摘要

通過研究幾種抗氧化劑對氧化應激引起的生物分子損傷的保護作用，從抗氧化劑的“側麵”，即通過觀察抗氧化劑本身與氧化物質的反應，並對產生的產物進行表征，就有可能將抗氧化劑分為三種不同的類型。抗氧化劑可以作為氧化物種的清道夫，修複受損的生物分子，或賦予具有抗氧化活性的新產品，啟動抗氧化級聯。這三種作用——清除、修複和級聯——可以單獨作用，也可以累積作用。根據作用類型對抗氧化劑進行新的分類，可以為理解抗氧化劑的保護機製提供新的見解，並為設計新的和更有效的抗氧化劑提供新的視角。

關鍵字

抗氧化劑;清除;修理;級聯

簡介

在過去的幾十年裏，大量的研究工作致力於研究抗氧化劑作為抗氧化應激誘導的生物相關分子損傷的保護劑[1-3]。

氧化應激可以被定義為由活性氧(ROS)在活組織分子上引起的化學變化的生物學結果。活性氧可在生物物質與電離輻射(伽馬射線、β射線或X射線)或外源製劑(如汙染物、外來生物製劑或代謝物)相互作用時產生。

因此，人們付出了巨大的努力尋找分子——所謂的抗氧化劑——能夠保護生物目標免受活性氧誘導的損傷，特別是來自自然來源的損傷，因為它們是人類日常飲食的重要組成部分。

然而，目前發表的大量關於抗氧化劑對生物靶標保護的研究，幾乎都集中在抗氧化劑對生物靶標損傷的保護作用上;也就是說，觀察抗氧化劑在避免生物分子氧化方麵的效果。從這個角度來看，好的抗氧化劑是一種分子，當生物分子處於氧化應激狀態時，由於抗氧化劑有清除氧化自由基的能力，可以通過標準(測試)方法來測量[4-7]，它可以保留(全部或部分)生物分子。

過去二十年來，我們在這一領域的研究工作一直集中在另一邊；也就是研究抗氧化劑與ROS反應時自身發生的變化[8- 13]。氧化自由基通過抗氧化和/或擬輻射(光解或化學)過程的適當水溶液的伽馬輻射解產生，並用色譜技術(HPLC/GC-MS)對產物進行分析[11-13]。在某些情況下，瞬態自由基被電子自旋共振譜表征[9,11,14]。

識別抗氧化劑的氧化產物和(在可能的情況下)涉及的中間體可以對保護機製有新的認識[9,11-13]，並為設計新的、更有效的抗氧化劑[15]提供提示。

類型的抗氧化劑

抗氧化劑可以定義為任何一種物質，當其濃度低於可氧化底物時，可顯著延遲或阻止該底物的氧化[16]。抗氧化劑與ROS(如氧化自由基)的反應可以通過三種不同的途徑發生:順序電子轉移-質子轉移(SETPT，由電離勢/質子解離焓控製);H原子抽象(HAT，由鍵解離焓控製)和順序質子損失-電子轉移(SPLET，由質子親和/電子轉移焓控製)[10]。無論反應機理如何，抗氧化劑都會被氧化並產生一種新的自由基，這種自由基在與被保護的生物靶標相互作用時表現出不同的行為。

掃氣效果

這是最常見的作用，它被認為是一種抗氧化劑在保護生物目標免受氧化應激誘導的損傷方麵所發揮的作用。上述關於抗氧化能力的一般和經典研究都是基於這一效應。考慮到生物靶標(BT)和抗氧化劑(AO)都存在於產生氧化應激條件的介質中，它們都與破壞物種(如氧化自由基OR•)發生反應，如方案I所示。

英國電信+或^•→BTox^•(1）

AO +或^•→X^•（2）

方案我

在反應(2)中形成的X•自由基現在可以與生物靶標進一步反應(或不反應)。無論如何，考慮到氧化自由基是非常活潑的物種(例如羥基自由基，它與具有相似速率常數的有機和/或無機分子反應，接近擴散極限)[13]，方案I說明了一個簡單的和預期的動力學競爭現象。如果抗氧化劑清除了部分氧化自由基，則生物靶標的消耗程度較低。這已被觀察到，例如黃嘌呤衍生物[8]對DNA堿基的保護。

修複的效果

從化學的角度來看，抗氧化劑是一種還原性物質。除了上麵提到的清除作用，抗氧化劑(AO)也可以通過減少氧化的生物靶標(BT)發生反應_牛^•)根據計劃II，退回原表格(BT)。

英國電信+或^•→BTox^•（3）

AO +或^•→X^•（4）

BTox^•ao→bt + y^•（5）

方案二

在一係列黃嘌呤衍生物上觀察到如方案II式(5)所示的修複效應，其中一些黃嘌呤的氧化形式被其他黃嘌呤衍生物還原，取決於這些化合物的相對氧化還原電位，循環伏安法[9]證實了這一點。

級聯效應

最近對黃嘌呤[12]、安替比林[11]和肉桂酸[13]衍生物的研究表明，抗氧化劑對氧化應激誘導的生物靶標(如DNA腺嘌呤)損傷具有保護作用，這不能完全歸因於上述(聯合)清除和修複作用。在這些情況下，抗氧化劑的一些最終穩定氧化產物(因此研究抗氧化劑本身氧化後發生的事情很重要)顯示能夠修複被氧化的生物靶標[11-13]。

通過使用羥基自由基作為ROS，黃嘌呤衍生物(尿酸衍生物)的羥基化產物或去甲基化產物顯示能夠修複腺嘌呤氧化產生的自由基[12]。在安替比林衍生物的情況下，還觀察到羥基自由基誘導的氨基去甲基化反應[11]。最後，肉桂酸及其衍生物在羥基自由基[13]的羥基化作用下也被證明能提供新的更好的抗氧化劑。方案三說明了總體和總體情況。

英國電信+或^•→BTox^•(6）

AO +或^•→X^•(7）

X^•→……→π,…（8）

或^•W +π→^•（9)

BTox^•+ Pi→BT + Z (10)

第三方案

在方案三中，式(6)和式(7)之間的競爭說明了清除效應。式(8)和(9)和/或(8)和(10)的和說明了級聯效應。

結論

在這篇簡短的綜述中給出的例子使考慮的抗氧化劑分類為三種不同的類型;關於它們在保護生物靶點對抗氧化應激誘導損傷方麵所起的作用。

這些抗氧化劑的作用可以以累積的方式發生，例如，清除作用加修複作用，清除作用加級聯效應，甚至三種作用同時發生。這意味著，特別是在後一種情況下，一種等效的抗氧化劑可以防止一個生物分子的多個等效物被氧化劑破壞。

然而,在體外能夠得出這些結論的研究還不足以確定天然抗氧化劑的有效性或指定新的合成抗氧化劑的設計。例如，一種好的抗氧化劑可以產生一種新產品，它既可以是促氧化劑，也可以是不反應的物種，或者是另一種(甚至更好的)抗氧化劑。無論如何，新產品可能有(或沒有)毒性，這必須進行評估。因此，對抗氧化劑的化學研究必須輔以有關人類健康安全的毒理學論文。

參考文獻

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條信息

文章類型:原始研究

引用:維埃拉·AJSC和桑托斯·PMP(2017):抗氧化劑的初步分類:它們在保護生物目標免受氧化應激誘導損傷時發揮什麼作用?醫學化學與藥物雜誌1(1):dx.doi.org/10.16966/2578-9589.101

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出版的曆史:

收到日期:2017年10月17日,

接受日期:2017年11月21日,

發表日期:2017年11月27日,