The tandem of free radicals and methylglyoxal

Resumo

O metilglioxal é um α-oxoaldeído inevitavelmente produzido a partir de intermediários de triose-fosfato da glicólise de fosforilação e também de aminoácidos e acetona. Recentemente, a atenção tem se concentrado no envolvimento de radicais livres na toxicidade do metilglioxal. Nesta revisão, é apresentado um resumo da relação entre o metabolismo do metilglioxal e a produção de radicais livres, ampliando a discussão desde as possíveis rotas metabólicas até os eventos toxicológicos, analisando o papel dos radicais livres na geração e na degradação desse 1,2-dicarbonil, bem como na modificação de macromoléculas biológicas, e concentrando-se na ação do metilglioxal sobre o conteúdo de glutationa celular. A geração de radicais livres provocada pelo metilglioxal, envolvendo espécies reativas de oxigênio (ROS), espécies reativas de nitrogênio (RNS) e radicais orgânicos, como radial metilglioxal ou radical de proteína reticulada, como fatores de risco em potencial para a propagação de danos aos tecidos, é discutida detalhadamente. É dada atenção especial às possíveis intervenções terapêuticas. O artigo chega à conclusão de que existe uma junção estreita entre a toxicidade do metilglioxal e a geração de radicais livres (especialmente ROS), embora a toxicidade do 1,2-dicarbonil também evolua mesmo em condições anaeróbicas. Os eventos seguem uma sequência que começa com o estresse de carbonila essencial para a toxicidade, levando à formação de radicais livres e, por fim, terminando em apoptose ou necrose. Tanto o estresse oxidativo quanto o nitrosativo desempenham um papel importante, mas não indispensável, no desenvolvimento da toxicidade do metilglioxal.

Abstract

Methylglyoxal is an α-oxoaldehyde inevitably produced from triose-phosphate intermediates of phosphorylating glycolysis, and also from amino acids and acetone. Recently, the attention has been focused on the involvement of free radicals in methylglyoxal toxicity. In this review, a summary of the relationship between methylglyoxal metabolism and free radical production is presented, extending discussion from the possible metabolic routes to the toxicological events by reviewing the role of free radicals in both generation and degradation of this 1,2-dicarbonyl as well as in the modification of biological macromolecules, and focusing on the action of methylglyoxal upon cellular glutathione content. Methylglyoxal-provoked free radical generation involving reactive oxygen species (ROS), reactive nitrogen species (RNS) as well as organic radicals like methylglyoxal radial or crosslinked protein radical as potential risk factors to tissue damage propagation, is thoroughly discussed. Special attention is paid to the potential therapeutic interventions. The paper arrives at the conclusion that a tight junction exists between methylglyoxal toxicity and free radical (particularly ROS) generation, though the toxicity of 1,2-dicarbonyl evolves even under anaerobic conditions, too. The events follow a sequence beginning with carbonyl stress essential for the toxicity, leading to free radical formation and finally ending in either apoptosis or necrosis. Both oxidative and nitrosative stress play important but not indispensable role in the development of methylglyoxal toxicity.