Антиоксидант

редактировать
Соединение, подавляющее окисление других молекул

Структура антиоксиданта глутатион.

Антиоксиданты : соединение, ингибирующие окисление. Окисление - это химическая реакция, которая может вызвать свободные радикалов, тем самым приводя к цепным реакциям, которые могут повредить клетки организмов. Антиоксиданты, такие как тиолы или аскорбиновая кислота (витамин C), прекращают эти цепные реакции. Чтобы уравновесить оксидативный, растения и растения и животные сложные системы перекрывающихся антиантов, как таких таких глутатион и ферменты (например, катала и супероксиддисмутаза ), вырабатываемая внутри, или диетические антиоксиданты витамин C и витамин E.

Термин «антиоксидант» в основном используется для двух совершенно разных групп веществ: промышленные химикаты, которые добавляют в продукты для предотвращения окисления, присутствующие в пищевых продуктах и ​​тканях. Первые промышленные антиоксиданты, имеют разнообразное применение: содержат как консерванты в пищевых продуктах и ​​косметике, являются ингибиторами окисления в топливе.

Антиоксиданты пищевые добавки Не было показано, что улучшает здоровье людей или эффективно предотвращает заболевания. Добавки бета-каротина, витамина A и витамина E не оказывают положительного влияния на уровень смертности или риск рака. Кроме того, добавки с селеном или витамином Е не снижают риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Содержание

  • 1 Воздействие на здоровье
    • 1.1 Связь с диетой
    • 1.2 Взаимодействия
    • 1.3 Побочные эффекты
  • 2 Окислительная нагрузка в биологии
  • 3 Примеры биоактивных антиоксидантных соединений
    • 3.1 Мочевая кислота
    • 3.2 Витамин C
    • 3.3 Глутатион
    • 3.4 Витамин E
  • 4 Прооксидантные виды деятельности
  • 5 Ферментные системы
    • 5.1 Супероксиддисмутаза, каталаза и пероксиредоксины
    • 5.2 Системы тиоредоксина и глутатиона
  • 6 Использование в технологии
    • 6.1 Пищевые консерванты
    • 6.2 Промышленное использование
  • 7 Уровни в продуктах питания
    • 7.1 Измерение и признание ORAC
  • 8 История
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки

Воздействие на здоровье

Отношение к диете

Уровни антиоксидантных витаминов в рационе необходимы для хорошего здоровья, до до сих пор ведутся серьезные споры о том, есть ли продукты, богатые антиоксидантами или добавки. е противозачаточная активность. Более того, если они действительно полезны, неизвестно, какие антиоксиданты полезны для здоровья в рационе и в каких количествах сверх обычного рациона. Некоторые авторы оспаривают гипотезу о том, что витамины-антиоксиданты могут предотвратить хронические заболевания, а другие заявляют, что эта гипотеза бездоказательна и ошибочна. Полифенолы, обладающие антиоксидантными свойствами in vitro, обладают неизвестной антиоксидантной активностью in vivo из-за обширного метаболизма после переваривания и небольшого клинического доказательства эффективности.

Взаимодействия

Обычные фармацевтические препараты (и добавки) с антиоксидантными свойствами могут влиять на эффективность противоопухолевых лекарств и лучевой терапии.

Побочные эффекты

Структура хелатора металлов фитиновая кислота.

Относительно сильные восстанавливающие кислоты могут иметь антинутриентное действие, связываясь с диетическими минералами, такими как железо и цинк, в желудочно-кишечном тракте и предотвращает их от поглощения. Примерами являются щавелевая кислота, танины и фитиновая кислота, которые много в растительной диете. Дефицит железа и не является редкостью в рационах медицинских стран, где потребляется меньше мяса и наблюдается высокий уровень потребления фитиновой кислоты из бобов и пресного цельнозернового хлеба. Проращивание, замачивание или микробная ферментация - это все домашние стратегии, которые снижают содержание фитатов и полифенолов в неочищенных злаках. Сообщалось об увеличении абсорбции Fe, Zn и Ca у взрослых, получавшихитинизированные злаки, по сравнению со злаками, содержащими их природный фитат.

Продукты питанияУменьшение кислоты
Какао-бобы и шоколад, шпинат, репа и ревень щавелевая кислота
цельнозерновые, кукуруза бобовые фитиновая кислота
чай, фасоль, капуста Танины

Высокие дозы некоторых антиоксидантов могут иметь долгосрочные вредные последствия. Исследование эффективности бета-каротина и ретинола (CARET) у пациентов с раком легких показало, что у курильщиков, получавших добавки, содержащие бета-каротин и витамин А, повышалась частота рака легких. Последующие исследования подтвердили эти побочные эффекты. Эти вредные эффекты могут также наблюдаться у некурящих, поскольку один метаанализ, включающий данные примерно 230000 пациентов, показал, что добавление β-каротина, витамина A или витамина E вызвало повышенную смертность, но не обнаружило. Значительный эффект от витамина C. Никакого риска для здоровья не наблюдалось, когда все рандомизированные наблюдаемые исследования были изучены вместе, но увеличение смертности было обнаружено, когда только высокие исследования и исследования с низким риском смещения были изучены отдельно. Обычные люди, сидящие на высоком уровне, не работают. Этот метаанализ был позже повторен и расширен теми же авторами, подтвердил предыдущие результаты. Эти две публикации согласуются с некоторыми предыдущими метаанализами, которые также предполагали, что добавление витамина E увеличивает смертность и что антиоксидантные добавки увеличивают риск рака толстой кишки. Бета-каротин также может увеличиваться рак легкого. В целом, большое количество клинических испытаний, проведенных с антиоксидантными добавками, позволяет предположить, что либо эти продукты не влияют на здоровье, либо вызывают небольшое увеличение смертности среди пожилых или уязвимых групп населения.

Окислительная проблема в биологии

Структура антиоксиданта витамин аскорбиновая кислота (витамин C).

A парадокс в метаболизме заключается в том, что в то время как подавляющее большинство Сложная жизнь на Земле требует для своего существования кислород, кислород высокореактивным элементом, повреждает живые организмы, производя который активные формы кислорода. Следовательно, организмы содержат сложную сеть антиоксидантных метаболитов и ферментов, которые работают вместе для предотвращения окислительного повреждения клеточных компонентов, таких как ДНК, белки и липиды. В общем, антиоксидантные системы либо предотвращают образование этих реактивных частиц, либо удаляют их до того, как они могут повредить жизненно важные компоненты клетки. Однако активные формы кислорода также выполняют полезные клеточные функции, такие как передача редокс-сигналов. Таким образом, функция антиоксидантных систем заключается не в полном удалении окислителей, а в поддержании их на оптимальном уровне.

Активные формы кислорода, вырабатываемые в клетках, включают перекись водорода (H2O2), хлорноватистая кислота (HClO) и свободные радикалы, такие как гидроксильный радикал (· OH) и супероксид-анион (O2). Гидроксильный радикал особенно нестабилен и будет реагировать быстро и неспецифично с большинством биологических молекул. Этот вид образует из пероксида водорода окислительно-восстановительные реакции , катализируемых металлами,, таких как реакция Фентона. Эти окислители могут повредить клетки, запуская химические цепные реакции, такие как перекисное окисление липидов, или окисляя ДНК или белки. Повреждение ДНК может вызвать мутации и, возможно, рак, если его не исправить с помощью механизмов репарации ДНК, в то время как повреждение белков вызывает ингибирование ферментов, денатурация и расщепление белка.

Использование кислорода в процессе выработки метаболической энергии приводит к образованию активных форм кислорода. В этом процессе супероксид-анион побочно образует анионный продукт нескольких стадий цепи переноса электронов. Особенно важным является восстановление кофермента Q в комплекса III, поскольку в качестве промежуточного соединения (Q · ) образует высокоактивный свободный радикал. Этот нестабильный промежуточный продукт может привести к "утечке" электронов, когда электроны прыгают прямо на кислород и образуют супероксид-анион, вместо того, чтобы проходить через нормальную серию хорошо проверенных цепей переноса электронов. Пероксид также образует окисление восстановленных флавопротеинов, таких как комплекс I. Однако, эти ферменты могут продуцировать процессы окисления, важные важные цепи переноса электронов для других, которые генерируют пероксид, неясна. В растениях, водорослях и цианобактериях активных форм кислорода также образуются во время фотосинтеза, особенно в условиях высокой интенсивности света. Этот эффект частично компенсируется участием каротиноидов в фотоингибирование, а в водорослях и цианобактериях - большой йодида и селена, в эти антиоксиданты вступают в реакцию с чрезмерно восстановленными формами фотосинтетических реакционных центров, чтобы предотвратить образование активных форм кислорода.

Примеры биоактивных антиоксидантных соединений

Антиоксиданты: классифицируются на два широких подразделения в зависимости, растворимы ли они в воде (гидрофильные ) или в липидах (липофильные ). Как правило, водорастворимые антиоксиданты реагируют окислителями в клеточном цитозоле и плазме крови, тогда как жирорастворимые антиоксиданты защищают клеточные мембраны от липидов. перекисное окисление. Эти соединения могут быть синтезированы в организме или получены с пищей. Различные антиоксиданты присутствуют в широком диапазоне концентраций в жидкостях тела и тканях, при этом некоторых из них, таких как глутатион или убихинон, в основном присутствуют в клетках, тогда как другие такие как мочевая кислота распределяются более равномерно (см. таблицу ниже). Некоторые антиоксиданты проявляются только в нескольких организмах, и эти соединения могут быть важны для патогенов и могут быть факторами вирулентности.

Относительная важность и взаимодействие между этими различными антиоксидантами - очень сложный вопрос, с различными антиоксидантными соединениями. и антиантные ферментные системы, обладающие синергетическим и взаимозависимым друг на друга. Следовательно, действие одного антиоксиданта может зависеть от правильного функционирования других антиоксидантной системы. Степень защиты, обеспечиваемая любым антиоксидантом, также будет зависеть от его концентрации, его реакционная способность по отношению к конкретным реактивным формам кислорода и статуса антиоксидантов.

Некоторые способствуют антиоксидантной защите путем хелатирования переходных металлов и предотвращают их катализа образования свободных радикалов в клетке. Особенно важна способность связывать железо, которая является функцией железосвязывающих белков, таких как трансферрин и ферритин. Селен и цинк обычно называют антиоксидантными питательными веществами, но эти химические элементы сами по себе не обладают антиоксидантным действием и вместо этого требуются для активности некоторых антиоксидантных ферментов, как обсуждается ниже.

АнтиоксидантРастворимостьКонцентрация в сыворотке крови человека (μM)Концентрация в ткани печени (мкмоль / кг )
Аскорбиновая кислота (витамин C )Вода50–60260 (человек)
Глутатион Вода46400 (человек)
Липоевая кислота Вода0,1–0,74–5 (крыса)
Мочевая кислота Вода200–4001600 (человек)
Каротины Липидβ-каротин : 0,5–1

ретинол (витамин A): 1–3

5 (человек, общие каротиноиды)
α- Токоферол (витамин E)Липид10–4050 (человек)
Убихинол (коэнзим Q)Липид5200 (человек)

Мочевая кислота

Мочевая кислота антиоксидантом с самой высокой концентрацией в крови человека Мочевая кислота (UA) - это оксипурин-антиоксидант, производимый из ксантина ферментом ксантиноксидазой и является промежуточным продуктом метаболиз ма пурина. Почти у всех наземных животных уратоксидазы дополнительно катализирует окисление мочевой кислоты до аллантоина, но других людей и других высших приматов ген уратоксидазы нефункционален, поэтому происходит дальнейшее расщепление UA не происходит. Эволюционные причины превращения уратов в аллантоин предметом активных размышлений. Антиоксидантное действие мочевой приводит к предположению, что эта мутация была полезна для первых приматов и людей. Исследования высотной акклиматизации подтверждают гипотезу о том, что у них есть антиоксидант, смягчая окислительный стресс, вызванный высокогорной гипоксией.

Мочевая кислота имеет высокую концентрацию любого антиоксиданта в крови и обеспечивает более половины общей антиоксиданта емкость сыворотки крови человека. Антиоксидантная активность мочевой кислоты также взаимодействует с некоторыми окислителями, такими как супероксид, но действует против пероксинитрита, пероксидов и хлорноватистая кислота. Обеспокоенность повышенным вкладом UA в подагру рассматривать как один из многих факторов риска. Сам по себе связанный с UA риск подагры на высоких уровнях (415–530 мкмоль / л) составляет всего 0,5% в год с повышением уровня до 4,5% в год при UA уровнях перенасыщения (535+ мкмоль) / л).). Многие из этих вышеупомянутых исследований определили антиоксидантное действие УК в пределах нормальных физиологических уровней, а также представлены некоторые антиоксидантную активность на уровне 285 мкмоль / л.

Витамин C

Аскорбиновая кислота или витамин C представляет собой моносахаридный окислительно-восстановительный (окислительно-восстановительный ) катализатор, обнаруживаемый как у животных, так и у растений. Мы один из ферментов, необходимые для производства аскорбиновой кислоты, утерян в результате мутации во время примат эволюции, люди должны получать его из своего рациона; поэтому это диетический витамин. Мобильные другие животные вырабатывают это соединение в своем организме и не нуждаются в нем в своем рационе. Аскорбиновая кислота необходима для превращения проколлагена в коллаген путем окисления остатков пролина до гидроксипролина. В других клетках он поддерживается в восстановленной форме за счет реакции глутатионом, которая может катализироваться протеиндисульфидизомеразой и глутаредоксинами. Аскорбиновая кислота представляет собой окислительно-восстановительный катализатор, который может восстанавливать и тем нейтрализовать активные формы кислорода, такие как перекись водорода. Помимо своего прямого антиоксидантного действия, аскорбиновая кислота также является субстратом для окислительно-восстановительного фермента аскорбатпероксидазы, функции, которые используются для устойчивости растений к стрессу. Аскорбиновая кислота присутствует в больших количествах во всех частях частей и может достигать концентраций 20 миллимолярных в хлоропластах.

Глутатион

свободнорадикальный механизм перекисного регулирования липидов.

Глутатион представляет собой цистеин -содержащий пептид, обнаруживаемый в обычных форм аэробной жизни. Он не требуется в пище и вместо этого синтезируется в клетках из составляющих его аминокислот. Глутатион обладает антиоксидантными свойствами, поскольку группа тиола в его цистеиновой части является восстанавливающим агентом и может окисляться и восстанавливаться. В клетках глутатион поддерживается в восстановленной форме ферментом глутатионредуктазой и, в свою очередь, снижает другие метаболиты и ферментные системы, такие как аскорбат, в цикле глутатион-аскорбат, глутатионпероксидазы и глутаредоксины, а также непосредственно реагирующие с окислителями. Из-за своей высокой концентрации и центральной роли в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки глутатион является одним из важнейших клеточных антиоксидантов. У некоторых организмов глутатион заменен другими тиолами, такими как микотиол у актиномицетов, бацилтиол у некоторых грамположительных бактерий, или трипанотионом в Кинетопластидах.

Витамин E

Витамин E - собирательное название для набора из восьми связанных токоферолов и токотриенолов, которые представляют собой жирорастворимые витамины с антиоксидантными свойствами. Из них α-токоферол наиболее изучен, так как он имеет самую высокую биодоступность, при этом организм преимущественно абсорбирует и метаболизирует эту форму.

Было заявлено, что форма α-токоферола является наиболее важный жирорастворимый антиоксидант, и что он защищает мембраны от окисления, реагируя с липидными радикалами, образующимися в цепной реакции перекисного окисления липидов. Это удаляет промежуточные продукты свободных радикалов и предотвращает продолжение реакции распространения. В результате этой реакции образуются окисленные α-токофероксильные радикалы, которые могут быть возвращены обратно в активную восстановленную форму путем восстановления другими антиоксидантами, такими как аскорбат, ретинол или убихинол. Это согласуется с результатами, показывающими, что α-токоферол, но не водорастворимые антиоксиданты, эффективно защищает клетки с дефицитом глутатионпероксидазы 4 (GPX4 ) от гибели клеток. GPx4 - единственный известный фермент, который эффективно восстанавливает гидропероксиды липидов в биологических мембранах.

Однако роль и важность различных форм витамина Е в настоящее время неясны, и даже было высказано предположение, что наиболее важной функцией α-токоферола является сигнальная молекула, при этом эта молекула не играет значительной роли в метаболизме антиоксидантов. Функции других форм витамина Е еще менее изучены, хотя γ-токоферол является нуклеофилом, который может реагировать с электрофильными мутагенами, а токотриенолы могут играть важную роль в защите нейроны от повреждения.

Прооксидантная активность

Антиоксиданты, которые являются восстановителями, также могут действовать как прооксиданты. Например, витамин C обладает антиоксидантной активностью, когда восстанавливает окисляющие вещества, такие как перекись водорода; однако он также восстанавливает ионы металлов, которые генерируют свободные радикалы в результате реакции Фентона.

2 Fe + аскорбат → 2 Fe +
Последняя правка сделана 2021-06-11 18:51:45
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте