Radicali liberi in Chimica e Biologia: processi radicalici nella sintesi, nella catalisi e nelle scienze della vita

La ricerca proposta si articolera' su tre linee, le prime due riguardano le alterazioni dei lipidi di membrana dovute ad elevate dosi di radicali liberi e la prevenzione del danno da parte di antiossidanti naturali e sintetici; la terza studia il coinvolgimento delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) nell'attivazione da parte di fattori di crescita del trasporto di glucosio ed i siti cellulari di produzione delle ROS. 1) Isomerizzazione cis/trans dei residui acilici insaturi dei fosfolipidi di membrana: aspetti chimici e biologici. E' noto che gli acidi grassi insaturi presenti nei fosfolipidi di membrana possono essere degradati, in presenza di ossigeno, attraverso il processo radicalico della perossidazione lipidica. Recentemente e' stato messo in evidenza un altro processo radicalico, cioe' l'isomerizzazione dei doppi legami degli acidi grassi attraverso addizione reversibile di radicali tiilici (1-3) e NO2 (4). Questo lavoro (4), che riguarda la determinazione in vivo di isomeri mono-trans dell'arachidonato nelle piastrine e urine umane, e' di particolare importanza. Il meccanismo del cambiamento di configurazione del doppio legame da noi proposto consiste nell'addizione reversibile del radicale al sito di insaturazione dell'acido grasso con la formazione di un intermedio radicalico, nella rotazione di 180° intorno al legame carbonio-carbonio e nell'espulsione del radicale tramite beta-eliminazione. Cio' porta alla conversione del doppio legame dalla geometria cis a quella termodinamicamente piu' stabile trans. Sebbene l'isomerizzazione cis/trans dovuta a radicali sia nota nella chimica organica, solo recentemente e' stata applicata a biomolecole quali gli acidi grassi mono- e poliinsaturi e, soprattutto, ai fosfolipidi. In particolare, i radicali tiilici sono stati generati da tioli di importanza biologica (cisteina e glutatione) per mezzo di azo derivati termolabili, irradiamento gamma o fotolisi (5) in soluzione omogenea, in vescicole mono e multilamellari ed in membrane eritrocitarie. Dal punto di vista chimico-fisico, le caratteristiche degli acidi grassi trans sono tali da poter modificare le proprieta' e le funzioni delle membrane biologiche. La presenza di acidi grassi trans nell'uomo e' stata fino ad oggi attribuita solo all'assunzione di oli idrogenati, carne e latte, e non ad una loro formazione endogena (6). La ricerca proposta intende verificare l'ipotesi che l'isomerizzazione cis/trans possa avvenire in vivo, che durante la protezione dall'autossidazione effettuata da tioli di intersse biologico possa avvenire l'isomerizzazione cis/trans ed infine confermare che alcune vitamine possano funzionare, oltre che come antiossidanti, anche come "antiisomerizzanti" (7). 2) Studio delle proprieta' antiossidanti di composti naturali non vitaminici e composti sintetici. Oggi c'e' un interesse crescente nei nutrienti con proprieta' antiossidanti, poiche' studi biologici ed epidemiologici hanno dimostrato che gli antiossidanti essenziali, cioe' le vitamine E, C ed A, sono implicati nel controllo delle reazioni ossidative e dello sviluppo di processi coinvolti in molte patologie degenerative (8). Tuttavia, numerosi antiossidanti fenolici non essenziali si trovano in tutti i cibi di origine vegetale (9) e presumibilmente giocano un ruolo nel controllo delle reazioni ossidative in vivo, contribuendo agli effetti antiaterogenici e anticarcinogenici (10,11). I polifenoli vegetali possono essere composti flavonoidi e non flavonoidi. Sono stati postulati diversi meccanismi di inibizione della perossidazione lipidica da parte dei flavonoidi e degli acidi fenolici: i) "scavenging" delle specie reattive dell'ossigeno e dell'azoto, ii) chelazione dei metalli di transizione, iii) rigenerazione dell'alfa-tocoferolo per mezzo della riduzione del radicale tocoferossile, iv) inibizione di enzimi proossidanti. L'acido caffeico ed i suoi derivati sono stati largamente studiati come agenti in grado di aumentare la resistenza all'os..

Overview of Antioxidant Activity of Vitamin E

The action of vitamin E as an antioxidant has been the subject of extensive studies in the last 30 years. In this report, we summarized the results reported in numerous review articles as well as original papers. Bibliography pertinent to the topic is also reported

Hydrogen bond donating ability of meta and para hydroxy phenoxyl radicals

H-bond complexes between 3- or 4-OH phenoxyl radicals and various H-bond accepting molecules were investigated by experimental and computational methods. The H-bond donating ability (a2H) of 2,6-di-tert-butyl-4-hydroxyphenoxyl radical (1) was determined as 0.79 ± 0.05 by measuring, using EPR spectroscopy, the variations of the hyperfine splitting constants of 1 as a function of the acceptor concentrations. A computational approach, based on DFT calculations, was employed to estimate the a2H values for OH-substituted phenoxyl radicals that were not persistent enough to be studied by EPR spectroscopy. The a2H value calculated for the 2,6-di-methyl analogue of 1 was 0.76, in good agreement with EPR experiments. The a2H values for 2-methoxy-4-hydroxy (3), 4-hydroxy (4), 4,6-di-methyl-3-hydroxy (5) and 3-hydroxy (6) phenoxyl radicals were computed as 0.77, 0.84, 0.66 and 0.71, respectively, indicating that a2 H values were dependent on the presence of electron donating substituents and on the relative positions of the –OH and –OΣ groups. By correlating the a2 H values for 4 and 6 with their water and gas-phase acidities, an unexpected role of water in promoting proton dissociation from these radicals was evidenced

Modeling the Co-Antioxidant Behavior of Monofunctional Phenols. Applications to Some Relevant Compounds

A study on the regeneration of α-tocopherol (vitamin E) by phenolic co-antioxidants in homogeneous hydrocarbon solution is reported. The behavior of some relevant phenols such as BHA, BHT, and trans-resveratrol appears to be nicely predicted by a model based on the knowledge of kinetic and thermochemical data concerning the various reactants. Despite its good reputation as an antioxidant, trans-resveratrol was found only moderately effective (kinh = 2.0 × 105 M-1 s -1 in chlorobenzene at 303 K) and unable to recycle vitamin E