Chất chống oxy hóa là gì? Các công bố khoa học về Chất chống oxy hóa

Chuyển hóa, giống như các khía cạnh khác của cuộc sống, bao gồm những đánh đổi. Các sản phẩm phụ oxy hóa của quá trình chuyển hóa bình thường gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho DNA, protein và lipid. Chúng tôi lập luận rằng những tổn thương này (tương tự như tổn thương do bức xạ gây ra) là một yếu tố chính góp phần vào quá trình lão hóa và các bệnh thoái hóa liên quan đến lão hóa như ung thư, bệnh tim mạch, suy giảm hệ miễn dịch, rối loạn chức năng não và đục thủy tinh thể. Các hệ thống bảo vệ bằng chất chống oxy hóa chống lại tổn thương này bao gồm ascorbate, tocopherol và carotenoid. Trái cây và rau quả ăn vào là nguồn chính của ascorbate và carotenoid và là một trong các nguồn của tocopherol. Việc tiêu thụ trái cây và rau quả ít trong chế độ ăn uống làm tăng gấp đôi nguy cơ mắc hầu hết các loại ung thư so với tiêu thụ nhiều và cũng làm tăng đáng kể nguy cơ mắc bệnh tim và đục thủy tinh thể. Vì chỉ có 9% người dân Mỹ ăn đủ năm phần trái cây và rau quả mỗi ngày theo khuyến nghị, cơ hội để cải thiện sức khỏe bằng cách cải thiện chế độ ăn uống là rất lớn.

Polyphenol là các chất chuyển hóa thứ cấp của thực vật và thường tham gia vào việc bảo vệ chống lại tia cực tím hoặc sự xâm nhập của các tác nhân gây bệnh. Trong thập kỷ qua, đã có nhiều quan tâm về tiềm năng lợi ích sức khỏe từ polyphenol thực vật trong chế độ ăn uống như một chất chống oxy hoá. Các nghiên cứu dịch tễ học và phân tích tổng hợp liên quan mạnh mẽ đến việc tiêu thụ lâu dài các chế độ ăn uống giàu polyphenol thực vật có thể cung cấp sự bảo vệ chống lại sự phát triển của ung thư, bệnh tim mạch, tiểu đường, loãng xương và các bệnh thoái hóa thần kinh. Tại đây, chúng tôi trình bày kiến thức về các tác động sinh học của polyphenol thực vật trong bối cảnh liên quan đến sức khỏe con người.

Yếu tố phiên mã Nrf2 rất quan trọng đối với sự cảm ứng qua yếu tố đáp ứng chất chống oxy hóa (ARE) của các gen enzym giai đoạn II giải độc và chống stress oxy hóa. Phân tích chi tiết về hoạt động khác biệt của Nrf2 được thể hiện trong các dòng tế bào chuyển gen đã dẫn đến việc nhận dạng một loại protein mới, mà chúng tôi gọi là Keap1, protein này ức chế hoạt động phiên mã của Nrf2 bằng cách gắn đặc hiệu với miền điều hòa ở đầu N-terminal bảo tồn tiến hóa của nó. Homolog gần nhất của Keap1 là một protein liên kết actin thuộc loài Drosophila được gọi là Kelch, điều này cho thấy rằng Keap1 có thể là một yếu tố hiệu ứng tế bào chất của Nrf2. Sau đó, chúng tôi chứng minh rằng các tác nhân điện ly hóa kháng lại sự ức chế của Keap1 đối với hoạt động của Nrf2 in vivo, cho phép Nrf2 chuyển từ bào tương vào nhân và tăng cường phản ứng ARE. Chúng tôi suy luận rằng Keap1 và Nrf2 tạo thành một cảm biến tế bào quan trọng đối với sức ép oxy hóa và cùng nhau trung gian hóa một bước quan trọng trong con đường liên lạc tín hiệu dẫn đến sự kích hoạt phiên mã qua cơ chế chuyển vị nhân mới của Nrf2 này. Sự kích hoạt của Nrf2 sau đó dẫn đến sự cảm ứng của enzym giai đoạn II và các gen chống stress oxy hóa nhằm đối phó với các tác nhân điện ly hóa và các loại oxy phản ứng.

Các phản ứng sinh hóa bình thường trong cơ thể chúng ta, sự tiếp xúc tăng lên với môi trường và mức độ cao hơn của các chất ngoại sinh trong chế độ ăn uống đã dẫn đến sự hình thành của các loài oxy phản ứng (ROS) và các loài nitơ phản ứng (RNS).

Căng thẳng oxy hóa là một hiện tượng bình thường trong cơ thể. Dưới các điều kiện bình thường, mức độ quan trọng sinh lý của các loài oxy phản ứng (ROS) trong tế bào được duy trì ở mức thấp bởi nhiều hệ thống enzyme tham gia vào cân bằng redox in vivo. Do đó, căng thẳng oxy hóa cũng có thể được xem như là một sự mất cân bằng giữa các chất gây oxy hóa và chất chống oxy hóa trong cơ thể. Trong hai thập kỷ qua, căng thẳng oxy hóa đã trở thành một trong những chủ đề nóng bỏng nhất trong số các nhà nghiên cứu sinh học trên toàn thế giới. Nhiều lý do có thể được đưa ra để biện minh cho tầm quan trọng của nó: kiến thức về sản xuất và chuyển hóa các loài oxy và nitơ phản ứng; xác định các biomarker cho tổn thương oxy hóa; bằng chứng liên quan đến sự xuất hiện của các vấn đề sức khỏe mãn tính và một số vấn đề sức khỏe cấp tính với căng thẳng oxy hóa; xác định nhiều chất chống oxy hóa trong chế độ ăn có nguồn gốc thực vật như các phân tử sinh học hoạt động; và nhiều điều khác. Bài tổng quan này thảo luận về tầm quan trọng của căng thẳng oxy hóa trong sự phát triển và tăng trưởng của cơ thể cũng như các bằng chứng proteomic và genomic về mối quan hệ của nó với sự phát triển bệnh tật, sự xảy ra của các khối u ác tính và rối loạn tự miễn, tăng nhạy cảm với các bệnh do vi khuẩn, virus, và ký sinh trùng, và sự tương tác với các chất gây oxy hóa và chất chống oxy hóa để duy trì một sức khỏe tốt, điều này sẽ hữu ích trong việc nâng cao kiến thức của bất kỳ nhà hóa sinh, nhà sinh lý bệnh, hoặc nhân viên y tế nào liên quan đến vấn đề quan trọng này.

Hệ thống chất chống oxy hóa phức tạp đã được phát triển ở động vật có vú để giảm thiểu stress oxy hóa. Tuy nhiên, các loài phản ứng dư thừa do oxy và nitơ vẫn có thể dẫn đến tổn thương oxy hóa cho mô và cơ quan. Stress oxy hóa được coi là một cơ chế bệnh lý kết hợp, và nó góp phần vào sự khởi đầu và tiến trình của tổn thương gan. Nhiều yếu tố nguy cơ, bao gồm rượu, thuốc, ô nhiễm môi trường và xạ trị, có thể làm tăng stress oxy hóa trong gan, điều này lại dẫn đến các bệnh gan nghiêm trọng, như bệnh gan do rượu và viêm gan nhiễm mỡ không do rượu. Việc ứng dụng các chất chống oxy hóa cho thấy đây là một chiến lược chữa trị hợp lý để ngăn ngừa và chữa trị các bệnh gan liên quan đến stress oxy hóa. Mặc dù các kết luận từ các nghiên cứu lâm sàng vẫn chưa chắc chắn, các nghiên cứu trên động vật đã chỉ ra tác dụng điều trị đầy hứa hẹn của các chất chống oxy hóa trên các bệnh gan. Các chất chống oxy hóa tự nhiên nằm trong các loại thực vật ăn được hoặc thuốc thường có khả năng chống oxy hóa và quét gốc tự do mạnh mẽ cũng như tác dụng kháng viêm, điều này cũng được cho là cơ sở cho các hoạt động sinh học khác và lợi ích sức khỏe. Trong bài tổng quan này, PubMed đã được tìm kiếm một cách rộng rãi cho các nghiên cứu tài liệu. Các từ khóa để tìm kiếm stress oxy hóa bao gồm gốc tự do, oxy phản ứng, các loài nitơ, liệu pháp chống oxy hóa, thuốc Trung Quốc, sản phẩm tự nhiên, chất chống oxy hóa và các bệnh gan. Các tài liệu, bao gồm cả của chúng tôi, với các nghiên cứu về stress oxy hóa và liệu pháp chống oxy hóa trong các bệnh gan đã được tập trung. Nhiều yếu tố gây ra stress oxy hóa ở gan và tác động của các chất chống oxy hóa trong việc ngăn ngừa và điều trị các bệnh gan đã được tóm tắt, đặt câu hỏi và thảo luận.

Các loài oxy phản ứng (ROS) được sản xuất bởi các tế bào sống như là sản phẩm chuyển hóa tế bào bình thường. Dưới các điều kiện stress quá mức, các tế bào sẽ sản xuất một lượng lớn ROS, và các sinh vật sống cuối cùng phát triển một loạt cơ chế phản ứng để thích ứng với việc tiếp xúc với ROS cũng như sử dụng nó như các phân tử tín hiệu. Các phân tử ROS có thể kích hoạt stress oxy hóa trong một cơ chế phản hồi liên quan đến nhiều quá trình sinh học, chẳng hạn như apoptosis, hoại tử và tự thực bào. Những bằng chứng ngày càng nhiều cho thấy rằng ROS đóng vai trò quan trọng như là các phân tử tín hiệu trong toàn bộ con đường chết tế bào. Việc sản xuất quá mức ROS có thể phá hủy cấu trúc bào quan và các phân tử sinh học, dẫn đến phản ứng viêm mà là một cơ chế nền tảng đã biết cho sự phát triển của bệnh tiểu đường và ung thư. Các enzyme Cytochrome P450 (CYP) được coi là các dấu hiệu của stress oxy hóa, có thể biến đổi các chất chuyển hóa độc hại thành ROS, chẳng hạn như anion superoxide, hydrogen peroxide và gốc hydroxyl, có thể gây tổn thương tế bào. Theo đó, các tế bào đã phát triển một hệ thống cân bằng để trung hòa ROS thừa, đó là các hệ thống chống oxy hóa bao gồm các chất chống oxy hóa enzym như superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) và glutathione peroxidases (GPxs), thioredoxin (Trx) также các chất chống oxy hóa không enzym, điều này chung giảm trạng thái oxy hóa. Trong bài viết này, chúng tôi xem xét các phát hiện mới gần đây về các quá trình tế bào được gây ra bởi ROS, và tóm tắt vai trò của các hệ thống chống oxy hóa nội sinh của tế bào cũng như các hợp chất chống oxy hóa tự nhiên trong một số bệnh ở người do ROS gây ra nhằm minh hoạ vai trò quan trọng của chất chống oxy hóa trong việc ngăn ngừa stress oxy hóa.

Melatonin là một chất rất hiệu quả trong việc giảm stress oxy hóa trong một số lượng lớn các trường hợp. Nó đạt được tác động này thông qua nhiều phương thức: giải độc trực tiếp các loài oxy phản ứng và các loài nitơ phản ứng, đồng thời gián tiếp kích thích các enzym chống oxy hóa và ức chế hoạt động của các enzym sinh oxy. Ngoài những tác động đã được mô tả tốt này, melatonin còn được cho là có khả năng chelate các kim loại chuyển tiếp, những kim loại tham gia vào các phản ứng Fenton/Haber–Weiss; qua đó, melatonin giảm thiểu sự hình thành gốc hydroxyl độc hại, dẫn đến giảm stress oxy hóa. Phân bố nội bào rộng khắp nhưng không đồng đều của melatonin, bao gồm nồng độ cao trong ti thể, có thể hỗ trợ khả năng của nó trong việc chống lại stress oxy hóa và hiện tượng chết tế bào. Có bằng chứng đáng tin cậy để cho rằng melatonin nên được phân loại là một chất chống oxy hóa nhắm vào ti thể. Khả năng của melatonin trong việc ngăn ngừa tổn thương do oxy hóa và suy giảm sinh lý liên quan đã được ghi chép lại trong nhiều nghiên cứu thực nghiệm về thiếu máu/tái tưới máu (thiếu oxy/tái oxy hóa), đặc biệt là ở não (đột quỵ) và tim (cơn đau tim). Melatonin, thông qua các cơ chế chống gốc tự do của nó, cũng làm giảm độc tính của các loại thuốc kê đơn có hại và methamphetamine, một loại thuốc gây nghiện. Các phát hiện thực nghiệm cũng chỉ ra rằng melatonin làm cho các loại ung thư kháng trị với điều trị trở nên nhạy cảm hơn với các tác nhân điều trị khác nhau và có thể hữu ích, nhờ vào nhiều hoạt động chống oxy hóa của nó, trong việc đặc biệt trì hoãn và có thể điều trị một loạt các bệnh liên quan đến tuổi tác và các tình trạng phi nhân tính. Melatonin đã được sử dụng hiệu quả để chống lại stress oxy hóa, viêm và hiện tượng chết tế bào, cũng như phục hồi chức năng mô trong một số thử nghiệm trên người; hiệu quả của nó hỗ trợ cho việc sử dụng rộng rãi hơn trong nhiều nghiên cứu trên người. Hồ sơ an toàn rất cao của melatonin cũng củng cố kết luận này. Hiện tại, tác giả cho rằng, xét về những chức năng có lợi đa dạng rộng rãi mà melatonin đã được báo cáo, chúng có thể chỉ là những hiện tượng phụ của các hoạt động cơ bản vẫn chưa được xác định của phân tử cổ xưa này.

Tóm tắt: Melatonin, hormone chính của tuyến tùng ở động vật có xương sống, được phân bố rộng rãi trong thế giới động vật. Giữa nhiều chức năng, melatonin đồng bộ hóa các nhịp sinh học ngày đêm và hàng năm, kích thích chức năng miễn dịch, có thể làm tăng tuổi thọ, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư trong ống nghiệm và sự tiến triển cũng như thúc đẩy ung thư trong cơ thể sống, và gần đây đã được chứng minh là một chất quét gốc hydroxyl mạnh mẽ và chất chống oxy hóa. Các gốc hydroxyl là những sản phẩm độc hại cao của quá trình chuyển hóa oxy gây hại cho DNA tế bào và các đại phân tử khác. Trong nghiên cứu này, chúng tôi báo cáo rằng melatonin, ở nhiều nồng độ khác nhau, cũng được tìm thấy trong nhiều loại thực vật. Nồng độ melatonin, được đo trong chín loại thực vật khác nhau bằng phương pháp cố định miễn dịch phóng xạ, dao động từ 0 đến 862 pg melatonin/mg protein. Sự hiện diện của melatonin đã được xác minh bởi sắc ký khí/khối phổ. Các phát hiện của chúng tôi gợi ý rằng việc tiêu thụ các vật liệu thực vật chứa nồng độ melatonin cao có thể làm thay đổi mức melatonin trong máu của indole cũng như cung cấp bảo vệ cho các đại phân tử chống lại tổn thương oxy hóa.

Các hợp chất phenolic là một nhóm lớn các phytochemical phổ biến trong thế giới thực vật. Tùy thuộc vào cấu trúc của chúng, các hợp chất này có thể được phân loại thành phenol đơn giản, axit phenolic, dẫn xuất axit hydroxycinnamic và flavonoid. Các hợp chất phenolic đã nhận được sự quan tâm đáng kể vì có khả năng bảo vệ chống lại bệnh ung thư và bệnh tim, một phần nhờ vào các đặc tính chống oxy hóa mạnh mẽ của chúng và sự phổ biến trong nhiều loại thực phẩm có nguồn gốc thực vật thường được tiêu thụ. Gia đình Brassicaceae bao gồm một loạt các cây rau trồng, một số có ý nghĩa kinh tế và được sử dụng rộng rãi trong chế độ ăn uống trên toàn thế giới. Thành phần phenolic của rau Brassica đã được nghiên cứu gần đây và hiện nay, hồ sơ của các loài Brassica khác nhau đã được thiết lập tốt. Trong bài viết này, chúng tôi xem xét ý nghĩa của các hợp chất phenolic như một nguồn các hợp chất có lợi cho sức khỏe con người và ảnh hưởng của các điều kiện môi trường và cơ chế chế biến đến thành phần phenolic của rau Brassica.