Reacția Fenton

30 « Back to Glossary Index

(biochimie, toxicologie, oncologie)

Reacția Fenton este o reacție chimică redox descrisă de Henry John Horstman Fenton în 1894, prin care ionul feros (Fe2+) reacționează cu peroxidul de hidrogen (H2O2) pentru a produce ionul feric (Fe3+), ionul hidroxid (OH-) și radicalul hidroxil extrem de reactiv (•OH): Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + •OH. Radicalul hidroxil generat este unul dintre cele mai reactive și mai dăunătoare specii reactive de oxigen (ROS) cunoscute în biologie — nu este selectiv, atacă orice moleculă organică la distanță de câțiva nanometri, cu o constantă de viteză de reacție apropiată de limita difuziei. Fe3+ produs poate fi redus la Fe2+ de agentul reducător ascorbat sau superoxid (reacția Haber-Weiss), refăcând ciclul catalitic.

Mecanismul biologic

•  Consecintele biochimice ale radicalului hidroxil — oxidarea ADN: formarea de 8-oxoguanina (markerul principal al leziunii oxidative a ADN), rupturi de lanț monocatenar și bicatenar, mutații punctiforme; peroxidarea lipidică: inițierea reacțiilor în lanț de peroxidare a acizilor grași polinesaturați din membranele celulare, producând malondialdehidă (MDA) și 4-hidroxinonenol (4-HNE) — markeri de stres oxidativ; oxidarea proteinelor: carbonilarea reziduurilor aminoacidice, inactivarea enzimelor, formarea de agregate proteice

•  De ce fierul liber este periculos — în condiții fiziologice normale, fierul este aproape în totalitate legat de proteine de transport (transferina) sau de stocare (feritina, hemosiderina) și nu este disponibil pentru reacția Fenton; fierul liber (labile iron pool, LIP) — fracțiunea mică de fier intracelular neproteinizat — este menținut la minimum (sub 1 μM) tocmai pentru a preveni cataliza Fenton; orice situație care crește LIP (supraîncărcare cu fier, eliberarea fierului din proteine deteriorate, hemoliza intravasculară) crește potențialul de lezare oxidativă

•  Reacția Haber-Weiss și ciclul catalitic — Fe3+ produs de reacția Fenton poate fi redus la Fe2+ de superoxid (O2•-) sau de ascorbat (vitamina C); aceasta recreează Fe2+ disponibil pentru un nou ciclu Fenton; net: O2•- + H2O2 → O2 + OH- + •OH, catalizat de fier (reacția Haber-Weiss); fierul funcționează ca catalizator care amplifică leziunile oxidative produse de speciile reactive de oxigen fiziologice (superoxid, H2O2)

•  Fierul și ischemia-reperfuzie — la reluarea fluxului sanguin după ischemie (reperfuzie), fierul eliberat din celulele lezate și superoxidul produs de xantin-oxidaza activată generează un burst de radicali hidroxil prin reacția Fenton; contribuie major la leziunile de reperfuzie în infarctul miocardic acut, AVC ischemic și transplantul de organe; strategia de chelatare a fierului liber este investigată ca neuroprotectie în AVC

Contexte clinice relevante

•  Suplimentarea cu fier și stresul oxidativ — fierul oral în doze terapeutice (100–200 mg/zi) produce o creștere a fierului luminal intestinal care nu este complet absorbit; fierul non-absorbit reacționează cu H2O2 produs de bacteriile colonice prin reacție Fenton, producând radicali hidroxil intestinali; perturbă microbiomul (bacteriile patogene Salmonella, E. coli, Clostridium sunt avide de fier și proliferează în exces luminal); o rațiune pentru dozele mai mici (25–60 mg/zi alternativ față de 100–200 mg/zi zilnic) care reduc fierul luminal neabsorbit

•  Hemocromatoza și cancerul hepatic — supraîncărcarea cronică de fier în hepatocite produce leziune oxidativă cumulativă prin reacția Fenton; ADN-ul hepatocitelor este expus la 8-oxoguanina și rupturi de lanț; riscul de carcinom hepatocelular la pacienții cu hemocromatoză și ciroză este de 200 de ori mai mare față de populația generală; mecanismul este predominant Fenton-mediat

•  Ferroptooza — o formă distinctă de moarte celulară programată dependentă de fier și de peroxidarea lipidică; fierul (prin reacția Fenton) catalizează peroxidarea acizilor grași polinesaturați din membrana celulară, producând disrupția membranei și moartea celulei; inhibată de glutationul peroxidaza 4 (GPX4); investigată ca mecanism de moarte celulară în cancer (vulnerabilitate terapeutică) și în neurodegenerare

reacția Fenton este motivul biologic pentru care suplimentarea cu fier fără indicație documentată nu este inofensivă. fierul neabsorbit intestinal sau fierul în exces intracelular produce radicali hidroxil care lezează ADN, lipide membranare și proteine. nu este un risc teoretic: perturbarea microbiomului și creșterea stresului oxidativ intestinal la suplimentarea cu doze mari de fier oral sunt documentate în studii clinice. doza minimă eficientă, durata limitată și monitorizarea prin feritina sunt principii biologice, nu preferințe terapeutice.

« Back to Glossary Index