항산화제 및 식물화학물질 생화학
항산화제 및 식물화학물질 생화학은 산화 손상으로부터 세포를 방어하는 분자들과 식이 항산화제 및 신호 전달 물질로 작용하는 다양한 식물 유래 화합물(식물화학물질)을 연구합니다. 이 분야는 산화환원 화학, 효소학, 영양 과학을 연결하며, 반응성 산소종이 어떻게 생성되고 중화되는지, 그리고 폴리페놀 및 카로티노이드와 같은 화합물이 인체에 어떻게 유입되고, 변형되며, 작용하는지를 탐구합니다.
Definition
항산화제 및 식물화학물질 생화학은 항산화제(생체 분자의 산화를 예방하거나 늦추는 내인성 및 식이 물질)와 식물화학물질(식물성 식품의 생체 활성 비영양 화합물)의 구조, 반응 및 대사 운명을 다루는 영양 생화학의 한 분야입니다.
Scope
이 분야는 내인성 항산화 방어 시스템과 반응성 산소종의 화학, 주요 식이 식물화학물질(폴리페놀 및 플라보노이드; 카로티노이드 및 잔토필), 그리고 이러한 화합물이 조직에 도달하는지 여부를 결정하는 흡수, 대사 및 생체 이용률에 대해 독자에게 안내합니다. 이 분야는 생화학적 및 영양학적 참조 주제로 다루어지며, 임상적 지침이 아니며, 상세한 설명을 위해 구성 요소 주제를 제시합니다.
Sub-topics
Core questions
- 세포에서 반응성 산소종은 어떻게 생성되며, 어떤 효소 및 저분자 시스템이 이에 대응합니까?
- 식이 식물화학물질이 항산화제 또는 산화환원 활성 신호 분자로 작용하게 하는 화학적 특징은 무엇입니까?
- 흡수, 포합 및 미생물 대사는 폴리페놀과 카로티노이드의 생체 이용률 및 생물학적 효과를 어떻게 형성합니까?
- 식물화학물질 섭취와 산화 스트레스 지표 간의 관계에 대해 증거는 무엇을 말합니까?
Key concepts
- 반응성 산소종 (ROS)
- 내인성 및 식이 항산화제
- 폴리페놀 및 플라보노이드
- 카로티노이드 및 잔토필
- 식물화학물질의 생체 이용률 및 대사
- 산화환원 신호 전달 대 산화 손상
Key theories
- 산화 스트레스 균형
- 산화 스트레스는 반응성 산소 및 질소종의 생성과 이를 제거하거나 손상을 복구하는 항산화 방어 시스템 간의 불균형으로 정의됩니다. 친산화제의 결핍과 과잉 모두 생물학적으로 의미가 있습니다.
- 산화환원 신호 전달
- 반응성 산소종은 손상을 유발하는 부산물일 뿐만 아니라 생리적 메신저이기도 하므로, 항산화제는 단순히 제거하는 것이 아니라 신호 전달을 조절하며, 이는 더 많은 항산화제 섭취가 일률적으로 유익하다는 이전의 견해를 복잡하게 만듭니다.
Mechanisms
호기성 대사는 주로 미토콘드리아 전자 전달계로부터 반응성 산소종을 지속적으로 생성하며, 이는 지질, 단백질 및 DNA를 산화시킬 수 있습니다. 세포는 효소 시스템(초과산화물 불균등화 효소, 카탈라아제, 글루타티온 과산화효소)과 저분자 항산화제로 이에 대응합니다. 식이 식물화학물질은 외인성 층을 추가합니다. 폴리페놀과 플라보노이드는 수소 원자나 전자를 제공하고 전이 금속을 킬레이트할 수 있으며, 카로티노이드는 단일항 산소를 소멸시키고 퍼옥실 라디칼을 제거합니다. 이러한 화합물이 조직에서 작용하는지 여부는 흡수, 포합, 미생물 변형에 달려 있으며, 이는 종종 모 화합물과 다른 순환 대사 산물을 생성합니다.
Clinical relevance
항산화제 및 식물화학물질 생화학은 과일, 채소 및 식물성 식품이 풍부한 식단이 만성 질환과 어떻게 관련되어 연구되는지에 대한 정보를 제공하며, 고용량 단일 항산화제 개입 시험이 통곡물 섭취에서 나타나는 연관성을 항상 재현하지 못하는 이유를 설명합니다. 여기서는 메커니즘과 증거에 대한 이해를 돕기 위해 제시되며, 개별적인 식이 처방이나 치료 결정의 근거가 아닙니다.
Epidemiology
관찰 영양 연구는 폴리페놀 및 카로티노이드가 풍부한 식품의 섭취 증가가 여러 만성 질환의 위험 감소와 반복적으로 연관되어 있음을 보여주었지만, 단일 항산화제 보충제의 무작위 시험에서는 혼합되거나 무효한 효과가 나타났으며, 이러한 대조는 이 분야의 많은 논쟁을 형성합니다.
Evidence & guidelines
증거 기반은 기전 생화학, 대규모 관찰 코호트, 보충제 시험을 포함합니다. 주요 검토에서는 시험관 내에서 측정된 항산화 능력보다는 식품 매트릭스 및 생체 이용률 요인이 생리적 관련성을 좌우한다고 강조합니다. 이 참고 문헌에서는 임상 지침을 제공하지 않습니다.
History
생물학적 손상의 자유 라디칼 이론은 20세기 중반에 등장하여 Halliwell과 Gutteridge의 연구를 통해 성숙되었으며, 이들은 자유 라디칼 생화학을 체계화했습니다. 1990년대부터 영양 과학은 식이 폴리페놀과 카로티노이드를 점점 더 많이 특성화했으며, 그 10년 동안의 대규모 보충제 시험은 단일 항산화제에 대한 기대를 재편하여 생체 이용률과 통곡물 효과에 대한 관심으로 전환되었습니다.
Debates
- 항산화제 보충제가 항산화제가 풍부한 식품의 이점을 재현합니까?
- 식물성 식품 섭취와 만성 질환 위험 감소 간의 연관성은 고용량 단일 항산화제 시험에서 일관되게 재현되지 않았으며, 이는 식품 매트릭스, 생체 이용률 또는 비항산화 메커니즘이 이러한 차이를 설명하는지에 대한 논쟁을 촉발했습니다.
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
- 항산화제와 식물화학물질의 차이점은 무엇입니까?
- 항산화제는 다른 분자의 산화를 예방하거나 늦추는 모든 물질입니다. 식물화학물질은 식물에 의해 만들어지는 생체 활성 화합물입니다. 플라보노이드 및 카로티노이드와 같은 많은 식이 식물화학물질은 항산화제로 작용하지만, 모든 식물화학물질이 항산화제는 아니며 모든 항산화제가 식물화학물질은 아닙니다.
- 항산화제를 논의할 때 생체 이용률을 연구하는 이유는 무엇입니까?
- 시험관에서 측정된 화합물의 항산화 화학은 해당 화합물이 흡수되어 조직에 도달해야만 생물학적으로 중요하기 때문입니다. 흡수, 포합 및 미생물 대사는 실제로 순환하는 분자를 종종 변화시킵니다.