بیوشیمی آنتیاکسیدانها و فیتوکمیکالها
بیوشیمی آنتیاکسیدانها و فیتوکمیکالها به مطالعه مولکولهایی میپردازد که از سلولها در برابر آسیب اکسیداتیو دفاع میکنند و ترکیبات متنوع گیاهی (فیتوکمیکالها) که به عنوان آنتیاکسیدانهای رژیمی و عوامل سیگنالدهنده عمل میکنند. این حوزه شیمی ردوکس، آنزیمشناسی و علم تغذیه را به هم پیوند میدهد و به این پرسشها پاسخ میدهد که گونههای فعال اکسیژن چگونه تولید و خنثی میشوند و ترکیباتی مانند پلیفنولها و کاروتنوئیدها چگونه وارد بدن انسان میشوند، توسط آن تغییر مییابند و در آن عمل میکنند.
Definition
بیوشیمی آنتیاکسیدانها و فیتوکمیکالها شاخهای از بیوشیمی تغذیهای است که به ساختارها، واکنشها و سرنوشت متابولیکی آنتیاکسیدانها — مواد درونزا و رژیمی که از اکسیداسیون بیومولکولها جلوگیری یا آن را کند میکنند — و فیتوکمیکالها، ترکیبات زیستفعال غیرمغذی موجود در غذاهای گیاهی، میپردازد.
Scope
این حوزه خواننده را با سیستمهای دفاعی آنتیاکسیدانی درونزا و شیمی گونههای فعال اکسیژن، دستههای اصلی فیتوکمیکالهای رژیمی (پلیفنولها و فلاونوئیدها؛ کاروتنوئیدها و زانتوفیلها) و جذب، متابولیسم و فراهمی زیستی که تعیینکننده رسیدن این ترکیبات به بافتها هستند، آشنا میکند. این مبحث را به عنوان یک موضوع مرجع بیوشیمیایی و تغذیهای، نه به عنوان راهنمای بالینی، بررسی میکند و برای بررسی دقیقتر به موضوعات تشکیلدهنده آن اشاره دارد.
Sub-topics
Core questions
- گونههای فعال اکسیژن چگونه در سلولها تولید میشوند و چه سیستمهای آنزیمی و مولکولهای کوچکی با آنها مقابله میکنند؟
- چه ویژگیهای شیمیایی باعث میشوند فیتوکمیکالهای رژیمی به عنوان آنتیاکسیدان یا مولکولهای سیگنالدهنده فعال ردوکس عمل کنند؟
- جذب، کونژوگاسیون و متابولیسم میکروبی چگونه فراهمی زیستی و اثرات بیولوژیکی پلیفنولها و کاروتنوئیدها را شکل میدهند؟
- شواهد در مورد رابطه بین مصرف فیتوکمیکال و نشانگرهای استرس اکسیداتیو چه میگویند؟
Key concepts
- گونههای فعال اکسیژن (ROS)
- آنتیاکسیدانهای درونزا و رژیمی
- پلیفنولها و فلاونوئیدها
- کاروتنوئیدها و زانتوفیلها
- فراهمی زیستی و متابولیسم فیتوکمیکالها
- سیگنالدهی ردوکس در مقابل آسیب اکسیداتیو
Key theories
- تعادل استرس اکسیداتیو
- استرس اکسیداتیو به عنوان عدم تعادل بین تولید گونههای فعال اکسیژن و نیتروژن و دفاع آنتیاکسیدانی که آنها را حذف یا آسیبشان را ترمیم میکند، تعریف میشود؛ هم کمبود و هم ازدیاد پیشاکسیدانها از نظر بیولوژیکی معنیدار هستند.
- سیگنالدهی ردوکس
- گونههای فعال اکسیژن نه تنها محصولات جانبی آسیبرسان هستند، بلکه پیامرسانهای فیزیولوژیکی نیز میباشند، بنابراین آنتیاکسیدانها سیگنالدهی را تعدیل میکنند نه اینکه صرفاً رادیکالها را از بین ببرند، که دیدگاه قدیمی مبنی بر اینکه مصرف بیشتر آنتیاکسیدانها به طور یکنواخت مفید است را پیچیده میکند.
Mechanisms
متابولیسم هوازی به طور مداوم گونههای فعال اکسیژن را تولید میکند، عمدتاً از طریق انتقال الکترون میتوکندریایی، که میتواند لیپیدها، پروتئینها و DNA را اکسید کند. سلولها با سیستمهای آنزیمی (سوپراکسید دیسموتاز، کاتالاز، گلوتاتیون پراکسیداز) و آنتیاکسیدانهای مولکول کوچک با این پدیده مقابله میکنند. فیتوکمیکالهای رژیمی یک لایه بیرونی اضافه میکنند: پلیفنولها و فلاونوئیدها میتوانند اتمهای هیدروژن یا الکترون اهدا کنند و فلزات واسطه را کلات کنند، در حالی که کاروتنوئیدها اکسیژن منفرد را خاموش کرده و رادیکالهای پراکسیل را از بین میبرند. اینکه آیا این ترکیبات در بافتها عمل میکنند، به جذب، کونژوگاسیون و تبدیل میکروبی آنها بستگی دارد، که اغلب متابولیتهای در گردش متفاوتی از ترکیب اصلی ایجاد میکنند.
Clinical relevance
بیوشیمی آنتیاکسیدانها و فیتوکمیکالها چگونگی مطالعه رژیمهای غذایی غنی از میوهها، سبزیجات و غذاهای گیاهی را در ارتباط با بیماریهای مزمن روشن میسازد و توضیح میدهد که چرا کارآزماییهای مداخلهای با دوزهای بالای آنتیاکسیدانهای ایزوله همیشه ارتباطات مشاهده شده با مصرف غذاهای کامل را بازتولید نکردهاند. این مبحث در اینجا برای حمایت از درک مکانیسمها و شواهد ارائه شده است و مبنایی برای تجویز رژیم غذایی فردی یا تصمیمات درمانی نیست.
Epidemiology
تحقیقات مشاهدهای تغذیه به طور مکرر مصرف بیشتر غذاهای غنی از پلیفنول و کاروتنوئید را با کاهش خطر چندین بیماری مزمن مرتبط دانسته است، در حالی که کارآزماییهای تصادفیشده مکملهای آنتیاکسیدانی ایزوله، اثرات متناقض یا خنثی نشان دادهاند، تضادی که بخش عمدهای از بحثهای این حوزه را شکل میدهد.
Evidence & guidelines
پایگاه شواهد شامل بیوشیمی مکانیکی، کوهورتهای مشاهدهای بزرگ و کارآزماییهای مکمل است؛ بررسیهای عمده تأکید میکنند که عوامل ماتریس غذایی و فراهمی زیستی، به جای ظرفیت آنتیاکسیدانی اندازهگیری شده در شرایط آزمایشگاهی (in vitro)، ارتباط فیزیولوژیکی را تعیین میکنند. هیچ راهنمای بالینی در این مدخل مرجع ارائه نشده است.
History
نظریه رادیکال آزاد آسیب بیولوژیکی در اواسط قرن بیستم پدیدار شد و از طریق کار هالیول و گاتریج، که بیوشیمی رادیکال آزاد را نظاممند کردند، تکامل یافت. از دهه ۱۹۹۰، علم تغذیه به طور فزایندهای پلیفنولها و کاروتنوئیدهای رژیمی را شناسایی کرد و کارآزماییهای بزرگ مکمل در آن دهه انتظارات را در مورد آنتیاکسیدانهای ایزوله تغییر داد و توجه را به سمت فراهمی زیستی و اثرات غذاهای کامل معطوف کرد.
Debates
- آیا مکملهای آنتیاکسیدانی مزایای غذاهای غنی از آنتیاکسیدان را بازتولید میکنند؟
- ارتباط بین مصرف غذاهای گیاهی و کاهش خطر بیماریهای مزمن به طور مداوم توسط کارآزماییهای آنتیاکسیدانهای ایزوله با دوز بالا بازتولید نشده است، که بحثهایی را در مورد اینکه آیا ماتریس غذایی، فراهمی زیستی یا مکانیسمهای غیرآنتیاکسیدانی این تفاوت را توضیح میدهند، برانگیخته است.
Key figures
- Barry Halliwell
- John Gutteridge
- Augustine Scalbert
- Claudine Manach
- Norman Krinsky
Related topics
Seminal works
- valko-2006
- droge-2002
- manach-2004
- halliwell-gutteridge-2015
Frequently asked questions
- تفاوت بین آنتیاکسیدان و فیتوکمیکال چیست؟
- آنتیاکسیدان هر مادهای است که از اکسیداسیون مولکولهای دیگر جلوگیری یا آن را کند میکند؛ فیتوکمیکال یک ترکیب زیستفعال است که توسط گیاهان ساخته میشود. بسیاری از فیتوکمیکالهای رژیمی، مانند فلاونوئیدها و کاروتنوئیدها، به عنوان آنتیاکسیدان عمل میکنند، اما همه فیتوکمیکالها آنتیاکسیدان نیستند و همه آنتیاکسیدانها فیتوکمیکال نیستند.
- چرا هنگام بحث در مورد آنتیاکسیدانها، فراهمی زیستی را مطالعه میکنیم؟
- زیرا شیمی آنتیاکسیدانی یک ترکیب که در لوله آزمایش اندازهگیری میشود، تنها زمانی از نظر بیولوژیکی اهمیت دارد که ترکیب جذب شده و به بافتها برسد؛ جذب، کونژوگاسیون و متابولیسم میکروبی اغلب مولکولهایی را که واقعاً در گردش هستند تغییر میدهند.