Antioxidante

Modelo de compilación de los antioxidantes metabolito glutatión. La esfera amarilla es la átomo de azufre-redox activo que proporciona una actividad antioxidante, mientras que las esferas grises rojas, azules, blancas y oscuras representan oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y átomos de carbono, respectivamente.

Un antioxidante es una molécula capaz de retardar o prevenir la oxidación de otras moléculas. La oxidación es una reacción química que transfiere electrones de una sustancia a una agente oxidante. Las reacciones de oxidación pueden producir los radicales libres, que comienzan reacciones en cadena que dañan las células . Los antioxidantes terminan estas reacciones en cadena mediante la eliminación de radicales libres intermedios, e inhiben otras reacciones de oxidación oxidándose ellos mismos. Como resultado, los antioxidantes son a menudo agentes reductores tales como tioles o polifenoles.

Aunque las reacciones de oxidación son cruciales para la vida, también pueden ser perjudiciales; Por lo tanto, las plantas y los animales mantienen complejos sistemas de múltiples tipos de antioxidantes, tales como glutatión, vitamina C , y vitamina E, así como enzimas tales como catalasa, superóxido dismutasa y varios peroxidasas. Los bajos niveles de antioxidantes, o inhibición de las enzimas antioxidantes, provoca el estrés oxidativo y pueden dañar o destruir las células.

Como el estrés oxidativo podría ser una parte importante de muchas enfermedades humanas, el uso de antioxidantes en farmacología es estudiado intensivamente, en particular como tratamientos para el accidente cerebrovascular y enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, se desconoce si el estrés oxidativo es la causa o la consecuencia de la enfermedad. Los antioxidantes también son ampliamente utilizados como ingredientes en suplementos dietéticos con la esperanza de mantener la salud y la prevención de enfermedades tales como el cáncer y enfermedad coronaria. Aunque algunos estudios han sugerido los suplementos antioxidantes tienen beneficios para la salud, otro grande los ensayos clínicos no detectaron ningún beneficio para las formulaciones probadas y el exceso de la suplementación puede ser dañino. Además de estos usos en la medicina, los antioxidantes tienen muchos usos industriales, tales como conservantes en alimentos y cosméticos y la prevención de la degradación del caucho y gasolina.

Historia

El término antioxidante fue utilizado originalmente para referirse específicamente a una sustancia química que impidió que el consumo de oxígeno. A finales del 19 y principios del siglo 20, un amplio estudio se dedicó a los usos de los antioxidantes en importantes procesos industriales, tales como la prevención de metal de la corrosión , la vulcanización del caucho, y el polimerización de combustibles en el ensuciamiento de motores de combustión interna.

Las primeras investigaciones sobre el papel de los antioxidantes en biología se centró en su uso en la prevención de la oxidación de grasas insaturadas, que es la causa de rancidez. La actividad antioxidante puede medirse simplemente colocando la grasa en un recipiente cerrado con oxígeno y midiendo la velocidad de consumo de oxígeno. Sin embargo, fue la identificación de vitaminas A, C , y E como antioxidantes que revolucionó el campo y condujo a la realización de la importancia de los antioxidantes en la bioquímica de los organismos vivos.

La posible mecanismos de acción de los antioxidantes primero se exploraron cuando se reconoció que una sustancia con actividad anti-oxidante es probable que sea uno que se oxida fácilmente en sí. La investigación sobre cómo la vitamina E evita que el proceso de la peroxidación de lípidos condujo a la identificación de antioxidantes como agentes que previenen reacciones oxidativas reducir, a menudo por barrido especies reactivas del oxígeno antes de que puedan dañar las células.

El desafío oxidativo en la biología

La estructura de la antioxidante vitamina ácido ascórbico (vitamina C).

La paradoja en el metabolismo es que mientras que la gran mayoría de la vida compleja requiere oxígeno para su existencia, el oxígeno es una molécula altamente reactiva que daña organismos mediante la producción de vivir especies reactivas al oxigeno. En consecuencia, los organismos contienen una compleja red de antioxidante metabolitos y enzimas que trabajan juntos para prevenir el daño oxidativo a los componentes celulares como el ADN , las proteínas y los lípidos . En general, los sistemas antioxidantes o bien evitar que estas especies reactivas que se formen, o eliminarlos antes de que puedan dañar los componentes vitales de la célula. Sin embargo, ya que las especies reactivas del oxígeno hacen tener funciones útiles en células, tales como la señalización redox, la función de los sistemas antioxidantes no es eliminar completamente oxidantes, pero en lugar de mantenerlos a un nivel óptimo.

Las especies reactivas del oxígeno producido en las células incluyen el peróxido de hidrógeno (H ₂ O _2), ácido hipocloroso (HClO), y los radicales libres como el radical hidroxilo (OH ·) y el anión superóxido (O ₂ ^-). El radical hidroxilo es particularmente inestable y reacciona rápidamente y de forma no específica con la mayoría de las moléculas biológicas. Esta especie se produce a partir de peróxido de hidrógeno en catalizadas por metales reacciones redox tales como la Reacción de Fenton. Estos oxidantes pueden dañar las células comenzando reacciones químicas en cadena tales como la peroxidación lipídica, o por oxidación de ADN o proteínas. El daño al ADN puede causar mutaciones y posiblemente cáncer , si no se invierte por reparación del ADN mecanismos, mientras que el daño a las proteínas provoca la inhibición de la enzima, desnaturalización y la degradación de proteínas.

El uso de oxígeno como parte del proceso para la generación de energía metabólica produce especies reactivas del oxígeno. En este proceso, el anión superóxido se produce como un subproducto de varios pasos en el cadena de transporte de electrones. Particularmente importante es la reducción de la coenzima Q en complejo III, ya que un altamente reactivo radical se forma como un intermedio abierto (Q · ^-). Este intermediario inestable puede conducir a la electrónica de "fuga", cuando los electrones saltan directamente al oxígeno y forman el anión superóxido, en lugar de moverse a través de la serie normal de reacciones bien controlados de la cadena de transporte de electrones. En un conjunto similar de reacciones en las plantas, especies reactivas de oxígeno también se producen durante la fotosíntesis en condiciones de alta intensidad de la luz. Este efecto se compensa parcialmente con la participación de carotenoides en fotoinhibición, que implica estos antioxidantes que reaccionan con más reducido formas de los centros de reacción fotosintéticos para evitar la producción de especies reactivas del oxígeno.

Los metabolitos

Visión de conjunto

Los antioxidantes se clasifican en dos grandes divisiones, dependiendo de si son solubles en agua ( hidrófila) o en los lípidos ( hidrófoba). En general, los antioxidantes solubles en agua reaccionan con oxidantes en la célula citoplasma y el plasma de la sangre, mientras que los antioxidantes liposolubles protegen las membranas celulares de la peroxidación lipídica. Estos compuestos pueden ser sintetizados en el cuerpo o se obtienen de la dieta. Los diferentes antioxidantes están presentes en una amplia gama de concentraciones en fluidos y tejidos corporales, con algunos, como glutatión o ubiquinona mayoría presentes dentro de las células, mientras que otros tales como ácido úrico se distribuyen de manera más uniforme (ver tabla abajo).

La importancia relativa y las interacciones entre estos diferentes antioxidantes es una cuestión muy compleja, con los diferentes metabolitos y sistemas de enzimas que tienen efectos interdependientes y sinérgicos sobre otras. La acción de un antioxidante puede, por tanto, dependerá de la función apropiada de otros miembros del sistema antioxidante. La cantidad de protección proporcionada por cualquier antioxidante dependerá también de su concentración, su reactividad hacia la especie particular de oxígeno reactivo que se considera, y el estado de los antioxidantes con las que interactúa.

Algunos compuestos contribuyen a la defensa antioxidante por quelantes de metales de transición y evitando que cataliza la producción de radicales libres en la célula. Particularmente importante es la capacidad de secuestrar el hierro , que es la función de proteínas de unión a hierro como transferrina y ferritina. El selenio y el zinc se conoce comúnmente como nutrientes antioxidantes, pero estos elementos químicos no tienen acción antioxidante ellos mismos y en cambio se requiere para la actividad de algunas enzimas antioxidantes, como se verá más adelante.

Ácido ascórbico

El ácido ascórbico o "vitamina C" es un antioxidante monosacárido encontrado en los animales y las plantas. Como no se puede sintetizar en humanos y se debe obtener de la dieta, es una vitamina. La mayoría de los otros animales son capaces de producir este compuesto en sus cuerpos y no lo requieren en sus dietas. En las células, se mantiene en su forma reducida mediante la reacción con glutatión, que puede ser catalizada por disulfuro isomerasa y glutaredoxinas. El ácido ascórbico es un agente reductor y puede reducir y por lo tanto neutralizar las especies reactivas de oxígeno tales como peróxido de hidrógeno. Además de sus efectos antioxidantes directos, ácido ascórbico también es una sustrato para la enzima antioxidante ascorbato peroxidasa, una función que es particularmente importante en la resistencia al estrés en las plantas.

El glutatión

La mecanismo de radicales libres de la peroxidación lipídica.

El glutatión es una contiene cisteína péptido encontrado en la mayoría de las formas de vida aeróbica. No se requiere en la dieta y en su lugar se sintetiza en las células a partir de sus constituyentes aminoácidos . El glutatión tiene propiedades antioxidantes ya que el grupo tiol en su cisteína resto es un agente reductor y puede ser reversible oxidado y reducido. En las células, el glutatión se mantiene en la forma reducida por la enzima glutatión reductasa y alternadamente reduce otros metabolitos y sistemas de enzimas, así como reaccionar directamente con oxidantes. Debido a su alta concentración y su papel central en el mantenimiento del estado redox de la célula, el glutatión es uno de los antioxidantes celulares más importantes.

La melatonina

La melatonina es un potente antioxidante que las membranas celulares pueden cruzar fácilmente y la barrera hematoencefálica. A diferencia de otros antioxidantes, la melatonina no sufre ciclo redox, que es la capacidad de una molécula para someterse repite reducción y oxidación. Ciclo redox puede permitir que otros antioxidantes (como la vitamina C) para que actúe como pro-oxidantes y promover la formación de radicales libres. La melatonina, una vez que se oxida, no se puede reducir a su estado anterior porque forma varios productos finales estables al reaccionar con los radicales libres. Por lo tanto, se ha referido como un terminal (o suicida) antioxidante.

Los tocoferoles y tocotrienoles (vitamina E)

La vitamina E es el nombre colectivo de un conjunto de ocho relacionada tocoferoles y tocotrienoles, que son vitaminas solubles en grasa con propiedades antioxidantes. De estos, α-tocoferol ha sido más estudiado, ya que tiene el más alto biodisponibilidad, con el cuerpo preferentemente absorber y metabolización de este formulario.

Se ha afirmado que la forma α-tocoferol es el más importante antioxidante soluble en lípidos, y que protege las membranas de la oxidación por reacción con radicales lipídicos producidos en la reacción en cadena de la peroxidación lipídica. Esto elimina los intermedios de radicales libres y evita la reacción de propagación de continuar. Esta reacción produce oxida radicales α-tocoferoxilo que se pueden reciclar de nuevo a la forma reducida activa a través de la reducción de otros antioxidantes, como el ascorbato, el retinol o ubiquinol.

Sin embargo, el papel y la importancia de las diversas formas de vitamina E son claro, actualmente, e incluso se ha sugerido que la función más importante de α-tocoferol es como molécula de señalización, con esta molécula que tiene ningún papel significativo en el metabolismo antioxidante. Las funciones de las otras formas de vitamina E son aún menos bien entendidos, aunque γ-tocoferol es una nucleófilo que puede reaccionar con mutágenos electrofílicos, y tocotrienoles pueden ser importantes en la protección de las neuronas del daño.

Actividades pro-oxidantes

Los antioxidantes que son agentes reductores también pueden actuar como pro-oxidantes. Por ejemplo, la vitamina C tiene actividad antioxidante cuando reduce sustancias oxidantes tales como peróxido de hidrógeno, sin embargo, también reducirá iones metálicos que generan radicales libres a través de la Reacción de Fenton.

2 Fe ³⁺ + ascorbato → 2 Fe ²⁺ + dehidroascorbato

2 Fe ²⁺ + 2 H ₂ O ₂ → 2 Fe ³⁺ + 2 OH · + 2 OH ^-

La importancia relativa de las actividades antioxidantes y prooxidantes de antioxidantes son un área de investigación actual, pero la vitamina C, por ejemplo, parece tener una acción mayormente antioxidante en el cuerpo. Sin embargo, están disponibles para otros antioxidantes en la dieta, como la vitamina E, o el menor número de datos polifenoles.

Sistemas enzimáticos

Vía enzimática para la desintoxicación de especies de oxígeno reactivas.

Visión de conjunto

Al igual que con los antioxidantes químicos, las células están protegidas contra el estrés oxidativo por una red interactuante de las enzimas antioxidantes. Aquí, la superóxido liberado por procesos tales como la fosforilación oxidativa se convierte primero a peróxido de hidrógeno y después se redujo adicionalmente para dar agua. Esta vía de desintoxicación es el resultado de múltiples enzimas, con superóxido dismutasa cataliza la primera etapa y luego catalasas y peroxidasas diversos eliminación de peróxido de hidrógeno. Al igual que con los metabolitos antioxidantes, las contribuciones de estas enzimas a las defensas antioxidantes pueden ser difíciles de separar el uno del otro, pero la generación de ratones transgénicos que carecen de sólo una enzima antioxidante pueden ser informativos.

La superóxido dismutasa, catalasa y peroxirredoxinas

Superóxido dismutasa (SODs) son una clase de enzimas estrechamente relacionadas que catalizan la descomposición del anión superóxido en oxígeno y peróxido de hidrógeno. Enzimas SOD están presentes en casi todas las células aerobias y en los fluidos extracelulares. Enzimas superóxido dismutasa contienen cofactores de iones metálicos que, dependiendo de la isoenzima, pueden ser de cobre , zinc, manganeso o hierro . En los seres humanos, la SOD cobre / zinc está presente en la citosol, mientras que SOD manganeso está presente en la mitocondria . También existe una tercera forma de SOD en fluidos extracelulares, que contiene cobre y zinc en sus sitios activos. La isoenzima mitocondrial parece ser la importancia biológica de estos tres más, ya que ratones que carecen de esta enzima mueren poco después del nacimiento. En contraste, los ratones que carecen de cobre SOD / zinc son viables, pero han reducido la fertilidad, mientras que los ratones sin la SOD extracelular tienen defectos mínimos. En las plantas, las isoenzimas de SOD están presentes en el citosol y las mitocondrias, con una SOD hierro que se encuentra en cloroplastos que está ausente de los vertebrados y la levadura .

Las catalasas son enzimas que catalizan la conversión de peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno, usando una plancha o cofactor de manganeso. Esta proteína se localiza en peroxisomas en la mayoría de los eucariotas células. La catalasa es una enzima inusual ya que, aunque el peróxido de hidrógeno es su único sustrato, se sigue un mecanismo de ping-pong . Aquí, su cofactor es oxidado por una molécula de peróxido de hidrógeno y luego regenera mediante la transferencia del oxígeno unido a una segunda molécula de sustrato. A pesar de su aparente importancia en la eliminación de peróxido de hidrógeno, los seres humanos con deficiencia genética de la catalasa - " acatalasemia "- o ratones modificados genéticamente para carecer completamente de catalasa, sufren pocos efectos adversos.

Estructura decaméricos de AhpC, un bacteriana 2-cisteína peroxirredoxina de Salmonella typhimurium.

Peroxiredoxins son peroxidasas que catalizan la reducción del peróxido de hidrógeno, hidroperóxidos orgánicos, así como peroxinitrito. Se dividen en tres clases: peroxirredoxinas 2-cisteína típicos; atípicos peroxirredoxinas 2-cisteína; y peroxirredoxinas 1-cisteína. Estas enzimas comparten el mismo mecanismo catalítico básico, en el que una cisteína redox-activo (la cisteína peroxidatic) en el sitio activo se oxida a una ácido sulfónico por el sustrato de peróxido. Peroxiredoxins parecen ser importantes en el metabolismo antioxidante, como los ratones que carecen peroxiredoxin 1 o 2 han acortado vida útil y sufren de anemia hemolítica, mientras que las plantas utilizan peroxirredoxinas para eliminar el peróxido de hidrógeno generado en los cloroplastos.

Sistemas Tiorredoxina y glutatión

La sistema de tiorredoxina contiene el 12-k Da proteína tiorredoxina y su compañera tiorredoxina reductasa. Proteínas relacionadas con la tiorredoxina están presentes en todos los organismos secuenciados, con plantas tales como Arabidopsis thaliana que tiene una particular gran diversidad de isoformas. El sitio activo de la tiorredoxina consiste en dos cisteínas vecinas, como parte de un CXXC altamente conservada motivo, ese ciclo lata entre una forma ditiol activo (reducido) y un oxidado forma disulfuro. En su estado activo, tiorredoxina actúa como un agente reductor eficaz, barrido de especies reactivas del oxígeno y el mantenimiento de otras proteínas en su estado reducido. Después de ser oxidado, la tiorredoxina activa se regenera por la acción de la tiorredoxina reductasa, usando NADPH como donante de electrones.

La sistema de glutatión incluye glutatión, glutatión reductasa, glutatión peroxidasas y glutatión S -transferases. Este sistema se encuentra en animales, plantas y microorganismos. La glutatión peroxidasa es una enzima que contiene cuatro selenio - cofactores que cataliza la descomposición de peróxido de hidrógeno e hidroperóxidos orgánicos. Hay por lo menos cuatro glutatión peroxidasa diferente isozimas en animales. Glutatión peroxidasa 1 es el más abundante y es un limpiador muy eficaz de peróxido de hidrógeno, mientras que el glutatión peroxidasa 4 es más activo con hidroperóxidos de lípidos. Sorprendentemente, glutatión peroxidasa 1 es prescindible, como ratones que carecen de esta enzima tienen esperanzas de vida normales, pero que son hipersensibles al estrés oxidativo inducido. Además, -transferases el glutatión S muestran una alta actividad con los peróxidos de lípidos. Estas enzimas se encuentran en niveles particularmente altos en el hígado y también sirven en metabolismo de desintoxicación.

El estrés oxidativo en la enfermedad

El estrés oxidativo se cree que contribuyen al desarrollo de una amplia gama de enfermedades, incluyendo la enfermedad de Alzheimer , La enfermedad de Parkinson, las patologías causadas por la diabetes , la artritis reumatoide, y neurodegeneración en enfermedades de la neurona motora. En muchos de estos casos, no está claro si los oxidantes desencadenan la enfermedad, o si se producen como consecuencia de la enfermedad y causan la enfermedad síntomas; como una alternativa plausible, una enfermedad neurodegenerativa podría resultar de defectuosa transporte axonal de las mitocondrias, que llevan a cabo las reacciones de oxidación. Un caso en el que el vínculo es especialmente bien entendido es el papel del estrés oxidativo en enfermedad cardiovascular. Aquí, lipoproteínas de baja densidad (LDL) de oxidación parece desencadenar el proceso de aterogénesis , que resulta en la aterosclerosis y la enfermedad cardiovascular finalmente.

La dieta baja en calorías se extiende esperanza de vida media y máxima en muchos animales. Este efecto puede implicar una reducción en el estrés oxidativo. Si bien hay buena evidencia para apoyar el papel del estrés oxidativo en el envejecimiento en organismos modelo como Drosophila melanogaster y Caenorhabditis elegans, la evidencia en los mamíferos es menos clara. Las dietas ricas en frutas y verduras, que son ricas en antioxidantes, promover la salud y reducir los efectos del envejecimiento, sin embargo la administración de suplementos de vitaminas antioxidantes no tiene ningún efecto detectable sobre el proceso de envejecimiento, por lo que los efectos de las frutas y verduras pueden no estar relacionadas con su contenido antioxidante. Una razón para esto podría ser el hecho de que el consumo de moléculas antioxidantes como los polifenoles y la vitamina E producirán cambios en otras partes del metabolismo, lo que puede ser estos otros efectos no antioxidantes que son la verdadera razón por la que son importantes en la nutrición humana.

Efectos en la salud

Tratamiento de la Enfermedad

El cerebro es particularmente vulnerables a la lesión oxidativa, debido a su alta tasa metabólica y niveles elevados de lípidos poliinsaturados, el objetivo de la peroxidación lipídica. En consecuencia, los antioxidantes se utilizan comúnmente como medicamentos para tratar diversas formas de lesión cerebral. Aquí, miméticos de superóxido dismutasa, tiopental de sodio y propofol se utilizan para tratar lesión por reperfusión y lesión traumática del cerebro, mientras que el fármaco experimental NXY-059 y ebselen se están aplicando en el tratamiento del ictus. Estos compuestos parecen prevenir el estrés oxidativo en las neuronas y prevenir apoptosis y daño neurológico. Los antioxidantes también se están investigando como posibles tratamientos para enfermedades neurodegenerativas tales como la enfermedad de Alzheimer , La enfermedad de Parkinson, y esclerosis lateral amiotrófica, y como una manera de prevenir ruido inducido por la pérdida de audición.

La prevención de enfermedades

Estructura de la antioxidante polifenol resveratrol.

Los antioxidantes pueden anular los efectos que dañan las células de los radicales libres. Por otra parte, las personas que comen frutas y verduras, que son una buena fuente de antioxidantes, tienen un menor riesgo de enfermedad cardíaca y algunas enfermedades neurológicas, y hay pruebas de que algunos tipos de verduras y frutas en general, probablemente protegen contra varios tipos de cáncer . Estas observaciones sugirieron que los antioxidantes podrían ayudar a prevenir estas condiciones. Existe alguna evidencia de que los antioxidantes podrían ayudar a prevenir enfermedades tales como degeneración macular, suprimió la inmunidad debido a la mala nutrición y la neurodegeneración. Sin embargo, a pesar de la clara papel del estrés oxidativo en la enfermedad cardiovascular, estudios controlados utilizando vitaminas antioxidantes han observado ninguna reducción, ya sea en el riesgo de desarrollar enfermedades del corazón, o la tasa de progresión de la enfermedad existente. Esto sugiere que otras sustancias presentes en frutas y verduras (posiblemente flavonoides), o una mezcla compleja de sustancias, pueden contribuir a la mejora de la salud cardiovascular de los que consumen más frutas y verduras.

Se cree que la oxidación de las lipoproteínas de baja densidad en la sangre contribuye a las enfermedades del corazón, y los estudios observacionales iniciales encontrado que las personas que toman suplementos de vitamina E tenían un riesgo menor de desarrollar enfermedades del corazón. En consecuencia, se llevaron a cabo al menos siete grandes ensayos clínicos para probar los efectos de suplemento antioxidante con vitamina E, en dosis que van de 50 a 600 mg por día. Sin embargo, ninguno de estos ensayos encontró un efecto estadísticamente significativo de la vitamina E en el número total de muertes o en las muertes por enfermedades del corazón. No está claro si las dosis utilizadas en estos ensayos o en la mayoría de los suplementos dietéticos son capaces de producir cualquier disminución significativa en el estrés oxidativo.

Mientras que varios estudios han investigado los suplementos con altas dosis de antioxidantes, el "Vitaminas suplementación en et MINERAUX Antioxydants" estudio (SU.VI.MAX) probó el efecto de la suplementación con dosis comparables a las de una dieta saludable. Más de 12.500 hombres y mujeres franceses tomaron cada antioxidantes de baja dosis (120 mg de ácido ascórbico, 30 mg de vitamina E, 6 mg de betacaroteno, 100 g de selenio y 20 mg de zinc) o píldoras de placebo durante un promedio de 7.5 años. Los investigadores encontraron que había un efecto estadísticamente significativo de los antioxidantes sobre la supervivencia general, el cáncer o enfermedades del corazón. Sin embargo, un análisis de subgrupos mostró una reducción del 31% en el riesgo de cáncer en los hombres, pero no en las mujeres.

Muchos compañías de nutracéuticos y alimentos saludables ahora venden formulaciones de antioxidantes como suplementos dietéticos y estos son ampliamente utilizados en los países industrializados. Estos suplementos pueden incluir químicos antioxidantes específicos, como el resveratrol (de semillas de uva), combinaciones de antioxidantes, como los productos "ACES" que contienen beta caroteno (provitamina A), vitamina C, vitamina E y S Elenium, o hierbas que contienen antioxidantes - como el té verde y jiaogulan . Aunque se requieren ciertos niveles de vitaminas y minerales antioxidantes en la dieta para una buena salud, hay muchas dudas en cuanto a si la suplementación con antioxidantes es beneficiosa, y si es así, que antioxidante (s) son beneficiosos y en qué cantidades.

Se ha sugerido que los niveles moderados de estrés oxidativo pueden aumentar la esperanza de vida en el gusano Caenorhabditis elegans, mediante la inducción de una respuesta protectora a mayores niveles de especies reactivas de oxígeno. Sin embargo, la sugerencia de que el aumento de la esperanza de vida viene del aumento de los conflictos de estrés oxidativo con los resultados observados en la levadura Saccharomyces cerevisiae, y la situación en los mamíferos es aún menos clara.

Ejercicio físico

Durante el ejercicio, consumo de oxígeno puede aumentar por un factor de más de 10. Esto conduce a un gran aumento en la producción de oxidantes y los resultados en el daño que contribuye a la fatiga muscular durante y después del ejercicio. La respuesta inflamatoria que se produce después del ejercicio vigoroso también está asociada con el estrés oxidativo, especialmente en las 24 horas después de una sesión de ejercicio. La respuesta del sistema inmune a los daños causados por los picos de ejercicios 2 a 7 días después del ejercicio, el período durante el cual la adaptación que resulta en una mayor aptitud es mayor. Durante este proceso, los radicales libres son producidos por neutrófilos para eliminar el tejido dañado. Como resultado, los niveles de antioxidantes excesivas tienen el potencial para inhibir los mecanismos de recuperación y adaptación.

La evidencia de los beneficios de los suplementos de antioxidantes en el ejercicio vigoroso es mixto. Hay fuertes indicios de que una de las adaptaciones que resulten de ejercicio es el fortalecimiento de las defensas antioxidantes del organismo, en particular el sistema de glutatión, para hacer frente al aumento del estrés oxidativo. Es posible que este efecto puede ser en alguna medida de protección contra las enfermedades que se asocian con el estrés oxidativo, lo que proporcionaría una explicación parcial de la menor incidencia de las principales enfermedades y mejorar la salud de las personas que realizan ejercicio regular.

Sin embargo, no hay beneficios para el rendimiento físico de los deportistas son vistos con la administración de suplementos de vitamina E. De hecho, a pesar de su papel clave en la prevención de la peroxidación de los lípidos de membrana, de 6 semanas de la suplementación con vitamina E no tuvo efecto sobre el daño muscular en corredores de maratón. A pesar de que parece que no hay mayor necesidad de vitamina C en los atletas, hay alguna evidencia de que los suplementos de vitamina C aumenta la cantidad de ejercicio intenso que se puede hacer y los suplementos de vitamina C antes de ejercicio vigoroso puede reducir la cantidad de daño muscular. Sin embargo, otros estudios no encontraron tales efectos, y algunas investigaciones sugieren que la suplementación con cantidades tan altas como 1000 mg inhibe la recuperación.

Efectos adversos

Estructura del quelante de metales ácido fítico.

Ácidos reductores relativamente fuertes pueden tener efectos anti-nutricionales mediante la unión a minerales de la dieta, como el hierro y el zinc en el tracto gastrointestinal y evitando que sean absorbidos. Ejemplos notables son ácido oxálico, taninos y ácido fítico, que son altos en dietas basadas en vegetales. de calcio y de hierro no son poco comunes en las dietas en los países en desarrollo en los que menos carne se come y hay un alto consumo de ácido fítico de los frijoles y sin levadura pan de grano entero.

Antioxidantes no polar tal como eugenol, un componente importante de aceite de clavo de olor tiene límites de toxicidad que pueden ser superados con el mal uso de diluir los aceites esenciales . Toxicidad asociada con altas dosis de antioxidantes solubles en agua tales como el ácido ascórbico son menos de una preocupación, ya que estos compuestos pueden ser excretados rápidamente en orina. Más en serio, dosis muy altas de algunos antioxidantes pueden tener efectos perjudiciales a largo plazo. El estudio beta-Caroteno y Retinol ensayo de eficacia (intercalación) de los pacientes con cáncer de pulmón encontró que los fumadores son dados los suplementos que contienen beta-caroteno y vitamina A ha aumentado las tasas de cáncer de pulmón. Estudios posteriores confirmaron estos efectos adversos.

Estos efectos nocivos pueden verse también en los no fumadores, según un reciente meta-análisis que incluye datos de aproximadamente 230.000 pacientes mostró que β-caroteno, vitamina A o suplementos de vitamina E se asocia con aumento de la mortalidad, pero no vio ningún efecto significativo de la vitamina C. No hay riesgo de salud se observó cuando se examinaron juntos todos los estudios controlados aleatorios, pero se detectó un aumento de la mortalidad sólo cuando la alta calidad y los ensayos con bajo riesgo de sesgo se examinaron por separado. Sin embargo, como la mayoría de estos ensayos de baja polarización tratados con cualquiera de las personas mayores o las personas que ya padecen la enfermedad, estos resultados pueden no ser aplicables a la población general. Este meta-análisis se repitió más tarde y se extendió por los mismos autores, con el nuevo análisis publicado por la Colaboración Cochrane; confirmando los resultados anteriores. Estas dos publicaciones son consistentes con algunos meta-análisis previos que también sugiere que los suplementos de vitamina E aumentó la mortalidad, y que los suplementos de antioxidantes aumentó el riesgo de cáncer de colon. Sin embargo, los resultados de este meta-análisis son incompatibles con otros estudios como el ensayo SU.VI.MAX, lo que sugiere que los antioxidantes tienen ningún efecto sobre la causa-mortalidad por todas. En general, el gran número de ensayos clínicos llevados a cabo en los suplementos antioxidantes sugieren que, o bien estos productos no tienen ningún efecto sobre la salud, o que causan un pequeño aumento de la mortalidad en las poblaciones de ancianos o vulnerables.

Mientras que la suplementación con antioxidantes es ampliamente utilizado en intentos de prevenir el desarrollo de cáncer, se ha propuesto que los antioxidantes pueden, paradójicamente, interferir con los tratamientos de cáncer. Esto se cree que ocurre desde el medio ambiente de las células cancerosas causa altos niveles de estrés oxidativo, haciendo que estas células más susceptibles al estrés oxidativo inducido por más tratamientos. Como resultado, al reducir el estrés redox en las células cancerosas, se pensaba que los suplementos antioxidantes para disminuir la eficacia de radioterapia y quimioterapia. Sin embargo, esta preocupación no parece ser válido, tal como ha sido abordada por múltiples ensayos clínicos que indican que los antioxidantes son neutrales o beneficiosa en la terapia del cáncer.

Medición y niveles en los alimentos

Las frutas y verduras son buenas fuentes de antioxidantes.

Medición de antioxidantes no es un proceso sencillo, ya que este es un grupo diverso de compuestos con diferentes reactividades a diferentes especies de oxígeno reactivas. En ciencia de los alimentos, la Capacidad de absorción de radicales de oxígeno (ORAC) se ha convertido en el estándar de la industria actual para valorar la fuerza antioxidante de los alimentos integrales, zumos y aditivos alimentarios. Otras pruebas de medición incluyen el Reactivo de Folin-Ciocalteu y la Trolox ensayo de capacidad antioxidante equivalente. En medicina, una serie de diferentes ensayos se utilizan para evaluar la capacidad antioxidante del plasma de la sangre y de éstos, el ensayo ORAC puede ser la más fiable.

Los antioxidantes se encuentran en cantidades variables en alimentos como verduras, frutas, cereales, legumbres y frutos secos. Algunos antioxidantes tales como licopeno y el ácido ascórbico pueden ser destruidos por el almacenamiento a largo plazo o la cocción prolongada. Otros compuestos antioxidantes son más estables, como los antioxidantes polifenólicos en alimentos como los cereales integrales y del té. En general, los alimentos procesados contienen menos antioxidantes que los alimentos frescos y crudos, ya que los procesos de preparación pueden exponer a la comida al oxígeno.

Algunos antioxidantes se hacen en el cuerpo y no se absorben en el intestino. Un ejemplo es el glutatión, que está hecho a partir de aminoácidos. Como cualquier glutatión en el intestino se descompone en cisteína libre, glicina y ácido glutámico antes de ser absorbido, incluso de grandes dosis orales tienen poco efecto sobre la concentración de glutatión en el cuerpo. ubiquinol (coenzima Q) también se absorbe mal desde el intestino y se hace en los seres humanos a través de la vía del mevalonato.

Utiliza la tecnología

Conservantes de alimentos

Los antioxidantes se utilizan como aditivos alimentarios para ayudar a proteger contra el deterioro de los alimentos. La exposición al oxígeno y la luz del sol son los dos factores principales en la oxidación de los alimentos, así que la comida se conserva al mantener en la oscuridad y sellándolo en envases o aún cubriéndolo en cera, como con los pepinos. Sin embargo, como el oxígeno también es importante para la planta de la respiración, el almacenamiento de materiales vegetales en condiciones anaerobias produce sabores desagradables y colores poco atractivos. En consecuencia, el envasado de frutas y verduras frescas contiene un 8% atmósfera de oxígeno ~. Los antioxidantes son una clase especialmente importante de conservantes como, a diferencia bacteriana o fúngica deterioro, reacciones de oxidación aún ocurren con relativa rapidez en los alimentos congelados o refrigerados. Estos conservantes incluyen ácido ascórbico (AA, E300), galato de propilo (PG, E310), tocoferoles (E306), butilhidroquinona terciaria (TBHQ), hidroxianisol butilado (BHA, E320) y hidroxitolueno butilado (BHT, E321).

Las moléculas más comunes atacadas por la oxidación son las grasas no saturadas; oxidación provoca que se vuelvan rancios. Dado que los lípidos oxidados son a menudo descolorida y normalmente tienen sabores desagradables tales como metálico o sulfurosos sabores, es importante para evitar la oxidación en los alimentos ricos en grasas. Por lo tanto, estos alimentos rara vez se conservan mediante secado; en cambio, se conservan por el tabaquismo, la salazón o fermentación. Alimentos grasos incluso menos tales como frutas se rocían con antioxidantes sulfurosos antes de secado al aire. La oxidación es a menudo catalizada por metales, por lo que las grasas tales como mantequilla nunca deben ser envueltos en papel de aluminio o guardarse en recipientes de metal. Algunos alimentos grasos tales como aceite de oliva están parcialmente protegidos de la oxidación por su contenido natural de antioxidantes, pero siguen siendo sensibles a la fotooxidación.

Los usos industriales

Algunos antioxidantes se añaden a los productos industriales. Un uso común es como estabilizadores en combustibles y lubricantes para evitar la oxidación, y en las gasolinas para prevenir la polimerización que conduce a la formación de residuos de motor-incrustante. También se utilizan para prevenir la degradación oxidativa de caucho, plásticos y adhesivos que causa una pérdida de fuerza y flexibilidad en estos materiales. Conservantes antioxidantes también se agregan a base de grasa de cosméticos tales como barra de labios y cremas hidratantes para prevenir la rancidez.