Chống oxy hóa là gì? Các công bố khoa học về 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.

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.

Mục đích của nghiên cứu này là đánh giá hoạt động chống oxy hóa tương đối của một loạt các loại caroten và xanthophyll thông qua khả năng của chúng trong việc tiêu diệt cá thể gốc tự do ABTS^·+. Kết quả cho thấy rằng khả năng tương đối của các carotenoid trong việc tiêu diệt gốc tự do ABTS^·+ bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các nhóm chức với độ phân cực tăng dần, chẳng hạn như nhóm carbonyl và nhóm hydroxyl, ở các vòng đầu cuối, cũng như bởi số lượng các liên kết đôi liên hợp.

Quercetin là một hợp chất sinh học có hoạt tính mạnh mẽ, được sử dụng rộng rãi trong y học thực vật và y học cổ truyền Trung Quốc nhờ vào hoạt động chống oxy hóa hiệu quả của nó. Trong những năm gần đây, hoạt động chống oxy hóa của quercetin đã được nghiên cứu một cách toàn diện, bao gồm tác động của nó lên glutathione (GSH), hoạt động enzyme, các con đường truyền tín hiệu và các loài oxy phản ứng (ROS) do các yếu tố môi trường và độc học gây ra. Các nghiên cứu hóa học về quercetin chủ yếu tập trung vào hoạt động chống oxy hóa của các phức chất ion kim loại và các ion phức hợp của nó. Trong bài tổng quan này, chúng tôi nhấn mạnh những tiến bộ gần đây trong hoạt động chống oxy hóa, nghiên cứu hóa học và ứng dụng y học của quercetin.

Sự hình thành căng thẳng oxy hóa dẫn đến sự gia tăng sản xuất các loài oxy phản ứng (ROS) trong tế bào thực vật. Các quá trình phòng vệ phối hợp xảy ra, có nhiều điểm chung giữa các loại căng thẳng, nhưng cũng đặc trưng cho vị trí tác động của căng thẳng và nồng độ của nó. Những vai trò chức năng có thể của những phản ứng này bao gồm, nhưng không giới hạn ở việc bảo vệ máy móc quang hợp, bảo tồn tính toàn vẹn của màng và bảo vệ ADN cũng như protein. Ngoài sự hiểu biết của chúng ta về các cơ chế tế bào để bảo vệ chống lại căng thẳng phi sinh học, có một vai trò mới được phát hiện của ROS trong tín hiệu và phản ứng phòng vệ đối với các tác nhân gây bệnh (J. L. Dangl, R. A. Dietrich và M. S. Richberg. 1996. Plant Cell 8: 1793–1807). Bằng chứng đến nay cho thấy một phản ứng phối hợp đối với ROS giữa các thành viên khác nhau của các họ gen superoxide dismutase (SOD). Một lớp phức tạp hơn được bổ sung bởi các báo cáo về sự phối hợp của biểu hiện giữa ascorbate peroxidase và các gen SOD. Hiểu biết của chúng ta về các cơ chế tín hiệu nằm sau các sự kiện phối hợp này vẫn còn ở giai đoạn đầu. Một tương lai thú vị đang đến gần, nơi mà sự phối hợp các phản ứng chống oxy hóa thành công sẽ được tiết lộ dần dần. Dữ liệu hiện tại cho thấy rằng các cơ chế điều tiết phức tạp hoạt động ở cả cấp độ gen và protein để điều phối các phản ứng chống oxy hóa và rằng một vai trò quan trọng được thực hiện bởi sự định vị của bào quan và sự phối hợp giữa các ngăn.