Пользовательский поиск

Антиоксиданты в препаратах, витаминах и продуктах

Антиоксидант – это молекула-ингибитор, которая замедляет окисление других молекул. Окисление – это химический процесс передачи электронов атомом, молекулой или ионом из вещества-окислителя. Важную роль в реакциях окисления играют свободные радикалы. Свободные радикалы вполне могут создать цепную реакцию. Когда в клетке происходит цепная реакция, это может привести к повреждению или даже к гибели клетки. Антиоксиданты прекращают эту цепную реакцию путем удаления свободных радикалов промежуточных продуктов и подавлением других реакций окисления. Они выполняют эти действия, окисляя себя, так что антиоксиданты это восстановители. Например, к ним относятся тиолы, аскорбиновая кислота и полифенолы.

Антиоксиданты являются важной добавкой в бензин. Антиоксиданты предотвращают образование смол, которые мешают работе двигателей внутреннего сгорания.

Продолжение ниже

Антиоксиданты и Ваш иммунитет: супер продукты для оптимального здоровья

Узнайте все о продуктах, богатых антиоксидантами и о том, как стимулирующее иммунитет питание помогает Вам сохранять отличное самочувствие. Один из лучших способов укрепить ...

Читать дальше...

всё на эту тему


Замещенные фенолы и производные фенилендиамина используются для ингибирования смол образовывающихся в бензине. Хотя реакции окисления имеют решающее значение для жизни, они также могут быть разрушительными. Жизнедеятельность растений и животных поддерживается сложными системами различных типов антиоксидантов, таких как глутатион, витамин С, витамин А и витамин Е, а также ферментов, таких как каталаза, супероксиддисмутаза и различных пероксидазов. Недостаточный уровень антиоксидантов или ингибирование антиоксидантных ферментов, вызывает окислительный стресс и может привести к повреждению или уничтожению клеток.

Поскольку окислительный стресс, как считается, является одной из причин многих заболеваний человека, использование антиоксидантов в фармакологии интенсивно изучается, особенно в лечении инсульта и нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, окислительный стресс может являться как причиной, так и следствием заболевания.

Антиоксиданты широко используются в биологически активных добавках и, судя по исследованиям, являются профилактикой таких заболеваний, как рак, ишемическая болезнь сердца и даже высотная болезнь. Хотя первоначальные исследования говорили о том, что антиоксидантные добавки улучшают здоровье, позже крупные клинические исследования с определенным набором антиоксидантов не выявили пользы и даже предположили, что избыток добавок с антиоксидантами может быть вреден для здоровья.

Антиоксиданты также широко используются в промышленности, например в консервантах для продуктов питания, для косметических средств и для предотвращения деградации резины и бензина.

Содержание статьи:

  1. История антиоксидантов
  2. Проблема окисления в биологии
  3. Метаболиты антиоксидантов
    1. Краткий обзор
    2. Мочевая кислота
    3. Аскорбиновая кислота
    4. Глутатион
    5. Мелатонин
    6. Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)
  4. Действие проокислителя
    1. Потенциальный вред здоровью от использования антиоксидантных добавок
  5. Ферментные системы
    1. Обзор
    2. Супероксиддисмутаза, каталаза и пероксиредоксины
    3. Системы тиоредоксина и глутатиона
  6. Окислительный стресс в медицине
  7. Воздействие антиоксидантов на здоровье
    1. Функционирование органов
    2. Использование в диетах
    3. Физические упражнения
    4. Побочные эффекты
    5. Измерение содержания в пищевых продуктах
  8. Использование в различных технологиях
    1. Пищевые консерванты
    2. Применение в промышленности

История антиоксидантов

Одна из составляющих адаптации морской флоры и фауны к наземной жизни, это тот факт, что растения начали производить не морские антиокислители – аскорбиновую кислоту (витамин C), полифенолы и токоферолы. Развитие покрытосемянных растений от 50 до 200 миллионов лет назад привело к развитию многих антиокислительных пигментов, особенно во время юрского периода эти пигменты служили в качестве противохимической защиты от реактивных кислородных разновидностей, которые являются побочными продуктами фотосинтеза. Первоначально, термин антиоксидант использовался для определения веществ, препятствующих потреблению кислорода. В конце 19 и начале 20 веков, серьезные исследования были сосредоточены на использовании антиоксидантов в важнейших промышленных процессах, таких как предотвращение коррозии металла, вулканизация каучука и полимеризация топлива при загрязнении двигателей внутреннего сгорания.

Ранние исследования о роли антиоксидантов в биологии были посвящены использованию антиоксидантов для предотвращения окисления ненасыщенных жиров, которое является причиной горькости. Антиоксидантную активность можно довольно легко измерить, просто поместив жир в закрытый контейнер с кислородом и измерив темп потребления кислорода. Именно появление витаминов А, С и других антиоксидантов произвело научную революцию и привело к осознанию важности антиоксидантов в биохимии живых организмов. Возможные механизмы воздействия антиоксидантов были изучены, когда стало понятно, что вещества с антиоксидантной активностью являются единственными веществами, которые готовы окисляться сами. Исследование на тему предотвращение процесса перекисного окисления липидов с помощью витамина Е, привело к признанию антиоксидантов восстановителями, препятствующими окислительным реакциям, часто удаляя реактивные формы кислорода, до того, как они успеют повредить клетки.

Проблема окисления в биологии

Парадокс обмена веществ в том, что большинству форм жизни на Земле для существования требуется кислород, кислород - чрезвычайно реактивная молекула, которая повреждает живые организмы, создавая реактивные кислородные разновидности. Следовательно, организмы содержат сложную сеть антиокислительных метаболитов и ферментов, которые постоянно взаимодействуют, для того, чтобы предотвратить окислительные повреждения клеточных компонентов, таких как ДНК, белки и липиды. В целом, антиоксиданты препятствуют формированию этих реактивных разновидностей кислорода, или нейтрализуют их прежде, чем они смогут повредить жизненно важные клеточные элементы. Однако реактивные разновидности кислорода также выполняют полезные функции в организме, например, осуществляют окислительно-восстановительную передачу сигналов. Таким образом, главная функция антиоксидантов - не полное удаление окислителей, а поддержка их в оптимальном состоянии.

Перекись водорода (H2O2), хлорноватистая кислота (HClO), свободные радикалы, такие как гидроксильный радикал (•OH) и супероксидный анион (O2-) – всё это реактивные разновидности кислорода, воспроизводимые в клетках. Гидроксильный радикал особенно неустойчив и быстро вступает в реакцию и непредсказуемо взаимодействует с большинством биологических молекул. Эта реактивная разновидность кислорода образуется в результате окислительно-восстановительной реакции перекиси водорода с металлами в качестве катализатора (например, реакция Фентона). Эти окислители могут повреждать клетки цепными химическими реакциями, например при перекисном окислении липидов, или окислением ДНК и белков. Повреждение ДНК может привести к мутации и возможно даже к раковым заболеваниям, если не работают механизмы восстановления ДНК. Повреждение белков способствует ингибированию ферментов белка, денатурации и деградации белков.

Кислород используется в процессе генерации метаболической энергии и производства реактивных кислородных разновидностей. В этом процессе супероксид аниона является побочным продуктом нескольких шагов в электронно-транспортной цепи. Особенно важно сокращение кофермента Q в комплексе III, так как высоко реактивный свободный радикал образовывается в качестве промежуточного продукта реакции (Q • −). Это нестойкое промежуточное звено может приводить к электронной "утечке", когда электроны переходят непосредственно к кислороду и формируют супероксидный анион, вместо перемещения через ряд легко контролируемых реакций электронной транспортной цепи. Перекись также производится путем окисления восстановленных флавопротеинов, таких как комплекс I. Несмотря на то, что эти ферменты могут производить окислители, роль переноса электронов, которые производят пероксид, остается неизвестной. В растениях, морских водорослях и цианобактериях, реактивные кислородные разновидности производятся во время фотосинтеза, Особенно в условиях хорошей освещенности. Этот эффект частично компенсируется участием каротиноидов в фотоингибировании, в водорослях и цианобактериях с большим количеством йода и селена, который включает в себя эти антиоксиданты, имеющие форму фотосинтетических реакционных центров, для предотвращения производства активных форм кислорода.

Метаболиты антиоксидантов

Краткий обзор

Антиоксиданты делятся на две большие группы, в зависимости от того, растворяются ли они в воде (гидрофилы) или в липидах (гидрофобы). В общем, растворимые в воды антиоксиданты вступают в реакцию с окислителями в цитозоле клеток и плазме крови, в то время как жирорастворимые антиоксиданты защищают клеточные мембраны от перекисного окисления липидов. Эти вещества могут синтезироваться в организме или организм сам может получать их с пищей. Различные антиоксиданты присутствуют в жидкостях и тканях организма, причем некоторые из них, такие как глутатион или убихинон в основном присутствуют в клетках, в то время как остальные, такие как мочевая кислота более равномерно распределены по организму (см. таблицу ниже). Некоторые антиоксиданты можно найти только в некоторых организмах и эти соединения могут играть важную роль в патогенезе.

Важность взаимодействия различных антиоксидантов с различными метаболитами и ферментными системами, которые взаимозависимы и осуществляют синергический эффект, является очень сложным вопросом. Реакция одного антиоксиданта может зависеть от правильного функционирования других членов антиокислительной системы. Уровень защиты, обеспечиваемой одним антиоксидантом, также будет зависеть от его концентрации, от реактивности в отношении особых видов реактивного кислорода, и статуса антиоксидантов, с которыми он взаимодействует.

Некоторые соединения способствуют антиокислительной защите металлов от хелатирования и не дают им катализировать производство свободных радикалов в клетке. Особо важной является способность поглощать железо, которое имеется у нейтрализующих железо белков, таких как трансферрин и ферритин. Селен и цинк, как правило, называют антиокислительными питательными веществами, но эти химические элементы не имеют антиоксидантного действия сами по себе, но при этом необходимы для деятельности некоторых антиоксидантных ферментов, представленных ниже.

Антиоксидант

Растворяется в

Концентрация в сыворотке крови человека (мкмоль)

Концентрация в ткани печени (мкмоль / кг)

Аскорбиновая кислота (витамин С)

Воде

50-60

260 (у человека)

Глутатион

Воде

4

6400 (у человека)

липоевая кислота

Воде

0,1-0,7

4-5 (у крысы)

мочевая кислота

Воде

200-400

1600 (у человека)

Каротины

Жире

бетакаротин: 0,5-1

ретинол (витамин A): 1-3

5 (у человека, всех каротиноидов)

α-токоферол (витамин Е)

Жире

10-40

50 (у человека)

Убихинол

(кофермент Q)

Жире

5

200 (у человека)

Мочевая кислота

Мочевая кислота обладает самой высокой концентрацией в крови человека. Мочевая кислота – антиоксидант оксипурин произведенный из ксантина с помощью ксантиноксидазы и является промежуточным продуктом метаболизма пурина. Практически у всех наземных животных, уратоксидаза далее катализирует окисление мочевой кислоты в аллантоин. Но у человека и у наиболее развитых приматов, ген уратооксидазы атрофирован, для того чтобы мочевая кислота не окислялась. Эволюционные причины утраты способности преобразования мочевой кислоты в аллантоины остаются темой активных исследований. Антиоксидантное действие мочевой кислоты приводит исследователей к мыслям о том, что эта мутация была выгодна приматам и человеку. Исследования высотной акклиматизации подтверждают гипотезу, о том, что мочевая кислота действует как антиоксидант, смягчая процессы окисления, вызванные высотной гипоксией. При опытах на животных, страдающих данным заболеванием, внедрение мочевой кислоты предотвращает болезнь или уменьшает пагубное воздействие, ведущие ученые предполагают, что это связано с антиоксидантными свойствами мочевой кислоты. Исследования антиокислительного механизма мочевой кислоты подтверждают это предположение.

Что касается рассеянного склероза, Гвен Скотт объясняет антиоксидантное значение мочевой кислоты, предполагая, что ее уровень в крови обратно пропорционально связан с метаболическим синдромом у людей. Так как у пациентов, страдающих этим заболеванием, уровень мочевой кислоты в сыворотке крови довольно низок и люди с гиперурикимией (подагрой) редко страдают от метаболического синдрома. Кроме того регулирование уровня мочевой кислоты применяется в терапии при экспериментальном аллергическом энцефаломиелите (РЭМ), у подопытных животных, страдающих метаболическим синдромом. В целом, утверждение о том, что мочевая кислота является важным антиоксидантом и что её уровень влияет на заболеваемость метаболическим синдромом довольно спорно и требует большей исследовательской базы.

Кроме того, мочевая кислота из всех антиоксидантов обладает наибольшей концентрацией в крови и обеспечивает более 50% от общей антиоксидантной активности сыворотки человека. Антиоксидантное действие мочевой кислоты довольно сложный процесс, так как она не вступает в реакцию с некоторыми окислителями, такими как супероксид, но оказывает воздействие на пероксинитрит и пероксиды, а также на хлорноватистую кислоту. Опасность того, что повышенный уровень мочевой кислоты является причиной подагры, нужно принимать, как один из многих факторов риска. Сам по себе риск заболевания подагрой при высоком уровне мочевой кислоты (415–530 мкмоль/л) составляет только 0,5% в год, а при сверхнасыщенном содержании мочевой кислоты (от 535 мкмоль/л) вероятность заболевания составляет 4,5%. Многие из вышеупомянутых исследований определяют антиоксидантный эффект мочевой кислоты в пределах нормальных физиологических уровней и некоторые обнаруживают антиокислительную деятельность при концентрациях мочевой кислоты в 285 мкмоль/л.

Эффект мочевой кислоты при таких заболеваниях, как атеросклероз, ишемический инсульт, сердечные приступы все еще достаточно не изучен, а согласно некоторым исследованиям, повышенное содержание мочевой кислоты связано с высоким уровнем смертности, при этом есть и другие исследования, которые не обнаруживают данной взаимосвязи. Более двух десятилетий назад была впервые замечена "устойчивая связь между высоким уровнем мочевой кислоты и атеросклерозом» – это может быть защитной реакцией или действительно одной из основных причин. Это может быть связано с тем, что мочевая кислота активируется как механизм защиты от окислительного стресса, но в тех случаях, когда обмена веществ нарушен, то тогда мочевая кислота действуют как проокислитель. С другой стороны, высокая антиоксидантная активность мочевой кислоты у приматов (но не у других млекопитающих) не имеет значительного терапевтического эффекта при аналогично действующих антиоксидантах. Это может объяснять повторяющиеся неудачи испытаний на людях антиоксидантов, после успешных исследований на животных (например, при инсультах).

Аскорбиновая кислота

Аскорбиновая кислота или "витамин С" – это моносахарид, являющийся катализатором окислительно-восстановительных реакций, имеется и у животных и у растений. В связи с тем, что один из необходимых ферментов, для производства аскорбиновой кислоты был утерян в результате эволюционных мутаций приматов, люди должны получать этот элемент из пищи. Большинство других животных способны производить это вещество в организме, и поэтому им не требуется наличие аскорбиновой кислоты в рационе. Аскорбиновая кислота необходима для превращения проколлагена в коллаген, путем окисления остатков пролина в гидроксипролин. В других клетках, она сохраняется в восстановленной реакции с глутатионом, который может катализироваться дисульфидом белка изомеразы и глуторедоксином. Аскорбиновая кислота – катализатор окислительно-восстановительных реакций, который может уменьшать и нейтрализовывать реактивные кислородные разновидности, такие как перекись водорода. В дополнение к прямому антиоксидантному эффекту, аскорбиновая кислота также является субстратом для окислительно-восстановительных ферментов аскорбатпероксидазы, функция, которой особенно важна для стрессоустойчивости. Высокая концентрация аскорбиновой кислоты присутствует во всех частях растений и может достигать концентрации в 20 ммоль в хлоропластах.

Глутатион

Глутатион - это пептид, содержащий цистеин, имеется у большинства форм аэробной жизни. Его необязательно включать в свой рацион, так как он синтезируется в клетках из аминокислот. Глутатион обладает антиокислительными свойствами, так как тиоловая группа в цистеине является восстановителем и может быть окислен и восстановлен, причем эти реакции являются обратимыми. В клетках глутатиона в восстановленной форме сохраняется глутатионредуктаза и в свою очередь снижается содержание других метаболитов и ферментных систем, таких как аскорбиновая кислота, так же непосредственно реагируя с окислителями. Из-за высокой концентрации и центральной роли глутатиона в поддержании окислительно-восстановительного состояния клетки, глутатион – один из самых важных клеточных антиокислителей. В некоторых организмах глутатион заменен другими тиолами.

Мелатонин

Мелатонин - мощный антиоксидант. Мелатонин легко пересекает клеточные мембраны и гематоэнцефалический барьер. В отличие от других антиоксидантов, мелатонин не подвергается окислительно-восстановительным реакциям, которые помогают молекулам проходить повторный цикл восстановления и окисления. Окислительно-восстановительные реакции позволяют другим антиоксидантам (например, витамину C) действовать в роли прооксиданта и способствовать формированию свободного радикала. Мелатонин, окислившись один раз, не может быть возвращен в предыдущее состояние, потому что он формирует несколько устойчивых конечных продуктов после реакции со свободными радикалами. Поэтому, его называют антиоксидантом-самоубийцей.

Токоферолы и токотриенолы (витамин Е)

Витамин Е является общим названием для целого набора из восьми токоферолов и токотриенолов, являющихся жирорастворимыми витаминами с антиоксидантными свойствами. Из этих 8 компонентов α-токоферол наиболее изучен, так как он имеет самую высокую биодоступность для тел, преимущественно поглощающих и метаболизирующих эту форму антиоксидантов.

Было выявлено, что α-токоферол является наиболее важным жирорастворимым антиоксидантом, и что он защищает мембраны от окисления путем взаимодействия с нарушениями липидных радикалов, образующих цепную реакцию перекисного окисления липидов. α-токоферол удаляет свободные радикалы промежуточных продуктов и предотвращает распространение цепной реакции. Эта реакция производит окисление радикалов α-токоферола, которые могут быть повторно использованы в восстановительных реакциях, за счет сокращения количества других антиоксидантов, таких как аскорбиновая кислота, ретинол или убихинол. Это не противоречит результатам, которые говорят о том, что α-токоферол, не растворим в воде и эффективно защищает дефицитные клетки глутатионпероксидазы 4 от клеточной смерти. Глутатионпрероксидаза 4 является единственным известным ферментом, который эффективно снижает уровень гидропероксида липидов в биологических мембранах.

Тем не менее, роль и значение различных форм витамина Е в настоящее время полностью неизвестны. Можно даже предположить, что важнейшая функция α-токоферола – роль сигнальной молекулы, которая не имеет значительной роли в метаболизме. Функции других разновидностей витамина Е являются еще менее изученными, хотя γ-токоферол является нуклеофилом и может вступать в реакцию с электрофильными мутагенами, а токотриенолы могут защищать нейроны от повреждений.

Действия проокислителя

Антиоксиданты, которые являются восстановителями, также могут действовать как прооксиданты. Например, витамин С обладает антиоксидантной активностью, когда он восстанавливает окисляющие вещества, например, перекись водорода. Однако при этом также уменьшается число ионов металла, которые генерируют свободные радикалы посредством реакции Фентона.

2 Fe3+ + аскорбат → 2 Fe2+ + дегидроаскорбат

2 Fe2+ + 2 H2O2 → 2 Fe3+ + 2 OH· + 2 OH

Важность воздействия антиоксидантов и проокислителей – одна из областей современных исследований, а витамин С, который проявляет себя как витамин путем окисления полипептидов, судя по всему, имеет важнейшее антиоксидантное воздействие в организме человека. Однако данных о других пищевых антиоксидантах имеется значительно меньше. Кроме того, в патогенезе заболеваний, сопровождающихся гиперурикимией, скорее всего, важную прямую и косвенную роль играет мочевая кислота, обладающая проокислительными свойствами.

То есть, как это ни парадоксально, те вещества, которые обычно действуют, как антиоксиданты могут выступать в качестве прооксидантов и фактически увеличивать окислительный стресс. Помимо аскорбиновой кислоты, важными, с медицинской точки зрения являются условные проокислители, включающие в себя мочевую кислоту и сульфгидрильные аминокислоты (гомоцистеин). Как правило, это связано с катализаторным воздействием некоторых металлов, таких как медь или железо. Потенциальная роль проокислителя мочевой кислоты при атеросклерозе и ишемическом инсульте, рассмотрена выше. Другим примером является важная роль гомоцистеина ​​при атеросклерозе.

Потенциальный вред здоровью от использования антиоксидантных добавок

Некоторые антиоксидантные добавки могут способствовать развитию болезни и повышать риск человеческой смерти. Теоретически, свободные радикалы вызывают эндогенный ответ, который защищает от внешних радикалов (и, возможно, другие токсичных соединений). Недавние экспериментальные данные показывают, что это действительно так, и что эндогенные свободные радикалы повышают продолжительность жизни червя Caenorhabditis elegans. Наиболее важно, что повышению продолжительности жизни препятствуют антиоксиданты, напрямую доказывая тот факт, что токсичные радикалы могут оказывать негативное воздействие на здоровье.

Ферментные системы

Обзор

Как и в случае с химическими антиоксидантами, клетки защищены от окислительного стресса, взаимодействующей сетью антиоксидантных ферментов. Супероксид в процессе окислительного фосфорилирования сначала преобразуется в перекись водорода, а затем восстанавливается, чтобы выделить воду. Эта детоксикация является результатом действия нескольких ферментов, с супероксида дисмутазы активизируется первый шаг, затем каталазы и различные пероксидазы удаляют перекись водорода. Как и в случае с антиоксидантными метаболитами, вклад этих ферментов в антиоксидантную защиту трудно отделить друг от друга, но эксперименты с трансгенными мышами, испытывающими недостаток всего в одном антиокислительном ферменте, может предоставить такую информацию.

Супероксиддисмутаза, каталаза и пероксиредоксины

Супероксиддисмутаза (СОД) представляет собой класс тесно связанных ферментов, которые катализируют распад суперокисного аниона в кислороде и водородной перекиси. СОД ферменты присутствуют почти во всех аэробных клетках и во внеклеточной жидкости. Ферменты супероксиддисмутазы содержат металлические кофакторы иона, которыми, в зависимости от изозима, могут быть медь, цинк, марганец или железо. У людей, медь / цинк СОД присутствует в цитозоле, в то время как марганец СОД присутствует в митохондрии. Также существует третья форма СОД во внеклеточной жидкости, которая содержит медь и цинк в активных участках митохондриального изофермента. Данная форма представляется наиболее важной, так как мыши, лишенные этого фермента умирают сразу после рождения. Напротив, мыши, испытывающие недостаток в СОД меди/цинка (СОД1), жизнеспособны, но имеют многочисленные патологии и уменьшенную продолжительность жизни (см. статью о суперокиси), в то время как у мышей без внеклеточного СОД есть минимальные дефекты (чувствительный к гипероксии). У растений СОД изоферменты присутствуют в цитозоле и митохондриях, СОД с железом находится в хлоропластах, при этом он отсутствует у позвоночных и дрожжей.

Каталаза – ферменты, которые катализируют превращение перекиси водорода в воду и кислород, с использованием железа или марганцевого кофактора. Этот белок локализован в большинстве эукариотических клеток. Каталаза – необычный фермент, так как, несмотря на то, что перекись водорода является единственным основанием, происходит механизм похожий на игру в пинг-понг. Кофактор окисляется одной молекулой перекиси водорода, а затем регенерируется путем передачи связанного кислорода на вторую молекулу основания. Несмотря на кажущуюся важность удаления перекиси водорода, люди с генетическим дефицитом каталазы (акаталазией) или генетически модифицированные мыши с полным отсутствием каталазы, страдают лишь от нескольких побочных действий, оказывающих не слишком вредное воздействие на организм.

Пероксиредоксины – пероксидазы, которые катализируют удаление перекиси водорода, органических гидроперекисей, а также пероксинитрита. Они делятся на три класса: обычный пероксиредоксин с 2 цистеинами; нетипичный пероксиредоксин с 2 цистеинами и пероксиредоксин с 1 цистеином. Эти ферменты осуществляют одинаковый каталитический механизм, в котором окислительно-восстановительно активный цистеин, окисляется до сульфеновой кислоты основанием пероксида. Сверхокисление остатка цистеина в пероксиредоксине инактивирует эти ферменты, но это может быть отменено воздействием сульфиредоксина. Пероксиредоксины играют важную роль антиокисления в метаболизме, например, у мышей, лишенных пероксиредоксина 1 или 2 сокращается продолжительность жизни и они страдают от гемолитической анемии, в то время как растения используют пероксиредоксины для удаления перекиси водорода, накапливающейся в хлоропластах.

Системы тиоредоксина и глутатиона

Система тиоредоксина содержит 12-кДа белка тиоредоксина и тиоредоксин-редуктазы. Белки, связанные с тиоредоксином присутствуют во всех организмах. Растения, такие как резуховидка Таля, имеют особенно большое разнообразие изоформ. Активный центр тиоредоксина состоит из двух соседних цистеинов. В своем активном состоянии, тиоредоксин действует как эффективный восстановитель, очищая реактивные кислородные разновидности и поддерживая другие белки в уменьшенном состоянии. После того, окисленный, активный тиоредоксин восстанавливается под действием тиоредоксин редуктазы, используя NADPH в качестве донора электронов.

Другая система включает в себя глутатион, глутатион-редуктазу, глутатион-пероксидазу и глутатион-S-трансферазу. Эта система имеется у животных, растений и микроорганизмов. Глутатионпероксидаза – фермент, содержащий четыре селен-кофактора, которые катализируют распад перекиси водорода и органических гидропероксидов. Имеется, по крайней мере, четыре различных изофермента глутатионпероксидазы у животных. Глутатионпероксидаза 1 является самым распространенным и самым эффективным поглотителем перекиси водорода, в то время как глутатионпероксидаза 4 наиболее активно взаимодействует с гидропероксидом липидов. Удивительно, что глутатионпероксидаза 1 является необязательным компонентом, так как у мышей, лишенных этого фермента продолжительность жизни не сокращается, однако они обладают повышенной чувствительностью к окислительному стрессу. Кроме того, глутатион-S-трансфераза проявляет высокую активность взаимодействуя с липидными пероксидами. Эти ферменты расположены в печени и служат для детоксикации метаболизма.

Окислительный стресс в медицине

Окислительный стресс, как считается, способствует развитию широкого спектра заболеваний, включая болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, патологии вызванные диабетом, ревматоидный артрит, нейродегенерацию и гибель нейронов. Во многих из этих случаев, неясно, вызывают ли эти заболевания окислители, или они производятся уже вследствие болезни и в связи с общим повреждением тканей. Одним из примеров, в котором особенно хорошо понятна эта связь, является роль окислительного стресса при сердечно-сосудистом заболевании.

Окисление липопротеинов низкой плотности (ЛПНП) запускает процесс развития атерогенезиса, что приводит к атеросклерозу, и, затем, к сердечно-сосудистым заболеваниям. Окислительное повреждение ДНК может вызвать рак. Некоторые антиоксидантные ферменты (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза, глутатион-редуктаза, глутатион S-трансфераза и т.д.) защищают ДНК от окислительного стресса. Было высказано предположение, что полиморфизм этих ферментов связан с повреждением ДНК и впоследствии с высоким риском развития рака.

Низкокалорийная диета продлевает среднюю и максимальную продолжительность жизни у многих животных. Низкокалорийная диета может снизить окислительный стресс. Хотя существуют некоторые доказательства в поддержку роли окислительного стресса в старении подопытных организмов, таких как дрозофилы и Caenorhabditis elegans, доказательств, касающихся воздействия окислительного стресса на организмы млекопитающих, известно меньше. В 2009 году по результатам эксперимента на мышах ученые пришли к выводу, что почти все манипуляции над антиоксидантными системами не привели к старению. Диеты с высоким содержанием фруктов и овощей, которые отличаются высоким содержанием антиоксидантов, укрепляют здоровье и уменьшают последствия старения; антиоксидантные витаминные добавки не оказывают заметного влияния на процесс старения, поэтому влияние фруктов и овощей может быть связано с высоким содержанием антиоксидантов. Одной из причин этого может быть то, что потребление антиоксидантов (полифенолов и витамина Е) приводит к изменениям в других частях метаболизма. Это могут быть и другие эффекты, которые являются настоящей причиной изменений и имеют большое значение в питании человека.

Воздействие антиоксидантов на здоровье

Функционирование органов

Мозг однозначно уязвим для окислительного стресса, из-за высокой скорости обмена веществ и повышенного уровня полиненасыщенных липидов. Поэтому, антиоксиданты часто используются в качестве лекарства при лечении различных форм черепно-мозговых травм. Супероксид дисмутазы, тиопентал натрия и пропофол используются для лечения реперфузии и черепно-мозговых травм, в то время как натриевые экспериментальные препараты и эбселен применяются при лечении инсульта. Эти составы предотвращают окислительный стресс в нейронах и предотвращают апоптоз и неврологические повреждения. Исследуется также применение антиоксидантов в качестве возможного лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как Болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и амиотрофический боковой склероз и в качестве одного из способов предотвращения потери слуха, вызванной сильным шумом. Специально назначенные антиоксиданты могут привести к серьезному улучшению здоровья. Убихинон, находящийся в митохондриях, например, может предотвратить повреждение печени, вызванное чрезмерным употреблением алкоголя.

Использование в диетах

У людей, которые едят фрукты и овощи, меньший риск заболеваний сердца и некоторых неврологических болезней, есть доказательства того, что некоторые типы овощей и фруктов могут понизить риск некоторых видов рака. Так как фрукты и овощи – это хорошие источники питательных веществ и растительных компонентов, получается, что антиоксиданты способны понизить риск развития нескольких болезней. Эта идея была проверена в клинических условиях и, кажется, не верна, поскольку антиоксиданты не имеют определенного эффекта на риск развития хронических болезней, таких как рак и болезнь сердца.

Это свидетельствует о том, что польза для здоровья связана с другими веществами, содержащимися во фруктах и ​​овощах (возможно, это пищевые волокна) или польза связана со сложными соединениями. Например, антиоксидантный эффект богатых флавоноидами продуктов, кажется, происходит из-за вызванного фруктозой увеличением синтеза мочевой кислоты, а не диетическими антиоксидантами. Считается, что окисление липопротеинов низкой плотности в крови, способствует болезни сердца, и на первой стадии исследований аналитики обнаружили, что люди, принимающие добавки с витамином Е имели более низкий риск развития сердечных заболеваний. Проводилось как минимум семь крупных клинических испытаний для проверки данного эффекта от приема антиоксидантных добавок с витамином Е, в дозах от 50 до 600 мг в день. Ни одно из проведенных исследований не выявило значительного влияния витамина Е на общий уровень смертности или на число смертей в результате заболеваний сердца. Последующие исследования также были отрицательными. Не ясно, способны ли дозы, используемые в этих испытания и в большинстве пищевых добавок вызывать значительное снижение окислительного стресса. В целом, несмотря на значимую роль окислительного стресса в сердечно-сосудистых заболеваниях, контролируемыми исследованиями, с использованием витаминов-антиоксидантов, сокращения развития сердечных болезней или снижение прогресса заболеваний, не обнаружено.

В нескольких исследованиях исследовались добавки с большими дозами антиоксидантов – "Supplementation en Vitamines et Mineraux Antioxydants". Исследователи проверили влияние добавок в дозах, сопоставимых с использующимися дозами в здоровой диете. Более 12500 французских мужчин и женщин принимали, либо низкие дозы антиоксидантов (120 мг аскорбиновой кислоты, 30 мг витамина Е, 6 мг бета-каротина, 100 мкг селена, 20 мг цинка) или плацебо таблетки. В исследовании делается вывод, что низкие дозы антиоксидантов снижают общую заболеваемость раком и смертность от всех причин у мужчин, но не действуют на женщин. Добавки могут быть эффективными только для мужчин, в связи с изначально меньшим содержанием в организме базовых антиоксидантов, особенно бета-каротина.

Хотя наличие антиоксидантных витаминов и минералов в рационе необходимо для хорошего здоровья, существуют значительные сомнения относительно того, полезны или вредны антиоксидантные добавки, и если они действительно полезны, то какие из антиоксидантов необходимы и в каком количестве. ​​Итак, некоторые авторы утверждают, что гипотеза о том, что антиоксиданты могут предотвратить хронические заболевания, в настоящее время опровергнута и что эта идея была ошибочной с самого начала. Скорее всего, диетические полифенолы играю не антиоксидантную роль в небольших концентрациях, а влияют на межклеточную передачу сигналов и чувствительность рецепторов, возбуждают деятельность ферментов.

При выявлении влияния антиоксидантов на продолжительность жизни было заявлено, что умеренные уровни окислительного стресса могут увеличить продолжительность жизни у червя Caenorhabditis elegans, вызывая ответную реакцию на увеличение числа реактивных кислородных разновидностей. Предположение, об увеличение продолжительности жизни в связи с увеличением окислительного стресса вступает в конфликт с результатами, полученными при опытах с дрожжами Saccharomyces cerevisiae , а в экспериментах с млекопитающими еще меньшая ясность. Тем не менее, антиоксидантные добавки, кажется, не увеличивают продолжительность жизни у людей.

Физические упражнения

Во время физических упражнений потребление кислорода может увеличиваться более чем в 10 раз. Это приводит к значительному увеличению производства окислителей и приводит к повреждениям, которые способствуют мускульной усталости в течение занятий и после них. Воспалительная реакция, которая возникает после высоких физических нагрузок, также связана с окислительным стрессом, особенно в течение 24 часов после тренировки. Ответ иммунной системы на урон от осуществления упражнений от 2 до 7 дней после тренировки, это адаптивный период, во время которого увеличивается выносливость организма. Во время этого процесса свободные радикалы производят нейтрофилов, для удаления поврежденной ткани. Чрезмерный уровень антиоксидантной деятельности может препятствовать восстановлению и адаптации организма. Антиоксидантные добавки могут предотвратить любые улучшения здоровья, которые обычно приходят после физических упражнений, например, повышение чувствительности к инсулину.

Доказательства пользы от антиоксидантов (её отсутствия) во время энергичных упражнений имеют смешанный характер. Есть убедительные доказательства, что одна из адаптации, в результате физических упражнений это укрепление антиокислительной способности тела, в частности систем глутатиона, регулирующих окислительный стресс. Этот эффект может быть в некоторой степени защищает от заболеваний, которые связаны с окислительным стрессом, и обеспечивает частичное объяснение снижение заболеваемости и улучшение здоровья тех, кто проводит регулярные физические упражнения.

Выгода при физической работе с употреблением добавок с витамином Е атлетами не замечена. Действительно, несмотря на его ключевую роль в предотвращении перекисного окисления липидов мембран, 6 недель приема добавок витамина Е не повлияли на частоту и силу повреждений мышц у бегунов-марафонцев. Несмотря на то, что у спортсменов нет повышенной потребности в витамине С, есть некоторые доказательства того, что прием витамина С увеличивает количество интенсивных упражнений, которые можно сделать и может уменьшить количество мышечных повреждений.

Другие исследования не нашли таких эффектов, и некоторые ученые предполагают, что добавки выше чем 1000 мг тормозят восстановление организма, после физических упражнений. Анализ 150 исследований, опубликованный в издании «Спортивная медицина» о влиянии антиоксидантов на организм во время упражнений показал, что даже исследования, которые обнаружили снижение окислительного стресса, не смогли продемонстрировать увеличение производительности и предотвращения повреждения мышц. Некоторые исследования показали, что антиоксидантные добавки могут идти во вред сердечно-сосудистой системе.

Побочные эффекты

Сильные кислоты-восстановители могут иметь антипитательный эффект, связываясь с диетическими минералами, такими как железо и цинк в желудочно-кишечном тракте и препятствуя их поглощению. Яркими примерами являются щавелевая кислота, дубильные вещества и фитиновая кислота. Они широко используются в растительных диетах. Недостаток кальция и железа не является редкостью в рационе развивающихся стран, где употребляют в пищу меньше мяса, но при этом наблюдается высокое потребление фитиновой кислоты из фасоли и пресного хлеба из цельного зерна.

Продукт

Редуцируемое вещество

Какао-бобы и шоколад, шпинат, репа и ревень.

Щавелевая кислота

Цельное зерно, кукуруза, бобовые.

Фитиновая кислота

Чай, фасоль, капуста.

Танины

Неполярные антиоксиданты, такие как эвгенол (главный компонент гвоздичного масла), имеют допустимые пределы токсичности. Иногда в результате злоупотреблений с неразбавленным эфирным маслом эти пределы превышаются. Токсичность, связанная с высокими дозами растворимых в воде антиоксидантов, таких как аскорбиновая кислота, вызывает меньше беспокойство, так как эти соединения быстро выводятся с мочой. А если говорить серьезно, то очень высокие дозы некоторых антиоксидантов могут иметь вредные долгосрочные последствия. Исследование пациентов с раком легких показало, что у людей, курящих сигареты с добавками, содержащие бета-каротин и витамин А, возрос риск возникновения рака легких. Последующие исследования подтвердили эти побочные эффекты.

Эти вредные эффекты могут оказывать влияние и на некурящих людей, поскольку недавний мета-анализ примерно 230 000 больных показал, что β-каротин, витамин А и витамин Е связаны с повышением смертности, при этом значительного эффекта от витамина С не наблюдается. Однако риск для здоровья был замечен, не во всех исследованиях, а лишь в отдельно взятых. Поскольку большинство из этих исследований проводились с пожилыми людьми или с людьми, уже болеющими, то эти результаты нельзя относить ко всему населению в целом. Этот мета-анализ был повторен и дополнен позже, теми же самыми учеными. Результаты исследований были изданы «Сотрудничеством Кокрейна» и подтвердили предыдущие результаты. Две публикации этих ученых подтверждают другие исследования, в которых был проведен похожий мета-анализ и также было выявлено, что добавки с витамином Е лишь увеличивают смертность, и что антиоксидантные добавки увеличили риск развития рака толстой кишки. Однако, результаты этого мета-анализа противоречат другим исследованиями, таким как «SU.VI.MAX», в результате которых было выявлено, что антиоксиданты не оказывают никакого влияния на уровень смертности. В целом, большое количество клинических испытаний, посвященных антиоксидантным добавкам, выявили, что эти продукты либо не оказывают никакого влияния на здоровье, либо, что они вызывают небольшое увеличение смертности среди пожилых и уязвимых групп населения.

Антиоксидантные добавки широко используются для предотвращения развития рака, и возможно, действительно влияют на развитие рака. Считалось, что это обусловлено тем, что окружающая среда раковых клеток вызывает сильный окислительный стресс, делая эти клетки более восприимчивыми к дальнейшему окислительному стрессу, вызванному лечением. В результате, за счет снижения окислительно-восстановительного стресса в раковых клетках, антиоксидантные добавки могут снизить эффективность лучевой терапии и химиотерапии. Также имеется мнение, что антиоксиданты снижают побочный эффект и увеличивают продолжительность жизни.

Измерение содержания в пищевых продуктах

Измерение количества антиоксидантов – это не простой процесс, так как это разнообразная группа соединений с различными активными формами кислорода. В науке о продуктах питания радикальная способность поглощения кислорода стала измерительным стандартом для оценки антиокислительной силы продуктов, соков и пищевых добавок. Другие тесты измерения антиокислительной силы проводятся с использованием реактива Фолина-Чокалтеу и тролокса.

Антиоксиданты содержатся в пищевых продуктах в разных количествах. Например, они содержатся в овощах, фруктах, хлебных злаках, в яйцах, мясе, бобовых и орехах. Некоторые антиоксиданты, такие как ликопин и аскорбиновая кислота уничтожаются в процессе длительного хранения или длительного приготовления. Другие антиоксидантные соединения являются более стабильными, например полифенолы цельных злаков и чая. Эффект от приготовления пищи и в пищевой промышленности является довольно сложным, так как эти процессы могут повысить биодоступность антиоксидантов (каротиноиды в овощах). В целом, обработанные продукты содержат меньше антиоксидантов, чем свежие и сырые продукты, так как в процессе приготовления пищу могут подвергать воздействию кислорода.

Вид антиоксидантов

Продукты, содержащие высокую долю антиоксиданта

Витамин С (аскорбиновая кислота)

Свежие фрукты и овощи

Витамин E (токоферолы и токотриенолы)

Растительные масла

Полифенольные антиоксиданты (ресвератрол, флавоноиды)

Чай, кофе, соя, фрукты, оливковое масло, шоколад, корица, душица

Каротиноиды (ликопин, каротин, лютеин)

Фрукты, овощи и яйца.

Другие антиоксиданты не являются витаминами и производятся в организме. Например, убихинол (кофермент Q) плохо всасывается из кишечника и синтезируется в организме по пути редуктазы. Другим примером является глутатион, который состоит из аминокислот. Любой глутатион в кишечнике расщепляется на свободный цистеин, глицин и глутаминовую кислоту, прежде чем поглотиться, даже большие дозы слабо влияют на концентрацию глутатиона в организме. Несмотря на большое количество серосодержащих аминокислот, таких как ацетилцистеин, не существует доказательств, что употребление высоких доз глутатиона полезно для здоровья взрослого человека. Однако потребление иногда всё же может быть полезно в качестве лечения таких заболеваний, как острый респираторный дистресс-синдром, белково-энергетическая недостаточность, или предотвращение повреждений печени при передозировке парацетамола.

Потребление других соединений в рационе может изменить уровень антиоксидантов, выступая в качестве прооксидантов. Они вызывают окислительный стресс, на который организм реагирует, создавая более сильную антиоксидантную защиту, с помощью антиоксидантных ферментов. Некоторые соединения (изотиоцианаты и куркумин) могут действовать превентивно и блокировать превращение больных клеток в раковые клетки, а иногда даже убивать уже существующие раковые клетки.

Использование в различных технологиях

Пищевые консерванты

Антиоксиданты используются в качестве пищевых добавок, для поддержания качества пищи. Воздействие кислорода и солнечного света являются двумя основными факторами в процессе окисления пищи, поэтому пища хорошо хранится в темноте и в запечатанных контейнерах, а, например, огурцы даже покрывают воском. Несмотря на то, что кислород важен для дыхания растений, при их хранении в анаэробных условиях образуется неприятный вкус и возникает непривлекательный цвет. Поэтому воздух в упаковках свежих фруктов и овощей содержит примерно 8% кислорода. Антиоксиданты являются особо важным видом консервантов, в отличие от бактериального или грибкового воздействия, реакции окисления сравнительно быстро происходят даже в замороженной или охлажденной пище. Такие консерванты включают следующие природные антиоксиданты: аскорбиновая кислота (E300) и токоферолы (E306) и синтетические антиоксиданты: пропилгаллат (PG, E310), третичный бутилгидрохинон (TBHQ, Е319), бутилгидроксианизол (ВНА, E320) и бутилгидрокситолуол (BHT, E321).

Молекулы, наиболее подверженные окислению – это ненасыщенные жиры. Окисление делает их горькими. Так как окисленные липиды часто обесцвечиваются и имеют неприятный металлический или сернистый вкус, важно избегать окисления в богатых жиром продуктах. Таким образом, эти продукты редко сохраняются при высыхании; вместо этого, их сохраняют с помощью копчения, соления или брожения. Наименее жирные продукты, например фрукты, опрыскивают сернистыми антиоксидантами перед их сушкой. Окисление часто катализируется металлами, поэтому жиры никогда не обертывают в алюминиевую фольгу и не хранят в металлических контейнерах. Некоторые жирные продукты, например оливковое масло, частично защищены от окисления благодаря естественным антиоксидантам, но остаются чувствительными к фотоокислению. Антиоксиданты-консерванты также добавляются к основанной на жире косметике, например, их добавляют в губную помаду и увлажняющие кремы, для предотвращения горькости.

Применение в промышленности

Антиоксиданты часто используются в промышленности. Обычно их используют в качестве стабилизаторов в топливе и смазках, чтобы предотвращать окисление, а также в бензине, чтобы предотвращать полимеризацию, которая приводит к формированию загрязняющих двигатель осадков. В 2007 году на мировом рынке промышленных антиоксидантов общий объем товаров равнялся 880 тысячам тонн. Доход от продаж составил около 3,7 миллиардов долларов США (2,4 млрд. евро).

Антиоксиданты широко используются для предотвращения окислительной деструкции полимеров каучука, пластмасс и клея, которая приводит к потере прочности и гибкости в этих материалах. Полимеры, содержащие двойную связь в основной цепи (натуральный каучук и полибутадиен) особенно чувствительны к окислению и озонолизу. Они могут быть защищены антиозонантами. Твердые продукты полимера начинают раскалываться на открытых поверхностях, так как материал деградирует, и химические цепи разрываются. Это происходит из-за кислородных и озоновых атак. Кислород вызывает эффект "сумасшедшего мощения", в то время как озон образует глубокие трещины, выровненные под прямым углом к растяжимому напряжению в продукте. Окисление и ультрафиолетовая деградация часто связаны. В первую очередь потому, что ультрафиолетовое излучение создает разрывы свободных радикалов. Свободные радикалы вступают в реакцию с кислородом и производят пероксидные радикалы, которые цепной реакцией вызывают дальнейшее повреждение. Полипропилен и полиэтилен – следующие полимеры, особо чувствительные к окислению. Полипропилен более чувствителен в связи с наличием вторичных атомов углерода, существующих в каждой повторной единице. Атака происходит в этот момент, потому что свободные радикалы более устойчивы, чем один сформированный атом углерода. Окисление полиэтилена обычно происходит в слабых звеньях цепи – в точках разветвления полиэтилена низкой плотности.

Топливная добавка

Компоненты

Применение

AO-22

NN-ди-2-бутил-1,4-фенилендиамин

Турбинные масла, трансформаторные масла, гидравлические жидкости, смазки и воски

AO-24

NN-ди-2-бутил-1,4-фенилендиамин

Низкотемпературные масла

AO-29

2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол

Турбинные масла, трансформаторные масла, гидравлические жидкости, воски, жиры и бензин

AO-30

2,4-диметил-6-трет-бутилфенол

Реактивное топливо, керосин, использующийся в авиации и бензин

AO-31

2,4-диметил-6-трет-бутилфенол

Реактивное топливо, керосин, использующийся в авиации и бензин

AO-32

2,4-диметил-6-трет-бутилфенол

2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол

Реактивное топливо, керосин, использующийся в авиации и бензин

AO-37

2,6-ди-трет-бутилфенол

Реактивное топливо, керосин, использующийся в авиации и бензин




© Авторы и рецензенты: редакционный коллектив оздоровительного портала "На здоровье!". Все права защищены.


 
Текст сообщения*
Защита от автоматических сообщений
Загрузить изображение
 

nazdor.ru
На здоровье!
Беременность | Лечение | Энциклопедия | Статьи | Врачи и клиники | Сообщество


О проектеКарта сайта β На здоровье! © 2008—2015
nazdor.ru, nazdor.com
Контакты Наш устав

Рекомендации и мнения, опубликованные на сайте, являются справочными или популярными и предоставляются широкому кругу читателей для обсуждения. Указанная информация не заменяет квалифицированную медицинскую помощь, основанную на истории болезни и результатах диагностики. Обязательно проконсультируйтесь с врачом.

Размещенные на сайте информационные материалы, включая статьи, могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет согласно Федеральному закону №436-ФЗ от 29.12.2010 года "О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию".