Las especies de nitrógeno reactivo (ERA), compuestos de nitrógeno reactivo o especies de nitrógeno reactivo , designadas por el acrónimo "RNS" ( especie de nitrógeno reactivo en inglés ) son una familia de especies químicas que desempeñan un papel importante en los sistemas biológicos y el medio ambiente ( contaminante del aire) pertenecientes al grupo más grande de especies reactivas de oxígeno y nitrógeno (RONS ).
Al igual que con las especies reactivas de oxígeno , distinguimos:
Las especies reactivas de nitrógeno y oxígeno actúan de forma sinérgica, en particular a través de la siguiente reacción, como contaminantes y en las células y los organismos vivos, dependiendo de la reacción:
• NO (óxido nítrico) + O 2 • - (superóxido) → ONOO - (peroxinitrito).El anión superóxido (O 2 - ) es una especie de oxígeno altamente reactivo que reacciona rápidamente con el óxido nítrico (NO) en el sistema vascular . La reacción produce peroxinitrito que agota la bioactividad del NO. Esto es importante porque el NO es un mediador químico clave en muchas funciones vasculares importantes, incluida la regulación del tono del músculo liso , la regulación de la presión arterial , la activación plaquetaria y la señalización de las células vasculares.
En los animales, los ERA se producen a partir de la reacción del óxido nítrico (• NO) con superóxido (O 2 • - ) para formar peroxinitrito (ONOO - ) :( • NO) con superóxido (O2 • -)
El peroxinitrito en sí es una especie muy reactiva.
Puede reaccionar directamente con varios objetivos biológicos y componentes esenciales de la célula, incluidos lípidos , tioles , residuos de aminoácidos , bases de ADN y antioxidantes de bajo peso molecular. Sin embargo, estas reacciones tienen lugar a una velocidad relativamente lenta, lo que permite que las especies de nitrógeno reactivo reaccionen de forma más selectiva en la célula. Nota: El peroxinitrito puede, hasta cierto punto, atravesar las membranas celulares a través de los canales aniónicos . Además, el peroxinitrito puede reaccionar con otras moléculas para formar tipos adicionales de ERA, incluyendo dióxido de nitrógeno (• NO 2 ) y trióxido de dinitrógeno (N 2 O 3 ), así como otros tipos de radicales libres químicamente reactivos.
Las reacciones importantes que involucran especies de nitrógeno reactivo incluyen:
El peroxinitrito puede reaccionar directamente con proteínas que contienen centros de metales de transición . Por tanto, puede modificar proteínas como la hemoglobina , la mioglobina y el citocromo c oxidando el hemo ferroso a sus correspondientes formas férricas.
El peroxinitrito también puede alterar la estructura de las proteínas al reaccionar con varios aminoácidos en la cadena peptídica, incluida (la reacción más común) oxidando la cisteína . Otra reacción es la nitración de la tirosina, pero el peroxinitrito no reacciona directamente con la tirosina. La tirosina reacciona con otros ERA producidos por peroxinitrito.
Todas estas reacciones afectan la estructura y función de las proteínas con funciones principales. Por tanto, tienen el potencial de inducir cambios en la actividad catalítica de las enzimas, cambios en la organización citoesquelética y alteraciones en la transducción de señales celulares.
Normalmente, las células tienen suficientes mecanismos de defensa y reparación frente al daño causado por RAS y ROS, gracias a determinadas enzimas . Sin embargo, estos mecanismos se superan en el contexto de estrés o contaminación cuando estos derivados reactivos superan ciertos umbrales de tolerancia, lo que puede conducir a la muerte celular y al riesgo de ciertas enfermedades, en particular cuando estas especies químicas muy reactivas pueden interferir negativamente con la homeostasis celular. y el organismo, aportando como especies proteicas , ADN y membranas celulares (ataque de lípidos constituyentes por peroxidación lipídica ): esta es una de las teorías actuales del envejecimiento ( senescencia ).
Las
consecuencias genéticas o epigenéticas también son posibles en las células germinales afectadas.
Los macrófagos sintetizan y usan esta especie química altamente reactiva (como ROS, especies reactivas de oxígeno ) para matar gérmenes . Estas moléculas se derivan de óxido nítrico (• NO) y superóxido (O2 • -) producidos respectivamente a través de la actividad enzimática de la óxido nítrico sintasa 2 inducible (NOS2) y NADPH oxidasa .
NOS2 se expresa principalmente en macrófagos después de la inducción por citocinas y productos microbianos, en particular interferón-gamma (IFN-γ) y lipopolisacárido (LPS).
Las especies reactivas de nitrógeno actúan fácilmente de forma sinérgica con las especies reactivas de oxígeno (ROS) para dañar las células. A esto se le llama "estrés nitrosativo".
Esta sinergia significa que las dos especies a menudo se enceran como ROS / RNS o EROA (especies reactivas de oxígeno y nitrógeno ) o RONS para hablantes de inglés (RONS significa especies reactivas de oxígeno y nitrógeno ).
Las especies reactivas nitrogenadas también se producen continuamente en las plantas como un subproducto del metabolismo aeróbico, pero también en respuesta al estrés.