สารต้านอนุมูลอิสระและความเครียดออกซิเดชันในโภชนาการ

ความเครียดออกซิเดชัน (oxidative stress) อธิบายถึงความไม่สมดุลระหว่างชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยา (reactive oxygen species) และความสามารถของร่างกายในการทำให้เป็นกลางและซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดขึ้น สารต้านอนุมูลอิสระจากอาหาร รวมถึงวิตามินบางชนิดและสารประกอบจากพืชหลายชนิด สามารถทำปฏิกิริยากับชนิดที่ไวต่อปฏิกิริยาเหล่านี้ได้ และความสัมพันธ์ระหว่างการได้รับสารต้านอนุมูลอิสระ ความเครียดออกซิเดชัน และสุขภาพ เป็นประเด็นที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ในวิทยาศาสตร์โภชนาการ

Definition

สารต้านอนุมูลอิสระคือสารที่ในความเข้มข้นค่อนข้างต่ำ สามารถชะลอ ป้องกัน หรือกำจัดความเสียหายจากออกซิเดชันต่อโมเลกุลเป้าหมายได้ ส่วนความเครียดออกซิเดชันคือความผิดปกติของสมดุลระหว่างการผลิตชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาและการป้องกันด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ โดยชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยามีมากกว่า ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายระดับโมเลกุลได้

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงความเครียดออกซิเดชันคืออะไร กลไกการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระภายในร่างกายและจากอาหารที่ต่อต้านความเครียดออกซิเดชัน และวิธีการที่งานวิจัยด้านโภชนาการได้ศึกษาการได้รับสารต้านอนุมูลอิสระและการเสริมอาหาร เป็นข้อมูลอ้างอิงที่อธิบายแนวคิดและสรุปหลักฐาน รวมถึงข้อค้นพบที่ควรระมัดระวังจากการทดลองเสริมสารต้านอนุมูลอิสระ โดยไม่ได้แนะนำการเสริมสารต้านอนุมูลอิสระหรือปริมาณสำหรับแต่ละบุคคล

Core questions

• ความเครียดออกซิเดชันคืออะไรและเกิดขึ้นได้อย่างไร?
• สารต้านอนุมูลอิสระจากอาหารและภายในร่างกายชนิดใดที่ต่อต้านชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยา?
• ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาเป็นอันตรายอย่างเดียว หรือมีบทบาททางสรีรวิทยาด้วย?
• ได้เรียนรู้อะไรจากการทดลองอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระบ้าง?

Key concepts

• ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยา
• ความเครียดออกซิเดชัน
• สารต้านอนุมูลอิสระจากอาหาร
• กลไกการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระภายในร่างกาย
• ลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน
• การส่งสัญญาณรีดอกซ์
• การเสริมสารต้านอนุมูลอิสระ

Mechanisms

ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องจากการเผาผลาญปกติและการสัมผัสจากภายนอก และในระดับสูงสามารถทำลายไขมัน โปรตีน และ DNA ได้ โดยการเกิด lipid peroxidation เป็นตัวอย่างคลาสสิกที่สามารถวัดได้ ร่างกายป้องกันตนเองด้วยระบบเอนไซม์ภายในร่างกายและด้วยสารต้านอนุมูลอิสระที่ได้รับจากอาหาร ซึ่งสามารถกำจัดหรือทำให้ชนิดที่ไวต่อปฏิกิริยาหมดฤทธิ์ได้ ที่สำคัญคือ ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาไม่ได้เป็นเพียงสารที่ก่อให้เกิดความเสียหายเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณทางสรีรวิทยาด้วย ดังนั้น เป้าหมายคือการควบคุมสมดุลรีดอกซ์ (redox regulation) มากกว่าการยับยั้งสูงสุด ซึ่งช่วยอธิบายว่าทำไมการลดทอนพวกมันด้วยอาหารเสริมในปริมาณสูงจึงไม่ได้ให้ประโยชน์โดยตรง

Clinical relevance

ความเครียดออกซิเดชันมีส่วนเกี่ยวข้องกับชีววิทยาของภาวะเรื้อรังหลายชนิด และอาหารที่อุดมด้วยสารต้านอนุมูลอิสระมีความสัมพันธ์กับผลลัพธ์ที่ดี ซึ่งเป็นแรงจูงใจในอดีตที่ทำให้เกิดความสนใจในอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระ ข้อมูลนี้อธิบายแนวคิดพื้นฐานและหลักฐานจากการทดลองเพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิง โดยไม่ได้ให้คำแนะนำเฉพาะบุคคล และสอดคล้องกับหลักฐาน ไม่ได้สนับสนุนการเสริมสารต้านอนุมูลอิสระ

Epidemiology

ประชากรที่บริโภคอาหารที่อุดมด้วยผักและผลไม้ ซึ่งอุดมด้วยสารประกอบต้านอนุมูลอิสระ มักจะแสดงอัตราการเกิดโรคเรื้อรังหลายชนิดที่ต่ำกว่าในการศึกษาเชิงสังเกต อย่างไรก็ตาม การทดลองแบบสุ่มขนาดใหญ่ของอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระที่แยกออกมาโดยเฉพาะโดยทั่วไปไม่สามารถทำซ้ำประโยชน์เหล่านี้ได้ และในบางกรณีกลับพบอันตราย ซึ่งเป็นความแตกต่างที่สำคัญในการตีความในสาขาวิชานี้

Evidence & guidelines

งานวิจัยเชิงกลไกและเชิงสังเกตสนับสนุนบทบาทของอาหารทั้งส่วนที่อุดมด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ แต่การทดลองควบคุมแบบสุ่มของอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระในปริมาณสูง เช่น เบต้าแคโรทีนและวิตามินอี ไม่ได้แสดงการป้องกันที่คาดหวัง โดยการทดลองสำคัญหนึ่งรายงานการเพิ่มขึ้นของอุบัติการณ์มะเร็งปอดในผู้ชายที่สูบบุหรี่ที่ได้รับเบต้าแคโรทีน ดังนั้น แนวทางการบริโภคอาหารจึงเน้นอาหารที่อุดมด้วยสารต้านอนุมูลอิสระมากกว่าอาหารเสริม

History

แนวคิดของการป้องกันด้วยสารต้านอนุมูลอิสระต่อชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาได้รับการพัฒนาตลอดช่วงปลายศตวรรษที่ 20 โดยคำว่าความเครียดออกซิเดชันและการศึกษา lipid peroxidation กลายเป็นหัวใจสำคัญของชีววิทยารีดอกซ์ ความหวังว่าสารต้านอนุมูลอิสระจากอาหารอาจมีฤทธิ์ป้องกันถูกลดทอนลงในช่วงทศวรรษ 1990 และ 2000 เมื่อการทดลองอาหารเสริมให้ผลลัพธ์ที่ไม่แตกต่างหรือเป็นอันตราย และสาขาวิชานี้ได้เปลี่ยนไปสู่มุมมองที่ละเอียดอ่อนมากขึ้นเกี่ยวกับชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาในฐานะสารส่งสัญญาณ

Debates

อาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระป้องกันโรคได้หรือไม่?

แม้จะมีความสัมพันธ์ที่ดีสำหรับอาหารที่อุดมด้วยสารต้านอนุมูลอิสระ แต่การทดลองแบบสุ่มของอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระในปริมาณสูงที่แยกออกมาโดยทั่วไปไม่แสดงประโยชน์และบางครั้งแสดงอันตราย ดังนั้นผลการป้องกันของอาหารทั้งส่วนจึงไม่สามารถนำไปใช้กับอาหารเสริมได้

ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาเป็นอันตรายอย่างเดียวหรือไม่?

เคยถูกมองว่าเป็นเพียงผลพลอยได้ที่ก่อให้เกิดความเสียหาย แต่ปัจจุบันชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาได้รับการยอมรับว่าเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณทางสรีรวิทยา ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนเป้าหมายของโภชนาการสารต้านอนุมูลอิสระเป็นการรักษาสมดุลรีดอกซ์มากกว่าการยับยั้งการเกิดออกซิเดชันสูงสุด

Key figures

• Helmut Sies
• Barry Halliwell

Seminal works

• halliwell-1993
• droge-2002
• atbc-1994
• sies-2020

Frequently asked questions

การรับประทานอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระช่วยให้สุขภาพดีขึ้นหรือไม่?

อาหารที่อุดมด้วยสารอาหารที่มีสารต้านอนุมูลอิสระมีความสัมพันธ์กับผลลัพธ์ที่ดีขึ้น แต่การทดลองแบบสุ่มขนาดใหญ่ของอาหารเสริมสารต้านอนุมูลอิสระในปริมาณสูงที่แยกออกมาโดยทั่วไปไม่แสดงประโยชน์และในบางกรณีพบอันตราย นี่เป็นข้อมูลอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำส่วนบุคคล

ชนิดออกซิเจนที่ไวต่อปฏิกิริยาเป็นสิ่งที่ไม่ดีเสมอไปหรือไม่?

ไม่ ในระดับสูงอาจทำลายเซลล์ได้ แต่ในระดับที่ควบคุมได้ก็ทำหน้าที่เป็นโมเลกุลส่งสัญญาณในสรีรวิทยาปกติด้วย ดังนั้นเป้าหมายของร่างกายคือการควบคุมสมดุลรีดอกซ์มากกว่าการกำจัดพวกมันออกไปทั้งหมด