Fumo e stress ossidativo: come le sigarette ti fanno invecchiare più in fretta

In breve: il fumo di sigaretta contiene concentrazioni altissime di radicali liberi — specie reattive dell'ossigeno (ROS) che danneggiano DNA, proteine e membrane cellulari. Chi fuma ha livelli più alti dei marcatori di stress ossidativo e livelli più bassi di antiossidanti, il che si pensa contribuisca a malattie delle arterie, malattie dei polmoni, invecchiamento della pelle e cancro. In uno studio, un marcatore chiave è calato in modo significativo dopo due settimane senza fumo.

L'espressione "il fumo invecchia" si usa con leggerezza, ma dietro c'è un meccanismo biologico preciso: lo stress ossidativo. Capirlo spiega non solo l'invecchiamento estetico, ma anche perché chi fuma invecchia più in fretta a livello cellulare — e perché smettere fa davvero regredire una parte di questo danno.

Che cos'è lo stress ossidativo

Ogni cellula del corpo produce energia attraverso reazioni metaboliche che generano specie reattive dell'ossigeno (ROS) — molecole instabili contenenti ossigeno con elettroni spaiati. Questi "radicali liberi" sono chimicamente reattivi e sottraggono elettroni alle molecole vicine per stabilizzarsi.

In piccole quantità, le ROS hanno funzioni biologiche (difesa immunitaria, segnalazione tra cellule). Ma quando la produzione di ROS supera la capacità della cellula di neutralizzarle, si ha stress ossidativo: le ROS attaccano indiscriminatamente DNA, proteine e lipidi (le membrane cellulari).

Il corpo ha un sistema di difesa antiossidante — enzimi come la superossido dismutasi e la catalasi, più gli antiossidanti della dieta come le vitamine C ed E — per neutralizzare le ROS. La salute dipende dal mantenere questo equilibrio.

Come il fumo di sigaretta travolge questo sistema

Il fumo di sigaretta è una delle fonti più potenti di stress ossidativo esogeno (esterno) a cui un essere umano può esporsi. Contiene:

Radicali liberi direttamente nel fumo:

Un numero enorme di radicali piccoli e molto reattivi nella fase gassosa, che si formano di continuo man mano che l'ossido nitrico del fumo si ossida
Radicali più duraturi trattenuti nel catrame, che possono continuare a produrre superossido e perossido di idrogeno
Radicali degli ossidi di azoto (dalla combustione)
Radicali perossilici organici

Composti che generano radicali dopo l'inalazione:

I catecoli del catrame attraversano cicli redox che rigenerano di continuo i radicali
L'acroleina impoverisce direttamente il glutatione (la molecola antiossidante chiave del corpo)
I chinoni della combustione generano radicali superossido per via enzimatica

Amplificazione a cascata dell'infiammazione:

Il fumo di sigaretta attiva i macrofagi e i neutrofili dei polmoni
Queste cellule immunitarie rilasciano altre ROS (superossido generato dalla NADPH ossidasi) come parte della loro normale funzione
L'infiammazione cronica del fumo crea un ciclo di ROS che si autoalimenta

Il risultato: chi fuma ha uno stress ossidativo sistemico — non solo nei polmoni, ma nel sangue, nel sistema cardiovascolare e in ogni tessuto raggiunto dalla circolazione.

Cosa danneggiano i radicali liberi

DNA: le ROS causano lesioni specifiche del DNA, in particolare l'8-idrossideossiguanosina (8-OHdG) — un nucleotide alterato che causa transversioni G→T. I cambiamenti G→T sono comuni nei tumori del polmone dei fumatori, anche se molti di essi derivano da cancerogeni del catrame che si legano al DNA più che dalla sola ossidazione. Il danno che non viene riparato può contribuire al cancro.

Proteine: le modifiche ossidative delle proteine — carbonilazione, ossidazione dei residui di cisteina — ne alterano la funzione. Questo riguarda enzimi, proteine strutturali e molecole di segnalazione. Le proteine ossidate si accumulano nelle cellule con l'età, e chi fuma mostra livelli più alti di alcuni di questi marcatori.

Lipidi (membrane cellulari): le ROS avviano la perossidazione lipidica — una reazione a catena che danneggia gli acidi grassi polinsaturi delle membrane cellulari. Si pensa che il colesterolo LDL ossidato sia uno dei fattori che spingono la formazione delle placche nelle arterie, uno dei diversi meccanismi dietro gli effetti del fumo sulla salute del cuore.

Collagene ed elastina: le proteine che mantengono la pelle compatta ed elastica possono essere danneggiate dalle ROS. Si pensa che lo stress ossidativo sia uno dei meccanismi dietro l'invecchiamento precoce della pelle di chi fuma, insieme a una minore produzione di collagene e a un minore flusso di sangue.

I marcatori misurabili dello stress ossidativo in chi fuma

Gli studi misurano diversi marcatori:

F2-isoprostani, un marcatore standard del danno ai grassi: in uno studio, gli F2-isoprostani liberi nel sangue erano in media circa 2,3 volte i livelli dei non fumatori (242 contro 103 pmol/L)
8-OHdG, un marcatore del danno ossidativo al DNA: in genere più alto in chi fuma
Glutatione, la principale molecola antiossidante del corpo: il fumo sposta una parte maggiore di quello presente nel plasma verso la sua forma ossidata
Vitamina C: chi fuma tende ad avere livelli più bassi nel sangue, ed è per questo che le linee guida alimentari statunitensi consigliano ai fumatori di assumerne 35 mg al giorno in più dei non fumatori

L'impoverimento degli antiossidanti della dieta è particolarmente rilevante — significa che chi fuma ha un bisogno maggiore di antiossidanti proprio quando la sua alimentazione è spesso di qualità più bassa (fumo e abitudini alimentari vanno di pari passo).

L'effetto di invecchiamento sistemico

Quando i ricercatori confrontano l'età biologica (misurata con gli orologi della metilazione del DNA, la lunghezza dei telomeri e i marcatori dell'infiammazione) tra fumatori e non fumatori della stessa età anagrafica:

Chi fuma tende a risultare biologicamente più vecchio in diverse di queste misure, e il fumo lascia cambiamenti della metilazione in migliaia di siti del DNA
I telomeri (i cappucci protettivi del DNA che si accorciano con l'età) tendono a essere più corti in chi fuma

Quanti "anni" di invecchiamento aggiunga il fumo cambia tra studi e misure, quindi non diamo un unico numero. Lo stress ossidativo è una delle diverse vie verso quell'invecchiamento, insieme all'infiammazione e al danno diretto al DNA.

Integratori antiossidanti: aiutano?

La domanda ovvia: chi fuma può semplicemente prendere integratori antiossidanti per compensare?

La risposta degli studi clinici randomizzati è no. Nello studio clinico finlandese ATBC su 29.133 fumatori maschi, chi riceveva il beta-carotene aveva più cancro ai polmoni, non meno, e lo studio statunitense CARET è stato interrotto in anticipo per lo stesso motivo. Una rassegna Cochrane su farmaci e integratori per prevenire il cancro ai polmoni non ha trovato nessun integratore che abbassasse il rischio. Perché il beta-carotene abbia fatto danni non si sa del tutto.

Una dieta ricca di frutta e verdura fa bene a tutti, ma nessun cibo e nessuna pillola annulla il fumo. Se fumi, non prendere integratori di beta-carotene ad alte dosi.

Cosa succede quando smetti

Subito: smetti di inalare i radicali del fumo.
Due settimane: in uno studio del 1995, chi fumava aveva livelli di F2-isoprostani nel sangue — un marcatore standard del danno ossidativo ai grassi — più alti dei non fumatori, e i livelli sono calati in modo significativo dopo due settimane di astinenza.
A più lungo termine: quanto in fretta si stabilizzino gli altri marcatori e l'infiammazione è stato studiato meno; non abbiamo trovato una tabella di marcia affidabile.

Danno ossidativo della pelle: la produzione di collagene ed elastina può riprendere, e anche se il danno già presente non regredisce del tutto, la formazione di nuovo collagene e un attacco ossidativo continuo più ridotto migliorano gradualmente la qualità della pelle nell'arco di mesi o anni. Per saperne di più vedi Pelle dopo aver smesso di fumare.

Fonti

Church DF, Pryor WA. "Free-radical chemistry of cigarette smoke and its toxicological implications." Environ Health Perspect, 1985. PubMed
Pryor WA, Stone K. "Oxidants in cigarette smoke." Ann N Y Acad Sci, 1993. PubMed
Rahman I, Biswas SK, Kode A. "Oxidant and antioxidant balance in the airways and airway diseases." Eur J Pharmacol, 2006. PubMed
Moriarty SE et al. "Oxidation of glutathione and cysteine in human plasma associated with smoking." Free Radic Biol Med, 2003. PubMed
Morrow JD et al. "Increase in circulating products of lipid peroxidation (F2-isoprostanes) in smokers." N Engl J Med, 1995. PubMed
ATBC Cancer Prevention Study Group. "The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers." N Engl J Med, 1994. PubMed

Domande frequenti

Lo stress ossidativo causa un invecchiamento visibile in chi fuma?

È una delle cause probabili. La pelle di chi fuma produce meno collagene e ne scompone di più, e si pensa che lo stress ossidativo abbia un ruolo insieme al minore flusso di sangue. Gli studi sui gemelli mostrano che il viso di chi fuma invecchia visibilmente più in fretta. Vedi fumo e invecchiamento della pelle.

Quanto in fretta migliora lo stress ossidativo dopo aver smesso?

In uno studio, i livelli nel sangue degli F2-isoprostani, un marcatore chiave del danno ossidativo, sono calati in modo significativo dopo due settimane senza fumo. Gli altri marcatori sono stati studiati meno, quindi non esiste una tabella di marcia completa e affidabile.

La vitamina E o la vitamina C possono proteggere chi fuma dal danno ossidativo?

Non è stato dimostrato che nessun integratore protegga chi fuma. In grandi studi clinici, gli integratori di beta-carotene hanno aumentato il cancro ai polmoni nei fumatori, e una rassegna Cochrane non ha trovato nessun integratore che abbassasse il rischio di cancro ai polmoni. Quello che funziona è smettere di fumare.

Lo svapo causa meno stress ossidativo del fumo?

Nell'aerosol delle sigarette elettroniche sono stati misurati molti meno radicali liberi che nel fumo di sigaretta, ma non zero: scaldare il liquido può formare composti reattivi, e alcuni aromi ne aggiungono altri. La rassegna delle prove del Regno Unito del 2022 ha trovato in chi svapa livelli molto più bassi dei marcatori di sostanze chimiche dannose rispetto a chi fuma. Meno dannoso non significa innocuo, e se non fumi, non cominciare a svapare.