Các hợp chất chống oxy hóa

Các hợp chất chống oxy hóa là những chất làm chậm hoặc ngăn chặn quá trình oxy hóa của các phân tử khác bằng cách trung hòa các loại oxy và nitơ phản ứng hoặc bằng cách làm gián đoạn các phản ứng dây chuyền oxy hóa. Nhiều sản phẩm tự nhiên có hoạt tính sinh học — đáng chú ý là polyphenol thực vật, flavonoid và một số vitamin — cho thấy hoạt tính chống oxy hóa, đây là một trong những đặc tính được nghiên cứu rộng rãi nhất trong nghiên cứu sản phẩm tự nhiên.

Definition

Chất chống oxy hóa là một chất mà khi có mặt ở nồng độ thấp so với cơ chất có thể bị oxy hóa, làm chậm đáng kể hoặc ngăn chặn quá trình oxy hóa của cơ chất đó, điển hình là bằng cách cho điện tử hoặc nguyên tử hydro cho các loại phản ứng hoặc bằng cách chelat hóa các ion kim loại tiền oxy hóa.

Scope

Mục này bao gồm các chất chống oxy hóa là gì, các cơ chế hóa học mà chúng loại bỏ các gốc tự do hoặc chelat hóa kim loại, các đặc điểm cấu trúc mang lại khả năng chống oxy hóa trong các sản phẩm tự nhiên, các xét nghiệm được sử dụng để đo lường nó và sự phân biệt cẩn thận giữa khả năng chống oxy hóa in vitro và hiệu quả sinh học. Đây là một tài liệu tham khảo và định hướng giáo dục, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Các hợp chất chống oxy hóa chống lại quá trình oxy hóa bằng những cơ chế hóa học nào?
• Những đặc điểm cấu trúc nào làm cho một sản phẩm tự nhiên trở thành một chất chống oxy hóa tốt?
• Khả năng chống oxy hóa được đo lường như thế nào, và các xét nghiệm thực sự thu được điều gì?
• Khả năng chống oxy hóa in vitro liên quan đến các hiệu ứng trong hệ thống sống như thế nào?

Key concepts

• Các loại oxy phản ứng (ROS) và stress oxy hóa
• Loại bỏ gốc tự do (chuyển nguyên tử hydro và điện tử)
• Chelat hóa kim loại
• Polyphenol và flavonoid
• Các yếu tố quyết định cấu trúc-hoạt tính của khả năng chống oxy hóa
• Các xét nghiệm khả năng chống oxy hóa (ví dụ: ORAC, DPPH, FRAP)
• Hành vi tiền oxy hóa

Mechanisms

Các chất chống oxy hóa chống lại tổn thương oxy hóa chủ yếu bằng cách cho một nguyên tử hydro hoặc điện tử cho một gốc tự do phản ứng, chuyển nó thành một loại ít phản ứng hơn trong khi chất chống oxy hóa tạo thành một gốc tự do tương đối ổn định của riêng nó; một số cũng chelat hóa các ion kim loại chuyển tiếp xúc tác hình thành gốc tự do. Trong polyphenol và flavonoid, khả năng chống oxy hóa phụ thuộc vào các đặc điểm cấu trúc như số lượng và sự sắp xếp của các nhóm hydroxyl và nhóm catechol, một mối quan hệ được đặc trưng bởi các nghiên cứu cấu trúc-hoạt tính. Điều quan trọng là, các hợp chất tương tự có thể hoạt động như các chất tiền oxy hóa trong một số điều kiện nhất định, và các hiệu ứng in vivo phụ thuộc mạnh mẽ vào sự hấp thụ và chuyển hóa, do đó khả năng hóa học được đo lường không trực tiếp chuyển thành lợi ích sinh học.

Clinical relevance

Hoạt tính chống oxy hóa là trọng tâm của sự quan tâm đến polyphenol trong chế độ ăn uống và nhiều sản phẩm thực vật, và việc hiểu rõ nó là một phần của việc đánh giá các tuyên bố đó một cách nghiêm túc. Mục này mô tả hóa học và đo lường hoạt tính chống oxy hóa và khoảng cách giữa khả năng in vitro và hiệu quả sinh học; đây là một định hướng tham khảo và không phải là cơ sở cho các quyết định chế độ ăn uống hoặc điều trị cá nhân.

Evidence & guidelines

Khả năng chống oxy hóa in vitro được đo bằng các xét nghiệm hóa học tiêu chuẩn, nhưng các đánh giá nhấn mạnh rằng các giá trị này có khả năng dự đoán yếu về các hiệu ứng trong cơ thể do sinh khả dụng và chuyển hóa hạn chế. Do đó, các tuyên bố về sức khỏe đối với các chất chống oxy hóa trong chế độ ăn uống được đánh giá bằng bằng chứng lâm sàng chứ không chỉ dựa vào khả năng hóa học.

History

Lý thuyết gốc tự do về tổn thương oxy hóa đã phát triển trong suốt thế kỷ XX, và việc nhận ra rằng các hợp chất trong chế độ ăn uống và thực vật có thể loại bỏ các gốc tự do đã thúc đẩy nghiên cứu rộng rãi về các chất chống oxy hóa tự nhiên. Công trình cấu trúc-hoạt tính trên flavonoid đã làm rõ những đặc điểm nào thúc đẩy khả năng chống oxy hóa, trong khi các đánh giá sau này đã làm giảm bớt sự nhiệt tình ban đầu bằng cách nhấn mạnh sự khác biệt giữa khả năng trong ống nghiệm và hiệu quả sinh học.

Debates

Khả năng chống oxy hóa in vitro có dự đoán lợi ích sức khỏe không?

Khả năng chống oxy hóa hóa học cao không đáng tin cậy chuyển thành lợi ích in vivo vì nhiều polyphenol được hấp thụ kém và chuyển hóa rộng rãi, và thậm chí có thể hoạt động như các chất tiền oxy hóa, do đó các giá trị khả năng chống oxy hóa được coi là các yếu tố thay thế hạn chế cho hiệu quả sinh học.

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

Điều gì làm cho một hợp chất tự nhiên trở thành một chất chống oxy hóa tốt?

Các đặc điểm cấu trúc cho phép nó dễ dàng cho các nguyên tử hydro hoặc điện tử — chẳng hạn như nhiều nhóm hydroxyl và nhóm catechol trong polyphenol — và khả năng tạo thành một gốc tự do tương đối ổn định sau khi thực hiện điều đó; một số chất chống oxy hóa cũng chelat hóa các ion kim loại thúc đẩy quá trình oxy hóa.

Khả năng chống oxy hóa cao trong phòng thí nghiệm có nghĩa là một hợp chất có lợi không?

Không nhất thiết. Các xét nghiệm khả năng chống oxy hóa đo lường hóa học trong ống nghiệm; trong cơ thể, sự hấp thụ, chuyển hóa và thậm chí cả hành vi tiền oxy hóa có thể thay đổi hiệu quả, do đó khả năng hóa học chỉ là một yếu tố dự đoán yếu về lợi ích sinh học.