Khi các gốc tự do sinh ra quá nhiều thì sức khỏe sẽ đối mặt với nhiều căn bệnh nguy hiểm. Vì vậy, cơ thể cần được bổ sung các chất chống oxy hóa để phòng bệnh, chống lão hóa cũng như tăng cường sức đề kháng. Hãy cùng Happyskin tìm hiểu chi tiết vai trò vô cùng quan trọng của chất chống oxy hóa đối với sức khỏe con người qua những thông tin khoa học dưới đây nhé!

Chất chống oxy hóa là một phân tử đủ ổn định để tặng một electron cho một gốc tự do và trung hòa nó, từ đó làm giảm khả năng gây hại của gốc tự do. Những chất chống oxy hóa này giúp làm chậm hoặc ức chế tổn thương tế bào chủ yếu thông qua tính chất nhặt gốc tự do của chúng.

Những chất chống oxy hóa có trọng lượng phân tử thấp có thể tương tác an toàn với các gốc tự do và chấm dứt phản ứng dây chuyền trước khi các phân tử quan trọng bị hư hại. Một số chất chống oxy hóa như glutathione, ubiquinol và acid uric được tạo ra trong quá trình trao đổi chất trong cơ thể.

Các chất chống oxy hóa nhẹ hơn khác được tìm thấy trong chế độ ăn uống. Mặc dù có một số hệ thống enzyme bên trong cơ thể nhặt các gốc tự do, các chất chống oxy hóa nguyên tố (vitamin) là vitamin E (α-tocopherol), vitamin C (acid ascorbic) và B-carotene. Cơ thể không thể sản xuất các vi chất dinh dưỡng này, vì vậy chúng phải được cung cấp trong chế độ ăn uống.

Lịch sử về chất chống oxy hóa

Thuật ngữ “chất chống oxy hóa” ban đầu được sử dụng để chỉ cụ thể hóa chất có khả năng ngăn chặn sự tiêu thụ của oxy. Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, đã có nghiên cứu sâu rộng dành cho việc sử dụng các chất chống oxy hóa trong các quy trình công nghiệp quan trọng, chẳng hạn như phòng chống ăn mòn kim loại, lưu hóa cao su và trùng hợp nhiên liệu trong ô nhiễm động cơ đốt trong.

Nghiên cứu ban đầu về vai trò của các chất chống oxy hóa trong sinh học tập trung vào việc sử dụng chúng trong việc ngăn chặn sự bùng phát các chất béo chưa bão hòa, đó là nguyên nhân gây mùi. Hoạt động chống oxy hóa có thể được đo lường đơn giản bằng cách đặt chất béo trong thùng chứa kín với oxy và đo tốc độ tiêu thụ oxy.

Tuy nhiên, sau đó đã xác định vitamin A, C, và E là chất chống oxy hóa đã dẫn đến việc nghiên cứu tầm quan trọng của chất chống oxy hóa trong sinh hóa của sinh vật sống. Các cơ chế hoạt động được khám phá lần đầu tiên khi nó được công nhận là một chất có hoạt tính chống oxy hóa. Nghiên cứu về cách vitamin E ngăn chặn quá trình peroxid hóa lipid dẫn đến việc xác định các chất chống oxy hóa như giảm các tác nhân ngăn chặn phản ứng oxy hóa, thường bằng cách nhặt các ROS trước khi chúng có thể làm hỏng các tế bào.

Hệ thống chống oxy hoá

Chất chống oxy hóa hoạt động như thu thập các gốc tự do, cho hydro, cho electron, phân hủy peroxit, khử oxy đơn, ức chế enzyme, chất hiệp đồng và càng hoá kim loại. Cả hai chất chống oxy hóa enzyme và nonenzyme đều tồn tại trong môi trường nội bào và ngoại bào để giải độc ROS.

Cơ chế hoạt động của chất chống oxy hóa

Hai nguyên tắc của cơ chế hoạt động đã được đề xuất cho các chất chống oxy hoá. Đầu tiên là cơ chế phá huỷ chuỗi mà chất chống oxy hoá chính tặng một electron cho gốc tự do hiện diện trong các hệ thống.

Cơ chế thứ hai liên quan đến việc loại bỏ các chất khởi động ROS / khởi động nitơ (chất chống oxy hóa thứ cấp) bằng cách làm nguội chất xúc tác chuỗi khởi động.

Chất chống oxy hóa có thể tác động lên các hệ thống sinh học bằng các cơ chế khác nhau bao gồm đóng góp electron, càng hóa ion kim loại, chất chống oxy hóa, hoặc theo quy định biểu hiện gen.

Mức độ tác dụng của chất chống oxy hoá

Các chất chống oxy hóa hoạt động trong các hệ thống phòng thủ hoạt động ở các cấp độ khác nhau như phòng ngừa, lụm nhặt các gốc cấp tiến, sửa chữa và de novo, và tuyến phòng thủ thứ tư, tức là sự thích ứng.

Dòng phòng thủ đầu tiên là chất chống oxy hóa phòng ngừa, ngăn chặn sự hình thành các gốc tự do. Mặc dù cơ chế chính xác và vị trí của sự hình thành căn bản trong cơ thể vẫn chưa được làm sáng tỏ, sự phân hủy kim loại gây ra hydroperoxit và hydrogen peroxide phải là một trong những nguồn quan trọng.

Để ngăn chặn các phản ứng như vậy, một số chất chống oxi hóa làm giảm hydroperoxides và hydrogen peroxide trước đó đối với rượu và nước, tương ứng mà không tạo ra các gốc tự do và một số protein tiếp tục các ion kim loại.

Glutathione peroxidase, glutathione-s-transferase, phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPX), và peroxidase được biết là phân hủy hydroperoxides lipid thành rượu tương ứng. PHGPX là độc đáo ở chỗ nó có thể làm giảm hydroperoxides của phospholipid tích hợp vào các chất sinh học. Glutathione peroxidase và catalase làm giảm hydrogen peroxide thành nước.

Dòng thứ hai của hàng phòng thủ là chất chống oxy hóa mà nhặt các gốc tự do để ngăn chặn sự khởi đầu chuỗi hoặc phá vỡ các phản ứng lan truyền chuỗi. Nhiều chất chống oxy hóa gốc tự do khác nhau được biết đến: một số là chất ưa nước và một số khác là chất ưa béo. Vitamin C, acid uric, bilirubin, albumin, và thiol là các chất chống oxy hóa gốc ưa nước; trong khi Vitamin E và ubiquinol là chất chống oxy hoá triệt để ưa béo. Vitamin E được công nhận là chất chống oxy hóa có chứa chất chống oxy hóa gốc mạnh nhất.

Dòng thứ ba của hàng phòng thủ là sửa chữa và de novo chất chống oxy hóa. Các enzyme phân giải protein, proteinaza, protease và peptidases, có mặt trong bào tương và trong ty thể của các tế bào động vật có vú, nhận biết, phân hủy và loại bỏ các protein bị oxy hóa và ngăn chặn sự tích tụ các protein bị oxy hóa.

Các hệ thống sửa chữa DNA cũng đóng một vai trò quan trọng trong tổng số hệ thống phòng thủ chống lại tác hại oxy hóa. Các loại enzyme khác nhau như glycosylases và nucleases, mà sửa chữa DNA bị hỏng, được biết đến.

Có một chức năng quan trọng khác được gọi là thích nghi, nơi tín hiệu cho việc sản xuất và phản ứng của các gốc tự do gây ra sự hình thành và vận chuyển chất chống oxy hóa thích hợp đến đúng vị trí.

Các loại chất chống oxy hoá

ENZYMATIC

Các tế bào được bảo vệ chống lại ứng kích oxy hóa bởi một mạng lưới tương tác của các enzym chống oxy hóa. Ở đây, superoxide được giải phóng bởi các quá trình như phosphoryl hóa oxy hóa đầu tiên được chuyển đổi thành hydrogen peroxide và sau đó được giảm thêm để cung cấp nước. Con đường giải độc này là kết quả của nhiều enzym, với superoxide dismutase xúc tác bước đầu tiên và sau đó xúc tác và các peroxidases khác nhau loại bỏ hydrogen peroxide.

Superoxide dismutase

Superoxide dismutases (SODs) là một nhóm các enzyme liên quan chặt chẽ xúc tác sự phân hủy anion superoxide thành oxy và hydrogen peroxide. Các enzyme SOD có ở hầu hết các tế bào hiếu khí và trong dịch ngoại bào. Có ba họ chính của superoxide dismutase, tùy thuộc vào kim loại đồng: Cu / Zn (liên kết cả đồng và kẽm), Fe và Mn (liên kết sắt hoặc mangan), và cuối cùng là loại Ni liên kết với niken.

Ở chủng cao hơn, các phân tử SOD đã được thu lại trong các ngăn tế bào khác nhau. Mn-SOD có mặt trong ty lạp thể và peroxisome. Fe-SOD đã được tìm thấy chủ yếu ở lục lạp nhưng cũng đã được phát hiện trong peroxisome, và CuZn-SOD đã được thu trong cytosol, lục lạp, peroxisome và apoplast. Ở người (như trong tất cả các động vật có vú khác và hầu hết các loài động vật có dây sống), có ba dạng superoxide dismutase. SOD1 nằm trong tế bào chất, SOD2 trong ty thể, và SOD3 là ngoại bào. Việc đầu tiên là một dimer (bao gồm hai đơn vị), khác với tetramers (bốn tiểu đơn vị). SOD1 và SOD3 chứa đồng và kẽm, trong khi SOD2 có mangan trong trung tâm phản ứng của nó.

Catalase

Catalase là một loại enzyme phổ biến được tìm thấy trong gần như tất cả các sinh vật sống, được tiếp xúc với oxy, nơi nó hoạt động để xúc tác sự phân hủy hydrogen peroxide thành nước và oxy. Hydrogen peroxide là một sản phẩm phụ có hại của nhiều quá trình trao đổi chất bình thường: để ngăn chặn thiệt hại, nó phải nhanh chóng được chuyển thành các chất khác, ít nguy hiểm hơn.

Để kết thúc quá trình này, catalase thường được sử dụng bởi các tế bào để nhanh chóng xúc tác sự phân hủy hydrogen peroxide thành các phân tử oxy và nước ít phản ứng hơn. Các động vật đã biết đều sử dụng catalase trong mọi cơ quan, với nồng độ đặc biệt cao ở vùng gan.

Hệ thống Glutathione

Hệ thống glutathione bao gồm glutathione, glutathione reductase, glutathione peroxidases và glutathione S-transferases. Hệ thống này được tìm thấy ở động vật, thực vật và vi sinh vật. Glutathione peroxidase là một enzyme chứa bốn selenium-cofactors xúc tác sự phân hủy hydrogen peroxide và hydroperoxides hữu cơ. Có ít nhất bốn isoxymase glutathione peroxidase khác nhau ở động vật.

Glutathione peroxidase 1 là phổ biến nhất và là một chất lụm nhặt rất hiệu quả của hydrogen peroxide, trong khi glutathione peroxidase 4 hoạt động mạnh nhất với hydroperoxides lipid. Các glutathione S-transferases cho thấy hoạt tính cao với peroxit lipid. Các enzyme này có mức độ đặc biệt cao trong gan và cũng phục vụ cho quá trình trao đổi chất giải độc.

NONENZYMATIC

Ascorbic acid

Axit ascorbic hoặc “vitamin C” là chất chống oxy hóa monosaccharide ở cả động vật và thực vật. Vì nó không thể được tổng hợp ở người và phải được lấy từ chế độ ăn uống, nên nó được xem là một loại vitamin. Hầu hết các động vật khác có thể sản xuất hợp chất này trong cơ thể của chúng và không cần trong chế độ ăn uống. Trong tế bào, nó được duy trì ở dạng thu nhỏ bằng phản ứng với glutathione, có thể được xúc tác bởi isomerase disulfide protein và glutaredoxin.

Axit ascorbic là một chất khử và có thể làm giảm thiệt hại của gốc tự do. Ngoài các tác dụng chống oxy hóa trực tiếp, acid ascorbic cũng là một chất nền cho enzyme chống oxy hóa ascorbate peroxidase, một chức năng đặc biệt quan trọng trong sức đề kháng ứng suất trong thực vật.

Glutathione

Glutathione là một peptide chứa cysteine có trong hầu hết các dạng sinh học hiếu khí. Không phải nhất thiết xuất hiện trong chế độ ăn uống và thay vào đó được tổng hợp trong các tế bào từ các axit amin cấu thành của nó. Glutathione có đặc tính chống oxy hóa vì nhóm thiol trong phân tử cysteine của nó là tác nhân khử và có thể bị oxy hóa và giảm đi.

Trong tế bào, glutathione được duy trì ở dạng khử bởi enzyme glutathione reductase và lần lượt làm giảm các chất chuyển hóa và hệ enzyme khác cũng như phản ứng trực tiếp với các chất oxy hóa. Do nồng độ cao và vai trò trung tâm trong việc duy trì trạng thái oxi hóa của tế bào, glutathione là một trong những chất chống oxy hóa tế bào quan trọng nhất. Trong một số sinh vật, glutathione được thay thế bằng các thiol khác, như mycothiol trong actinomycetes, hoặc bởi trypanothione trong kinetoplastids.

Melatonin

Melatonin, còn được gọi là N-acetyl-5-methoxytryptamine, là một hormone tự nhiên được tìm thấy ở động vật và trong một số sinh vật sống khác, kể cả tảo. Melatonin là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ có thể dễ dàng đi qua màng tế bào và hàng rào máu-não.

Không giống như các chất chống oxy hóa khác, melatonin không trải qua quá trình khử oxi hóa, đó là khả năng của một phân tử trải qua quá trình giảm và lặp đi lặp lại quá trình oxy hóa. Melatonin, một khi bị oxy hóa, không thể giảm xuống trạng thái cũ vì nó hình thành một số kết quả cuối ổn định khi phản ứng với các gốc tự do. Do đó, nó đã được gọi là đầu cuối (hoặc tự diệt) chất chống oxy hoá.

Tocopherols and tocotrienols (Vitamin E)

Vitamin E là tên tập thể cho một bộ tám tocopherols liên quan và tocotrienols, là các vitamin tan trong chất béo với các đặc tính chống oxy hóa. Trong số này, α-tocopherol được nghiên cứu nhiều nhất vì nó có khả dụng sinh học cao nhất, và cơ thể ưu tiên hấp thu và chuyển hóa dạng này.

Người ta cho rằng dạng α-tocopherol là chất chống oxy hóa hòa tan lipid quan trọng nhất, và nó bảo vệ màng khỏi quá trình oxy hóa bằng cách phản ứng với các gốc lipit được tạo ra trong phản ứng chuỗi peroxid hoá lipid. Điều này loại bỏ các chất trung gian gốc tự do và ngăn ngừa phản ứng lan truyền tiếp tục. Phản ứng này tạo ra các gốc α-tocopheroxyl oxy hóa có thể tái chế trở lại dạng giảm hoạt tính thông qua việc giảm các chất chống oxy hóa khác, chẳng hạn như ascorbate, retinol hoặc ubiquinol.

Uric acid

Acid uric chiếm khoảng một nửa khả năng chống oxy hóa của plasma. Trong thực tế, acid uric có thể đã thay thế cho ascorbate trong quá trình tiến hóa của con người.Tuy nhiên, như ascorbate, acid uric cũng có thể làm trung gian cho việc sản xuất các loại oxy hoạt tính.

Nguồn thực vật chứa chất chống oxy hoá

Chất chống oxy hóa thực phẩm tổng hợp và tự nhiên được sử dụng thường xuyên trong thực phẩm và dược phẩm, đặc biệt là các loại có chứa dầu và chất béo để bảo vệ thực phẩm chống lại quá trình oxy hóa. Có một số chất chống oxy hóa phenolic tổng hợp, hydroxytoluene butyl hóa (BHT) và hydroxyanisole butyl hóa (BHA) là những ví dụ nổi bật.

Các hợp chất này đã được sử dụng rộng rãi như là chất chống oxy hóa trong ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp điều trị. Tuy nhiên, một số tính chất vật lý của BHT và BHA như biến động cao và bất ổn ở nhiệt độ cao, luật pháp nghiêm ngặt về sử dụng phụ gia thực phẩm tổng hợp, tính chất gây ung thư của một số chất chống oxy hóa tổng hợp và sở thích của người tiêu dùng đã chuyển sự chú ý từ tổng hợp sang chất chống oxy hoá tự nhiên.

Theo quan điểm của các yếu tố tăng nguy cơ dẫn đến các bệnh chết người khác nhau, đã có một xu hướng toàn cầu đối với việc sử dụng các chất tự nhiên hiện diện trong cây thuốc và hình thức chế độ ăn kiêng như chất chống oxy hóa điều trị.

Có báo cáo rằng có một mối quan hệ nghịch đảo giữa chế độ ăn uống giàu chất chống oxy hóa từ thực phẩm và cây thuốc và tỷ lệ mắc bệnh của con người. Việc sử dụng các chất chống oxy hóa tự nhiên trong thực phẩm, mỹ phẩm và công nghiệp trị liệu sẽ là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho các chất chống oxy hóa tổng hợp với chi phí thấp, tương thích cao với chế độ ăn uống và không có tác hại trong cơ thể người.

Nhiều hợp chất chống oxy hóa, tự nhiên xảy ra trong các nguồn thực vật đã được xác định là gốc tự do hoặc oxy hoạt động. Những nỗ lực đã được thực hiện để nghiên cứu tiềm năng chống oxy hóa của nhiều loại rau như khoai tây, rau bina, cà chua và đậu.

Có một số báo cáo cho thấy tiềm năng chống oxy hóa của hoa quả. Các hoạt động chống oxy hóa mạnh đã được tìm thấy trong các loại quả mọng, anh đào, cam quýt, mận và ô liu. Trà xanh và đen đã được nghiên cứu rộng rãi trong quá khứ gần đây về các đặc tính chống oxy hóa vì chúng chứa tới 30% trọng lượng khô là hợp chất phenolic.

Ngoài các nguồn thực phẩm, cây thuốc Ấn Độ cũng cung cấp chất chống oxy hóa và chúng bao gồm: Acacia catechu (Keo Cao), Aegle marmelos (họ Cửu lý hương), Allium cepa (Hành tây), A. sativum (Tỏi), Aleo vera (Lô hội), Amomum subulatum (Đại bạch dương), Andrographis paniculata (Xuyên tâm liên), Asparagus recemosus (Thiên môn chùm), Azadirachta indica (Cây neem), Bacopa monniera (Rau đắng biển), Butea monosperma (Gièng Gièng), Camellia sinensis (Trà xanh), Cinnamomum verum (Quế), Cinnamomum tamala (họ Nguyệt quế), Curcma longa (Củ nghệ), Emblica officinalis (Ruột quế), Glycyrrhiza glapra (Cam thảo Âu), Hemidesmus indicus (họ La bố ma), Indigofera tinctoria (Chàm quả cong), Mangifera indica (Xoài), Mướp đắng, Murraya koenigii (Lá cà ri), Nigella sativa (Cò đen), Ocimum sanctum (Húng quế), Onosma echioides (họ Mồ hôi), Picrorrhiza kurroa, Plumbago zeylancia (Bạch hoa xà), Sesamum indicum (Vừng), Sida cordifolia (họ Cầm quỳ), Spirulina fusiformis (Tảo Spirulina), Syzigium cumini (Trâm mốc), Terminalia ariuna (họ Trâm bầu), Terminalia bellarica (Bàng hôi), Tinospora cordifolia (họ Biển bức cát), Trigonella foenum-graecium (Cỏ ca ri), Withania somifera (Sâm Ấn Độ) và Zingiber officinalis (Gừng).