自由基和天然抗氧化剂

文摘

一个电子的分子被称为未配对或独自在其轨道自由基。他们有不同的角色在生物体的生命作为大多数的疾病和疾病主要是由于prooxidation之间的不平衡和抗氧化。自由基可能导致损坏或功能障碍的生命系统可能会阻止施加他们的有害影响。所有生物具有高效抗氧化防御机制清除自由基,保护自己免受破坏性反应。ROS监管平衡生产和破坏需要维持代谢效率最优和应力条件下和功能。抗氧化剂的防御策略总是高度警惕清除或取消ROS的效果。不同的生物体内抗氧化剂自然发生。目前的审查处理自由基和扫气过程中涉及的天然抗氧化剂。

关键字

抗氧化剂、国防、自由基、自然、ROS和清除

介绍

抗氧化剂和活性氧有不同的角色在生物体的生命。已经意识到大多数的疾病和疾病主要是由于pro-oxidation之间的不平衡和体内抗氧化稳态现象。Pro-oxidation条件控制由于自由基生成增加和/或他们的可怜的淬火/扫进身体1- - - - - -3}。

氧气对有氧过程是至关重要的。然而,大约5%或更多的吸入氧气转化为ROS即活性氧(4]。在正常情况下活性氧是有效的抗氧化系统平衡的身体,但是,失去平衡时氧化应激的产生,通过一系列的事件破坏了细胞功能导致各种生理功能紊乱,心血管功能紊乱,癌症、神经和其他各种疾病(5]。抗氧化剂有能力保护organismsfrom造成的损害自由radical-induced oxidativestress [6]。

自由基是什么?

稳定的分子通常成对电子。然而,也有一些分子未配对或唯一一个电子的轨道,该物种被称为自由基。时,都会产生自由基之间的共价单键两个原子裂解在这样一种方式离开至少一个电子在一个未配对状态。这种反应称为均裂(7]。他们是指定的单个点约定,表明未配对电子。常见的例子简单的自由基是氯原子,氢氧自由基,超氧化物阴离子、过氧化氢、基态氧分子等。

代的自由基的后果

生物早已开拓了广阔的栖息地的氧气浓度变化在全部可能的地表和近地表环境。因此,进化为生物提供了一系列防御机制存在的危险环境。然而,防御系统并不完美,破坏细胞的各种成分不断发生,以及积累在衰老的机制损害控制效率变得越来越少,7]。这样一个条件下自由基攻击至关重要的细胞的组件(比如多不饱和脂肪酸,蛋白质和核酸造成巨大损害改变流体流动、离子运输、酶活性、抑制蛋白质交联蛋白质合成、DNA损伤等导致细胞死亡(4,8]。

脂质过氧化作用

脂类是高度减少脂肪族烃分子的结构都突出特性以某种形式或其他(半个9]。氧自由基催化脂类的氧化改性。双键的存在相邻亚甲基组使亚甲基碳氢键的多不饱和脂肪酸(PUFA)较弱,因此氢键更容易抽象(4]。脂质过氧化反应是由过氧化自由基(10]。因此,脂质过氧化反应是一个自我延续的过程由于过氧化自由基反应发起者和脂质过氧化的产物。脂质过氧化自由基的反应与其他脂类、蛋白质和核酸;带来的氧化底物的转移电子(4]。产品由后续反应的醇、氢过氧化物,酮,epoxidesetc。每个化合物可以接受进一步反应,导致日益复杂的产品(7]。之间也会发生交联,脂质分子之间或脂质和蛋白质;和多肽链断开也可能导致(11]。脂质过氧化导致膜损伤通过改变烷基链的几何形状,从而干扰脂质双层[7]。

DNA损伤

自由基的DNA损伤一直是最广泛研究的反应。人们已经发现,核和线粒体DNA是由自由基攻击。在细胞中产生的自由基,特别是羟基自由基形成辐解的水被发现是最潜在的[12]。氧化损伤的DNA链的主要目标包括嘌呤和嘧啶基地以及脱氧核糖半个[7]。损害的性质主要包括基础修改,脱氧核糖氧化、链断裂和dna蛋白质交联。DNA损伤的后果包括各种细胞诱变分子的变化和干扰信号产生的基因表达的变化。

蛋白质的氧化损伤

构成蛋白质的氨基酸在一般情况下,比脂质氧化。它们包含高度氧化羧基和部分氧化氨基。几个氨基酸发生在蛋白质已被证明尤其容易受到氧化损伤。氧化剂是臭氧、氢氧自由基和单线态氧,最活性物种似乎半胱氨酸,组氨酸,色氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸(7,13- - - - - -15]。蛋白质损伤可能发生独立或与脂质结合损伤。Peroxidizing脂质可能损坏相关蛋白与膜。甚至也有可能蛋白质损伤可能发生的环境中,脂质过氧化反应完全保护(16]。

线粒体电子传递链自由基产生刺激蛋白质降解。氧化蛋白质代谢过程可能带来的损害,降低受损蛋白质促进合成新的蛋白质。cataractogenesis过程中,氧化修改扮演了一个重要的角色在蛋白质交联,导致高分子量聚合物,溶度和不透明度的损失(17]。这些事件的结果可能包括酶活性丧失,细胞溶解,甚至细胞死亡(18]。

自氧化的碳水化合物

碳水化合物自氧化通常由电子氧化剂如过渡金属离子(铜^{+ +}或铁^{+ + +})或氧化自由基(HO·罗·)(19]。细胞内碳水化合物通常与金属离子的反应促进涉及铁和铜的氧化。稳定自由基中间体或糖的氧化产品,包括各种二羰基中间体,与和破坏蛋白质的交联反应和缩合反应(20.]

自氧化的维生素

一些维生素C和E是众所周知的抗氧化剂。其他类似叶酸的退化胃肠束胃的酸性条件下。维生素D是容易光解作用,特别是在敏化的存在,导致内过氧化物(21]。抗坏血酸盐能够提供重要的防止分解(22]。

类型的抗氧化剂

自由基代谢的自然副产品。他们形成在正常代谢过程涉及能量转移。无论何时,分子氧存在于一个系统,形成自由电子,生成过氧化物(1,4,7,23]。

自由基可能导致损坏或功能障碍在生活或无生命的系统可能会阻止通过以下几种方式施加他们的有害影响。物理或化学技术可以,原则上是用来限制潜在的损害。

预防性抗氧化作用

生物体雇佣几个这样的策略。一种方法就是完全避免氧气。许多微生物生活在环境中完全缺氧或有限的氧气浓度。其他生命形式避开阳光和占领永久黑暗环境中,如海洋深处,地下一层的土壤,或洞穴。表面的许多动物,生活在阳光和氧气是黑暗的颜色或高度反光的,或两者兼而有之,大概至少部分是因为光的潜在毒性作用[1,4,7,23]。

化学抗氧化作用

最常见的和有用的方法是防止损害autooxidizable材料将化学添加剂配方中禁用启动或促进破坏性氧化反应的物种。自氧化反应通常是由物种能产生自由基,然后进行快速的后续反应,分子氧导致损伤。保护添加剂可能是光吸收的化合物,金属离子络合剂,过氧化自由基食腐动物,破坏或单线态氧化合物饮料(7]。

自由基生命系统中可能导致损坏或功能障碍可能会阻止通过以下几种方式施加他们的有害影响。物理和化学技术可以用来限制潜在的损害(7]。所有生物具有高效抗氧化防御机制清除ROS和保护自己免受破坏性反应。ROS监管平衡生产和破坏需要维持代谢效率最优和应力条件下和功能。抗氧化剂的防御策略总是高度警惕清除或取消ROS的效果。

天然抗氧化剂

不同的抗氧化剂发生身体的自然生物如下所述:

生物碱及相关化合物:生物碱构成各种含氮化合物。通常,但并非总是如此,植物起源、杂环和基本。可能的生物碱的抗氧化作用和相关的含氮化合物可以是单线态氧的饮料。多胺如精胺、亚精胺和腐胺已经被证明能够积聚在一些植物暴露于高浓度的紫外线(24]。Boldine aporphine导数,是生物碱的树皮中发现Peumusboldo的叶子,发现抑制自动氧化作用是几个生物系统(7]。除了这些其他衍生品与抗氧化活性有关。

氨基酸和肽衍生品

氨基酸的各种报告作为抗氧化剂。包含氨基酸和衍生品如色氨酸的吲哚,褪黑素,和色胺都是已知的抗氧化剂的活动在一些系统25,26]

β-胡萝卜素

萜类化合物的类胡萝卜素是碳氢化合物中发现几乎所有高等植物。最丰富的碳氢化合物β-胡萝卜素的结构包括两个取代环己烯环由一条22碳多烯链连接起来。几乎完全不溶于水,但易溶于疏水环境和非极性溶剂(7]。Carotenoids particularly beta carotene scavenge free radicals under some conditions. Many studies have demonstrated thatβ-胡萝卜素抑制油脂的自动氧化作用在生物组织和食品。过氧化自由基特别是已经显示添加到长链共轭双键中β-胡萝卜素和其他类胡萝卜素,或参加电子转移反应引起carbon-centeredβ-羰基自由基(27]。

肌肽:是含硫肽被认为具有抗氧化活性。它存在于肌肉组织从1-60mM水平。Physiologistshave认为肌肽在如此高的水平可能与它的缓冲区活动;然而,这似乎也是一个潜在的抗氧化剂。肌肽的肉类产品,导致大大提高存储,由于抑制脂质oxidation27稳定。一些调查表明,肌肽具有相对较高的活性与过氧化羟基和其他自由基(28]。

类化合物和儿茶素类化合物是天然多酚类黄酮的前体。他们发生在植物和在几个调查显示抗氧化活性。Butein高得惊人的抗氧化活性(29日]。儿茶素或黄烷,三环从茶多酚和类黄酮和浓缩单宁是一种潜在的抗癌剂30.- - - - - -33]。表儿茶素、儿茶素的亲戚被发现相似的抗氧化活性

姜黄素和衍生品:热带姜、姜黄的根茎是丰富的姜黄素年代,他们的衍生品和其他潜在的抗氧化剂。他们有能力清除几乎所有细胞中的自由基生成(34]。姜黄素是一个非常有趣的物质,因为它产生的光毒性的氧化物种,包括HO·H₂O₂曝光时,但它也保护脂质过氧化作用作为游离基清除剂(34- - - - - -36]。

Ergothioneine:胺基酸导数ergothionine一些真菌是主要的含硫成分。它不是由哺乳动物摄入时,它是吸收和保持它的浓度,它可以在肝脏浓度方法,骨髓,红细胞和其他组织。证据表明,有可能提供保护,以防止一些品种的氧化应激,如脂质过氧化作用

类黄酮:类黄酮是一个庞大而多样化的酚类化合物来源于高等植物。黄酮的衍生物显示广泛的替代模式和氧化态包括黄酮醇、二氢黄酮、黄烷或儿茶素(7]。化合物似乎拥有多种机制的行动,包括免费的彻底清除和金属离子络合。类黄酮衍生物的反应与过氧化物已经被彻底调查。类黄酮与单线态氧的反应进行了研究。已经发现favonols槲皮素和非瑟酮等,猝灭单线态氧的化学反应,通常是更多的反应比其他类型如黄酮(33]。花青素是阳离子多酚和被认为是一个类的类黄酮。一些研究人员发现积极回应关于这组的抗氧化活性。多酚类物质,自然发生在许多水果,占大多数的抗氧化活性(37]。然而,茶多酚可以undergovarious反应食品加工和储存过程中,影响其稳定性(38]。目前,合成抗氧化剂已经被谴责的可能的毒性,因此有一个转向天然抗氧化剂的使用(39]。强烈认为,经常食用植物的植物化学物质可能会漂向一个适当的平衡体内抗氧化状态(40]。

自由酚酸:莽草酸途径的代谢产物,特别是化合物来自C₆- C₃phenylpropanoid单元,在植物组织中几乎是普遍的,在种子和叫尤其丰富。基本结构单元经历了许多改变生物合成的苯丙氨酸,酪氨酸、丹宁酸、黄酮类化合物、木质素和木质素。在植物中,自由酚酸发生取代苯甲酸和肉桂类型。大多数这些化合物的抗氧化效果的测试表明,肉桂衍生品比苯甲酸衍生物[优越41]。抗氧化活动的咖啡和阿魏酸也积极响应(42,43]。

谷胱甘肽:半胱氨酸包含三肽谷胱甘肽是一种最重要的生物抗氧化剂。它发生在高浓度细胞溶质的许多类型的细胞包括人类血浆。另外也存在于叶绿体等细胞器。它是多种细胞机制的重要组成部分包括外交代谢物解毒,维护增长率和γ辐射损伤防护(44,45]。Glutathioneis如果摄入,吸收不良和大多数动物身体内合成它。谷胱甘肽的抗氧化生物化学已经总结了(46]。像其他抗氧化剂是很容易氧化的,硫醇,如谷胱甘肽,特别是与许多单电子氧化剂反应迅速形成thiyl自由基。

对苯二酚和奎宁:熊果苷是一个简单的自然产生的氢醌衍生物中发现一些植物和显示抗氧化性质。泛醌氢醌的另一个导数是发现在心脏、肾脏和肝脏。自由基的化合物是一个很好的抑制剂发电机和食腐动物脂质相同的系统(7]。奎宁是已知的与过氧化物反应删除它们(47]。泛醌能够反应容易与脂质过氧化自由基生成(48和单线态氧45]。

Isoflavonoids:Isoflavonoids限制分布在植物王国。事实上,只有一个家庭豆科通常包含它们。这是效果低于类黄酮的抗氧化活性。染料木素分离大豆报道抑制许多酶的活动,同时也促进抗氧化酶和过氧化氢酶的合成49]。

木酚素:C₆- c₃二聚体的不同程度的复杂性已经发现抗氧化剂。他们的活动往往是与含苯氧基的数量或烷氧基取代基compound7。Kadsurin,隔离来自Kadsuraheteroclita发现抑制脂质过氧化作用[50]。

硫辛酸:这种化合物是合成亚油酸和天然存在于许多生物像微型生物、植物和动物。它作为一个重要的辅酶和增长factor7。有时发生在酰胺衍生物。它是一个潜在的抗氧化剂,所以它是用于肝脏疾病和中毒的解毒剂

Ovothiol:非蛋白质氨基酸ovothiol硫醇衍生物的组氨酸在海洋动物和寄生原生动物(51]。容易氧化官能团的化合物的组合使它一种非常有效的抗氧化剂。

Renitol和衍生品:他们分享许多类胡萝卜素的结构特点和假设是,他们也可以表现出抗氧化活动(7]。

四吡咯:胆红素是一个线性tetrapyrrolic胆汁色素中发现血抑制自由基引起的氧化反应,可能是因为与过氧化自由基的反应(52]。他们也是众所周知的增敏剂的单线态氧形成和高效物理饮料。它还与过氧化物反应(47)并且,chlorophyll-b及其相关化合物是潜在的抗氧化剂,并且,chlorophyll-b显示最大清除潜力。

尿酸和其他嘌呤:尿酸是人类,显然有一个最活跃的抗氧化物质,嘌呤结构(7]。尿酸排泄产品出现在高浓度的许多动物和被认为是一种浪费的产品没有生物功能。但是研究人员发现,尿酸是一种有效的抗氧化剂在生物系统包含DNA和脂质53- - - - - -55]。尿酸是一个潜在的羟基和过氧化自由基的清道夫(56,57]。它也有效地降低血浆浓度的臭氧(58]。

维生素C:维生素C是发现在一些水果、水分数的动物组织包括脊髓、肺、眼、血浆等。虽然大多数生物体能够合成,少数人获得他们的饮食。抗坏血酸是一个潜在的抗氧化剂对氢氧自由基,过氧化自由基和单线态氧59,60]。然而,抗坏血酸盐部分的反应效率改善的能力,它在自己的由分子氧氧化生成过氧化物(7]。

维生素E和相关的化合物:生育酚化合物在高浓度和相关物品在某些植物油,谷物和其他植物产品和在动物组织的浓度要低得多。这个最有效的抗氧化剂代理是非常重要的维持细胞膜和细胞的其他部位。低浓度的维生素E,即使是足以防止大多数情况下autooxidative损伤正常细胞。有几个生育酚同分异构体,其中α,β,γ和δ是最丰富的。的抗氧化活性生育酚通常是α→β→γ→δ。维生素E类似物如prunusols A和B也很好抗氧化剂(61年]。

结论

增加动力在医学科学研究,尤其是在寻找补救措施由植物,研究抗氧化剂已大大增加。药用植物现在不仅讨论了中医,化学家更吸引他们的化学成分。这种草药医生和化学家已经打开新的维度之间的桥梁植物化学,抗氧化剂已经变得更加相关的新来源抗氧化剂几乎每天都被发现。

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