Antioxidante




Antioxidantes são compostos que inibem a oxidação . A oxidação é uma reação química que pode produzir radicais livres , levando a reações em cadeia que podem danificar as células dos organismos. Antioxidantes como tióis ou ácido ascórbico (vitamina C) terminam essas reações em cadeia. Para equilibrar o estado oxidativo , plantas e animais mantêm sistemas complexos de antioxidantes sobrepostos, como glutationa e enzimas (por exemplo, catalase e superóxido dismutase ), produzidos internamente, oudietéticos antioxidantes da vitamina C, e vitamina E .

O termo "antioxidante" é usado principalmente para dois grupos totalmente diferentes de substâncias: produtos químicos industriais que são adicionados aos produtos para evitar a oxidação e compostos naturais presentes nos alimentos e tecidos . Os primeiros, os antioxidantes industriais, têm diversos usos: atuam como conservantes em alimentos e cosméticos, e são inibidores da oxidação nos combustíveis.

Os suplementos dietéticos antioxidantes não demonstraram melhorar a saúde em humanos, ou serem eficazes na prevenção de doenças.  Suplementos de beta-caroteno , vitamina A e vitamina E não têm efeito positivo na taxa de mortalidade ou risco de câncer . Além disso, a suplementação com selênio ou vitamina E não reduz o risco de doença cardiovascular .

Efeitos para a saúde 
Relação com dieta 

Embora certos níveis de vitaminas antioxidantes na dieta sejam necessários para uma boa saúde, ainda há um debate considerável sobre se os alimentos ou suplementos ricos em antioxidantes têm atividade anti-doença. Além disso, se eles são realmente benéficos, não se sabe quais são os antioxidantes que promovem a saúde na dieta e em que quantidades além da ingestão dietética típica.  Alguns autores contestam a hipótese de que vitaminas antioxidantes podem prevenir doenças crônicas,e outros declaram que a hipótese não está provada e está mal orientada.

Os polifenóis , que muitas vezes possuem propriedades antioxidantes in vitro , não são necessariamente antioxidantes in vivo devido ao metabolismo extenso após a digestão.  Em muitos polifenóis, o grupo catecol atua como um aceptor de elétrons e, portanto, é responsável pela atividade antioxidante. No entanto, esse grupo de catecol sofre metabolismo extenso após a captação no corpo humano, por exemplo, catecol-O-metil transferase e, portanto, não consegue mais agir como um aceptor de elétrons. Muitos polifenóis podem ter papéis não antioxidantes em concentrações mínimas que afetam a sinalização célula a célula ,sensibilidade do receptor , atividade enzimática inflamatória ou regulação gênica .

Embora os antioxidantes da dieta tenham sido investigados quanto aos efeitos potenciais sobre doenças neurodegenerativas , como a doença de Alzheimer , a doença de Parkinson e a esclerose lateral amiotrófica ,  esses estudos foram inconclusivos.

Candidatos a drogas 
Medicamentos comuns (e suplementos) com propriedades antioxidantes podem interferir na eficácia de certos medicamentos anticancerígenos e radiação.  Uma revisão sistemática de 2016 examinou o alopurinol e a acetilcisteína como possíveis tratamentos adicionais para a esquizofrenia .Tirilazad , um derivado esteróide que inibe a peroxidação lipídica, mostrou em testes em humanos não ter efeito sobre a mortalidade ou outros desfechos na hemorragia subaracnoide  e piorou os resultados no acidente vascular cerebral isquêmico.

Efeitos adversos

Ácidos redutores relativamente fortes podem ter efeitos antinutrientes ligando-se a minerais da dieta , como ferro e zinco, no trato gastrointestinal, impedindo-os de serem absorvidos. Exemplos notáveis ​​são o ácido oxálico , taninos e ácido fítico , que são ricos em dietas à base de plantas. Deficiências de cálcio e ferro não são incomuns em dietas em países em desenvolvimento, onde menos carne é consumida e há um alto consumo de ácido fítico a partir de grãos e pães integrais não levedados


Alimentos Reduzindo o ácido presente
Grãos de cacau e chocolate, espinafre , nabo e ruibarbo . Ácido oxálico
Grãos integrais , milho, legumes . Ácido fítico
Chá, feijão , repolho . Taninos
Antioxidantes não polares , como o eugenol - um dos principais componentes do óleo de cravo - têm limites de toxicidade que podem ser excedidos com o uso indevido de óleos essenciais não diluídos .  A toxicidade associada a altas doses de antioxidantes solúveis em água, como o ácido ascórbico, é menos preocupante, pois esses compostos podem ser excretados rapidamente na urina .  Mais seriamente, doses muito altas de alguns antioxidantes podem ter efeitos nocivos a longo prazo. O estudo beta-caroteno e Retinol Efficacy Trial (CARET) de pacientes com câncer de pulmão descobriu que os fumantes que receberam suplementos contendo beta-caroteno e vitamina A apresentaram taxas aumentadas de câncer de pulmão. Estudos subseqüentes confirmaram esses efeitos adversos.

Esses efeitos nocivos também podem ser observados em não fumantes, uma vez que uma meta-análise incluindo dados de aproximadamente 230.000 pacientes mostrou que a suplementação de β-caroteno, vitamina A ou vitamina E está associada com aumento da mortalidade, mas não teve efeito significativo da vitamina C.  Nenhum risco à saúde foi observado quando todos os estudos randomizados controlados foram examinados em conjunto, mas um aumento na mortalidade foi detectado quando apenas os ensaios de risco de alta qualidade e baixo viés foram examinados separadamente.  Como a maioria desses testes com viés baixo tratou de pessoas idosas ou pessoas com doença, esses resultados podem não se aplicar à população em geral. Essa meta-análise foi posteriormente repetida e estendida pelos mesmos autores, com a nova análise publicada pela Cochrane Collaboration ; esta análise confirmou os resultados anteriores.  Essas duas publicações são consistentes com algumas metanálises anteriores que também sugeriram que a suplementação com vitamina E aumentava a mortalidade,  e que os suplementos antioxidantes aumentavam o risco de câncer de cólon .  O beta-caroteno também pode aumentar o câncer de pulmão. No geral, o grande número de ensaios clínicos realizados com suplementos antioxidantes sugere que esses produtos não têm efeito sobre a saúde, ou que causam um pequeno aumento na mortalidade em populações idosas ou vulneráveis.

Embora a suplementação com antioxidantes seja amplamente usada na tentativa de prevenir o desenvolvimento de câncer, os antioxidantes podem interferir nos tratamentos do câncer,  já que o ambiente das células cancerígenas causa altos níveis de estresse oxidativo, tornando essas células mais suscetíveis ao estresse oxidativo induzido por tratamentos. Como resultado, ao reduzir o estresse redox nas células cancerígenas, os suplementos antioxidantes (e farmacêuticos) poderiam diminuir a eficácia da radioterapia e da quimioterapia .  Por outro lado, outras revisões sugeriram que os antioxidantes poderiam reduzir os efeitos colaterais ou aumentar os tempos de sobrevivência.

Desafio oxidativo em biologia

Um paradoxo no metabolismo é que, enquanto a grande maioria da vida complexa na Terra requer oxigênio para sua existência, o oxigênio é uma molécula altamente reativa que danifica os organismos vivos produzindo espécies reativas de oxigênio . Consequentemente, os organismos contêm uma complexa rede de metabólitos e enzimas antioxidantes que trabalham em conjunto para prevenir danos oxidativos em componentes celulares, como DNA , proteínas e lipídios .Em geral, os sistemas antioxidantes impedem que essas espécies reativas sejam formadas ou as removem antes que possam danificar os componentes vitais da célula.  No entanto, espécies reativas de oxigênio também têm funções celulares úteis, como a sinalização redox . Assim, a função dos sistemas antioxidantes não é remover totalmente os oxidantes, mas mantê-los em um nível ótimo.

As espécies reativas de oxigênio produzidas nas células incluem peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ), ácido hipocloroso (HClO) e radicais livres como o radical hidroxila (· OH) e o ânion superóxido (O 2 - ).  O radical hidroxila é particularmente instável e reagirá rápida e inespecificamente com a maioria das moléculas biológicas. Esta espécie é produzida a partir de peróxido de hidrogênio em reações redox catalisadas por metais , como a reação de Fenton .  Esses oxidantes podem danificar as células iniciando reações químicas em cadeia, comoperoxidação lipídica , ou por oxidação de DNA ou proteínas.  Danos ao DNA podem causar mutações e possivelmente câncer, se não forem revertidos por mecanismos de reparo de DNA , enquanto danos a proteínas causam inibição enzimática, desnaturação e degradação de proteínas .
O uso de oxigênio como parte do processo de geração de energia metabólica produz espécies reativas de oxigênio.  Nesse processo, o ânion superóxido é produzido como subproduto de várias etapas na cadeia de transporte de elétrons .  Particularmente importante é a redução da coenzima Q no complexo III , uma vez que um radical livre altamente reativo é formado como um intermediário (Q · - ). Esse intermediário instável pode levar ao "vazamento" de elétrons, quando os elétrons saltam diretamente para o oxigênio e formam o ânion superóxido, em vez de se moverem pela série normal de reações bem controladas da cadeia de transporte de elétrons. Peróxido também é produzido a partir da oxidação de reduzidas flavoproteínas , tais como complexo I .  No entanto, embora essas enzimas possam produzir oxidantes, a importância relativa da cadeia de transferência de elétrons para outros processos que geram peróxido não é clara. Em plantas, algas e cianobactérias , espécies reativas de oxigênio também são produzidas durante a fotossíntese ,  particularmente sob condições de alta intensidade de luz .  Esse efeito é parcialmente compensado pelo envolvimento de carotenóides na fotoinibição.e em algas e cianobactérias, por grande quantidade de iodeto e selênio ,  o que envolve esses antioxidantes reagindo com formas superreduzidas dos centros de reação fotossintética para evitar a produção de espécies reativas de oxigênio.

Exemplos de compostos antioxidantes bioativos

Os antioxidantes são classificados em duas grandes divisões, dependendo se são solúveis em água ( hidrofílico ) ou em lipídios ( lipofílico ). Em geral, os antioxidantes solúveis em água reagem com oxidantes no citosol celular e no plasma sanguíneo , enquanto os antioxidantes lipossolúveis protegem as membranas celulares da peroxidação lipídica.  Estes compostos podem ser sintetizados no corpo ou obtidos da dieta. Os diferentes antioxidantes estão presentes em uma ampla gama de concentrações em fluidos corporais e tecidos, com alguns como glutationa ou ubiquinona presentes principalmente dentro das células, enquanto outros, comoo ácido úrico é distribuído de maneira mais uniforme (veja a tabela abaixo). Alguns antioxidantes são encontrados apenas em alguns organismos e estes compostos podem ser importantes em patógenos e podem ser fatores de virulência .

A importância relativa e interações entre esses diferentes antioxidantes é uma questão muito complexa, com os vários compostos antioxidantes e sistemas de enzimas antioxidantes tendo efeitos sinérgicos e interdependentes uns sobre os outros.  A ação de um antioxidante pode, portanto, depender do funcionamento adequado de outros membros do sistema antioxidante.  A quantidade de proteção fornecida por qualquer um antioxidante também dependerá de sua concentração, sua reatividade em relação às espécies reativas de oxigênio em particular sendo consideradas, e o status dos antioxidantes com os quais ela interage.

Alguns compostos contribuem para a defesa antioxidante através da quelação de metais de transição e impedindo-os de catalisar a produção de radicais livres na célula. Particularmente importante é a capacidade de sequestrar o ferro, que é a função das proteínas de ligação ao ferro , como a transferrina e a ferritina .  O selênio e o zinco são comumente referidos como nutrientes antioxidantes , mas esses elementos químicos não têm ação antioxidante e são necessários para a atividade de algumas enzimas antioxidantes, como discutido abaixo.

Antioxidante Solubilidade Concentração no soro humano ( μM ) Concentração no tecido hepático ( μmol / kg )
Ácido ascórbico ( vitamina C ) agua 50–60 260 (humano)
Glutationa agua 4 6.400 (humanos)
Ácido lipoico agua 0,1 a 0,7 4–5 (rato)
Ácido úrico agua 200–400 1.600 (humanos)
Carotenos Lipídico β-caroteno : 0,5–1
retinol (vitamina A): 1–3

5 (humanos, carotenóides totais)
α-tocoferol (vitamina E) Lipídico 10–40 50 (humano)
Ubiquinol (coenzima Q) Lipídico 5 200 (humano)
Ácido úrico
O ácido úrico é de longe o antioxidante de maior concentração no sangue humano. O ácido úrico (AU) é uma oxipurina antioxidante produzida a partir da xantina pela enzima xantina oxidase e é um produto intermediário do metabolismo das purinas .  Em quase todos os animais terrestres, a urate oxidase catalisa ainda mais a oxidação de ácido úrico em alantoína ,  mas em humanos e primatas mais elevados, o gene da urato oxidase não é funcional, de modo que a AU não é mais degradada.  As razões evolutivas para essa perda de conversão de urato em alantoína continuam sendo o tópico da especulação ativa. Os efeitos antioxidantes do ácido úrico levaram pesquisadores a sugerir que essa mutação é benéfica para os primatas e humanos.  Estudos de aclimatação em altas altitudes sustentam a hipótese de que o urato age como um antioxidante ao mitigar o estresse oxidativo causado pela hipóxia em altitude elevada.

O ácido úrico tem a maior concentração de qualquer antioxidante no sangue  e fornece mais da metade da capacidade antioxidante total do soro humano.  As atividades antioxidantes do ácido úrico também são complexas, visto que ele não reage com alguns oxidantes, como o superóxido , mas atua contra o peroxinitrito ,  peróxidos e ácido hipocloroso . As preocupações sobre a contribuição elevada da UA para a gota devem ser consideradas como um dos muitos fatores de risco.  Por si só, o risco de gota relacionado à AI em níveis elevados (415-530 μmol / L) é de apenas 0,5% ao ano, com um aumento para 4,5% ao ano na UA.níveis de supersaturação (535+ μmol / L).  Muitos desses estudos supracitados determinaram as ações antioxidantes da AU dentro dos níveis fisiológicos normais, e alguns encontraram atividade antioxidante em níveis tão altos quanto 285 μmol / L.

Vitamina C 
O ácido ascórbico ou " vitamina C " é um monossacárido de oxidação-redução ( redox ) catalisador encontrada tanto em animais e plantas. Como uma das enzimas necessárias para produzir ácido ascórbico foi perdida por mutação durante a evolução dos primatas , os seres humanos precisam obtê-la da dieta; é, portanto, uma vitamina. A maioria dos outros animais é capaz de produzir este composto em seus corpos e não o requer em suas dietas.  O ácido ascórbico é necessário para a conversão do procolágeno em colágeno , oxidando os resíduos de prolina emhidroxiprolina . Em outras células, ela é mantida em sua forma reduzida pela reação com a glutationa, que pode ser catalisada pela proteína dissulfeto isomerase e glutaredoxinas .  O ácido ascórbico é um catalisador redox que pode reduzir e, assim, neutralizar espécies reativas de oxigênio, como o peróxido de hidrogênio.  Além de seus efeitos antioxidantes diretos, o ácido ascórbico é também um substrato para a enzima redox ascorbato peroxidase , uma função que é particularmente importante na resistência ao estresse em plantas. O ácido ascórbico está presente em níveis elevados em todas as partes das plantas e pode atingir concentrações de 20  milimolarem cloroplastos .

Glutationa 

A glutationa é um peptídeo contendo cisteína encontrado na maioria das formas de vida aeróbica. Não é necessário na dieta e é sintetizado nas células a partir de seus aminoácidos constituintes .A glutationa tem propriedades antioxidantes, já que o grupo tiol em sua porção cisteína é um agente redutor e pode ser reversivelmente oxidado e reduzido. Nas células, a glutationa é mantida na forma reduzida pela enzima glutationa redutase e por sua vez reduz outros metabólitos e sistemas enzimáticos, como ascorbato no ciclo glutationa-ascorbato , glutationa peroxidases e glutaredoxinas , bem como reagir diretamente com oxidantes.  Devido à sua alta concentração e seu papel central na manutenção do estado redox da célula, a glutationa é um dos antioxidantes celulares mais importantes.  Em alguns organismos, a glutationa é substituída por outros tióis, como por micotiol no Actinomiceto , bacillitiol em algumas bactérias Gram-positivas ,  ou por tripanotiona nos cinetoplastídeos .

Vitamina E 
A vitamina E é o nome coletivo de um conjunto de oito tocoferóis e tocotrienóis relacionados , que são vitaminas lipossolúveis com propriedades antioxidantes.Destes, α-tocoferol tem sido o mais estudado por apresentar a maior biodisponibilidade , com o corpo preferencialmente absorvendo e metabolizando essa forma.

Afirma-se que a forma de α-tocoferol é o mais importante antioxidante lipossolúvel, e que protege as membranas da oxidação, reagindo com radicais lipídicos produzidos na reação em cadeia da peroxidação lipídica.  Isso remove os intermediários de radicais livres e impede que a reação de propagação continue. Esta reação produz radicais α-tocoferoxil oxidados que podem ser reciclados de volta à forma ativa reduzida através de redução por outros antioxidantes, como ascorbato, retinol ou ubiquinol.  Isso está de acordo com os achados que mostram que o α-tocoferol, mas não os antioxidantes hidrossolúveis, protege eficientemente as células deficientes em glutationa peroxidase 4 ( GPX4 ) da morte celular.  O GPx4 é a única enzima conhecida que reduz eficientemente os hidroperóxidos lipídicos dentro das membranas biológicas.

Entretanto, os papéis e a importância das várias formas de vitamina E não são atualmente claros,  e foi sugerido até mesmo que a função mais importante do α-tocoferol é como uma molécula de sinalização , com essa molécula não apresentando papel no metabolismo antioxidante.  As funções das outras formas de vitamina E são ainda menos bem compreendidas, embora o γ-tocoferol seja um nucleófilo que possa reagir com mutágenos eletrofílicos ,  e os tocotrienóis podem ser importantes na proteção dos neurônios contra danos.

Atividades pró-oxidantes

Antioxidantes que são agentes redutores também podem agir como pró-oxidantes. Por exemplo, a vitamina C tem atividade antioxidante quando reduz as substâncias oxidantes, como o peróxido de hidrogênio,  mas também reduz os íons metálicos que geram radicais livres através da reação 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 -
A importância relativa das atividades antioxidante e pró-oxidante dos antioxidantes é uma área de pesquisa atual, mas a vitamina C, que exerce seus efeitos como uma vitamina por oxidação de polipeptídeos, parece ter uma ação principalmente antioxidante no corpo humano.  No entanto, há menos dados disponíveis para outros antioxidantes dietéticos, como a vitamina E,  ou os polifenóis .  Da mesma forma, a patogênese de doenças envolvendo hiperuricemia provavelmente envolve as propriedades pró-oxidantes diretas e indiretas do ácido úrico.

Ou seja, paradoxalmente, agentes que são normalmente considerados antioxidantes podem atuar como pró-oxidantes condicionais e, na verdade, aumentar o estresse oxidativo. Além do ascorbato, pró-oxidantes condicionais medicamente importantes incluem ácido úrico e aminoácidos sulfidrílicos, como homocisteína . Normalmente, isso envolve alguns metais da série de transição, como cobre ou ferro, como catalisador. O papel potencial do papel pró-oxidante do ácido úrico na (por exemplo) aterosclerose e acidente vascular cerebral isquêmico é considerado acima. Outro exemplo é o postulado papel da homocisteína na aterosclerose.

Sistemas enzimáticos 

Tal como acontece com os antioxidantes químicos, as células são protegidas contra o estresse oxidativo por uma rede de interação de enzimas antioxidantes.  Aqui, o superóxido liberado por processos como a fosforilação oxidativa é primeiro convertido em peróxido de hidrogênio e depois reduzido a fim de fornecer água. Esta via de desintoxicação é o resultado de múltiplas enzimas, com dismutase de superóxido catalisando o primeiro passo e depois catalases e várias peroxidases removendo o peróxido de hidrogênio. Assim como com os metabólitos antioxidantes, as contribuições dessas enzimas para as defesas antioxidantes podem ser difíceis de separar umas das outras, mas a geração de camundongos transgênicos sem uma única enzima antioxidante pode ser informativa.

Superóxido dismutase, catalase e peroxirredoxinas
Superóxido dismutases (SODs) são uma classe de enzimas intimamente relacionadas que catalisam a quebra do ânion superóxido em oxigênio e peróxido de hidrogênio.  As enzimas SOD estão presentes em quase todas as células aeróbicas e nos fluidos extracelulares. As enzimas superóxido dismutase contêm cofatores de íons metálicos que, dependendo da isoenzima, podem ser cobre, zinco, manganês ou ferro. Em humanos, o cobre / zinco SOD está presente no citosol , enquanto o manganês SOD está presente na mitocôndria . Existe também uma terceira forma de SOD em fluidos extracelulares , que contém cobre e zinco em seus locais ativos. A isoenzima mitocondrial parece ser a mais importante biologicamente desses três, já que os camundongos sem essa enzima morrem logo após o nascimento.  Em contraste, os camundongos sem cobre / zinco SOD (Sod1) são viáveis, mas têm numerosas patologias e tempo de vida reduzido, enquanto camundongos sem SOD extracelular têm defeitos mínimos (sensíveis à hiperóxia ).  Em plantas, as isoenzimas SOD estão presentes no citosol e nas mitocôndrias, com uma SOD de ferro encontrada nos cloroplastos que está ausente dos vertebrados e leveduras .

Catalases são enzimas que catalisam a conversão do peróxido de hidrogênio em água e oxigênio, usando um cofator de ferro ou manganês.  Esta proteína é localizada em peroxissomas na maioria das células eucarióticas .  Catalase é uma enzima incomum, pois, embora o peróxido de hidrogênio seja seu único substrato, ele segue um mecanismo de pingue-pongue . Aqui, seu cofator é oxidado por uma molécula de peróxido de hidrogênio e depois regenerado pela transferência do oxigênio ligado a uma segunda molécula de substrato. Apesar de sua aparente importância na remoção de peróxido de hidrogênio, humanos com deficiência genética de catalase - " acatalasemia " - ou camundongosgeneticamente modificados para não possuírem catalase completamente, sofrem poucos efeitos nocivos

Peroxirredoxinas são peroxidases que catalisam a redução do peróxido de hidrogênio, hidroperóxidos orgânicos , assim como peroxinitrito .  Eles são divididos em três classes: peroxirredoxinas típicas de 2-cisteína; peroxirredoxinas atípicas de 2-cisteína; e peroxirredoxinas de 1-cistea. Essas enzimas compartilham o mesmo mecanismo catalítico básico, no qual uma cisteína redox-ativa (a cisteína peroxidática) no sítio ativo é oxidada a um ácido sulfênico pelo substrato de peróxido.  A oxidação excessiva desse resíduo de cisteína nas peroxirredoxinas inativa essas enzimas, mas isso pode ser revertido pela ação da sulfiredoxina . Peroxirredoxinas parecem ser importantes no metabolismo antioxidante, como os ratos que faltam peroxiredoxina 1 ou 2 ter encurtado vida útil e sofrem de anemia hemolítica , enquanto que as plantas usam peroxirredoxinas para remover o peróxido de hidrogénio gerado nos cloroplastos.

Sistemas de tiorredoxina e glutationa
O sistema tiorredoxina contém a tiorredoxina da proteína 12-k Da e a sua tiorredoxina redutase associada . Proteínas relacionadas à tiorredoxina estão presentes em todos os organismos seqüenciados. Plantas, como a Arabidopsis thaliana , possuem uma grande diversidade de isoformas.  O sítio ativo da tiorredoxina consiste em duas cisteínas vizinhas , como parte de um motivo CXXC altamente conservado , que pode alternar entre uma forma ativa de ditiol (reduzida) e um dissulfeto oxidado.Formato. Em seu estado ativo, a tiorredoxina age como um eficiente agente redutor, capturando espécies reativas de oxigênio e mantendo outras proteínas em seu estado reduzido.  Depois de oxidada, a tiorredoxina ativa é regenerada pela ação da tiorredoxina redutase, usando o NADPH como doador de elétrons .

O sistema de glutationa inclui glutationa, glutationa redutase , glutationa peroxidases e glutationa S- transferases .  Este sistema é encontrado em animais, plantas e microorganismos.peroxidase de glutationa é uma enzima que contém quatro selénio - co-factores que catalisam a decomposição de peróxido de hidrogénio e hidroperóxidos orgânicos. Existem pelo menos quatro diferentes isoenzimas de peroxidase de glutationa em animais.A glutationa peroxidase 1 é a mais abundante e é um eliminador muito eficiente de peróxido de hidrogênio, enquanto a glutationa peroxidase 4 é mais ativa com hidroperóxidos lipídicos. Surpreendentemente, a glutationa peroxidase 1 é dispensável, já que os ratos que não possuem essa enzima têm uma expectativa de vida normal,  mas eles são hipersensíveis ao estresse oxidativo induzido. Além disso, as glutationa S- transferases apresentam alta atividade com peróxidos lipídicos.  Essas enzimas estão em níveis particularmente altos no fígado e também servem no metabolismo de desintoxicação .

O estresse oxidativo na doença 

Acredita-se que o estresse oxidativo contribua para o desenvolvimento de uma ampla gama de doenças, incluindo a doença de Alzheimer ,  doença de Parkinson ,  as patologias causadas pelo diabetes ,artrite reumatóide ,  e neurodegeneração em doenças do neurônio motor .  Em muitos desses casos, não está claro se os oxidantes desencadeiam a doença ou se são produzidos como uma conseqüência secundária da doença e do dano geral ao tecido; Um caso em que esta ligação é particularmente bem compreendida é o papel do estresse oxidativo na doença cardiovascular . Aqui, a oxidação da lipoproteína de baixa densidade (LDL) parece desencadear o processo de aterogênese , que resulta em aterosclerose e, finalmente, doença cardiovascular.

Danos oxidativos no DNA podem causar câncer. Várias enzimas antioxidantes, como a superóxido dismutase, a catalase, a glutationa peroxidase, a glutationa redutase, a glutationa S-transferase etc. protegem o DNA do estresse oxidativo. Tem sido proposto que polimorfismos nessas enzimas estão associados a danos no DNA e, consequentemente, o risco de suscetibilidade ao câncer do indivíduo.

Uma dieta baixa em calorias prolonga a vida mediana e máxima em muitos animais. Este efeito pode envolver uma redução no estresse oxidativo.  Embora existam algumas evidências para apoiar o papel do estresse oxidativo no envelhecimento em organismos modelo como Drosophila melanogaster e Caenorhabditis elegans ,  a evidência em mamíferos é menos clara.  De fato, uma revisão de 2009 de experimentos em camundongos concluiu que quase todas as manipulações de sistemas antioxidantes não tiveram efeito sobre o envelhecimento.

Usos em tecnologia

Conservantes de alimentos
Antioxidantes são usados ​​como aditivos alimentares para ajudar a proteger contra a deterioração dos alimentos . A exposição ao oxigênio e à luz solar são os dois principais fatores na oxidação dos alimentos, de modo que a comida é preservada mantendo-se no escuro e selando-a em recipientes ou mesmo revestindo-a com cera, como acontece com os pepinos. No entanto, como o oxigênio também é importante para a respiração da planta , o armazenamento de materiais vegetais em condições anaeróbicas produz sabores desagradáveis ​​e cores desagradáveis.  Consequentemente, a embalagem de frutas e vegetais frescos contém uma atmosfera de oxigênio de aproximadamente 8%. Os antioxidantes são uma classe particularmente importante de conservantes como, ao contrário bacteriana ou fúngicadeterioração, as reações de oxidação ainda ocorrem de forma relativamente rápida em alimentos congelados ou refrigerados.  Esses conservantes incluem antioxidantes naturais, como ácido ascórbico (AA, E300) e tocoferóis (E306), bem como antioxidantes sintéticos, como propil galato (PG, E310), butilhidroquinona terciária (TBHQ), hidroxianisol butilado (BHA, E320 ) e hidroxitolueno butilado (BHT, E321).

As moléculas mais comuns atacadas pela oxidação são as gorduras insaturadas; a oxidação faz com que fiquem rançosos . Como os lipídios oxidados geralmente são descoloridos e geralmente têm sabores desagradáveis, como sabores metálicos ou sulfurosos , é importante evitar a oxidação em alimentos ricos em gordura. Assim, esses alimentos raramente são preservados por secagem; em vez disso, eles são preservados por fumar , salgando ou fermentando . Alimentos menos gordurosos, como frutas, são pulverizados com antioxidantes sulfurosos antes da secagem ao ar. A oxidação é frequentemente catalisada por metais, e é por isso que gorduras como manteiga nunca devem ser embrulhadas em papel alumínio.ou mantidos em recipientes de metal. Alguns alimentos gordurosos, como o azeite, são parcialmente protegidos da oxidação pelo seu conteúdo natural de antioxidantes, mas permanecem sensíveis à fotooxidação.  Conservantes antioxidantes também são adicionados a cosméticos à base de gordura, como batons e hidratantes, para evitar a rancidez.

Usos industriais 

Antioxidantes são freqüentemente adicionados a produtos industriais. Um uso comum é como estabilizadores em combustíveis e lubrificantes para evitar a oxidação, e em gasolinas para evitar a polimerização que leva à formação de resíduos incrustantes do motor.  Em 2014, o mercado mundial de antioxidantes naturais e sintéticos foi de US $ 2,25 bilhões, com previsão de crescimento para US $ 3,25 bilhões até 2020.

Estabilizadores de polímeros antioxidantes são amplamente utilizados para prevenir a degradação de polímeros como borrachas, plásticos e adesivos que causam uma perda de força e flexibilidade nestes materiais.  Polímeros contendo ligações duplas em suas cadeias principais, como borracha natural e polibutadieno , são especialmente suscetíveis à oxidação e ozonólise . Eles podem ser protegidos por antiozonantes . Os polímeros sólidos começam a rachar nas superfícies expostas, à medida que o material se degrada e as correntes se partem. O modo de cracking varia entre o oxigênio e o ozônioataque, o primeiro causando um efeito "pavimento louco", enquanto o ataque de ozônio produz rachaduras mais profundas alinhadas em ângulo reto com a tensão de tração no produto. Oxidação e degradação por UV também estão freqüentemente ligadas, principalmente porque a radiação UV cria radicais livres por quebra de ligação. Os radicais livres reagem com o oxigênio para produzir radicais peróxidos que causam ainda mais danos, muitas vezes em uma reação em cadeia . Outros polímeros suscetíveis à oxidação incluem polipropileno e polietileno . O primeiro é mais sensível devido à presença de átomos de carbono secundáriospresente em todas as unidades de repetição. O ataque ocorre neste ponto porque o radical livre formado é mais estável do que um formado em um átomo de carbono primário . A oxidação do polietileno tende a ocorrer em elos fracos da cadeia, como pontos de ramificação em polietileno de baixa densidade .

Níveis na comida 

Vitaminas antioxidantes são encontradas em vegetais, frutas, ovos, legumes e nozes. As vitaminas A, C e E podem ser destruídas por armazenamento a longo prazo ou cozimento prolongado.  Os efeitos do cozimento e processamento de alimentos são complexos, pois esses processos também podem aumentar a biodisponibilidade de antioxidantes, como alguns carotenóides em vegetais.  Os alimentos processados ​​contêm menos vitaminas antioxidantes que os alimentos frescos e não cozidos, pois a preparação expõe os alimentos ao calor e ao oxigênio.

Vitaminas antioxidantes Alimentos contendo altos níveis de vitaminas antioxidantes
Vitamina C (ácido ascórbico) Frutas e vegetais frescos ou congelados
Vitamina E (tocoferóis, tocotrienóis) Óleos vegetais , nozes e sementes
Carotenóides ( carotenos como provitamina A ) Frutas, legumes e ovos
Outros antioxidantes não são obtidos a partir da dieta, mas são feitos no corpo. Por exemplo, o ubiquinol (coenzima Q) é pouco absorvido pelo intestino e é feito através da via do mevalonato .  Outro exemplo é a glutationa , que é feita a partir de aminoácidos. Como qualquer glutationa no intestino é decomposta em cisteína livre, glicina e ácido glutâmico antes de ser absorvida, mesmo uma grande ingestão oral tem pouco efeito sobre a concentração de glutationa no corpo. Embora grandes quantidades de aminoácidos contendo enxofre, como a acetilcisteína, possam aumentar a glutationa, Não há evidências de que a ingestão de altos níveis desses precursores de glutationa seja benéfica para adultos saudáveis.

Medição e invalidação de ORAC 
A medição do teor de antioxidantes nos alimentos não é um processo simples, já que os antioxidantes são coletivamente um grupo diversificado de compostos com diferentes reatividades para várias espécies reativas de oxigênio. Na ciência alimentar , a capacidade de absorção de radicais de oxigênio (ORAC) já foi um padrão da indústria para estimar a força antioxidante de alimentos integrais, sucos e aditivos alimentares, principalmente a partir da presença de polifenóis .  Medições e classificações anteriores do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos foram retiradas em 2012 como biologicamente irrelevantes para a saúde humana, referindo-se à ausência de evidências fisiológicas para polifenóis com propriedades antioxidantes in vivo .Consequentemente, o método ORAC, derivado apenas deexperimentos in vitro , não é mais considerado relevante para dietas ou biologia humana.

Medições in vitro alternativas do conteúdo de antioxidantes em alimentos - também baseadas na presença de polifenóis - incluem o reagente de Folin-Ciocalteu e o teste de capacidade antioxidante equivalente do Trolox .

História 
Como parte de sua adaptação da vida marinha, as plantas terrestres começaram a produzir antioxidantes não-marinhos, como ácido ascórbico ( vitamina C ), polifenóis e tocoferóis . A evolução das plantas de angiospermas entre 50 e 200 milhões de anos resultou no desenvolvimento de muitos pigmentos antioxidantes - particularmente durante o período Jurássico - como defesas químicas contra espécies reativas de oxigênio que são subprodutos da fotossíntese . Originalmente, o termo antioxidante referia-se especificamente a um produto químico que impedia o consumo de oxigênio. No final do século XIX e início do século XX, um extenso estudo concentrou-se no uso de antioxidantes em processos industriais importantes, como a prevenção da corrosão de metais , a vulcanização da borracha e a polimerização de combustíveis na incrustação de motores de combustão interna .

Pesquisas iniciais sobre o papel dos antioxidantes na biologia concentraram-se em seu uso na prevenção da oxidação de gorduras insaturadas , que é a causa do ranço .  A atividade antioxidante pode ser medida simplesmente colocando a gordura em um recipiente fechado com oxigênio e medindo a taxa de consumo de oxigênio. No entanto, foi a identificação das vitaminas C e E como antioxidantes que revolucionaram o campo e levaram à percepção da importância dos antioxidantes na bioquímica dos organismos vivos .  Os possíveis mecanismos de açãoOs antioxidantes foram explorados pela primeira vez quando se reconheceu que uma substância com actividade anti-oxidativa é provavelmente uma que é facilmente oxidada. Pesquisas sobre como a vitamina E previne o processo de peroxidação lipídica levaram à identificação de antioxidantes como agentes redutores que previnem reações oxidativas, muitas vezes buscando espécies reativas de oxigênio antes que elas danifiquem as células.

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