I biomarcatori contribuiscono a determinare lo stress ossidativo indotto dall'esposizione ambientale o dai modelli nutrizionali
Lo stress ossidativo può essere indotto dall'esposizione delle cellule a varie condizioni ambientali, come i raggi UV e le radiazioni ionizzanti o le sostanze chimiche, oppure essere causato da processi biochimici naturali come il metabolismo lipidico. Le cellule possono subire notevoli danni a causa della modifica ai loro compartimenti e molto spesso al materiale genetico in esse contenuto, ovvero le molecole di DNA. La maggior parte delle cellule hanno sviluppato dei meccanismi antiossidanti formati da due componenti: enzimi specifici (es. catalasi) e sostanze antiossidanti (es. vitamine). In condizioni normali, le cellule sono in grado di resistere ai radicali liberi prodotti durante il metabolismo cellulare. Lo stress ossidativo e i danni conseguenti si verificano a partire dal momento in cui l'equilibrio tra gli ossidanti e gli antiossidanti viene alterato e i meccanismi congeniti non sono sufficienti a proteggere la cellula dai radicali liberi prodotti da fattori interni o esterni. Il danno più grave causato dallo stress ossidativo si verifica a livello di molecole di DNA. Un'elevata concentrazione di radicali liberi nell'ambiente cellulare può alterare la normale struttura chimica delle basi del nucleoside di cui si compone il DNA, producendo legami anormali, denominati addotti di etano. Gli addotti sono segmenti fortemente sfasati nella doppia elica del DNA, in grado di causare mutazioni in punti specifici, ritenute responsabili della carcinogenesi e del processo di invecchiamento. Alcuni ricercatori tedeschi hanno utilizzato delle sostanze chimiche cancerogene note, al fine di imitare la reazione dei tessuti allo stress ossidativo e hanno sviluppato un metodo per misurare di addotti di etano in tessuti sani e in tessuti sottoposti a trattamento. Essi hanno scoperto che esiste un numero "di base" di addotti prodotti dal normale metabolismo, i quali probabilmente si accumulano con l'età. Il numero di questi addotti "di base" del DNA può aumentare a causa di determinate abitudini alimentari oppure in presenza di infezioni croniche o processi infiammatori. Inoltre, è stato notato un legame tra gli addotti di etano presenti nella cellula di DNA e le modificazioni genetiche che si verificano a seguito del trattamento. Si ritiene, pertanto, che la continua esposizione delle cellule allo stress ossidativo possa innescare un processo maligno attraverso il danno e la mutazione del DNA. Il numero di addotti di etano del DNA sembra costituire un marcatore rappresentativo di tale processo, rivelandosi utile nella prevenzione e nel trattamento del cancro. In futuro sarà necessario condurre studi più ampi sulla popolazione, al fine di stabilire un legame tra i bassi livelli dei biomarcatori e i profili nutrizionali e contribuire così alla determinazione dei livelli critici dell'esposizione allo stress ossidativo.
