Антиоксидантные соединения

Антиоксидантные соединения — это вещества, которые замедляют или предотвращают окисление других молекул путем нейтрализации активных форм кислорода и азота или прерывания окислительных цепных реакций. Многие биоактивные природные продукты — в частности, растительные полифенолы, флавоноиды и некоторые витамины — проявляют антиоксидантную активность, которая является одним из наиболее широко изучаемых свойств в исследованиях природных продуктов.

Definition

Антиоксидант — это вещество, которое при низкой концентрации относительно окисляемого субстрата значительно задерживает или предотвращает окисление этого субстрата, как правило, путем отдачи электронов или атомов водорода реактивным частицам или путем хелатирования прооксидантных ионов металлов.

Scope

Статья охватывает определение антиоксидантов, химические механизмы, посредством которых они нейтрализуют радикалы или хелатируют металлы, структурные особенности, придающие антиоксидантную способность природным продуктам, методы измерения этой способности, а также тщательное различие между антиоксидантной способностью in vitro и биологическим эффектом. Это справочная и образовательная информация, а не клиническое руководство.

Core questions

• Какими химическими механизмами антиоксидантные соединения противодействуют окислению?
• Какие структурные особенности делают природный продукт хорошим антиоксидантом?
• Как измеряется антиоксидантная способность и что на самом деле улавливают анализы?
• Как антиоксидантная способность in vitro связана с эффектами в живых системах?

Key concepts

• Активные формы кислорода (АФК) и окислительный стресс
• Нейтрализация радикалов (перенос атома водорода и электрона)
• Хелатирование металлов
• Полифенолы и флавоноиды
• Определяющие факторы структуры-активности антиоксидантной способности
• Анализы антиоксидантной способности (например, ORAC, DPPH, FRAP)
• Прооксидантное поведение

Mechanisms

Антиоксиданты противодействуют окислительному повреждению главным образом путем отдачи атома водорода или электрона реактивному радикалу, превращая его в менее реактивную частицу, в то время как сам антиоксидант образует сравнительно стабильный радикал; некоторые также хелатируют ионы переходных металлов, которые катализируют образование радикалов. У полифенолов и флавоноидов антиоксидантная способность зависит от структурных особенностей, таких как количество и расположение гидроксильных групп и катехоловой группы, что характеризуется исследованиями структуры-активности. Важно отметить, что одни и те же соединения могут вести себя как прооксиданты при определенных условиях, а эффекты in vivo сильно зависят от абсорбции и метаболизма, поэтому измеренная химическая способность не переводится напрямую в биологическую пользу.

Clinical relevance

Антиоксидантная активность является центральным элементом интереса к диетическим полифенолам и многим растительным продуктам, и ее понимание является частью критической оценки таких утверждений. Эта статья описывает химию и измерение антиоксидантной активности, а также разрыв между способностью in vitro и биологическим эффектом; это справочная информация, а не основа для индивидуальных диетических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Антиоксидантная способность in vitro измеряется стандартизированными химическими анализами, но обзоры подчеркивают, что эти значения слабо предсказывают эффекты в организме из-за ограниченной биодоступности и метаболизма. Поэтому заявления о пользе диетических антиоксидантов для здоровья оцениваются на основе клинических данных, а не только на основе химической способности.

History

Свободнорадикальная теория окислительного повреждения развивалась на протяжении двадцатого века, и признание того, что диетические и растительные соединения могут нейтрализовать радикалы, стимулировало обширное изучение природных антиоксидантов. Работы по структуре-активности флавоноидов прояснили, какие особенности определяют антиоксидантную способность, в то время как более поздние обзоры умерили ранний энтузиазм, подчеркнув разницу между способностью в пробирке и биологическим эффектом.

Debates

Предсказывает ли антиоксидантная способность in vitro пользу для здоровья?

Высокая химическая антиоксидантная способность не всегда надежно переводится в пользу in vivo, поскольку многие полифенолы плохо абсорбируются и интенсивно метаболизируются, а также могут действовать как прооксиданты, поэтому значения антиоксидантной способности широко рассматриваются как ограниченные суррогаты биологического эффекта.

Key figures

• Barry Halliwell
• John M. C. Gutteridge
• Augustin Scalbert
• Ronald L. Prior

Seminal works

• cao-1997
• scalbert-2005
• halliwell-gutteridge-2015

Frequently asked questions

Что делает природное соединение хорошим антиоксидантом?

Структурные особенности, которые позволяют ему легко отдавать атомы водорода или электроны — такие как множественные гидроксильные группы и катехольные фрагменты в полифенолах — и способность образовывать относительно стабильный радикал после этого; некоторые антиоксиданты также хелатируют ионы металлов, которые вызывают окисление.

Означает ли высокая антиоксидантная способность в лаборатории, что соединение полезно?

Не обязательно. Анализы антиоксидантной способности измеряют химические процессы в пробирке; в организме абсорбция, метаболизм и даже прооксидантное поведение могут изменить эффект, поэтому химическая способность является лишь слабым предиктором биологической пользы.