Freie Radikale, Antioxidantien und …

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Freie Radikale, Antioxidantien und funktionelle Lebensmittel: Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Abstrakt

In den letzten Jahren hat es eine große Aufmerksamkeit auf dem Gebiet der Chemie freier Radikale gewesen. Freie Radikale reaktive Sauerstoffspezies und reaktive Stickstoffspezies werden von unserem Körper durch verschiedene endogene Systeme, Exposition gegenüber verschiedenen physikalisch-chemischen Bedingungen oder pathologischen Zuständen erzeugt. Ein Gleichgewicht zwischen freien Radikalen und Antioxidantien ist für die richtige physiologische Funktion notwendig. Wenn freie Radikale die Fähigkeit des Körpers überwältigen sie zu regulieren, bekannt, dass ein Zustand, wie oxidativer Stress erfolgt. Freie Radikale verändern somit nachteilig auf Lipide, Proteine ​​und DNA, und eine Reihe von Krankheiten beim Menschen auslösen. Daher Anwendung externer Quelle von Antioxidantien können bei der Bewältigung dieser oxidativen Stress helfen. Synthetische Antioxidantien wie Butylhydroxytoluol und Butylhydroxyanisol haben vor kurzem berichtet worden, für die menschliche Gesundheit gefährlich sein. So hat die Suche nach wirksamen, nicht-toxischen natürlichen Verbindungen mit antioxidativer Aktivität in den letzten Jahren intensiviert. Die vorliegende Beitrag gibt einen kurzen Überblick über oxidativen Stress vermittelte zelluläre Schäden und die Rolle der diätetischen Antioxidantien als funktionelle Lebensmittel in der Behandlung von Krankheiten beim Menschen.

Stichwort: Altern, Antioxidans, freie Radikale, oxidativer Stress

EINFÜHRUNG

Das jüngste Wachstum in der Kenntnis der freien Radikale und reaktive Sauerstoffspezies (ROS) in der Biologie ist eine medizinische Revolution produzieren, die ein neues Zeitalter der Gesundheit und Krankheitsmanagement verspricht. [1] Es ist eine Ironie, dass Sauerstoff, ein Element unverzichtbar für das Leben, [ 2] unter bestimmten Situationen hat nachteilige Auswirkungen auf den menschlichen Körper. [3] die meisten der potenziell schädlichen Auswirkungen von Sauerstoff durch die Bildung und Aktivität einer Reihe von chemischen Verbindungen, wie ROS bekannt, die eine Tendenz haben, zu spenden Sauerstoff andere Stoffe. Freie Radikale und Antioxidantien haben häufigsten verwendeten Begriffe in der modernen Diskussion von Krankheitsmechanismen werden. [4]

FREIE RADIKALE

Ein freies Radikal kann als jede molekulare Spezies zur unabhängigen Existenz fähig definiert werden, die ein ungepaartes Elektron in einem Atomorbital enthält. Das Vorhandensein eines ungepaarten Elektrons resultiert in bestimmte gemeinsame Eigenschaften, die von den meisten Reste gemeinsam genutzt werden. Viele Radikale sind instabil und sehr reaktionsfähig. Sie können entweder spenden ein Elektron oder ein Elektron von anderen Molekülen annehmen, also als Oxidantien oder Reduktionsmitteln verhält. [5] Die wichtigsten sauerstoffhaltige freie Radikale in vielen Krankheitszuständen sind Hydroxylradikal, Superoxid-Anionradikal, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff Singulett , Hypochlorit, Stickstoffmonoxid Rest und Peroxynitrit-Rest. Dies sind hochreaktive Spezies, fähig im Kern und in den Membranen der Zellen zu schädigen biologisch relevanten Molekülen, wie DNA, Proteine, Kohlenhydrate und Lipide. [6] Freie Radikale greifen wichtige Makromoleküle, die zu Zellschäden und homöostatischen Störung. Targets von freien Radikalen umfassen alle Arten von Molekülen in dem Körper. Unter diesen, Lipiden, Nukleinsäuren und Proteine ​​die Hauptziele.

Produktion freier Radikale im menschlichen Körper

Freie Radikale und andere ROS stammen entweder aus normalen wesentliche Stoffwechselvorgänge in den menschlichen Körper oder aus anderen Quellen, wie der Exposition gegenüber Röntgenstrahlen, Ozon, Zigarettenrauchen, Luftschadstoffe und Industriechemikalien. [3] freie Radikalbildung tritt kontinuierlich in die Zellen als Folge sowohl enzymatische und nicht-enzymatische Reaktionen. Enzymatischer Reaktionen, die als Quelle für freie Radikale dienen, schließen die in der Atmungskette beteiligt sind, in Phagozytose, in Prostaglandin-Synthese und in der Cytochrom-P-450-System. [7] Freie Radikale können auch in nicht-enzymatischer Reaktionen von Sauerstoff gebildet werden, mit organische Verbindungen, sowie solche, die durch ionisierende Reaktionen ausgelöst.

Einige intern erzeugten Quellen von freien Radikalen sind [8]

Freie Radikale in der Biologie

Freie Radikale Reaktionen erwartet progressive negative Veränderungen zu erzeugen, die mit dem Alter im ganzen Körper [Tabelle 1] akkumulieren. Eine solche &# X0201c; Normal&# X0201d; Veränderungen mit dem Alter sind alle relativ häufig. von Genetik und Umwelt Unterschiede geprägt sind Muster, jedoch auf diesem gemeinsamen Muster überlagert, die Schäden durch freie Radikale zu modulieren. Diese manifestieren sich als Krankheiten in einem bestimmten Alter bestimmt durch genetische und Umweltfaktoren. Krebs und Arteriosklerose, zwei Haupttodesursachen sind ausgeprägten &# X0201c; freie Radikale&# X0201d; Krankheiten. Krebs Initiierung und Förderung mit Chromosomenstörungen und Onkogen-Aktivierung verbunden. Es ist möglich, dass endogene freie Radikalreaktionen, wie solche, die durch ionisierende Strahlung initiiert, in die Tumorbildung führen kann. Die hochsignifikante Korrelation zwischen dem Verzehr von Fetten und Ölen und Sterberaten von Leukämie und bösartigen Tumoren der Brust, Ovarien und Rektum bei Personen über 55 Jahren kann eine Reflexion von mehr Lipidperoxidation sein. [9] Studien zur Atherosklerose zeigen die Wahrscheinlichkeit, dass die Krankheit kann durch freie Radikalreaktionen, die Ernährung stammenden Lipiden in die Arterienwand und Serum zu ergeben Peroxiden und anderen Substanzen sein. Diese Verbindungen induzieren Endothelzellverletzung und produzieren Änderungen in den Arterienwänden. [10]

CONCEPT von oxidativem Stress

Der Begriff wird verwendet, um den Zustand der oxidativen Schäden zu beschreiben ergibt, wenn der kritische Balance zwischen freien Radikalen und antioxidative Abwehr ungünstig ist. [14] Oxidative Stress, als Folge eines Ungleichgewichts zwischen Produktion freier Radikale und antioxidative Abwehr entstehen, zugeordnet ist, Schäden an einer breiten Palette von molekularen Spezies, einschließlich Lipiden, Proteinen und Nukleinsäuren. [15] Kurzfristige oxidativen Stress im Gewebe verletzt durch ein Trauma, Infektionen, Hitzeschäden, hypertoxia, Toxine und übermäßige Bewegung auftreten können. Diese verletzten Gewebe erzeugen Radikale erzeugende Enzyme erhöht (zum Beispiel Xanthinoxidase, lipogenase, Cyclooxygenase) Aktivierung von Phagozyten, die Freisetzung von freiem Eisen, Kupfer-Ionen oder einer Störung der Elektronentransportketten der oxidativen Phosphorylierung, überschüssige ROS produzieren. Die Initiation, Promotion und Progression von Krebs, sowie die Nebenwirkungen von Strahlen- und Chemotherapie, wurden auf das Ungleichgewicht zwischen ROS und die antioxidative Abwehrsystem verknüpft. ROS wurden bei der Induktion und Komplikationen von Diabetes mellitus, altersbedingten Augenerkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. [16]

Oxidativer Stress und Krankheiten des Menschen

Eine Rolle von oxidativem Stress in vielen Bedingungen, einschließlich anthersclerosis, entzündlicher Zustand, bestimmte Krebsarten und der Prozess des Alterns postuliert. Oxidativer Stress wird gedacht, jetzt einen wesentlichen Beitrag zu allen entzündlichen Erkrankungen (Arthritis, Vaskulitis, Glomerulonephritis, Lupus erythematodes, erwachsenen Atemwegserkrankungen Syndrom), ischämischen Erkrankungen (Herzerkrankungen, Schlaganfall, Darm-ischema), Hämochromatose, erworbenes Immunschwächesyndrom, Emphysem zu machen, Organtransplantation, Magengeschwüren, Bluthochdruck und Präeklampsie, neurologische Erkrankung (Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, muskuläre Dystrophie), Alkoholismus, Rauchen verursachten Krankheiten, und viele andere. [17] Ein Überschuß der oxidative Stress kann die Oxidation von Lipiden führen und Proteine, die mit den Veränderungen in ihrer Struktur und Funktionen zugeordnet ist.

Kardiovaskuläre Erkrankungen

Herzerkrankungen weiterhin die häufigste Todesursache, verantwortlich für etwa die Hälfte aller Todesfälle zu sein. Die oxidative Ereignisse können Herz-Kreislauf- Erkrankungen beeinflussen daher; es hat das Potenzial, enorme Vorteile für die Gesundheit und Lebensdauer zu gewährleisten. Mehrfach ungesättigte Fettsäuren kommen als wichtiger Teil der Lipoproteine ​​niedriger Dichte (LDL) im Blut und Oxidation dieser Lipidkomponenten in LDL bei der Atherosklerose eine wichtige Rolle spielen. [18] Die drei wichtigsten Zelltypen in der Gefäßwand sind Endothelzellen ; Zellen der glatten Muskulatur und Makrophagen können freies Radikal freisetzen, die die Lipidperoxidation beeinflussen. [19] Bei anhaltend hohen oxidierten Lipiden, Blutgefäßschäden an den Reaktionsprozess wird fortgesetzt und kann zu Erzeugung von Schaumzellen führen und die Symptome von Atherosklerose Plaque. Oxidiertes LDL ist antherogenic und gedacht wird, bei der Bildung von Plaques anthersclerosis wichtig zu sein. Weiterhin ist oxidiertes LDL zytotoxische und Endothelzellen direkt schädigen können. Antioxidantien wie B-Carotin oder Vitamin E eine wichtige Rolle bei der Prävention von verschiedenen kardiovaskulären Erkrankungen spielen.

Karzinogenese

Reaktive Sauerstoff und Stickstoffspezies, wie Superoxid-Anion, Wasserstoffperoxid, Hydroxylradikal und Stickstoffmonoxid und ihrer biologischen Metaboliten spielen auch eine wichtige Rolle bei der Karzinogenese spielen. ROS DNA-Schäden induzieren, wie die Reaktion der freien Radikale mit DNA-Strang Modifikation Bruch Basis enthält und DNA-Protein-Vernetzungen. Zahlreiche Forscher haben die Beteiligung von freien Radikalen in der Karzinogenese, Mutation und Transformation vorgeschlagen; es ist klar, dass ihre Anwesenheit in Biosystem zu Mutation führen könnte, Transformation und schließlich Krebs. Die Induktion von Mutagenese, das Beste aus der biologischen Wirkung der Strahlung bekannt ist, tritt vor allem durch die Beschädigung von DNA durch die HO. Radikale und andere Spezies werden durch die Radiolyse produziert und auch durch direkte Strahlung Wirkung auf DNA, die Reaktions Wirkungen auf DNA. Die Reaktion von HO. Radikale ist im Wesentlichen zusätzlich zu Doppelbindung von Pyrimidinbasen und Abstraktion von Wasserstoff von der Zuckereinheit in Kettenreaktion der DNA führt. Diese Effekte verursachen Zelle Mutagenese und Karzinogenese Lipidperoxide sind auch verantwortlich für die Aktivierung von Karzinogenen.

Antioxidantien können den oxidativen Stress induzierten Karzinogenese durch eine direkte Abfangen von ROS und / oder durch Hemmung der Zellproliferation sekundär zu der Protein-Phosphorylierung zu verringern. B-Carotin kann schützend sein gegen den Krebs durch seine antioxidative Funktion, weil oxidative Produkte genetische Schäden verursachen können. So schützen die Lichtschutzeigenschaften von B-Carotin kann gegen UV-Licht induzierten Karzinogenese. Immunoenhancement von B-Carotin kann zu Krebs Schutz beitragen. B-Carotin kann auch antikarzinogene Wirkung durch die Lebermetabolismus Effekte von Karzinogenen zu verändern. [20] Vitamin C hilfreich sein kann, Krebs zu verhindern. [21] Die möglichen Mechanismen, durch die Vitamin C beeinflussen können Karzinogenese umfassen eine antioxidative Wirkung, Blockierung der Bildung von nitrosanimes, Verbesserung der Immunantwort und der Beschleunigung der Entgiftung der Leberenzyme. Vitamin E, ein wichtiges Antioxidans, spielt eine Rolle bei der Immunkompetenz durch humorale Antikörper Schutz zunehmende Resistenz gegen bakterielle Infektionen, die zellvermittelte Immunität, die T-Lymphozyten, Tumor-Nekrose-Faktor-Produktion, die Hemmung der mutagen Bildung und Reparatur von Membranen in DNA und Blockier Mikro Zellinie Bildung. [22] Daher Vitamin E kann in der Krebsprävention und hemmen Karzinogenese durch die Stimulation des Immunsystems nützlich sein. Die Verabreichung einer Mischung aus dem oben genannten drei Antioxidans schwelgte die höchste Verringerung des Risikos von Herz-Krebs zu entwickeln.

Freie Radikale und Alterung

Der menschliche Körper ist in ständiger Kampf vor dem Altern zu halten. Forschung deutet darauf hin, dass Schäden durch freie Radikale Zellen zu den pathologischen Veränderungen führt mit dem Altern verbunden sind. [23] Eine wachsende Zahl von Krankheiten oder Störungen, sowie Alterungsprozess selbst, Link zeigen entweder direkt oder indirekt mit dieser reaktiven und potenziell zerstörerische Moleküle. [ 24] der Hauptmechanismus der Alterungseigenschaften an DNA oder die Anhäufung von zellulären und funktionellen Schäden. [25] die Reduktion von freien Radikalen oder Verringerung ihrer Produktionsrate kann Alterung verzögern. Einige der Nahrungs Antioxidantien den Alterungsprozess verzögern und Krankheiten zu verhindern. Basierend auf diesen Studien scheint es, dass erhöhten oxidativen Stress während des Alterungsprozesses häufig auftritt, und antioxidative Status kann signifikant die Wirkungen von oxidativem Schaden mit fortschreitendem Alter assoziiert beeinflussen. Forschung deutet darauf hin, dass freie Radikale haben einen signifikanten Einfluss auf die Alterung, dass Schäden durch freie Radikale können mit ausreichender antioxidative Abwehr gesteuert werden, und dass eine optimale Aufnahme von Antioxidans Nährstoff kann zu einer verbesserten Lebensqualität beitragen. Neuere Untersuchungen zeigen, dass Antioxidationsmittel kann sogar positiv Lebensdauer beeinflussen.

Oxidative Schäden an Protein und DNA

Oxidative Schäden an Protein

Proteine ​​können oxidativ in dreierlei Weise modifiziert werden: oxidative Modifikation von spezifischen Aminosäure, durch freie Radikale vermittelte Peptidspaltung, und die Bildung von Proteinquervernetzung durch Umsetzung mit Lipidperoxidationsprodukten. Protein enthaltende Aminosäuren, wie Methionin, Cystein, Arginin und Histidin scheinen besonders anfällig für Oxidation. [26] durch freie Radikale vermittelte Proteinmodifikation erhöht die Anfälligkeit für sein Proteolyse zu Enzym. Oxidative Schäden an Proteinprodukten können die Aktivität von Enzymen, Rezeptoren beeinflussen und Membrantransport. Oxidativ geschädigten Proteinprodukte können sehr reaktive Gruppen enthalten, die Membran und viele zelluläre Funktionen zu beschädigen beitragen. Peroxylradikal ist in der Regel freie Radikale zu sein für die Oxidation von Proteinen betrachtet. ROS können Proteine ​​schädigen und Carbonyle und andere Aminosäuren Modifizierung, einschließlich der Bildung von Methionin-Sulfoxid und Proteincarbonyle und andere Aminosäuren Modifizierung, einschließlich der Bildung von Methionin-Sulfoxid und Protein-Peroxid produzieren. Proteinoxidation wirkt sich auf die Veränderung der Signalübertragungsmechanismus, Enzymaktivität, Hitzestabilität und Proteolyse Anfälligkeit, die Alterung führt.

Lipidperoxidation

Oxidativem Stress und oxidative Modifikation von Biomolekülen in einer Reihe von physiologischen und pathophysiologischen Prozessen, wie Altern, artheroscleosis, Entzündung und Karzinogenese und Arzneimitteltoxizität involviert. Die Lipidperoxidation ist ein freies Radikal Prozess eine Quelle der sekundären freie Radikale beteiligt, die weiter als zweiter Bote fungieren kann oder mit anderen Biomolekülen direkt reagieren können, Verbesserung der biochemischen Läsionen. Lipidperoxidation tritt auf polysaturated Fettsäure an den Zellmembranen und es geht weiter mit Radikalkettenreaktion. Hydroxylradikale wird vermutet, ROS zu initiieren und Wasserstoffatom zu entfernen, so Lipidradikale erzeugen und weiter in Dien-Konjugat umgewandelt. Ferner wird durch Zugabe von Sauerstoff bildet Peroxyl-Radikal; dieser hochreaktiven Radikale Angriffe eine andere Fettsäure Lipid-Hydroperoxid (LOOH) und ein neues Radikal bilden. So Lipidperoxidation propagiert. Aufgrund Lipidperoxidation sind eine Reihe von Verbindungen gebildet wird, beispielsweise Alkane, malanoaldehyde und isoprotanes. Diese Verbindungen werden als Marker in Lipidperoxidation Assay verwendet und wurden in vielen Krankheiten wie neurodegenerativen Erkrankungen, ischämischer Reperfusionsverletzung, Diabetes und verifiziert. [27]

Oxidative Schäden an DNA

Viele Experimente liefern deutlich Beweise, dass DNA und RNA zu oxidativen Schäden anfällig sind. Es ist berichtet worden, dass insbesondere beim Altern und Krebs, DNA als ein wichtiges Ziel angesehen wird. [28] Oxidative Nukleotid wie Glycol, DTG und 8-Hydroxy-2-Desoxyguanosin wird gefunden, während der oxidativen Schäden an der DNA unter UV-Strahlung erhöht werden, oder Schäden durch freie radikale. Es wurde berichtet, dass die mitochondriale DNA anfällig für oxidative Schäden sind, die Rolle in vielen Krankheiten, einschließlich Krebs. Es wurde vorgeschlagen, daß 8-Hydroxy-2-Desoxyguanosin können als biologische Marker für oxidativen Stress verwendet werden. [29]

ANTIOXIDANTS

Ein Antioxidationsmittel ist ein Molekül stabil genug, um ein Elektron zu einem rampaging freie Radikale zu spenden, und es zu neutralisieren, so dass seine Kapazität zu reduzieren zu beschädigen. Diese Antioxidantien verzögern oder Zellschäden hemmen vor allem durch ihre freie Radikale Abfangeigenschaft. [30] Diese niedermolekularen Antioxidantien können sicher mit freien Radikalen in Wechselwirkung treten und die Kettenreaktion zu beenden, bevor lebenswichtige Moleküle beschädigt sind. Einige dieser Antioxidationsmittel, einschließlich Glutathion, Ubichinol und Harnsäure, sind während des normalen Stoffwechsels im Körper produziert. [31] Andere leichtere Antioxidantien sind in der Nahrung gefunden. Obwohl es mehrere Enzyme System innerhalb des Körpers sind, die freie Radikale, das Prinzip Mikro (Vitamine) Antioxidantien sind Vitamin E scavenge (&# X003b1;. Tocopherol), Vitamin C (Ascorbinsäure) und B-Carotin [32] Der Körper kann diese Mikronährstoffe nicht herstellen, so müssen sie in der Nahrung zugeführt werden.

Geschichte

Der Begriff Antioxidationsmittel wurde ursprünglich verwendet, speziell auf eine Chemikalie beziehen, die den Verbrauch von Sauerstoff verhindert. Im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert war eine umfangreiche Studie zu den Verwendungen von Antioxidantien in wichtigen industriellen Prozessen gewidmet, wie die Verhinderung von Metallkorrosion, die Vulkanisation von Kautschuk und die Polymerisation von Kraftstoffen in den Bewuchs von Verbrennungsmotoren. [ 33]

Frühe Untersuchungen über die Rolle von Antioxidantien in biology auf ihre Verwendung konzentriert bei der Oxidation von ungesättigten Fettsäuren zu verhindern, die die Ursache für das Ranzigwerden ist. [34] Antioxidant-Aktivität gemessen einfach, indem das Fett in einem geschlossenen Behälter mit Sauerstoff werden könnte und das Messen der Sauerstoffverbrauchsrate. Es können jedoch die Identifizierung von Vitaminen A war, C und E als Antioxidantien, die das Feld revolutioniert und führte zu der Erkenntnis der Bedeutung von Antioxidantien in der Biochemie von lebenden Organismen. [35, 36] Die möglichen Mechanismen der Wirkung von Antioxidantien waren zuerst untersucht, wenn es wurde erkannt, dass eine Substanz mit antioxidativer Aktivität wahrscheinlich zu sein ist, die selbst leicht oxidiert. [37] Forschung, wie Vitamin E verhindert führte die Verfahren der Lipidperoxidation zur Identifizierung von Antioxidationsmittel als Reduktionsmittel, das oxidative Reaktionen verhindern , die oft von ROS Spülung, bevor sie die Zellen schädigen können. [38]

Antioxidative Abwehrsystem

Antioxidantien wirken als Radikalfänger, Wasserstoff-Donor, Elektronendonor, Peroxid-Zersetzer, Singulett-Sauerstoff-Löscher, Enzym-Hemmstoff, Synergisten und Metall-Komplexbildner. Beide enzymatische und nicht-enzymatische Antioxidantien existieren in der intra- und extrazelluläre Umgebung zu ROS entgiften. [39]

Wirkungsweise von Antioxidantien

Zwei Hauptwirkungsmechanismen wurden für Antioxidantien vorgeschlagen. [40] Das erste ist ein Ketten- Bruch Mechanismus, durch den das primäre Antioxidans ein Elektron an die freie Radikale, die in den Systemen spendet. Der zweite Mechanismus beinhaltet die Entfernung von ROS / reaktiven Stickstoffspezies Initiatoren (sekundäre Antioxidanzien) durch Ketten initiierenden Katalysator abgeschreckt wird. Antioxidantien können ihre Wirkung auf biologische Systeme durch verschiedene Mechanismen einschließlich Elektronendonation, Metallionen-Chelat, Co-Antioxidantien, oder durch Genregulation ausüben. [41]

Ebenen der antioxidative Wirkung

Die wirkende Antioxidantien in den Abwehrsysteme wirken auf verschiedenen Ebenen wie präventive, Radikalfänger, Reparatur und de novo, und die vierte Linie der Verteidigung, das heißt die Anpassung.

Die erste Verteidigungslinie Antioxidantien ist die präventiven, die die Bildung von freien Radikalen unterdrücken. Obwohl der genaue Mechanismus und Ort der Radikalbildung in vivo sind noch nicht gut aufgeklärt, muss eine der wichtigsten Quellen für die metallinduzierte Zersetzungen von Hydroperoxiden und Wasserstoffperoxid. Zur Unterdrückung derartiger Reaktionen, reduzieren einige Antioxidantien Hydroperoxide und Wasserstoffperoxid vorher Alkohole und Wasser, bzw. ohne die Erzeugung von freien Radikalen und einige Proteine ​​sequestrieren Metallionen.

Glutathion-Peroxidase, Glutathion-S-transferase, Phospholipid-Hydroperoxid-Glutathion-Peroxidase (PHGPx) und Peroxidase sind bekannt Lipidhydroperoxiden zu entsprechenden Alkoholen zu zersetzen. PHGPx ist einzigartig, da es Hydroperoxide von Phospholipiden integriert in Biomembranen reduzieren. Glutathion-Peroxidase und Katalase reduzieren Wasserstoffperoxid zu Wasser.

Die zweite Linie der Verteidigung ist die Antioxidantien, die die aktiven Radikale zu unterdrücken Kettenstart und / oder brechen die Kettenfortpflanzung Reaktionen abzufangen. Verschiedene endogene Radikalfänger Antioxidantien sind bekannt: einige sind hydrophil und andere lipophile. Vitamin C, Harnsäure, Bilirubin, Albumin und Thiole sind hydrophile, Radikalfängerantioxidationsmittel, während Vitamin E und Ubichinol sind lipophile Radikalfänger Antioxidantien. Vitamin E wird als die stärkste Radikalfänger lipophilen Antioxidans akzeptiert.

Die dritte Linie der Verteidigung die Reparatur und de novo Antioxidantien. Die proteolytischen Enzyme Proteinasen, Proteasen und Peptidasen, im Cytosol und in den Mitochondrien von Säugetierzellen erkennen, abbauen und entfernen oxidativ modifizierte Proteine ​​und die Ansammlung von oxidierten Proteinen verhindern.

Die DNA-Reparatursysteme auch eine wichtige Rolle in der gesamten Abwehrsystem gegen oxidativen Schäden spielen. Verschiedene Arten von Enzymen, wie Glycosylasen und Nukleasen, die die beschädigten DNA-Reparatur, sind bekannt.

Es ist eine weitere wichtige Funktion Anpassung, wo das Signal für die Herstellung und Reaktionen von freien Radikalen induziert die Bildung und den Transport der entsprechenden Antioxidationsmittel auf der rechten Seite bezeichnet. [42]

ENZYMATISCHER

Arten von Antioxidantien

Die Zellen werden geschützt gegen oxidativen Stress durch ein Interacting Netzwerk von antioxidativen Enzymen. [43] Hier wird die Superoxid durch Prozesse freigesetzt, wie oxidative Phosphorylierung wird zunächst auf Wasserstoffperoxid umgewandelt und dann weiter reduziert Wasser zu geben. Diese Detoxifizierung ist das Ergebnis mehrerer Enzyme, mit Superoxiddismutasen den ersten Schritt und dann Katalysieren Katalasen und Peroxidasen verschiedenen Entfernen Wasserstoffperoxid. [44]

Hyperventilieren

Superoxiddismutasen (SODs) sind eine Klasse von eng verwandten Enzymen, die den Abbau des Superoxidanions in Sauerstoff und Wasserstoffperoxid katalysieren. [45, 46] SOD-Enzyme in nahezu allen aeroben Zellen vorhanden sind und in extrazellulären Flüssigkeiten. [47] Es gibt drei Hauptfamilien von Superoxid-Dismutase, abhängig von dem Metall-Cofaktor: Cu / Zn (die sowohl Kupfer als auch Zink bindet), Fe und Mn-Typen (die entweder Eisen oder Mangan binden), und schließlich die Ni-Typ, die bindet Nickel [48]. in höheren Pflanzen SOD Isozyme wurden in verschiedenen Zellkompartimenten lokalisiert. Mn-SOD ist in Mitochondrien und Peroxisomen. Fe-SOD wurde hauptsächlich in Chloroplasten gefunden, aber auch in Peroxisomen erfasst wurde, und CuZn-SOD wurde in Cytosol, Chloroplasten, Peroxisomen lokalisiert und Apoplasten. [48 &# X02013; 50]

Beim Menschen (wie in allen anderen Säugetieren und am meisten Chordaten), drei Formen von Superoxiddismutase vorhanden sind. SOD1 wird im Cytoplasma, in den Mitochondrien SOD2 angeordnet und SOD3 extrazellulär. Das erste ist ein Dimer (besteht aus zwei Einheiten), während die anderen sind Tetramere (vier Untereinheiten). SOD1 und SOD3 enthalten Kupfer und Zink, während SOD2 Mangan in seiner reaktiven Zentrum hat. [51]

Katalase

Katalase ist ein übliches Enzym, das in fast allen lebenden Organismen gefunden, die Sauerstoff ausgesetzt sind, wo es wirkt, um die Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff zu katalysieren [52] Wasserstoffperoxid ein schädliches Nebenprodukt vieler normalen Stoffwechselprozessen.: Schäden zu vermeiden, muss es schnell in andere, weniger gefährliche Stoffe umgewandelt werden. Zu diesem Zweck wird die Katalase häufig von Zellen verwendet, um schnell die Zersetzung von Wasserstoffperoxid in weniger reaktiven gasförmigen Sauerstoff und Wassermolekülen katalysieren. [53] Alle bekannten Tiere verwenden Katalase in jedem Organ, mit besonders hohen Konzentrationen in der Leber auftritt. [54 ]

Glutathion-Systeme

Die Glutathion-System enthält Glutathion, Glutathion-Reduktase, Glutathion-Peroxidasen und Glutathion-S-Transferasen. Dieses System ist in Tieren, Pflanzen und Mikroorganismen gefunden. [55] Glutathione-Peroxidase ist ein Enzym, vier Selen-Cofaktoren enthalten, die den Abbau von Wasserstoffperoxid und organischen Hydroperoxiden zu katalysieren. Es gibt mindestens vier verschiedene Glutathion-Peroxidase-Isozyme in Tieren. [56] Glutathionperoxidase 1 das häufigste und ist ein sehr leistungsfähiger Fänger von Wasserstoffperoxid, während Glutathionperoxidase 4 aktivste mit Lipidhydroperoxiden ist. Die Glutathion-S-Transferase hohe Aktivität mit Lipidperoxyde zeigen. Diese Enzyme sind in besonders hohen Konzentrationen in der Leber und auch dazu dienen, bei der Entgiftung Stoffwechsel. [57]

nichtenzymatische

Askorbinsäure

Ascorbinsäure oder &# X0201c, Vitamin C&# X0201d; sowohl in Tieren und Pflanzen ein Monosaccharid antioxidantfound. Wie es beim Menschen nicht synthetisiert werden können und müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, ist es ein Vitamin. [58] Die meisten anderen Tiere sind in der Lage, diese Verbindung in ihren Körpern herzustellen und erfordern sie nicht in ihren Diäten. In Zellen ist in seiner reduzierten Form durch Reaktion mit Glutathion gehalten, die durch Protein-Disulfid-Isomerase und Glutaredoxinen katalysiert werden. [59] Askorbinsäure ein Reduktionsmittel und reduzieren kann und dadurch neutralisieren ROS, wie Wasserstoffperoxid. [60] Zusätzlich zu seiner direkten antioxidative Wirkung, ist Ascorbinsäure auch ein Substrat für das Enzym, Antioxidationsmittel Ascorbat-Peroxidase, eine Funktion, die in Stressresistenz in Pflanzen besonders wichtig ist. [61]

Glutathione

Glutathion ist ein Cystein-enthaltendes Peptid in mostforms von aeroben Lebens gefunden. [62] Es ist nicht in der Ernährung erforderlich, und wird stattdessen in Zellen aus ihren konstituierenden Aminosäuren synthetisiert. Glutathion hat antioxidative Eigenschaften, da die Thiolgruppe in seiner Cystein-Rest ein Reduktionsmittel ist und reversibel oxidiert und reduziert werden kann. In Zellen, Glutathion in der reduzierten Form durch das Enzym Glutathion-Reduktase und wiederum aufrechterhalten reduziert anderen Metaboliten und Enzymsysteme sowie Umsetzung direkt mit Oxidationsmitteln. [63] Aufgrund der hohen Konzentration und zentrale Rolle in der Zelle Redoxzustand aufrechterhalten, Glutathion ist eine der wichtigsten zellulären Antioxidantien. [33] in einigen Organismen, Glutathion durch andere Thiole ersetzt wird, wie beispielsweise durch Mycothiol in den Actinomyceten oder durch Trypanothion in den Kinetoplastiden. [64]

Melatonin

Melatonin, auch chemisch als N-Acetyl-5-methoxytryptamine, [65] ist ein natürlich vorkommendes Hormon gefunden bei Tieren und in einigen anderen lebenden Organismen, einschließlich Algen. [66] Melatonin ist ein starkes Antioxidans, das kann leicht Zellmembranen bekannt und das Blut&# X02013;. Hirn-Schranke [67] Im Gegensatz zu anderen Antioxidantien, erleidet Melatonin nicht Redoxcycling, die die Fähigkeit eines Moleküls ist auf wiederholte Reduktion und Oxidation unterzogen werden. Melatonin, einmal oxidiert, kann nicht in seinen früheren Zustand reduziert werden, da es mehrere stabile Endprodukte bildet mit freien Radikalen bei Reaktion. Daher ist es als Terminal bezeichnet worden ist (oder Suizid) Antioxidationsmittel. [68]

Tocopherole und Tocotrienole (Vitamin E)

Vitamin E ist die Sammelbezeichnung für eine Gruppe von acht verwandten Tocopherolen und Tocotrienolen, die mit antioxidativen Eigenschaften fettlösliche Vitamine sind. [69] Davon &# X003b1; -Tocopherol wurde am meisten untersuchte, wie es die höchste Bioverfügbarkeit aufweist, wobei der Körper bevorzugt zu absorbieren und diese Form der Metabolisierung [70] Es ist behauptet worden, dass die. &# X003b1;.; -Tocopherol Form ist die wichtigste lipidlösliche Antioxidationsmittel, und daß es Membranen vor Oxidation schützt, indem sie mit Lipidresten reagieren in der Lipidperoxidation Kettenreaktion [71] Dies entfernt die radikalische Zwischenprodukte und verhindert, dass die Wachstumsreaktion von auch weiterhin. Diese Reaktion erzeugt oxidiert &# X003b1; -tocopheroxyl Radikale, die zurück in die aktive reduzierte Form durch Reduktion durch andere Antioxidantien können recycelt werden, wie Ascorbat, Retinol, oder ubiquinol [72].

Harnsäure

Harnsäure macht etwa die Hälfte des Antioxidans Fähigkeit von Plasma. In der Tat, Harnsäure in der menschlichen Evolution kann für Ascorbat ersetzt haben. [73] Doch wie Ascorbat, Harnsäure kann auch die Produktion von aktiven Sauerstoffspezies vermitteln.

PFLANZEN AS Quelle der Antioxydantien

Synthetische und natürliche Lebensmittel Antioxidantien werden routinemäßig in Lebensmitteln und Medizin, vor allem solche mit Ölen und Fetten verwendet, um die Lebensmittel vor Oxidation zu schützen. Es gibt eine Reihe von synthetischen phenolischen Antioxidationsmittel, Butylhydroxytoluol (BHT) und butyliertes Hydroxyanisol (BHA) sind bekannte Beispiele. Diese Verbindungen wurden verwendet, weit verbreitet als Antioxidationsmittel in der Lebensmittelindustrie, Kosmetik, und therapeutische Industrie. Allerdings einige physikalische Eigenschaften von BHT und BHA wie ihre hohe Volatilität und Instabilität bei erhöhter Temperatur, strenge Vorschriften über die Verwendung von synthetischen Lebensmittelzusatzstoffe, karzinogene Wirkung einiger synthetischer Antioxidantien und Vorlieben der Verbraucher haben die Aufmerksamkeit der Hersteller von synthetischen natürlichen verschoben Antioxidantien. [74] im Hinblick auf die Risikofaktoren von Mensch zu verschiedenen tödlichen Krankheiten zu erhöhen, gibt es einen globalen Trend zur Verwendung von natürlichen Substanz, die in Heilpflanzen und Nahrungs flicht als therapeutische Antioxidantien gewesen. Es wurde berichtet, dass es eine inverse Beziehung zwischen der Nahrungsaufnahme von Antioxidans-reiche Nahrung und Heilpflanzen und das Auftreten von Krankheiten des Menschen ist. Die Verwendung von natürlichen Antioxidantien in Lebensmitteln, kosmetischen und therapeutischen Industrie würde für synthetische Antioxidantien im Hinblick auf niedrige Kosten, hohe Kompatibilität mit Nahrungsaufnahme und keine schädlichen Auswirkungen im menschlichen Körper viel versprechende Alternative. Viele Antioxidantien, natürlich in pflanzlichen Quellen vorkommenden haben als freie Radikale oder aktiven Sauerstofffänger identifiziert worden. [75] Es wurden Versuche unternommen, die antioxidative Potential von einer Vielzahl von Gemüse zu studieren wie Kartoffeln, Spinat, Tomaten und Leguminosen. [76 ] Es gibt mehrere Berichte, die zeigen antioxidative Potential von Früchten. [77] Starke Antioxidantien-Aktivitäten in Beeren, Kirschen, Zitrusfrüchte, Pflaumen, Oliven und gefunden wurden. Grünen und schwarzen Tees haben antioxidative Eigenschaften, da sie bis zu 30% des Trockengewichts als phenolische Verbindungen enthalten bis in die jüngste Vergangenheit umfangreich untersucht worden. [78]

Neben den Nahrungsquellen, indische Heilpflanzen bieten auch Antioxidantien und dazu gehören (mit gemeinsamen / ayurvedischen Namen in Klammern) Acacia catechu (Kair), Bengalische Quitte (Bengal Quitte, Bel), Allium cepa (Zwiebel), A. sativum (Knoblauch, Lahasuna), Aleo Vera (Indain Aloe, Ghritkumari), Amomum subulatum (Greater Kardamom, Bari Elachi), Kalmegh (Kiryat), Spargel recemosus (Shatavari), Azadirachta indica (Neem, Nimba), Bacopa monniera (Brahmi), Malabar-Lackbaum (Palas, Dhak), Camellia sinensis (Grüner Tee), Cinnamomum verum (Zimt), Cinnamomum tamala (Tejpat), Curcma longa (Kurkuma, Haridra), Emblica officinalis (Inhian Stachelbeere, amlaki), Glycyrrhiza glapra (Yashtimudhu), Hemidesmus indicus (Indian Sarasparilla, Anantamul), Indigofera tinctoria, Mangifera indica (Mango, Amra), Momordica charantia (Bitter Kürbis), Murraya koenigii (Curry Blatt), Nigella sativa (Schwarzkümmel), Ocimum sanctum (Heiliger Basilikum, Tusil), Onosma echioides (Ratanjyot), Picrorrhiza kurroa (Katuka), Piper Käfer, Plumbago zeylancia (Chitrak), Sesamum indicum, Sida cordifolia, Spirulina fusiformis (Alga), Swertia decursata, Syzigium cumini (Jamun), Terminalia ariuna (Arjun), Terminalia bellarica (Beheda), Tinospora cordifolia (Herz Endivie moonseed, Guduchi), Trigon foenum-graecium (Bockshornklee), Withania somifera (Winterkirsche, Ashwangandha) und Zingiber officinalis (Ginger). [79]

Antioxidanspotential DER INDISCHEN Funktionelle Lebensmittel

Konzepte von funktionellen Lebensmitteln und Nutraceuticals

In den letzten zehn Jahren hat sich der Präventivmedizin einen großen Fortschritt, vor allem in den entwickelten Ländern durchgemacht. Die Forschung hat gezeigt, dass Ernährung eine wichtige Rolle bei der Vorbeugung von chronischen Krankheiten spielt, da die meisten von ihnen können im Zusammenhang mit Ernährung werden. Functional Food tritt in das Konzept Lebensmittel unter Berücksichtigung nicht nur notwendig für das Leben, sondern auch als Quelle für geistige und körperliche Wohlbefinden, für verschiedene Krankheiten zur Prävention und Reduzierung von Risikofaktoren beitragen, oder von bestimmten physiologischen Funktionen zu verbessern. [80] Ein Lebensmittel kann als funktionelle angesehen werden, wenn nachgewiesen wird vorteilhafter einem oder mehreren Zielfunktionen im Körper, über adäquate Ernährungseffekte in einer Weise zufriedenstellend beeinflussen, die entweder mit dem Zustand des wohl~~POS=TRUNC und der Gesundheit oder Verringerung des Risikos einer Erkrankung relevant ist. Die positiven Effekte könnten entweder Erhaltung bzw. Förderung eines Staates des Wohlbefindens oder der Gesundheit und / oder eine Verringerung des Risikos eines pathologischen Prozesses oder einer Krankheit sein. [81] Vollständige Nahrungsmittel stellen die einfachste Beispiel für funktionelle Lebensmittel. Broccoli, Karotten und Tomaten werden funktionelle Lebensmittel angesehen wegen ihrer hohen Gehalten an physiologisch aktiven Komponenten (sulforaphen, B-Carotin und Lycopin, respectively). Grünes Gemüse und Gewürze wie Senf und Kurkuma, ausgiebig in der indischen Küche verwendet wird, kann auch unter diese Kategorie fallen. [82] &# X0201c; Nutraceutical&# X0201d; ist ein Begriff im Jahr 1979 von Stephen DeFelice geprägt. [83] Es ist definiert &# X0201c, als Lebensmittel oder Teile von Lebensmitteln, die medizinischen oder gesundheitlichen Nutzen, einschließlich der Prävention und Behandlung von Krankheiten.&# X0201d; Nutraceuticals können aus isolierten Nährstoffe, Nahrungsergänzungsmittel reichen, und Diäten zu gentechnisch veränderten &# X0201c; Designer&# X0201d; Lebensmittel, Kräuterprodukte und verarbeitete Produkte wie Getreide, Suppen und Getränke. Ein Nahrungsergänzungsmittel ist jede nicht-toxische Nahrungsmittelextrakt zu ergänzen, die für die Nutzen für die Gesundheit sowohl in der Behandlung und Prävention von Krankheiten. [84] Das zunehmende Interesse an Nutraceuticals spiegelt die Tatsache wider wissenschaftlich bewiesen hat, dass die Verbraucher über epidemiologische Studien hören darauf hinweist, dass eine bestimmte Diät oder Bestandteil der Ernährung wird mit einem geringeren Risiko für eine bestimmte Krankheit assoziiert. Die wichtigsten aktiven Nutraceutical Zutaten in Pflanzen sind Flavonoide. Wie für phenolische Verbindungen typisch ist, können sie als potente Antioxidantien und Metallchelatoren wirken. Sie haben auch lange erkannt worden, entzündungshemmende besitzen, Antiallergikum, hepatoprotective, antithrombotischen, antivirale und antikarzinogene Aktivitäten. [85]

Indian Ernährung und Heilpflanzen als funktionelle Lebensmittel

Zutaten, die Nahrung funktionell sind Ballaststoffe, Vitamine, Mineralien, Antioxidantien, Oligosaccharide, essentiellen Fettsäuren (Omega-3), Milchsäurebakterienkulturen, und Lignine machen. Viele von ihnen sind in Heilpflanzen. Indischen Systeme der Medizin glauben, dass komplexe Erkrankungen mit komplexen Kombination von pflanzlichen Stoffen anders als im Westen, mit einzelnen Medikamenten behandelt werden. Vollwertkost sind daher in Indien als funktionelle Lebensmittel eher als Nahrungsergänzungsmittel verwendet. Einige Heilpflanzen und Nahrungsbestandteile mit funktionellen Eigenschaften sind Gewürze wie Zwiebeln, Knoblauch, Senf, rote Paprikas, Kurkuma, Nelken, Zimt, Safran, Curry Blatt, Bockshornklee und Ingwer. Einige Kräuter wie Annattostrauch und Gemüse wie amla, Weizengras, Soja, und Gracinia cambogia haben Anti-Tumor-Wirkung. Andere Heilpflanzen mit funktionellen Eigenschaften umfassen A.marmelos, A. cepa, Aloe vera, A. paniculata, Azadirachta Indien und Brassica juncea. [86]

SCHLUSSFOLGERUNG

Freie Radikale Schäden trägt zur Ätiologie von vielen chronischen gesundheitlichen Problemen wie Herz-Kreislauf- und Entzündungserkrankungen, Katarakt und Krebs. Antioxidantien freie Radikale induzierten Gewebeschädigung verhindern, indem die Bildung von Radikalen zu verhindern, Abfangen von ihnen oder durch ihre Zersetzung zu fördern. Synthetische Antioxidantien sind vor kurzem als gefährlich für die menschliche Gesundheit berichtet. So ist die Suche nach wirksamen, nicht-toxischen natürlichen Verbindungen mit antioxidativer Aktivität in den letzten Jahren intensiviert. Neben endogene antioxidative Abwehrsysteme, den Verbrauch von Ernährung und Pflanzen abgeleitete Antioxidantien scheint eine geeignete Alternative zu sein. Diät- und andere Komponenten der Pflanzen bilden eine wichtige Quelle von Antioxidantien. Die traditionelle indische Ernährung, Gewürze und Heilpflanzen sind reich an natürlichen Antioxidantien; höhere Aufnahme von Lebensmitteln mit funktionellen Eigenschaften hohen Gehalt an Antioxidantien in Antioxidantien in funktionellen Lebensmitteln einschließlich ist eine Strategie, die Bedeutung gewinnt.

Neuere Ansätze der Verbundforschung und moderne Technologie in Kombination mit etablierten traditionellen Gesundheits Prinzipien verwendet werden Dividenden in naher Zukunft ergeben Gesundheit zu verbessern, vor allem bei Menschen, die Zugang haben, nicht auf die Verwendung von kostspieliger westlichen Systeme der Medizin.

Fußnoten

Quelle der Unterstützung: Null

Interessenkonflikt: Keine erklärt

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