สารประกอบต้านอนุมูลอิสระ

สารประกอบต้านอนุมูลอิสระคือสารที่ชะลอหรือป้องกันการออกซิเดชันของโมเลกุลอื่น ๆ โดยการทำให้ชนิดออกซิเจนและไนโตรเจนที่ทำปฏิกิริยาเป็นกลาง หรือโดยการขัดขวางปฏิกิริยาลูกโซ่ของการออกซิเดชัน ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งโพลีฟีนอลจากพืช ฟลาโวนอยด์ และวิตามินบางชนิด แสดงฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางที่สุดในการวิจัยผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ

Definition

สารต้านอนุมูลอิสระคือสารที่เมื่อมีอยู่ในความเข้มข้นต่ำเมื่อเทียบกับสารตั้งต้นที่สามารถออกซิไดซ์ได้ จะช่วยชะลอหรือป้องกันการออกซิเดชันของสารตั้งต้นนั้นได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยทั่วไปจะทำโดยการบริจาคอิเล็กตรอนหรืออะตอมไฮโดรเจนให้กับชนิดที่ทำปฏิกิริยา หรือโดยการคีเลตไอออนโลหะที่ส่งเสริมการเกิดออกซิเดชัน

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมถึงสารต้านอนุมูลอิสระคืออะไร กลไกทางเคมีที่พวกมันกำจัดอนุมูลอิสระหรือคีเลตโลหะ โครงสร้างที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ การทดสอบที่ใช้ในการวัด และความแตกต่างอย่างระมัดระวังระหว่างความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระในหลอดทดลองกับผลทางชีวภาพ เนื้อหานี้เป็นข้อมูลอ้างอิงและการให้ความรู้เบื้องต้น ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• สารประกอบต้านอนุมูลอิสระต่อต้านการออกซิเดชันด้วยกลไกทางเคมีใดบ้าง?
• คุณสมบัติโครงสร้างใดที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ธรรมชาติเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ดี?
• ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระวัดได้อย่างไร และการทดสอบจับอะไรได้บ้าง?
• ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระในหลอดทดลองเกี่ยวข้องกับผลกระทบในระบบสิ่งมีชีวิตอย่างไร?

Key concepts

• ชนิดออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา (ROS) และภาวะเครียดออกซิเดชัน
• การกำจัดอนุมูลอิสระ (การถ่ายโอนอะตอมไฮโดรเจนและอิเล็กตรอน)
• การคีเลตโลหะ
• โพลีฟีนอลและฟลาโวนอยด์
• ปัจจัยกำหนดโครงสร้าง-กิจกรรมของความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ
• การทดสอบความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ (เช่น ORAC, DPPH, FRAP)
• พฤติกรรมส่งเสริมการเกิดออกซิเดชัน

Mechanisms

สารต้านอนุมูลอิสระต่อต้านความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยหลักแล้วจะบริจาคอะตอมไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอนให้กับอนุมูลอิสระที่ทำปฏิกิริยา เปลี่ยนให้เป็นชนิดที่มีปฏิกิริยาน้อยลง ในขณะที่สารต้านอนุมูลอิสระจะสร้างอนุมูลอิสระของตัวเองที่ค่อนข้างเสถียร บางชนิดยังคีเลตไอออนโลหะทรานซิชันที่เร่งการก่อตัวของอนุมูลอิสระ ในโพลีฟีนอลและฟลาโวนอยด์ ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้าง เช่น จำนวนและการจัดเรียงของหมู่ไฮดรอกซิลและหมู่คาเทคอล ซึ่งเป็นความสัมพันธ์ที่อธิบายโดยการศึกษาโครงสร้าง-กิจกรรม ที่สำคัญคือ สารประกอบเดียวกันสามารถทำหน้าที่เป็นสารส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการ และผลกระทบในสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับการดูดซึมและการเผาผลาญอย่างมาก ดังนั้นความสามารถทางเคมีที่วัดได้จึงไม่สามารถแปลเป็นประโยชน์ทางชีวภาพได้โดยตรง

Clinical relevance

ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระเป็นหัวใจสำคัญของความสนใจในโพลีฟีนอลในอาหารและผลิตภัณฑ์จากพืชหลายชนิด และการทำความเข้าใจสิ่งนี้เป็นส่วนหนึ่งของการประเมินข้อกล่าวอ้างดังกล่าวอย่างมีวิจารณญาณ เนื้อหานี้อธิบายเคมีและการวัดฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และช่องว่างระหว่างความสามารถในหลอดทดลองกับผลทางชีวภาพ เป็นข้อมูลอ้างอิงเบื้องต้นและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจเรื่องอาหารหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระในหลอดทดลองวัดได้ด้วยการทดสอบทางเคมีมาตรฐาน แต่การทบทวนวรรณกรรมเน้นย้ำว่าค่าเหล่านี้ทำนายผลกระทบในร่างกายได้ไม่ดีนัก เนื่องจากชีวปริมาณออกฤทธิ์และการเผาผลาญที่จำกัด ดังนั้นข้อกล่าวอ้างด้านสุขภาพสำหรับสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารจึงถูกตัดสินโดยหลักฐานทางคลินิกมากกว่าความสามารถทางเคมีเพียงอย่างเดียว

History

ทฤษฎีอนุมูลอิสระของความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชันพัฒนาขึ้นตลอดศตวรรษที่ยี่สิบ และการรับรู้ว่าสารประกอบในอาหารและพืชสามารถกำจัดอนุมูลอิสระได้กระตุ้นให้เกิดการศึกษาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ งานโครงสร้าง-กิจกรรมเกี่ยวกับฟลาโวนอยด์ได้ชี้แจงว่าคุณสมบัติใดที่ขับเคลื่อนความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ในขณะที่การทบทวนวรรณกรรมในภายหลังได้ลดความกระตือรือร้นในช่วงแรกโดยเน้นย้ำถึงความแตกต่างระหว่างความสามารถในหลอดทดลองกับผลทางชีวภาพ

Debates

ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระในหลอดทดลองทำนายประโยชน์ต่อสุขภาพได้หรือไม่?

ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระทางเคมีสูงไม่สามารถแปลเป็นประโยชน์ในสิ่งมีชีวิตได้อย่างน่าเชื่อถือ เนื่องจากโพลีฟีนอลหลายชนิดถูกดูดซึมได้ไม่ดีและถูกเผาผลาญอย่างกว้างขวาง และยังสามารถทำหน้าที่เป็นสารส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันได้ ดังนั้นค่าความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระจึงถูกมองว่าเป็นตัวบ่งชี้ผลทางชีวภาพที่จำกัด

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

อะไรที่ทำให้สารประกอบธรรมชาติเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ดี?

คุณสมบัติโครงสร้างที่ช่วยให้สามารถบริจาคอะตอมไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอนได้ง่าย เช่น หมู่ไฮดรอกซิลหลายหมู่และหมู่คาเทคอลในโพลีฟีนอล และความสามารถในการสร้างอนุมูลอิสระที่ค่อนข้างเสถียรหลังจากนั้น สารต้านอนุมูลอิสระบางชนิดยังคีเลตไอออนโลหะที่ขับเคลื่อนการออกซิเดชัน

ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูงในห้องปฏิบัติการหมายความว่าสารประกอบนั้นมีประโยชน์หรือไม่?

ไม่จำเป็น การทดสอบความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระวัดเคมีในหลอดทดลอง ในร่างกาย การดูดซึม การเผาผลาญ และแม้แต่พฤติกรรมส่งเสริมการเกิดออกซิเดชันสามารถเปลี่ยนแปลงผลกระทบได้ ดังนั้นความสามารถทางเคมีจึงเป็นเพียงตัวทำนายประโยชน์ทางชีวภาพที่อ่อนแอเท่านั้น