Антиоксиданты представляют собой химические соединения, которые даже в низких концентрациях защищают от процесса окисления или замедляют окисление субстратов. Термин «антиоксиданты» также включает некоторые полусинтетические аналоги растительных веществ, натуральные экстракты растений, синтетические пищевые добавки и лекарства. Мы делим
антиоксидантную защиту на три группы:
1. Профилактические механизмы, то есть первая линия защиты, которая предотвращает запуск цепи производства свободных радикалов. К ним относятся: супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза
2. Механизмы восстановления, то есть система, которая прерывает цепочку реакций на уровне размножения, они включают: витамин A, C и E, билирубин, глутатион, мочевая кислота, карнитин и флавоноиды.
3. механизмы удаления продуктов свободнорадикальных реакций путем ремонта или устранения поврежденных частиц. Например, работает ДНК-полимераза.
Антиоксидантные соединения делятся на:
• ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза
• неферментативные вещества: витамины A, C, E, каротиноиды, полифенолы, глутатион
Антиоксидантные ферменты
Супероксиддисмутаза (SOD.1) (EC1.15.1) .1.) Катализирует реакцию дисмутации супероксид-анион-радикала:
O 2 — + O 2 — + 2H + H 2 O 2 + O 2
Существует три типа дисмутазы: цитоплазматическая медно-цинковая дисмутаза, марганцевая дисмутаза, присутствующая в митохондриальном матриксе, и внеклеточная дисмутаза, также содержащая медь и цинк, но со структурой, отличной от цитоплазматического фермента.
Каталаза
Присутствует в основном в пероксисомах, митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме и цитозоле таких клеток, как печень, почки и костный мозг. Каталаза бывает двух типов: типичная, цитоплазматическая — Т и атипичная, пероксисомальная — А. Она катализирует реакции диспропорционирования перекиси водорода. Он может разложить до 200 000 молекул этого соединения за секунду.
2H 2 O 2 2H 2 O + O 2
Глутатионпероксидаза — содержит селен в своем активном центре. Он устраняет повреждения ДНК, вызванные АФК, и снижает перекисное окисление липидов клеточных мембран. Катализирует реакцию глутатиона с перекисью водорода. Он улавливает органические пероксиды, которые являются продуктом перекисного окисления липидов, белков и ДНК, и восстанавливает их до соответствующих спиртовых форм.
H 2 O 2 + AH 2 2H 2 O + A.
Вышеупомянутые ферменты составляют основную систему защиты клетки от активных форм кислорода и называются « ферментативной триадой ».
Неферментативная антиоксидантная система
Низкомолекулярные формы защищают от образования АФК путем прямой реакции с ними или с непрямыми метаболитами окислительно-восстановительной реакции. Антиоксиданты активны как в гидрофильной (аскорбиновая кислота), так и в гидрофобной (токоферолы, каротиноиды) фазе. Фенольные соединения могут действовать в обеих фазах в зависимости от структуры.
Аскорбиновая кислота (витамин С) проявляет высокие восстанавливающие свойства в реакции с супероксидным анион-радикалом, перекисью водорода, синглетным кислородом, гидроксильным радикалом или другими перекисными радикалами. Он содержится во фруктах и овощах, таких как черная смородина, киви, клубника и лимоны.
Витамин Е представляет собой смесь четырех токоферолов и четырех токотриенолов, боковая цепь которых имеет три связи C = C. Витамин Е полностью активен -токоферолом. Его производят только растения, животные и люди его не синтезируют. Самый ценный природный источник этого витамина — масло зародышей пшеницы, оно также содержится в цельнозерновых (пшеница, кукуруза), орехах и зеленолистных овощах: салате, шпинате и капусте. Антиоксидантная активность витамина Е обусловлена фенольной -ОН-группой, связанной с кольцевой системой. Боковая цепь позволяет ему «закрепляться» в липидах. Благодаря своим сильным антиоксидантным свойствам, это одно из основных соединений, защищающих наш организм от окислительного стресса. Он участвует в первой линии защиты от АФК, эффективно гася синглетный кислород.Таким образом, он не вступает в реакцию с остатками полиненасыщенных жирных кислот, содержащихся в фосфолипидах клеточных мембран, и ингибируется реакция перекисного окисления липидов и образование их радикалов. Во второй линии защиты витамин Е быстро реагирует со свободными перекисными радикалами липидов и инактивирует их, одновременно прерывая их производство и подавляя последовательность цепных реакций свободных радикалов, повреждающих клетки.
Каротиноиды обладают способностью связывать свободные радикалы кислорода из-за системы сопряженных связей C = C в боковой цепи. Они активно гасят синглетный кислород и нейтрализуют свободные радикалы, возникающие в результате перекисного окисления липидов. Наиболее распространенными каротиноидами являются -каротин в листьях моркови или петрушки и ликопин в плодах томатов. Одна молекула -каротина производит две молекулы ретинола . Это наиболее распространенная форма витамина А . Он содержится только в продуктах животного происхождения. Его самые богатые источники — рыбий жир, сливочное масло, молоко и жирные молочные продукты.
Полифенолы — основные антиоксиданты, присутствующие в пище. Они работают, удаляя свободные радикалы, связывая ионы (переходные металлы Fe 2+ и Cu 2+ ) и предотвращая перекисное окисление липидов. Самая важная группа — флавоноиды. До недавнего времени считалось, что только водорастворимые полифенолы обладают антиоксидантными свойствами. Однако было показано, что нерастворимые полифенолы в 15-30 раз активнее улавливают свободные радикалы. Также важны липофильные антиоксиданты. Они обладают защитным действием против липидов и предотвращают самоокисление холестерина. Окисленный холестерин присутствует в пищевых продуктах животного происхождения и обладает мутагенным, канцерогенным и цитотоксическим действием, особенно флавоноиды: цитрусовые, виноград, соевые продукты и красное вино.
Нарушения метаболического гомеостаза, связанные с чрезмерным производством АФК, могут способствовать развитию дегенеративных заболеваний. Организм человека способен синтезировать эндогенные антиоксиданты, защищающие от воздействия этих факторов. Также пища растительного происхождения является богатым источником соединений с антиоксидантными свойствами для человека. В основном это свежие овощи и фрукты, фруктовые соки, красное вино и зеленый чай. Антиоксиданты также исползуются в качестве пищевых добавок. Они продлевают срок их службы, защищая их от разложения (прогорклость и изменение цвета из-за окисления), они увеличивают сенсорные свойства и пищевую ценность. Свободные радикалы также участвуют в процессах старения кожи,поэтому местное применение антиоксидантов может нейтрализовать действие этих радикалов. Сегодня многие антиоксиданты используются в качестве ингредиентов препаратов против морщин.