ANTIOKSIDATIVNA I ANTIRADIKALNA AKTIVNOST POLIFENOLA


Antioksidanti su supstance koje, prisutne u malim količinama u odnosu na supstrat podložan oksidaciji (lipidi, proteini, ugljeni hidrati, DNK),  inhibiraju ili potpuno sprečavaju njihovu oksidaciju. Polifenolna jedinjenja spadaju, zajedno sa  alfa-tokoferolom i beta-karotenom, u grupu neenzimskih antioksidanata. Smatra se da je antioksidativna aktivnost polifenolnih jedinjenja u prvom redu rezultat njihove sposobnosti da budu donatori vodonika, nakon čega nastaju manje reaktivni fenoksil radikali. Relativno velika stabilnost fenoksil radikala se objašnjava delokalizacijom elektrona uz postojanje više rezonantnih formi.

Smatra se da se deo antioksidativnog potencijala mnogih vrsta biljaka može pripisati polifenolnim jedinjenjima. Biljni polifenoli se ne smatraju uvek pravim antioksidantima, ali je u mnogim in vitro istraživanjima dokazan antioksidativni potencijal fenolnih materija u vodenoj fazi, „skevendţing“ radikala, kao i pojačanje rezistentnosti prema oksidaciji lipoproteina male gustine, koji ukazuju na patogenezu u slučaju koronarnih bolesti.

Polifenolna jedinjenja ispoljavaju antioksidativnu aktivnost u biološkim sistemima na više načine i to:

  • predajom  H – atoma,  direktnim  vezivanjem  („hvatanjem“)  slobodnih kiseonikovih i azotnih radikala;
  • heliranjem prooksidativnih metalnih jona (Fe2+, Cu2+, Zn2+ i Mg2+);
  • aktiviranjem antioksidacijskih enzima;
  • inhibicijom prooksidativnih enzima (lipoksigenaza, NAD(P)H oksidaza,  ksantin-oksidaza, oksidaza, enzimi citohroma P-450).

S porastom molekulske mase  antioksidativna aktivnost polifenola se smanjuje.

U posljednje vreme flavonoidi privlače posebnu pažnju naučne javnosti zbog izvanredne antioksidativne i antiradikalske aktivnosti. Istraživanja su pokazala da su flavonoidi dobri “hvatači” slobodnih radikala pa imaju značajnu ulogu u farmaceutskoj i prehrambenoj industriji. Zaštitni efekat ovih jedinjenja dokazan je in vitro i ex vivo. Oni inhibiraju oksidaciju lipida, koja se u biološkim sistemima dovodi u vezu sa  pojavom hroničnih oboljenja i starenjem ćelija. Flavonoidi inhibiraju neke enzimske sisteme, reaguju sa peroksil radikalom kao vitamin E i pri tome okončavaju  autooksidaciju nezasićenih masnih kiselina.

Antioksidativno delovanje polifenola, a time i flavonoida, zavisi od njihove strukture. Flavonoidi inhibiraju enzime odgovorne za nastajanje superoksid anjon radikala kao što su ksantin-oksidaza i protein kinaza C., ali inhibiraju i cikloksigenazu, lipoksigenazu, mikrozomalnu monoksigenazu i glutation S-transferazu, mitohondrijalnu sukcin oksidazu, NADH oksidazu, čime sprečavaju nastajanje reaktivnih vrsta kiseonika. Flavonoidi pokazuju antioksidativnu aktivnost kako u hidrofilnim, tako i u lipofilnim sistemima. Zahvaljujući nižem redoks potencijalu (0,23 – 0,75V) flavonoidi mogu redukovati slobodne radikale (R*), koji imaju veći redoks potencijal (2,13 – 1,0V) kao što su superoksid anjon radikal, peroksil, alkoksil, hidroksil radikal, odavanjem atoma vodonika. Flavonoidi imaju i širok niz drugih biohemijskih funkcija. Poznati su i sinergijski efekti kod antioksidativnog delovanja flavonoida. Flavonoidi pod uslovima oksidativnog stresa mogu delovati prooksidativno, pa umesto „hvatanja“, mogu formirati slobodne radikale.

Ćelije aerobnih organizama su konstantno izložene dejstvu prooksidativnih vrsta, a posledica ovog dejstva je razaranje DNK, proteina i lipida.

Slobodni radikali su atomi, joni ili molekuli, koji imaju jedan ili više nesparenih elektrona u svojoj strukturi, a koji su uzrok njihove visoke i neselektivne reaktivnosti. Slobodni radikali nastaju:

  • termolizom;
  • elektromagnetnom radijacijom;
  • redoks reakcijama;
  • enzimskim reakcijama;
  • hemijskim procesima.

Ubrajaju se u najreaktivnije hemijske vrste, ali i neradikalski oblici, koji su oksidacioni agensi i lako se konvertuju u radikale. Većina slobodnih radikala lako podležu monomolekularnim i bimolekularnim reakcijama razlaganja. Mogu biti pozitivno (radikal katjon) i negativno naelektrisani (radikal anjon). Nespareni elektron se može nalaziti na atomima različitih elemenata, pa se slobodni radikali dele na slobodne radikale  kiseonika, hlora, azota itd. Reaktivne vrste se dele na:

  • reaktivne slobodnoradikalske;
  • neradikalske (oksidaciona sredstva, koja lako prelaze u slobodne radikale).

Reaktivni slobodni radikali mogu nastati brojnim reakcijama, koje se  svode na četiri osnovna tipa: termolizu, fotolizu, oksido-redukcione procese i radijaciju visoke energije. Nastajanje toksičnih oblika kiseonika i drugih slobodnih radikala u ravnoteži je sa antioksidativnim sistemom odbrane organizma,a može biti indukovano različitim endogenim (prooksidativni enzimski sistemi, proces ćelijske respiracije, fagocitoze, itd) i egzogenim (zračenje, kontaminiran vazduh, itd) faktorima . Stanje u kome je ravnoteža između prooksidanata i antioksidanata pomerena u stranu proksidanata, naziva se oksidativni stres . Oksidativni stres uzrokuje oksidativna oštećenja primarnih biomolekula i nastanak mnogih oboljenja, kao što su: arteroskleroza, kancer, kardiovaskularna oboljenja, astma, artitis, gastritis, dermatitis, dijabetes, bolesti jetre, bolesti bubrega, zapaljenski procesi, Alchajmerova bolest, Parkinsonova bolest  itd . Oksidativni stres dovodi do oštećenja primarnih biomolekula: proteina, lipida, nukleinskih kiselina i ugljenih hidrata, što može biti uzrok čitavog niza poremećaja u metabolizmu i izazvati disfunkciju i smrt ćelija .

Slobodni radikali i druge reaktivne forme kiseonika, koje uključuju peroksidni radikal-anion, hidroksilni radikal, hidroperoksidni radikal, vodikov peroksid  i lipidne peroksidne radikale, a spominje se odnedavno i okolni i endogeni ozon, uključeni su u  procese brojnih bolesti, kao što su: astma, tumori, kardiovaskularne bolesti, katarakta, dijabetes, gastrointestinalne upalne bolesti, bolesti jetre, makularna degeneracija, periodontalne bolesti i dr. Oksidansi i radikali uzrokuju starenje stanica, mutagenezi, karcinogenezi i koronarnim bolestima srca putem destabilizacije membrana, oštećenja DNA i oksidacije lipoproteina niske gustoće (LDL). Reaktivne vrste kiseonika nastaju kao produkti biohemijskih procesa u organizmu, ali i kao rezultat povećanoga izlaganja ksenobioticima. Slobodni radikali su izuzetno reaktivni i mogu oštetiti lipidnu membranu i formirati ugljemikov radikal, koji reaguje s kiseonikom pri čemu nastaje peroksidni radikal, zatim dalje stupa u reakciju s masnim kiselinama stvarajći nove ugljenikove  radikale. Usled ovih lančanih reakcija formiraju se  peroksidacijski produkti lipida, a to znači da jedan radikal može da oštetit mnoge molekule u biološkim sistemima.

U cilju sprečavanja lančanih reakcija slobodnih radikala u organizmu primenjuju se različiti antioksidativni mehanizmi odbrane uključujući enzime, proteine, antioksidante te flavonoide u svojstvu hvatača slobodnih radikala. Značaj antioksidanata u ishrani i njihova vrednost u  prevenciji kardiovaskularnih bolesti u posljednje su vreme posebno interesantni. Da bi flavonoid imao funkciju kvalitetnog antioksidanta, mora da ispuni dva uslova:

  • prisutan u maloj koncentraciji u odnosu na materiju podložnu oksidaciji mora usporiti ili sprečiti reakciju oksidacije;
  • radikal nastao iz flavonoida mora da bude stabilan kako ne bi inicirao lančanu reakciju.

Glavne strukturne karakteristike flavonoida značajne za sposobnost hvatanja radikala su:

  • o-dihidroksilna (kateholna) struktura u B-prstenu, koja daje stabilnost radikalu i omogućava delokalizaciju elektrona;
  • 2,3-dvostruka veza u konjugaciji sa 4-keto-skupinom omogućava delokalizaciju elektrona iz B-prstena;
  • hidroksilne grupe na položaju 3- i 5-  osigu­ravaju vodonikovu vezu s keto-grupom.

Radikali se mogu stabilizovati:

  • delokalizacijom elektrona;
  • stvaranjem intramolekularnih vodikovih veza;
  • daljnjom reakcijom s drugim lipidnim radikalom.

Pozitivni i povećani efekti antioksidativnog  delovanja flavonoida mogu da budu i rezultat njihove interakcije sa drugim fiziološkim antioksidantima-vitaminom C ili vitaminom E. Askorbinska kiselina štiti polifenol od oksidativne degeneracije. Antioksidativna aktivnost (AO) se danas najčešće meri TEAC-vrijednošću (Trolox equivalent antioxidant activity), koja je definisana kao mmol/dm3 koncentracija rastvora u vodi rastvorljivog analoga vitamina E, troloxa (6-hidroksi-2,5,7,8-tetrametilkroman-2-karboksilna kiselina), ekvivalentne antioksidacijske aktivnosti kao i 1 mmol dm-3 rastvora ispitivanog flavonoida. Antiradikalska aktivnost (AR) flavonoida određuje se njihovom sposobnošću reagovanja s određenim radikalima, npr. merenjem obezbojenja stabilnog 1,1-difenil-2-pikrilhidrazilnog radikala (DPPH).

Sposobnost monomernih fenola da deluju kao antioksidanti zavisi od stepena konjugacije, broja i rasporeda susptitueneta (funkcionalnih grupa) i molekulske mase.

Antioksidativna aktivnost fenolnih kiselina je značajna za stabilnost hrane, kao i u odbrambenim mehanizmima bioloških sistema. Monohidroksilne benzoeve kiseline su veoma slabi antioksidanti, izuzev m-hidroksibenzoeve kiseline. Aktivnost se značajno povećava kod dihidroksilnih supstituisanih kiselina, čiji antioksidativan odgovor zavisi od položaja hidroksilnih grupa u prstenu. Galna kiselina je najbolji antioksidant od svih hidroksibenzoevih kiselina. Antioksidativna aktivnost fenolnih kiselina je u vezi sa supstituentima i njihovim položajem na aromatičnom prstenu i strukturom bočnog niza. Prisustvo CH=CH-COOH grupe kod hidroksi derivata cimetne kiseline je razlog za znatno veću antioksidativnu aktivnost nego COOH grupe kod hidroksi derivata benzoeve kiseline. Veći broj hidroksilnih i metoksilnih grupa  na fenolnom prstenu povećava antioksidativnu aktivnost, kao npr. kod kafene kiseline. Ispitivana je antiradikalska aktivnost pojedinačnih fenolnih kiselina. Dokazano je da prisustvo metoksilne grupe u orto položaju na fenolnom prstenu bitno utiče na povećanje antiradikalske aktivnosti prema superoksid anjonu i DPPH radikalima, ali ne i hidroksil radikalima.

Istraživanjima je utvrđeno da  tanini ili polimerni polifenoli imaju veću antioksidativnu aktivnost u poređenju sa jednostavnim monomernim fenolima i da poseduju malu ili da uopšte ne poseduju pro-oksidativnu aktivnost, dok su mnogi mali fenolni molekuli pro-oksidantni.

Merena je ukupna antioksidativna aktivnost porcije različitog voća i povrća i krompir se neočekivano visoko pozicionirao. Na osnovu ukupnog antioksidativnog kapaciteta  na listi od 20  vrsta  voća  i  povrća  krompir  je svrstan na 18 mjesto (merena je porcija kuvanog krompira od 299 g). Zanimljivo je da je crveni pasulj prvi na toj listi (porcija od 92 g), zatim slede borovnica (porcija od 144 g), brusnica (porcija od 95 g), artičoka (porcija od 84 g).

Autor: MPG71

One thought on “ANTIOKSIDATIVNA I ANTIRADIKALNA AKTIVNOST POLIFENOLA

  1. Gracija Andrić kaže:

    Odličan tekst! Vrlo stručno napisano

Ostavite odgovor

Popunite detalje ispod ili pritisnite na ikonicu da biste se prijavili:

WordPress.com logo

Komentarišet koristeći svoj WordPress.com nalog. Odjavite se / Promeni )

Slika na Tviteru

Komentarišet koristeći svoj Twitter nalog. Odjavite se / Promeni )

Fejsbukova fotografija

Komentarišet koristeći svoj Facebook nalog. Odjavite se / Promeni )

Google+ photo

Komentarišet koristeći svoj Google+ nalog. Odjavite se / Promeni )

Povezivanje sa %s