什么是抗氧化劑？
抗氧化劑可以保護(hù)生物系統(tǒng)免受含氧自由基和氧化還原過渡金屬離子（如鐵、銅和鎘）產(chǎn)生的氧化損害[1]。線粒體中的葡萄糖的氧化代謝過程中，超氧陰離子（O2-）作為輔酶Q復(fù)合體III還原的副產(chǎn)品產(chǎn)生。超氧化物歧化酶（產(chǎn)品號：S128537）將超氧陰離子轉(zhuǎn)化為過氧化氫（H2O2），而過氧化氫又可以轉(zhuǎn)化為過氧自由基（RO2-）、羥自由基（OH-）或次氯酸（ClO-）離子。超氧陰離子還可以與一氧化氮（NO）反應(yīng)，形成高活性的過氧亞硝基陰離子（ONOO-）[2]。在正常情況下，這些細(xì)胞氧化劑被細(xì)胞內(nèi)的抗氧化劑和抗氧化酶還原或清除，其中最重要的是谷胱甘肽（產(chǎn)品號：L274260）、硫氧還蛋白、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶（產(chǎn)品號：C163049）和過氧化物酶（產(chǎn)品號：P105528）。飲食中的抗氧化劑，如抗壞血酸（維生素C）、維生素E、β-胡蘿卜素和其他類胡蘿卜素，以及硒，已被認(rèn)為是細(xì)胞和血漿總抗氧化能力的重要成分。類胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃素是眼睛和視網(wǎng)膜的重要抗氧化劑[3]。維生素E是生育酚和生育三烯酚的混合物，其中α-生育酚（產(chǎn)品號：T105540）是主要的抗氧化劑[4]，是細(xì)胞中主要的脂溶性抗氧化劑，在保護(hù)膜脂質(zhì)過氧化方面起著重要作用。低密度脂蛋白（LDL）攜帶維生素E進(jìn)入細(xì)胞，隨后通過向脂肪過氧自由基提供氫氣來防止LDL的過氧化反應(yīng)[5]。多酚類化合物，特別是黃酮類化合物，最近已被證明是培養(yǎng)細(xì)胞中強(qiáng)有力的抗氧化劑。對黃酮類化合物的人體研究也表明，其效果可部分歸因于其抗氧化作用[6]?？寡趸瘎┛梢灾苯幼鳛檫€原劑，將質(zhì)子氫提供給未配對的氧電子，或通過穩(wěn)定或轉(zhuǎn)移自由基電子而發(fā)揮作用[7]。在這個過程中，還原劑被氧化；例如，兩個谷胱甘肽分子的半胱氨酸巰基被氧化，形成氧化谷胱甘肽的分子間胱氨酸（圖1）。
圖1.氧化的谷胱甘肽的結(jié)構(gòu)
膳食抗氧化劑的研究
硫辛酸是一種內(nèi)源性抗氧化劑，最近作為膳食補(bǔ)充劑受到關(guān)注，因?yàn)樗粌H可以清除自由基，而且它的二氫脂酸鹽形式也是非常有效的還原劑。硫辛酸能減少其他抗氧化劑的氧化形式，并最終能保持組織中還原谷胱甘肽的濃度[8]。一些抗氧化劑捕獲或清除自由基，并在這個過程中成為自由基本身。當(dāng)類胡蘿卜素蝦青素（圖2）、葉黃素和玉米黃素清除氧自由基時，未配對電子的電荷在分子的整個多烯鏈上變得分散[9]。黃酮醇槲皮素被氧化為醌，可與硫醇反應(yīng)[10]。 黃酮類化合物也是很好的金屬離子螯合劑，可以防止銅催化的LDL過氧化[1,4,11]。在螯合銅和防止低密度脂蛋白過氧化方面，白藜蘆醇（產(chǎn)品號：R107315）比黃酮類化合物更有效力[12]。這可能有助于白藜蘆醇和黃酮類化合物的抗動脈硬化作用。
圖2.蝦青素的結(jié)構(gòu)
最新研究進(jìn)展
Moskaug等人推測，黃酮類化合物通過誘導(dǎo)細(xì)胞中的慢性低水平氧化應(yīng)激來增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化系統(tǒng)，從而提高細(xì)胞的抗氧化防御系統(tǒng)（激素原理）[15]。 相反，Halliwell等人認(rèn)為，未被吸收的微摩爾濃度的黃酮類化合物和其他酚類化合物仍然留在小腸和結(jié)腸中，它們的抗氧化、金屬螯合和其他作用對結(jié)直腸癌的發(fā)生有保護(hù)作用。最近的研究證實(shí)，多酚類物質(zhì)除了清除自由基和螯合金屬離子外，還具有許多細(xì)胞內(nèi)效應(yīng)。活性氧（ROS）和活性氮（RNS）也是潛在的信號分子。它們通過一類對氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)的研究，包括誘導(dǎo)抗氧化/解毒酶表達(dá)的Nrf2，以及誘導(dǎo)產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子、細(xì)胞粘附分子、急性期蛋白和抗凋亡的NFkB和AP-1[1,2,16]。這些轉(zhuǎn)錄因子在應(yīng)對氧化應(yīng)激時被激活；持續(xù)升高的活性氧（ROS）水平通過誘導(dǎo)其抑制性亞基IkB的磷酸化和分離而激活NFkB。據(jù)報道，水飛薊素（產(chǎn)品號：S408123）和水飛薊賓（產(chǎn)品號：S1098009）[17]、兒茶素和原花青素（產(chǎn)品號：P413229）,[1,11]以及其他黃酮類化合物[16]可以阻止NFkB的激活。Forman等人引用證據(jù)表明，過氧化氫和超氧陰離子通過介導(dǎo)氧化還原信號反應(yīng)表現(xiàn)出第二信使的特性。他們假設(shè)過氧化物與存在于信號蛋白活性部位的關(guān)鍵半胱氨酸硫酸鹽可逆地相互作用[18]。已知蛋白酪氨酸磷酸酶和硫氧還蛋白具有硫酸鹽形式的活性部位半胱氨酸，而轉(zhuǎn)錄因子AP-1和NFkB以及一些半胱天冬酶具有可能是硫酸鹽形式的氧化還原敏感半胱氨酸。一些蛋白激酶c（產(chǎn)品號：P343699）異構(gòu)體調(diào)節(jié)部位的鋅結(jié)合的半胱氨酸也可能被過氧化氫氧化。受體刺激產(chǎn)生的過氧化物也導(dǎo)致所有有絲分裂原激活蛋白激酶途徑（ERK、JNK和p38 MAPK）的激活。其他信號蛋白和酶是一氧化氮、過氧化物或兩種氧化劑的目標(biāo)（表1）。因此，清除活性氧中間物的抗氧化劑多酚可能對介導(dǎo)細(xì)胞對氧化應(yīng)激反應(yīng)的細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑有深遠(yuǎn)的影響。
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信號蛋白
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調(diào)節(jié)劑氧化劑
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PTP1B
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NO, H?O?
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SHP-2
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H?O?
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LMW-PTP
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NO, H?O?
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PTEN
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H?O?
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Trx
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NO, H?O?
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Src
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H?O?
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Ras
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NO, H?O?
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GSTp/JNK
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H?O?
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Gi/Go
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H?O?
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NMDA
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NO
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表1.氧化還原信號的其他靶點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
1. Frei B, Higdon JV. 2003. Antioxidant Activity of Tea Polyphenols In Vivo: Evidence from Animal Studies. The Journal of Nutrition.133(10):3275S-3284S. https://doi.org/10.1093/jn/133.10.3275s
2.Chew BP, Park JS. 2004. Carotenoid Action on the Immune Response. The Journal of Nutrition.134(1):257S-261S. https://doi.org/10.1093/jn/134.1.257s
3.Ribaya-Mercado JD, Blumberg JB. 2004. Lutein and Zeaxanthin and Their Potential Roles in Disease Prevention. Journal of the American College of Nutrition. 23(sup6):567S-587S. https://doi.org/10.1080/07315724.2004.10719427
4.Halliwell B, Rafter J, Jenner A. 2005. Health promotion by flavonoids, tocopherols, tocotrienols, and other phenols: direct or indirect effects? Antioxidant or not?. The American Journal of Clinical Nutrition.81(1):268S-276S. https://doi.org/10.1093/ajcn/81.1.268s
5.Chattopadhyay A, Bandyopadhyay D. 2006. . Vitamin E in the prevention of ischemic heart. . Pharmacological reports . 58(179):179-187. . https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16702619/
6.Williamson G, Manach C. 2005. Bioavailability and bioefficacy of polyphenols in humans. II. Review of 93 intervention studies. The American Journal of Clinical Nutrition.81(1):243S-255S. https://doi.org/10.1093/ajcn/81.1.243s
7.Grajek W, Olejnik A, Sip A. Probiotics, prebiotics and antioxidants as functional foods.. Acta Biochim Pol. 52(3):665-671. https://doi.org/10.18388/abp.2005_3428
8.Bilska A, Wlodek L. 2005. . Lipoic acid-the drug of the future. . Pharmacol Rep . 57(5):570-577.. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16227639/
9.Liu RH. 2004. Potential Synergy of Phytochemicals in Cancer Prevention: Mechanism of Action. The Journal of Nutrition.134(12):3479S-3485S. https://doi.org/10.1093/jn/134.12.3479s
10.Moskaug JØ, Carlsen H, Myhrstad MC, Blomhoff R. 2005. Polyphenols and glutathione synthesis regulation. The American Journal of Clinical Nutrition.81(1):277S-283S. https://doi.org/10.1093/ajcn/81.1.277s
11.Keen Cea. 2005. Cocoa antioxidants and cardiovascular health. Am. J. Clin. Nutr.The American Journal of Clinical Nutrition. 81, 298S-303S .https://doi.org/10.1093/ajcn/81.1.298S
12.Pervaiz S. 2003. Resveratrol: from grapevines to mammalian biology.The FASEB journal. 17(14):1975-1985. https://doi.org/10.1096/fj.03-0168rev
13.Crespy V, Williamson G. 2004. A Review of the Health Effects of Green Tea Catechins in In Vivo Animal Models. The Journal of Nutrition.134(12):3431S-3440S. https://doi.org/10.1093/jn/134.12.3431s
14.Schroeter H, Heiss C, Balzer J, Kleinbongard P, Keen CL, Hollenberg NK, Sies H, Kwik-Uribe C, Schmitz HH, Kelm M. 2006. (-)-Epicatechin mediates beneficial effects of flavanol-rich cocoa on vascular function in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences. 103(4):1024-1029. https://doi.org/10.1073/pnas.0510168103
15.Scalbert A, Johnson IT, Saltmarsh M. 2005. Polyphenols: antioxidants and beyond. The American Journal of Clinical Nutrition.81(1):215S-217S. https://doi.org/10.1093/ajcn/81.1.215s
16.Surh Y, Kundu JK, Na H, Lee J. 2005. Redox-Sensitive Transcription Factors as Prime Targets for Chemoprevention with Anti-Inflammatory and Antioxidative Phytochemicals.The Journal of Nutrition. 135(12):2993S-3001S. https://doi.org/10.1093/jn/135.12.2993s
17.Kren V, Walterova D. 2005. Silybin and silymarin - new effects and applications. BIOMED PAP. 149(1):29-41. https://doi.org/10.5507/bp.2005.002
18.Forman HJ, Fukuto JM, Torres M. 2004. Redox signaling: thiol chemistry defines which reactive oxygen and nitrogen species can act as second messengers. American Journal of Physiology-Cell Physiology. 287(2):C246-C256. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00516.2003