Reaktywne formy tlenu. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Transkrypt

1 Reaktywne formy tlenu Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

2 Tlen pierwiastek chorób i śmierci Negatywne działanie tlenu na organizm ludzki: zwłóknienie pozasoczewkowe prowadzące do ślepoty u niemowląt: zwężenie naczyń krwionośnych oka obumarcie naczyń doprowadzających krew do siatkówki wykształcenie się nowych naczyń krwionośnych wrastanie w ciało szkliste oka odrywanie się siatkówki uszkodzenie płuc prowadzące do ich zwłóknienia: uszkodzenie pęcherzyków płuc i ich obrzęk obumieranie nabłonka wyściełającego pęcherzyki płucne wzmożenie wytwarzania kolagenu zwłóknienie płuc głuchota w następstwie krwotoków do ucha wewnętrznego uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego 2

3 Tlen pierwiastek chorób i śmierci Negatywne działanie na rośliny: hamuje rozwój chloroplastów, zmniejsza żywotność nasion zmniejsza rozwój korzeni stymuluje opadanie liści zwiększa częstość wystąpienia anomalii wzrostu 3

4 Tlen zastosowanie w lecznictwie w zatruciu tlenkiem węgla w niedotlenieniu tkanek leczenie zgorzeli gazowej (zakażenie wywołane w większości przez bakterię Clostridium perfringens) w terapii nowotworów stwardnienia rozsianym w niektórych chorobach płuc 4

5 Terapia tlenem hiperbarycznym zwiększa dopływ tlenu do uszkodzonego obszaru, poprawia ukrwienie w obszarze uszkodzonym poprzez zwężenie naczyń centralnych, a zwiększenie przepływu przez tkanki uszkodzone zmniejsza obrzęk uszkodzonych tkanek, hamuje namnażanie się bakterii i zwiększa skuteczność antybiotykoterapii, aktywuje neoangiogenezę, powoduje proliferację fibroblastów i zwiększenie produkcji kolagenu, powoduje wzrost zależnej od granulocytów obojętnochłonnych aktywności przeciwbakteryjnej, zwiększa aktywność osteoblastów i osteoklastów, zmniejsza okres półtrwania karboksyhemoglobiny, powoduje zmniejszenie objętości pęcherzyków gazu we krwi 5

6 Wolne rodniki tlenowe WOLNY RODNIK - jest to atom (lub cząsteczka) zdolny do samodzielnego istnienia, mający jeden lub więcej niesparowanych elektronów (na orbicie walencyjnej). Wolne rodniki: na ogół są bardzo reaktywne dążą do sparowania elektronów poprzez pozbycie się nadmiarowego elektronu przyłączenie elektronu od innej cząsteczki zazwyczaj szybko wchodzą w reakcje z wieloma różnymi cząsteczkami 6

7 FORMY WYSTĘPOWANIA TLENU: rozkład elektronów na orbitalach tlen trypletowy 3 O 2 p *2p tlen singletowy 1 O 2 p *2p tlen trypletowy możliwe są trzy orientacje względem zewnętrznego pola magnetycznego tym ustawieniom odpowiadają trzy różne poziomy energetyczne cząsteczki względnie stabilny chemicznie tlen singletowy wszystkie elektrony cząsteczki mają sparowane spiny wypadkowy spin jest równy zero bardziej reaktywny Wzbudzenie trypletowej cząsteczki tlenu do stanu singletowego: pochłonięcie kwantu promieniowania nadfioletowego (i promieniowania o mniejszej długości fali większej energii) niektóre reakcje chemiczne

8 Tlen może ulegać pełnej, czteroelektronowej redukcji: O 2 + 4e H + 2 H 2 O O 2 + e - O 2 -. anionorodnik ponadtlenkowy O 2 + 2e - +H + H 2 O 2 nadtlenek wodoru O e - + H + O 2 + 3e - +H +. OH rodnik hydroksylowy 8

9 Reakcje wolnorodnikowe Inicjacja zachodzi w wyniku: radiolizy - rozpad cząsteczek wody i substancji w niej rozpuszczonych pod wpływem promieniowania jonizującego fotolizy - działanie promieniowania świetlnego prowadzące do wzbudzenia, jonizacji lub rozpadu cząsteczek sonolizy związków organicznych działanie ultradźwiękami na roztwory wodne, prowadzące do powstawania w nich reaktywnych form tlenu jednoelektronowych reakcji redoks homolizy rozpad cząstek inicjatorów 9

10 Reakcje wolnorodnikowe Propagacja polega na zmianie nosicieli niesparowanych elektronów, przy nie ulegającej zmianie całkowitej liczbie wolnych rodników. przeniesienie atomów lub grupy atomów Q * + RH QH + R * H 2* C-CH 2 OH H 3 C-CH 2 OH + * OH H 3 C- * CHOH + H 2 O H 3 C-CH 2 O * 10

11 Reakcje wolnorodnikowe Propagacja addycja przyłączenie się wolnego rodnika do cząsteczki Q * + R C = C R 1 R C * C R 1 I I I I H H H H b- eliminacja - rozerwanie wiązania w położeniu b względem niesparowanego elektronu w stabilnej cząsteczce przekształconej w wolny rodnik Q I R C C * R * + C = C 11

12 Reakcje wolnorodnikowe Propagacja jednoelektronowe reakcje redoks R * + Q R + Q * przegrupowania wewnątrzcząsteczkowe (Ar) 3 C * CH 2 (Ar) 2 C * CH 2 Ar 12

13 Reakcje wolnorodnikowe Terminacja reakcja między dwoma wolnymi rodnikami, kończąca proces prolongacji R 1* + R 2 * R 1 R 2 13

14 Naturalne (komórkowe) źródła wolnych rodników lizosom mieloperoksydaza mitochondria system transportu elektronów cytoplazma oksydaza ksantynowa, ryboflawina, aminy katecholowe, hemoglobina retikulum endoplazmatyczne oksydaza transportująca elektrony cytochrom P-450 błona komórkowa lipoksydazy, syntaza prostaglandynowa, oksydaza błonowa NADPH 14

15 Pozakomórkowe źródła wolnych rodników Promieniowanie: ultrafioletowe, jonizujące Warunki związane ze zmienną ilością tlenu atmosferycznego: komory hiperbaryczne stany zubożenia tlenowego Zanieczyszczenia powietrza np.: ozon, dwutlenek siarki, tlenki azotu, dym tytoniowy Środki spożywcze skażone np. pestycydami, insektycydami, konserwantami Niektóre leki i chemikalia tworzące rodniki w przemianach enzymatycznych np.: paracetamol, cytostatyki z grupy antracyklin: adriamycyna, daunorubina Czynniki wywołujące stres fizyczny i psychiczny Ksenobiotyki środowiska domowego kosmetyki, barwniki tekstylne, materiały izolacyjne i uszczelniające, rozpuszczalniki, środki ochrony drewna 15

16 Anionorodnik ponadtlenkowy O 2 -. HO 2. anionorodnik ponadtlenkowy rodnik wodoronadtlenkowy (postać uprotonowana) W roztworach wodnych znajduje się w równowadze ze swą uprotonowaną formą, rodnikiem wodoronadtlenkowym. W ph=7,4 ok. 0,2% anionorodników ponadtlenkowych jest w formie uprotonowanej, łatwiej przenikającej przez błony niż obdarzony ładunkiem anionorodnik ponadtlenkowy. Reakcja dysproporcjonowania O 2 -* + O 2 -* HO 2* + HO 2 * H 2 O 2 + O 2 HO 2* + O 2 -* 16

17 Anionorodnik ponadtlenkowy podobieństwa i różnice anionorodnik ponadtlenkowy rodnik wodoronadtlenkowy O 2 -* HO 2 * reaktywność dość duża stabilny reaktywność z anionami trudna łatwa przechodzenie przez błony trudno łatwo inicjacja peroksydacji lipidów nie zachodzi łatwo 17

18 Nadtlenek wodoru nie jest wolnym rodnikiem! ulega reakcji dysproporcjonowania: H 2 O 2 + H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 utlenia grupy tiolowe, indolowe, fenolowe i tioestrowe łatwo przenika przez błony komórkowe utlenia jony metali przejściowych Fe +2 + H 2 O 2 OH * + OH - + Fe +3 Cu +1 + H 2 O 2 OH * + OH - + Cu +2

19 Rodnik hydroksylowy jeden z najsilniejszych utleniaczy niska bariera energetyczna mała specyficzność reakcji główne reakcje: oderwanie atomu wodoru od alkanów H 3 C CH 2 OH + * OH H 2 C * CH 2 OH H 3 C * CHOH + H 2 O H 3 C CH 2 O * addycja do podwójnego wiązania (np. kwasu oleinowego) H 3 C (CH 2 ) 7 HC = CH (CH 2 ) 7 COOH + * OH H 3 C (CH 2 ) 7 HC * CH (CH 2 ) 7 COOH OH 19

20 Inne aktywne formy tlenu alotropowa odmiana tlenu ozon O 3 występuje w atmosferze, pochłania promieniowanie ultrafioletowe, jest silną trucizną tlenek azotu NO powstaje w komórkach, w reakcjach z udziałem syntazy tlenku azotu (NOS), w dymie tytoniowym utlenia się do * NO 2, uczestniczy w powstawaniu rodników węglowych i ROO * 1 O 2 - tlen w stanie wzbudzenia, powstaje z rozpadu nadtlenków, pod wpływem światła, utlenia cholesterol, uszkadza aminokwasy: histydynę, metioninę, tyrozynę, cysteinę, ulega reakcji addycji do alkenów i wielonienasyconych kwasów tłuszczowych tworząc nadtlenki kwas nadtlenoazotawy HONO 2 - w reakcjach katalizowanych przez jony metali reaguje z grupami SH białek, jest dawca grupy -NO 2 w reakcji nitrowania nienasyconych kwasów tłuszczowych kwas podchlorawy HOCl wytwarzany głównie przez granulocyty obojętnochłonne w reakcji katalizowanej przez MPO, utlenia grupy tiolowe ( SH) białek i GSH (zredukowany glutation) 20

21 Tlenek azotu NO* połączenie: atomu tlenu z ośmioma elektronami atomu azotu z siedmioma elektronami reaguje z białkami: zawierającymi centra żelazowo-siarkowe, jony metali przejściowych grupy hemowe nietrwały w obecności tlenu 2NO * + O 2 2NO 2 * w organizmie powstaje przy udziale enzymów - syntaz NO 21

22 Ditlenek azotu NO 2 * 2NO * + O 2 2NO 2 * reaguje ze związkami nienasyconymi (np. lipidami) tworząc wolne rodniki, z elektronem na atomie węgla H H H H NO 2 * + R C = C R 1 R C C * R 1 NO 2 rodniki organiczne powstające w reakcjach z tlenem: rodniki nadtlenkowe ROO * rodniki alkoksylowe RO * (+ NO 2 ) w wodzie dysproporcjonowanie: 2NO 2* + H 2 O NO NO H + 22

23 Nadtlenoazotyn nie jest wolnym rodnikiem!!! Tlenek azotu reaguje z anionorodnikiem ponadtlenkowym: NO * + O 2 -* ONOO - krótki czas półtrwania 1s silne właściwości utleniające reaguje z grupami tiolowymi białek reaguje z wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi nitruje reszty tyrozylowe białek (katalizatory reakcji - jony metali przejściowych) hamuje działanie oksydazy cytochromowej i innych elementów łańcucha oddechowego reaguje z anionem HCO 3- tworząc rodnik wodorowęglanowy HCO 3 -* 23

24 Efekt działania reaktywnych form tlenu na komórki utlenianie związków niskocząsteczkowych degradacja kolagenu utlenianie hemoglobiny inaktywacja enzymów i białek transportowych pęknięcia nici DNA, uszkodzenia zasad DNA, degradacja rybozy uszkodzenia chromosomów peroksydacja lipidów błon modyfikacja właściwości antygenowych komórki zaburzenia struktury cytoszkieletu transformacja nowotworowa komórek powstawanie mutacji liza erytrocytów G.Bartosz, Druga twarz tlenu 24

25 Efekt działania reaktywnych form tlenu na organizm choroba niedokrwienna serca, zawał mięśnia sercowego miażdżyca, choroby z autoagresji: reumatoidalne zapalenie stawów toczeń rumieniowaty cukrzyca dystrofia mięśniowa następstwa grypy choroby oczu zaćma, retinopatie, jaskra choroby neurologiczne - choroba Alzheimera, Parkinsona, zespół Downa, stwardnienie rozsiane choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy choroby nowotworowe 25

26 Wzmożone wytwarzanie wolnych rodników Stres oksydacyjny stan organizmu związany z wytworzeniem wolnych rodników i reaktywnych form tlenu RFT zaburzenie równowagi pro- i antyoksydacyjnej na korzyść stanu prooksydacyjnego wzmożenie procesów prooksydacyjnych i zmiany degradacyjnych w komórkach aktywacja białek stresu oksydacyjnego i niebiałkowych antyoksydantów Komórki odpornościowe (makrofagi, fagocyty i neutrofile wytwarzają wolne rodniki w celu niszczenia czynników chorobotwórczych wirusów, bakterii, grzybów Wolne rodniki uczestniczą w: transporcie tlenu przez hemoglobinę aktywacji cytochromu P-450 syntezie prostaglandyn 26

27 Wybuch tlenowy reperfuzja - ischemia Reperfuzja po niedokrwieniu (ischemii) następuje przy niedrożności naczyń krwionośnych przy udarze, zawale transplantacji narządów zabiegach chirurgicznych długim stosowaniu opaski uciskowej niewłaściwej pozycji drętwienie kończyn długotrwałym wysiłku fizycznym Powstający stres oksydacyjny bardzo silnie uszkadza tkanki!! 27

28 Systemy obrony przed wolnymi rodnikami I. Zapobieganie powstawaniu rodnika hydroksylowego usuwanie substratów reakcji nadtlenku wodoru i anionorodnika ponadtlenkowego wiązanie jonów metali przejściowych (ograniczenie ciągu reakcji Fentona) II. Inaktywacja wolnych rodników systemy enzymatyczne antyoksydanty niskocząsteczkowe trzecia linia obrony naprawa uszkodzonego materiału (genetycznego) 28

29 Systemy obrony przed wolnymi rodnikami II. Białka chroniące przed reaktywnymi formami tlenu 1. dysmutaza ponadtlenkowa (SOD) SOD O O H + H 2 O 2 + O 2 2. katalaza (CAT) CAT 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 29

30 Dysmutaza ponadtlenkowa SOD SOD jest metaloproteiną składająca się z: części białkowej (apoenzym) katalitycznej grupy prostetycznej w formie atomu metalu pełniącej funkcję centrum aktywnego. Reakcja przebiega dwuetapowo: I etap - redukcja jonu metalu i uwolnienie O 2 M (n+1) + -SOD + O 2 * M n+ -SOD + O 2 II etap - utlenienie jonu metalu z udziałem O 2 * i H + i wytworzenie H 2 O 2 M n+ -SOD + O 2 * + 2 H + M (n+1) + -SOD + H 2 O 2 gdzie: M = Cu + ; Mn 2+ ; Fe 2+ ; Ni 2+ 30

31 Katalaza CAT enzym z grupy oksydoreduktaz katalizujący proces rozkładu H 2 O 2 do H 2 O i O 2 homotetramer, zbudowany z czterech identycznych podjednostek każda z podjednostek katalazy ma układ hemowy z położonym centralnie atomem żelaza (Fe 3+ ) Fe 3+ w miejscu aktywnym związany czteroma wiązaniami koordynacyjnymi z azotem struktury hemu, piąte wiązanie tworzy z tyrozyną w łańcuchu polipeptydowym białka katalazy podstawowa funkcja katalazy w komórkach - udział w reakcji dysproporcjonowania nadtlenku wodoru: 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 31

32 Systemy obrony przed wolnymi rodnikami II. Białka chroniące przed reaktywnymi formami tlenu 3. peroksydaza glutationowa (GSH-Px) HSe-CH 2 -CH-COO - + NH 3 GSH-Px 2 GSH + H 2 O 2 GSSG + 2 H 2 O białko SH + GSSG białko + GSSG SH SH białko S SG + GSH białko + 2 GSH S S selenocyssteina 32

33 Peroksydaza glutationowa GPx (GSH-PX) rodzina enzymów katalizujących reakcję redukcji H 2 O 2 do wody z jednoczesnym przejściem zredukowanego glutationu GSH w utleniony disulfid glutationu (GSSG): GPx 2GSH + H 2 O 2 GSSG + 2H 2 O redukują nadtlenki organiczne (np. nadtlenki lipidów) do alkoholi: GPx GSH + ROOH ROH + GSSG + H 2 O zawierają selen pod postacią selenocysteiny w centrum aktywnym - selenoperoksydazy HSe-CH 2 -CH-COO - + NH 3 33

34 Systemy obrony przed wolnymi rodnikami II. Białka chroniące przed reaktywnymi formami tlenu 4. reduktaza glutationowa (GR) reduktaza glutationowa GSSG + NADPH + H + 2 GSH + NADP + wykorzystuje NADPH jako czynnik redukujący (źródło elektronów) występuje w cytozolu i mitochondriach główna funkcja - utrzymywanie prawidłowego stężenia GSH w komórkach poprzez przekształcenie GSSG w GSH udział w mechanizmach antyoksydacyjnych potwierdzony zwiększeniem mrna dla GR równocześnie z nasileniem ekspozycji na czynniki prowadzące do stresu oksydacyjnego

35 Systemy obrony przed wolnymi rodnikami III. Antyoksydanty niskocząsteczkowe 1. antyoksydanty hydrofilowe glutation - g - glutamylocysteinyloglicyna kwas askorbinowy witamina C kwas moczowy 2. antyoksydanty hydrofobowe tokoferole witamina E karotenoidy ksantofile likopen 35

36 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Glutation g-glutamylocysteinyloglicyna (g-glu-cys-gly) najbardziej rozpowszechniony niskocząsteczkowy związek tiolowy w przyrodzie; występuje we wszystkich komórkach prokariotycznych i eukariotycznych grupa tiolowa ( SH) zredukowanego GSH może szybko ulec utlenieniu; powstaje forma utleniona - disulfid glutationu GSSG 2 GSH + H 2 O 2 GSSG +2H 2 O 36

37 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Glutation g-glutamylocysteinyloglicyna (g-glu-cys-gly) Detiolacja (deglutationylacja) - przywracanie grup tiolowych białek do postaci zredukowanej organizm odtwarza GSH za pomocą reduktazy glutationowej Neutralizacja wolnych rodników i RFT grupa tiolowa może reagować z O 2 *-, * OH, H 2 O 2 RSH + O 2 *- + H + RS * + H 2 O 2 2 RSH + H 2 O 2 2 RS * + 2H 2 O RSH + * OH RS * + H 2 O 2 RS * RSSR 37

38 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe kwas askorbinowy witamina C w płynach ustrojowych jest prawie całkowicie zdysocjowany (99%) i występuje w postaci anionu askorbinianowego (AH ) askorbinian (AH ) ma właściwości redukujące: z czynnikami utleniającymi w wyniku redukcji jednoelektronowej może tworzyć wolny rodnik askorbylowy (A *- ) o małej reaktywności chemicznej w redukcji dwuelektronowej powstaje kwas dehydroaskorbinowy (DHA), nietrwały i może się rozpadać do kwasu 2,3-diokso-Lgulonowego, który jest podatny na dalsze utlenianie, prowadzące do powstania kwasu szczawiowego i L-treonowego 38

39 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe kwas askorbinowy witamina C Ma bardzo silne właściwości redukujące w stosunku do: anionorodnika ponadtlenkowego, rodnika hydroksylowego, nadtlenku wodoru, rodników nadtlenkowych w wysokich stężeniach zmiata wolne rodniki regulując potencjał oksydacyjno-redukcyjny może wykazywać właściwości prooksydacyjne 39

40 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Witamina C - działanie prooksydacyjne! w niskich stężeniach askorbinian może wykazywać działanie prooksydacyjne aktywność prooksydacyjna jest związana ze zdolnością do interakcji z jonami metali przejściowych, głównie Fe 3+ i Cu 2+ : Fe 3+ + AH Fe 2+ + A *- + H + Fe 2+ + H 2 O 2 Fe 3+ + * OH + OH reakcja Fentona powstające RFT w pewnych warunkach mogą niszczyć komórki zwierzęce, w tym komórki nowotworowe mieszanina askorbinianu z jonami metali przejściowych, w badaniach in vitro ma zdolność inaktywacji wielu białek, niszczenia tłuszczów i DNA w warunkach laboratoryjnych mieszanina jonów żelazowych i askorbinianu jest używana w celu indukowania powstawania rodnika * OH 40

41 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe kwas moczowy kwas moczowy wiąże jony żelaza reaguje z oksydantami anionorodnik moczanowy jest stabilny alantoina 41

42 Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe. Kwas moczowy w fizjologicznym zakresie ph występuje w formie zdysocjowanej jako anion moczanowy, który jest bardziej stabilny i nie reaguje z O 2 anionorodnik moczanowy jest stabilny reaguje z oksydantami: 1 O 2, * OH, H 2 O 2, LOOH, HOCl, ONOO - nie reaguje z O 2 *- wiąże jony żelaza w obecności ONOO - kwas moczowy jest bardzo szybko degradowany, a produkty jego rozkładu mogą być cytotoksyczne. w wysokich stężeniach lub w obecności jonów Cu + /Cu 2+ kwas moczowy (lub jego pochodne) może nasilać peroksydację lipidów działanie prooksydacyjne 42

43 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Bilirubina u ssaków bilirubina powstaje wskutek degradacji części porfirynowej hemu, po uprzednim wyłączeniu i zmagazynowaniu jonu żelaza degradacja hemu prowadzi do powstania zielonkawej biliwerdyny, która następnie ulega redukcji do bilirubiny przy udziale enzymu reduktazy biliwerdynowej i NADPH (dawcy protonu) 43

44 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Bilirubina jako antyoksydant jest jednym z głównych antyoksydantów obecnym w osoczu krwi i w błonach komórkowych chroni przed peroksydacją kwas linolenowy (jedna cząsteczka bilirubiny chroni co najmniej 100 cząsteczek kwasu) dezaktywuje tlen singletowy sprzężona z glukoronianem reaguje z kwasem HClO reaguje z rodnikami nadtlenkowymi ROO * + Brb ROOH + Brb * Brb * + ROO * Brb-OOR Brb * + O 2 Brb-OO * 44

45 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Witamina E - tokoferole główny antyoksydant rozpuszczalny w lipidach obejmuje 8 różnych postaci - każda zbudowana jest z układu pierścieniowego 6-chromanolu i szesnasto węglowego fitylowego łańcucha bocznego łańcuch boczny jest nasycony tokoferole (różnią się liczbą i położeniem grup -CH 3 ) łańcuch boczny zawiera trzy wiązania podwójne - tokotrienole 45

46 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Antyoksydacyjne działanie a-tokoferolu jeden z głównych związków chroniących nasz organizm przed stresem oksydacyjnym uczestniczy w pierwszej linii obrony przed RFT efektywnie wygaszając 1 O 2 nie dochodzi do jego reakcji z resztami wielonienasyconych kwasów tłuszczowych fosfolipidów błon komórkowych oraz hamowana jest reakcja peroksydacji i generowania ich rodników w drugiej linii obrony szybko reaguje z wolnymi rodnikami nadtlenkowymi lipidów: unieczynnia je przerywa ich wytwarzanie oraz hamuje ciąg wolnorodnikowych reakcji łańcuchowych uszkadzających komórki 46

47 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Prooksydacyjne działanie a-tokoferolu Tokoferole mogą działać prooksydacyjnie! podczas redukcji Fe 3+ do Fe 2+ i Cu 2+ do Cu + tokoferole stymulują powstawanie rodników * OH rodnik a-t * poprzez stosunkowo wolną reakcję jest zdolny oderwać wodór z cząsteczki wielonienasyconego kwasu tłuszczowego - działa jako słaby promotor utleniania tłuszczów bogatych w nienasycone kwasy tłuszczowe: a-t * + RH R * + a-th 47

48 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Witamina A retinol jako antyoksydant działa zarówno w I jak i II linii obrony przed RFT (podobnie jak witamina E) w procesach prewencyjnych efektywnie wygasza tlen singletowy w reakcjach wolnorodnikowych na etapie terminacji neutralizuje wolne rodniki powstające podczas peroksydacji lipidów właściwości antyoksydacyjne witaminy A wynikają z obecności w cząsteczce sprzężonych układów wiązań C=C w łańcuchu bocznym retinol ma większą zdolność usuwania rodnika peroksylowego w porównaniu z witaminą E 48

49 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Karotenoidy należą do izoprenoidów; obejmują kilkaset związków, z których około 50 występuje w żywności różnią się położeniem wiązań podwójnych oraz brakiem lub obecnością pierścienia alicyklicznego (β-jononu) w cząsteczce a, b i g -karoten wykazują aktywność prowitaminy A, zaliczane są do odżywczych składników żywności, likopen jest naturalną substancją nieodżywczą 49

50 Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Ksantofile (oksykarotenoidy) pochodne tlenowe karotenów (hydroksylowe, ketonowe, aldehydowe, karboksylowe) powstają podczas utleniania karotenów przy pomocy enzymów występują, obok karotenoidów, w tkankach roślinnych (stanowią 60-70% związków karotenoidowych) i zwierzęcych: luteina - 3,3 -dihydroksy pochodna α-karotenu - występuje praktycznie w tkankach wszystkich roślin zielonych zeaksantyna - izomer luteiny - wyizolowana z nasion kukurydzy astaksantyna barwnik pancerzy skorupiaków, jeżowców, piór i nóg ptasich kryptoksantyna - pomarańczowy barwnik owoców papryki i pomarańczy fukoksantynę barwnik brunatnic uczestniczący w fotosyntezie kapsorubina i kapsantyna - główne barwniki papryki 50

51 Antyoksydacyjne funkcje karotenoidów i ksantofili dzięki obecności skoniugowanej struktury podwójnych wiązań, mogących delokalizować niesparowany elektron usuwają wolne rodniki ( * OH, O 2 -*, RO * ) są silnymi wygaszaczami tlenu singletowego (I linia obrony) zabezpieczają przed powstawaniem nadmiernej ilości reaktywnych form tlenu podczas fotosyntezy (szczególnie tlenu singletowego) w badaniach in vitro wykazano, że b-karoten hamuje peroksydację lipidów przy małym stężeniu tlenu, lecz nie hamuje tego procesu gdy stężenie tlenu jest duże badania wykazały, że b-karoten nie zabezpiecza dostatecznie frakcji lipidowych krwi (LDL) przed peroksydacją 51

52 Kolorowe antyoksydanty POMIDOR karotenoidy, głównie likopen, wit.c SZPINAK, KAPUSTA WŁOSKA, BOTWINA wit. B, kwas foliowy (obniża poziom homocysteiny), fitozwiązki luteina, zeaksantyna BROKUŁY fitozwiązki ( indol-3-karbinol ), b - karoten, wit.c, błonnik. Rośliny krzyżowe zmniejszą zapadalność na raka piersi, żołądka, okrężnicy MALINY antocyjany, polifenole, wit. C, B, PP, mikroelementy żelazo, magnez, kwas ellagowy właściwości antywirusowe i antybakteryjne ORZECHY wit. E, kwasy mono- i wielonienasycone poprawiają poziom dobrego cholesterolu, orzechy włoskie mają kwas ellagowy inicjuje on proces apoptozy komórek nowotworowych ZIELONA HERBATA polifenole tzw. katechiny (moc antyoksydacyjna 100 razy większa niż wit. C), powstrzymują dopływ składników pokarmowych do guzów we wczesnym stadium rozwoju CZERWONE WINO polifenole m.in. resveratrol podnoszą poziom HDL RYBY łosoś, makrela, tran 52