p Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia dos EUA (Berkeley Lab) fizeram uma descoberta surpreendente que pode ajudar a explicar nosso risco de desenvolver doenças crônicas ou câncer à medida que envelhecemos, e como nossa comida se decompõe com o tempo. p O que mais, suas descobertas, que foram relatados recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), apontam para uma ligação inesperada entre a química do ozônio em nossa atmosfera e a capacidade de nossas células de evitar doenças.

p "A beleza da natureza é que muitas vezes ela decide usar produtos químicos semelhantes em todo o sistema, mas nunca pensamos que iríamos encontrar um elo comum entre a química atmosférica, e a química de nossos corpos e alimentos, "disse Kevin Wilson, o vice-diretor da Divisão de Ciências Químicas do Berkeley Lab que liderou o estudo. "Nosso estudo é o primeiro a explorar outra via química que pode afetar o quão bem as células em nossos corpos - e até mesmo nossa comida - podem responder ao estresse oxidativo, como poluição, hora extra."

p Nossos corpos e algumas de nossas comidas favoritas, incluindo carne, nozes, e abacates, têm muito em comum:são feitos de moléculas orgânicas, como lipídios insaturados, que são blocos de construção importantes para as paredes celulares.

p Lípidos insaturados e outras moléculas orgânicas, como carboidratos e proteínas, degradar lentamente ao longo do tempo por causa de uma reação em cadeia - conhecida como autoxidação - iniciada por radicais de oxigênio e hidroxila, um tipo de espécie reativa de oxigênio. Os radicais hidroxila atacam insidiosamente os lipídios insaturados em nossos corpos e nossos alimentos, transformando o mais fresco dos abacates em marrom, por exemplo.

p O dano aos nossos corpos de radicais hidroxila, Contudo, é mais devastador do que um abacate oxidado. À medida que envelhecemos, décadas de exposição a radicais hidroxila e outras espécies reativas de oxigênio lentamente, mas certamente debilitam os lipídios insaturados do nosso corpo. Esses danos irreversíveis aumentam o estresse oxidativo e a probabilidade de desenvolver câncer e doenças crônicas relacionadas à idade, como o mal de Alzheimer.

p Um link inesperado

p Por décadas, os cientistas acreditam que os radicais hidroxila atuam sozinhos quando atacam os lipídios insaturados.

p Mas Wilson e sua equipe de pesquisa descobriram que os radicais hidroxila têm um parceiro surpreendente no crime - que atende pelo nome de "intermediário Criegee".

p Os intermediários Criegee são altamente reativos, moléculas exóticas propostas pela primeira vez pelo químico Rudolf Criegee em 1975 para explicar como os poluentes emitidos por carros e fábricas reagem com a camada de ozônio em nossa atmosfera.

p Então, em 2015, décadas após a descoberta inovadora de Criegee, Wilson e a co-autora Nadja Heine ficaram surpresos ao observar uma espécie química chamada "ozonídeos secundários" - moléculas contendo carbono, hidrogênio, e oxigênio - durante uma reação de hidroxila com lipídios insaturados no Berkeley Lab's Advanced Light Source (ALS). (Heine era um pesquisador de pós-doutorado na Divisão de Ciências Químicas do Berkeley Lab na época do estudo.)

p O que deixou os pesquisadores perplexos é que os ozonídeos secundários não costumam ser associados a lipídios insaturados; em vez, eles são produtos de uma reação intermediária de Criegee com aldeídos atmosféricos, que são compostos orgânicos derivados de álcoois.

p "Nós nos perguntamos, Os intermediários Criegee atuam com hidroxila na degradação dos lipídios insaturados nos alimentos, plástico, e as células em nossos corpos? ", disse Wilson.

p Indo em uma caça ao tesouro

p Como os intermediários da Criegee têm uma existência passageira, é difícil observá-los diretamente. Portanto, os pesquisadores usaram um processo de eliminação para focalizá-los.

p Autor principal, Meirong Zeng, um pesquisador de pós-doutorado na Divisão de Ciências Químicas do Berkeley Lab, empregou uma técnica chamada espectroscopia de massa no ALS para iluminar as nanogotículas de lipídios sob luz ultravioleta. O ALS é uma instalação síncrotron financiada pelo DOE que fornece feixes de raios-X, ultravioleta, e luz infravermelha para dar suporte a dezenas de experimentos simultâneos para explorar a estrutura microscópica e a composição química de amostras em uma ampla gama de disciplinas científicas.

p Quando ela adicionou moléculas de álcool "necrófagas" conhecidas por reagirem apenas com intermediários Criegee às nanogotículas de lipídios, ela observou que a taxa de degradação dos lipídios desacelerou visivelmente - uma consequência da reatividade das moléculas necrófagas com os intermediários Criegee, tornando-os assim inertes, Zeng disse.

p Eles também descobriram que, uma vez que os intermediários Criegee foram desativados pelas moléculas eliminadoras, a reação rendeu produtos semelhantes ao peróxido, e não liberou ozonetos secundários, Zeng disse.

p Os pesquisadores acreditam que esses resultados fornecem evidências de uma nova via de degradação de lipídios, onde a hidroxila faminta por lipídios gera intermediários Criegee, que então dá à luz um novo lote de hidroxila; a hidroxila recém-formada envia uma nova geração de intermediários Criegee; e o ciclo continua indefinidamente.

p "Isso nos surpreendeu porque os radicais hidroxila eram conhecidos por causar danos oxidativos às células, mas o que não era conhecido antes de nosso estudo é que a hidroxila faz isso por meio da formação de intermediários Criegee, "Wilson acrescentou.

p Desde as doenças crônicas, Câncer, e a deterioração de alimentos tem sido associada a danos celulares causados ​​por radicais hidroxila, os pesquisadores acreditam que os intermediários Criegee também podem desempenhar um papel semelhante na degradação molecular que nos torna vulneráveis ​​a doenças à medida que envelhecemos, e isso faz com que a comida apodreça.

p Um novo caminho para antioxidantes

p A descoberta pode lançar a base para uma nova classe de antioxidantes - de vitaminas a conservantes naturais de alimentos, Zeng acrescentou.

p "É uma descoberta empolgante. Isso nos deu uma imagem mais completa dos mecanismos por trás da degradação celular e da doença que foi completamente inesperada, " ela disse.

p "Para completar este trabalho foram necessários anos de trabalho árduo de Nadja e Meirong, e os recursos exclusivos da Fonte de Luz Avançada para sondar química complexa, "Wilson disse." Esperamos que os resultados de nosso estudo inspirem os pesquisadores a explorar ainda mais a bioquímica dos intermediários Criegee, lipídios, e antioxidantes, que são necessários para ajudar as pessoas de várias maneiras:da prevenção de doenças à preservação dos alimentos. "

p Os pesquisadores planejam trabalhar com teóricos do Laboratório de Berkeley para estudar as propriedades quânticas, como a estrutura eletrônica, em jogo na reação intermediária / hidroxila Criegee para avaliar melhor como este ciclo pode operar nas células humanas, Comida, e em materiais contendo lipídios insaturados, como plásticos e combustíveis.