise trainin on tissue vitamin E and
ubiquinone content. J Appl Physiol 63:16381641.
16. Hartmann A, Niess AM, GrunertFuchs M,
Poch B, Speit G. 1995. Vitamin E prevents
exerciseinduces DNA damage. Mutation Res
346:195202.
17. Iwasaki T, Hamano T, Aizawa K, Kobayashi
K, Kakishita E. 1994. A case of pulmonary
amyloidosis associated with multiple myeloma
successfully treated with dimethyl sulfoxide.
Acta Haematol, n.. 91, p. 914.
18. Kingery WS. 1997. A critical review of
controlled clinical trials for peripheral neuropathic
pain and complex regional pain syndromes. Pain,
n. 73, p.12339.
19. Knez WL, Coombes JS, J enkins DG. 2000.
Ultraendurance exercise and oxidative damage.
Sports Med 36 : 429.441.
20. McCammon KA, Lentznerm NN, Moriar ty
RP, Schellhammer PF. 1998. Intravesical
dimethyl sulfoxide for primary amyloidosis of the
bladder. Urology, n. 52, p. 11368.
21. Mendez A. 2003. Lupus Eritromatoso
Sistémico. Revista Bioquímica Médica e
Ortomolecular, ano3,n. 12,p. 3031.
22. Miller J K, Brzezinska Slebodzin ska E ,
Madsen F C. 1993. Oxidative stress,
antioxidants, and animal function. Journal of
Dairy Science, v.76, p.28122823.
23. Mur ra y RK, Gr anner DK, Mayes PA,
Rodwell VW. 2000. Harper’s biochemistry. 25th
ed. Stamford: Appleton & Lange. 927p.
24. Morassi P, Massa F, Mesesnel E, Magris D,
D’Agnolo B. 1989. Treatment of amyloidosis
with dimethyl sulfoxide (DMSO). Minerva Med,
n.80, p. 6570.
25. Nieman DC, Henson DA, Mcanu lty SR,
Mcanulty LS, Morrow JD, Ahmed A, Heward
CB. 2004. Vitamin E and inminity after the the
Kona Triathlon World Championship. Med Sci
Sports Exerc 36 :3281335.
26. Packer L. 1997. Oxidants, antioxidant nutrient
and the athlete. J Sports Sci, 15:353363.
27. Parkin J , Shea C, Sant GR. 1997. Intravesical
dimethyl sulfoxide (DMSO) for interstitial cystitis:
a practical approach. Urology, n. 49, p.1057.
28. Reid MB. 2001. Nitric oxide, reactive oxygen
species, and skeletal muscle contraction. Med
Sci Sports Exerc 33 : 371376.
29. Rubin LF. 1983. Toxicolog update of dimethyl
sulfoxide. Annals New York Academy of
Sciences, n. 411,p. 610.
30. Santos NC, F igueriaCoelho J , Saldanha C,
MartinsSilva J . 2003. Biochemical, biophysical
and haemorheological effects of dimethyl
sulphoxide on human erythrocyte calcium loading.
Cell Calcium, n. 31, p. 1838.
7
Salud
Animal
Curso: Investigación II 2008 II. Maestría en Salud Animal Aut. Carlos Millones
31. Santos NC, Pr ieto M., Morna Gomes A,
Betbeder D, Castanho M. 1997. Structural
characterization (shape and dimensions) and
stability of polysaccharide/lipid nanoparticles.
Biopolymers, n.41, p.51120. 32. Sastre J , Asensi M, Gasco E, Pallardo FV,
F errero JA, F u rukawa T, Vina T. 1992.
Exhaustive physical exercise causes oxidation
of glutathione status in blood: prevention by
antioxidant administration. Am J Physiol 263:992
995.
33. Shephard RJ . 1998. Inmunológico changer
induced by exercise in adverse environment. Can
J Physiol Pharmacol 76 : 539546.
34. Stahl W, Sies, H. 1997. Antioxidant defense
vitamins E and C and carotenoids. Diabetes
46:1418.
35. Stout L, Gerspach JM, Levy SM, Yun SK, Lad
PM, Leach GE, Zimmern PE. 1995. Dimethyl
sulfoxide does not trigger urine histaminerelease
in interstitial cystitis. Urology, n.46, p. 6536.
36. Vollaard N, Shearman JP, Cooper CE. 2005.
Exerciseinduced oxidative stress. Myths,
realities and physiological relevanc. Sports Med
35:10451062.
37. Vassikakopoulos T, Karatza MH, Hatsaounou
P, Kollintza A, Zakynthinos S, Roussos C.
2003. Antioxidants attenuate the plasma cytokine
response to exercise in humans. J Appl Physiol
94 :10251032.
38. Wood D, Wood J . 1975. Pharmacologic and
biochemical considerations of dimethyl sulfoxide.
Ann N Y Acad Sci, n.27 , p. 719.
