Prooxidanții sunt substanțe chimice care provoacă stres oxidativ fie prin generarea de specii reactive de oxigen, fie prin blocarea sistemelor antioxidante [1] . Stresul oxidativ indus de aceste substanțe dăunează celulelor și țesuturilor. De exemplu, o supradoză de paracetamol (un analgezic, cunoscut și sub denumirea de acetaminofen) poate afecta definitiv ficatul în parte din cauza generării de specii reactive de oxigen [2] [3] .
Unele substanțe pot acționa atât ca antioxidanți, cât și ca pro-oxidanți, în funcție de condiții [4] . Printre cele mai importante dintre aceste condiții se numără concentrația substanței chimice și prezența oxigenului sau a metalelor de tranziție. Reacția preferată termodinamic pentru reducerea oxigenului molecular sau a peroxidului la radical superoxid sau, respectiv, hidroxil, este interzisă prin rotație. Acest lucru reduce foarte mult rata acestor reacții, oferind formei de viață aerobe posibilitatea de a exista. Reducerea oxigenului implică de obicei fie formarea primară a oxigenului singlet, fie interacțiunea spin-orbita prin reducerea unui metal de tranziție, cum ar fi manganul, fierul sau cuprul. Metalul redus apoi transferă un singur electron în oxigen molecular sau peroxid.
Metalele de tranziție pot acționa ca pro-oxidanți. De exemplu, intoxicația cu mangan („manganismul”) este o boală clasică „pro-oxidantă” [5] . Hemocromatoza este o altă tulburare asociată cu niveluri crescute cronice ale unui metal de tranziție pro-oxidant, în acest caz fier. Prin analogie cu ei , boala Wilson este cauzată de acumularea de cupru în țesuturi. Aceste sindroame sunt de obicei unite de simptome comune. Astfel, simptomele pot fi semne de (de exemplu) hemocromatoză sau „diabet de bronz”. Erbicidul prooxidant paraquat , boala Wilson și fierul striat au fost corelate cu dezvoltarea parkinsonismului la om. Paraquatul provoacă, de asemenea, simptome de parkinsonism la rozătoare.
Fibroza sau cicatrizarea este un alt simptom pro-oxidant. De exemplu, depunerea de cupru în țesuturile ochiului sau calcoza vitroasă este asociată cu fibroza severă a corpului vitros, la fel ca depunerea de fier în țesuturile ochiului. Ciroza hepatică este considerată principalul simptom al bolii Wilson. Se crede că fibroza pulmonară cauzată de paraquat și agentul antineoplazic bleomicina se datorează proprietăților pro-oxidante ale acestor substanțe. Este probabil ca stresul oxidativ declanșat de agenții chimici să imită semnalul fiziologic normal pentru formarea miofibroblastelor din fibroblaste .
Vitaminele care asigură reacții de reducere pot funcționa ca pro-oxidanți. Vitamina C prezintă activitate antioxidantă atunci când reduce agenții oxidanți precum peroxidul de hidrogen [6] , cu toate acestea poate reduce și ionii metalici, ducând la formarea de radicali liberi prin reacția Fenton [7] [8] .
2 Fe 2+ + 2 H 2 O 2 → 2 Fe 3+ + 2 OH + 2 OH −
2 Fe 3+ + ascorbat → 2 Fe 2+ + dehidroascorbat
Ionul metalic din această reacție poate fi redus, oxidat și apoi re-redus într-un proces de ciclu redox care produce specii reactive de oxigen.
Importanța relativă a activității antioxidante și prooxidante a vitaminelor antioxidante se află în prezent în domeniul cercetărilor actuale. De exemplu, vitamina C are un efect antioxidant mai mare asupra organismului [7] [9] . Dar puține informații au fost încă colectate despre alți antioxidanți dietetici - aceasta se referă la antioxidanții polifenolici [10] , zinc [11] și vitamina E [12] .
Mai mulți agenți anti-cancer eficienți se leagă de ADN și generează specii reactive de oxigen. Acestea includ adriamicină și alte antracicline , bleomicina și cisplatină . Aceste substanțe au un anumit tip de efect toxic asupra celulelor canceroase, deoarece tumorile au un nivel scăzut de protecție antioxidantă. Studii recente arată că dereglarea redox care decurge din modificările metabolice, precum și dependența de căile de semnalizare mitogene și de supraviețuire prin speciile reactive de oxigen, indică o vulnerabilitate caracteristică a celulelor maligne. Ele pot deveni în mod selectiv ținte pentru medicamentele chimioterapeutice non-genotoxice pro-oxidante care inițiază reacții redox [13] .
Terapia fotodinamică este o metodă de tratare a cancerului și a altor tipuri de boli. În timpul acestui proces, în organism sunt introduși fotosensibilizatori, care sunt apoi iradiați cu lumină de o anumită lungime de undă. Lumina excită fotosensibilizatorii , determinându-i să genereze specii reactive de oxigen care dăunează și distrug țesuturile bolnave sau nedorite.