Stress Ossidativo e patologie oculari degenerative

Lo stress ossidativo è un fenomeno che concorre all’insorgenza di molte malattie oculari degenerative. Comprendere il meccanismo alla base dello squilibrio tra ossidanti e antiossidanti è fondamentale per gestire al meglio tali patologie oculari. Il danno ossidativo si manifesta sia nelle componenti del segmento anteriore, quali la cornea e il cristallino, che del segmento posteriore quali la retina, influenzando negativamente la loro funzione visiva. Tra le malattie oculari associate a questo squilibrio ricordiamo la cataratta, la degenerazione maculare legata all’età, il cheratocono e il glaucoma.

In questo articolo, esamineremo i meccanismi coinvolti e le possibili strategie terapeutiche per ridurre lo stress ossidativo nell’occhio.

Stress Ossidativo e ROS

Lo stress ossidativo costituisce uno dei trigger fondamentali di molte patologie oculari e si sviluppa a causa di un’eccessiva produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS).

Le specie reattive dell’ossigeno sono molecole altamente reattive contenenti ossigeno, che non controllate possono danneggiare a livello cellulare i lipidi, le proteine e lo stesso DNA.

Le specie reattive dell’ossigeno sono composti chimici che includono sia radicali liberi che specie non radicaliche. Tra i radicali liberi troviamo:

• Radicale superossido (O₂•−)

• Radicale ossidrile (•OH)

Le specie non radicaliche includono:

• Perossido di idrogeno (H₂O₂)

• Ozono (O₃)

• Ossigeno singoletto

Le specie reattive dell’ossigeno si formano principalmente attraverso lo stesso metabolismo cellulare, in particolare nei mitocondri, dove l’ossigeno è utilizzato per produrre energia. Durante questo processo possono verificarsi reazioni che generano ROS, come sottoprodotti. Fattori esterni come l’inquinamento, le radiazioni UV e determinate sostanze tossiche possono aumentare la produzione di ROS, portando a uno squilibrio, noto appunto come “stress ossidativo”.

In quantità controllate, i ROS svolgono ruoli importanti nella risposta immunitaria e nei meccanismi di segnalazione cellulare, mentre una loro produzione eccessiva può causare danni ossidativi che compromettono la funzionalità cellulare. Quando la produzione di ROS supera la capacità dell’organismo di neutralizzarli, si verifica un danno progressivo che può portare a condizioni patologiche.

Danni Ossidativi nelle Strutture Oculari

L’occhio è particolarmente soggetto allo stress ossidativo, in quanto la superficie oculare è direttamente esposta ai raggi luminosi, mentre la parte posteriore, in particolare la retina, ha un metabolismo molto intenso, che può portare ad una maggiore produzione di ROS.

Inoltre, alcune polimorfismi genetici, l’infiammazione e l’inquinamento ambientale giocano un ruolo significativo nel favorire l’accumulo di ROS nei tessuti oculari. Questi elementi possono compromettere ulteriormente i meccanismi di difesa antiossidante, aumentando il rischio di malattie oculari.

L’impatto dello stress ossidativo sui tessuti oculari porta a una serie di modifiche strutturali e funzionali, che possono avere come conseguenza una compromissione della funzione visiva che, se non contrastata, può portare a ipovisione e, nei casi più gravi, a cecità.

È quindi fondamentale adottare strategie preventive e terapeutiche per minimizzare i danni.

Cornea

La cornea è un tessuto avascolare trasparente, costituito da tre strati principali, un epitelio esterno, uno stroma che contiene i fibroblasti e un endotelio interno. La trasparenza della cornea è fondamentale per una buona qualità della visione e può essere compromessa dall’accumulo di ROS e dallo stress ossidativo.

Nel caso della cornea la sorgente dello stimolo ossidativo è principalmente la radiazione solare ultravioletta, in quanto la cornea assorbe in media il 92% dei raggi UV-B che raggiungono l’occhio.

In condizioni normali la cornea è dotata di sistemi antiossidanti naturali che includono scavenger diretti dei radicali liberi (antiossidanti a basso peso molecolare quali la vitamina C,  la vitamina E, il Betacarotene, il glutatione, la ferritina, l’alfa-tocoferolo) e indiretti (catalasi, superossido dismutasi, glutatione perossidasi e reduttasi).

Col progredire dell’età, si determina un malfunzionamento dei meccanismi antiossidanti corneali, che porta all’accumulo di ROS e ad un danno da stress ossidativo che ha un ruolo cruciale nello sviluppo di patologie quali la distrofia endoteliale di Fuchs, il cheratocono e la distrofia corneale granulare di tipo 2.

Cristallino

Il cristallino è la lente naturale dell’occhio che consente la corretta messa a fuoco della luce sulla retina e per svolgere la sua funzione deve essere trasparente.

La cataratta è una patologia multifattoriale che porta all’opacizzazione di questa lente naturale e lo stress ossidativo è tra i fattori causali principali della catarattogenesi. Lo stress ossidativo, infatti, danneggia le proteine del cristallino, causando la sua opacizzazione.

Col progredire dell’età si determina un deterioramento delle difese antiossidanti naturali e si ha una risposta cumulativa ai fattori tossici ambientali che porta ad una produzione eccessiva di ROS nelle cellule epiteliali e nelle cellule fibrose superficiali del cristallino, come anche nell’umore acqueo. L’esposizione alle radiazioni UV determina un danno ossidativo attraverso la produzione fotochimica di ROS, incusi il superossido e suoi derivati e altri potenti ossidanti quali il perossido d’idrogeno, i radicali idrossilici e l’ossigeno singoletto.

Glaucoma

Il glaucoma è una neuropatia ottica degenerativa, caratterizzata da una progressiva degenerazione delle cellule ganglionari retiniche. Rappresenta una delle principali cause di cecità irreversibile al mondo e il primo fattore di rischio è identificato in un’elevata pressione intraoculare, dovuta ad una anomala resistenza al drenaggio dell’umor acqueo attraverso il trabecolato. Tra le cause concomitanti di insorgenza e progressione del glaucoma è stata individuata l’accresciuta produzione di ROS e il danno ossidativo alla retina dovuto all’accumulo di radicali liberi.

DMLE

La degenerazione maculare legata all’Età (DMLE) è una delle principali cause di ipovisione e cecità nella popolazione over-65.

Sembra che la produzione e l’accumulo eccessivi di ROS abbia un ruolo fondamentale nella patogenesi della DMLE e del danno che si determina nei fotorecettori e nelle cellule dell’epitelio pigmentato retinico (EPR) in questa patologia.

Il livello dei ROS cresce nella retina con l’invecchiamento, anche se sia la retina che le cellule epiteliali sono ricche di antiossidanti sia enzimatici che non enzimatici. Quando, tuttavia, si determina un’accresciuta produzione di ROS e un abbassamento delle difese antiossidanti naturali si verificano fenomeni di stress ossidativo che portano a danni ai fotorecettori, alle cellule dell’EPR e alla coriocapillare attraverso un processo di apoptosi.

Le specie reattive dell’ossigeno tendono ad accumularsi nella retina, innanzitutto, perché quest’ultima è il tessuto a più alto consumo di ossigeno dell’intero organismo umano, inoltre l’ERP e i fotorecettori della macula sono esposti a luce alta intensità energetica e le membrane cellulari dei fotorecettori sono ricche di acidi grassi polinsaturi (PUFA) che vengono rapidamente ossidati.

I fotorecettori sono cellule ad elevata attività metabolica ed alta necessità di ossigeno e nutrienti, che vengono assorbiti dal flusso sanguigno. Si pensi che la tensione di ossigeno nella retina è 70 mmHg. Questa particolare condizione favorisce la genesi dei radicali liberi.

Biomarcatori Antiossidanti

L’occhio dispone di meccanismi di difesa antiossidante per combattere lo stress ossidativo. Questi sistemi sono cruciali per mantenere la salute oculare e prevenire malattie degenerative.

I biomarcatori antiossidanti offrono indicazioni sulla capacità dell’occhio di neutralizzare i ROS e, quindi, misurare questi biomarcatori può aiutare a identificare gli squilibri ossidativi, in particolare:

• Glutatione: Un potente antiossidante presente nelle cellule oculari.
• Vitamina C e E: Essenziali per neutralizzare i radicali liberi.

L’analisi di questi biomarcatori può fornire informazioni preziose sulla salute oculare e guidare le decisioni terapeutiche.

Diagnosi Predittive

Le diagnosi predittive sono strumenti importanti per identificare precocemente i rischi di malattie oculari legate allo stress ossidativo. Utilizzando tecnologie avanzate, è possibile monitorare la salute oculare e intervenire tempestivamente.

• Screening regolari: Possono identificare i primi segni di danno ossidativo.
• Tecnologie avanzate: Permettono una valutazione accurata dei livelli di ROS.

Implementando queste strategie, si può migliorare la gestione delle malattie oculari e preservare la vista.

Terapie Antiossidanti Naturali

Le terapie antiossidanti naturali offrono un approccio promettente per ridurre lo stress ossidativo nell’occhio. Integrando antiossidanti nella dieta, è possibile migliorare la salute oculare.

Gli approcci terapeutici nutrizionali includono l’uso di integratori per combattere lo stress ossidativo. La supplementazione di quese sostanze può integrare le terapie attive adottate e offrire benefici aggiuntivi.

• Integratori a base di luteina e zeaxantina
• Olio di pesce: Ricco di omega-3, aiuta a mantenere la salute oculare.

• Vitamina A: Essenziale per la visione notturna e la salute della retina.
• Flavonoidi: Proteggono le cellule oculari dai danni dei radicali liberi.

Integrare questi antiossidanti nella dieta può offrire una protezione naturale e sostenibile per gli occhi, riducendo il rischio di malattie legate allo stress ossidativo.

Nita M, Grzybowski A. The Role of the Reactive Oxygen Species and Oxidative Stress in the Pathomechanism of the Age-Related Ocular Diseases and Other Pathologies of the Anterior and Posterior Eye Segments in Adults. Oxid Med Cell Longev. 2016;2016:3164734. doi: 10.1155/2016/3164734.