Antiossidanti: proviamo a fare chiarezza – Prima Parte

Recentemente, alcuni articoli pubblicati su prestigiose riviste di medicina hanno insinuato più di un dubbio sull’efficacia degli antiossidanti nel prevenire o nel coadiuvare il trattamento dei tumori (1) (2), o nella terapia del paziente critico (3). Anzi, in alcuni modelli sperimentali, gli antiossidanti risultano favorire in modo significativo la progressione dei  tumori polmonari (4).

Tutto questo contrasta parecchio con quello che sapevamo: gli antiossidanti sembrava avessero delle consolidate e dimostrate proprietà, tali da aiutare l’organismo a prevenire e contrastare lo sviluppo dei tumori, e che la loro struttura molecolare fosse tale da esercitare molte altre proprietà, tra cui quella contro l’invecchiamento biologico e cellulare (anti-aging). Da questo punto di partenza si sono mosse molte imprese farmaceutiche o parafarmaceutiche, che hanno invaso il mercato con prodotti , più o meno dotati di documentazione scientifica, che cercano di sfruttare  le tanto vantate proprietà degli antiossidanti.
Ma allora, gli antiossidanti funzionano davvero? Vediamo se è possibile fare un po’ di chiarezza.

Cosa è un ossidante e cosa succede quando una sostanza si ossida
Un ossidante è una molecola che, per la sua struttura chimica, ha necessità (o comunque, ha tanta voglia) di acquisire elettroni  da un’altra molecola, che viene detta riducente. A sua volta, un riducente ha una struttura molecolare tale da indurlo a cedere elettroni a qualche altra molecola che ne abbia bisogno.
Al termine della reazione tra ossidante e riducente,
::  l’ossidante acquista elettroni, e diventa una molecola ridotta
::  il riducente perde elettroni, e diventa una molecola ossidata
In generale, però, le cose non sono così semplici e la struttura delle molecole coinvolte non è così manichea, quindi possiamo avere casi in cui un ossidante molto forte può ossidare un altro ossidante solo un poco più debole di lui, così come un riducente debole tenderà ad ossidare un riducente appena più forte di lui. Ancora più in generale, quando abbiamo a che fare con un mix di molecole, il risultato finale sarà che l’ossidante più forte ossiderà il riducente più forte, poi (se la fame di elettroni persiste), ossiderà il riducente appena più debole del primo, e così via. La cosa è ovviamente speculare se vista dall’angolatura del riducente più forte.
E’ tutto un gioco governato dalle forze elettromagnetiche (la chimica si occupa di elettroni, di legami tra atomi, e di come questi si formano e disfano: quello che succede al nucleo degli atomi è invece roba da fisici), e più precisamente da variabili che si chiamano potenziale di ossidoriduzione, numero di ossidazione e affinità elettronica. La cosa importante da ricordare è che qualsiasi reazione di ossidazione è sempre accompagnata dal rilascio di una certai quantità di energia, in gran parte termica (ma anche luminosa, o in altre forme che – comunque – qui non interessano).
Certo, se la reazione di ossidazione è veloce (come accade quando un pezzo di legno brucia), il calore rilasciato per unità di tempo è sufficiente per far aumentare l’energia cinetica delle molecole d’aria e quindi il calore genera un incremento di temperatura percepibile (5), mentre se la reazione è lenta (come accade quando un pezzo di ferro arrugginisce), il calore rilasciato per unità di tempo è molto poco, e non riesce ad aumentare la velocità delle molecole d’aria circostanti, per cui un ferro che sta arrugginendo non fa aumentare la temperatura dell’aria circostante. Ci scalda un ceppo di legno che brucia nel caminetto, mentre sedendoci davanti ad una nave petroliera che sta arrugginendo non sentiamo alcuna variazione della temperatura dell’aria, anche se il calore prodotto dalla nave arrugginita sarà infinitamente maggiore di quello prodotto dal ceppo bruciato.
Gli ossidanti sono generalmente sostanze acide (acide, si intende, secondo la classificazione più moderna, formulata da Lewis nel 1923), quindi sia l’atomo di ossigeno, sia la molecola di ossigeno (O2) sono dei fortissimi ossidanti, così come l’ozono (O3). L’ossigeno libero costituisce circa il 25% dell’atmosfera, ed è uno degli elementi più abbondanti della crosta terrestre, e – di conseguenza – qualunque oggetto inanimato e qualsiasi essere vivente si trovino sulla terra devono fare i conti con la presenza dell’ossigeno, nel bene e nel male.

Note:

(1) The Alpha-Tocopherol Beta Carotene Cancer Prevention Study Group. The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. N Engl J Med 1994;330:1029-35.

(2) Chandel et al. The Promise and Perils of Antioxidants for Cancer Patients. N Engl J Med 2014;371:177-87.

(3) Heyland, et al. A Randomized Trial of Glutamine and Antioxidants in Critically Ill Patients. N Engl J Med 2013;368:1489-97.

(4) Sayin, et al. Antioxidants accelerate lung cancer progression in mice. Sci Transl Med 2014;221:221ra15.

(5) Ricordiamo che il calore e la temperatura sono due cose molto (ma molto) diverse: mai confonderle!