Antiossidante: differenze tra le versioni

Versione delle 15:32, 16 lug 2022

Versione delle 21:12, 16 lug 2022

Riga 20:

Un paradosso nel metabolismo è che mentre la maggior parte degli organismi complessi richiede O₂ per la sua esistenza, quest'ultima è una molecola altamente reattiva che danneggia gli organismi viventi producendo [[Radicale libero|specie reattive dell'ossigeno]].<ref name=Davies>{{cita pubblicazione|autore=Davies K|titolo=Oxidative stress: the paradox of aerobic life |rivista=Biochem Soc Symp|volume=61|pp=1-31|anno=1995 |pmid=8660387}}</ref> Di conseguenza, gli organismi contengono una complessa rete di [[Metabolomica|metaboliti]] ed [[Enzima|enzimi]] che lavorano sinergicamente per prevenire il danno ossidativo a componenti cellulari come [[DNA]], [[proteine]] e [[lipidi]].<ref name=Sies>{{cita pubblicazione|autore=Sies H|titolo=Oxidative stress: oxidants and antioxidants|url=http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf|rivista=Exp Physiol|volume=82|numero=2|pp=291-5|anno=1997|pmid=9129943|accesso=12 luglio 2007|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090325001126/http://ep.physoc.org/cgi/reprint/82/2/291.pdf|dataarchivio=25 marzo 2009|urlmorto=sì}}</ref><ref name=Vertuani>{{cita pubblicazione|autore=Vertuani S, Angusti A, Manfredini S|titolo=The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview|rivista=Curr Pharm Des|volume=10|numero=14|pp=1677-94|anno=2004|pmid=15134565}}</ref> In generale, i sistemi antiossidanti o prevengono la formazione di queste specie ossidanti o le rimuovono prima che possano danneggiare i componenti vitali delle cellule.<ref name=Davies/><ref name=Sies/>

Le specie reattive dell'ossigeno prodotte nelle cellule includono [[perossido di idrogeno]] (H₂O₂), [[acido ipocloroso]] (HClO) e [[Radicale libero|radicali liberi]] come il [[Gruppo ossidrilico|radicale idrossile]] (OH•) e l'[[Superossido|anione superossido]] (O₂⁻).<ref name="ReferenceA">{{cita pubblicazione|autore=Valko M, Leibfritz D, Moncol J, Cronin M, Mazur M, Telser J|titolo=Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease|rivista=Int J Biochem Cell Biol|volume=39|numero=1|pp=44-84|anno=2007 |pmid=16978905}}</ref> Il radicale idrossile è particolarmente instabile e reagisce rapidamente e non selettivamente con la maggior parte delle molecole biologiche. Questa specie è prodotta da perossido di idrogeno nelle reazioni [[Ossidoriduzione|redox]] [[Catalisi|catalizzate]] da metalli come la [[Reattivo di Fenton|reazione di Fenton]].<ref>{{cita pubblicazione|autore=Stohs S, Bagchi D|titolo=Oxidative mechanisms in the toxicity of metal ions|url=https://archive.org/details/sim_free-radical-biology-medicine_1995-02_18_2/page/321|rivista=Free Radic Biol Med|volume=18|numero=2|pp=321-36|anno=1995 |pmid=7744317}}</ref> Questi ossidanti possono danneggiare le cellule iniziando reazioni chimiche a catena come la [[perossidazione lipidica]], oppure ossidando il [[DNA]] o le [[proteine]].<ref name=Sies/> Un danneggiamento del DNA può causare [[Mutazione genetica|mutazioni genetiche]] e [[Neoplasia|cancro]] se non riparato da meccanismi di [[riparazione del DNA]],<ref>{{cita pubblicazione|autore=Nakabeppu Y, Sakumi K, Sakamoto K, Tsuchimoto D, Tsuzuki T, Nakatsu Y|titolo=Mutagenesis and carcinogenesis caused by the oxidation of nucleic acids |rivista=Biol Chem|volume=387|numero=4|pp=373-9|anno=2006|pmid=16606334}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|autore=Valko M, Izakovic M, Mazur M, Rhodes C, Telser J|titolo=Role of oxygen radicals in DNA damage and cancer incidence|url=https://archive.org/details/sim_molecular-and-cellular-biochemistry_2004-11_266_1-2/page/37|rivista=Mol Cell Biochem|volume=266|numero=1-2|pp=37-56|anno=2004|pmid=15646026}}</ref> mentre danni alle proteine causano [[Inibitore enzimatico|inibizione enzimatica]], [[denaturazione delle proteine|denaturazione]] e [[Proteasoma|degradazione delle proteine]].<ref>{{cita pubblicazione|autore=Stadtman E|titolo=Protein oxidation and aging |rivista=Science|volume=257|numero=5074|pp=1220-4|anno=1992|pmid=1355616}}</ref>

L'uso di O₂ come parte del processo di generazione dell'energia metabolica produce specie reattive all'ossigeno.<ref name=Raha>{{cita pubblicazione|autore=Raha S, Robinson B |titolo=Mitochondria, oxygen free radicals, disease and ageing|rivista=Trends Biochem Sci|volume=25 |numero=10|pp=502-8|anno=2000|pmid=11050436}}</ref> In questo processo, l'anione superossido è prodotto in diversi stadi nella [[catena di trasporto degli elettroni]].<ref>{{cita pubblicazione|autore=Lenaz G|titolo=The mitochondrial production of reactive oxygen species: mechanisms and implications in human pathology|rivista=IUBMB Life|volume=52|numero=3-5|pp=159-64|anno=2001|pmid=11798028}}</ref> Particolarmente importante è la riduzione del [[coenzima Q]] in complesso III, poiché si forma come intermedio un radicale altamente reattivo (Q•⁻); questo intermedio instabile può portare ad una "fuoriuscita" di elettroni quando gli elettroni saltano direttamente sulla molecola di O₂ e formano l'anione superossido, anziché muoversi lungo la serie di reazioni sotto controllo della catena di trasporto degli elettroni.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Finkel T, Holbrook NJ|titolo=Oxidants, oxidative stress and the biology of ageing|rivista=Nature|anno=2000|pp=239-47|volume=408|numero=6809|pmid=11089981}}</ref> In reazioni simili che avvengono nelle piante, le specie reattive dell'ossigeno sono prodotte anche durante la [[fotosintesi clorofilliana]] in condizioni di luce intensa.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Krieger-Liszkay A|titolo=Singlet oxygen production in photosynthesis|url=http://jxb.oxfordrivistas.org/cgi/content/full/56/411/337|rivista=J Exp Bot|volume=56|numero=411|pp=337-46|anno=2005|pmid=15310815|urlmorto=sì}}</ref> Questo effetto è parzialmente compensato dal coinvolgimento di [[carotenoidi]] nella [[fotoinibizione]], che comporta la reazione di questi antiossidanti con forme sovraridotte dei [[Centro di rezione fotosintetica|centri di reazione fotosintetica]] e quindi prevenendo la produzione di superossido.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Szabó I, Bergantino E, Giacometti G|titolo=Light and oxygenic photosynthesis: energy dissipation as a protection mechanism against photo-oxidation|url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=15995679 |rivista=EMBO Rep|volume=6|numero=7|pp=629-34|anno=2005|pmid=15995679}}</ref><ref>{{Cita pubblicazione|cognome= Venturi Sebastiano|titolo= Evolution of Dietary Antioxidant Defences |volume=European EpiMarker, 11 |numero= 3|data= 2007 |pp= 1–11 |url= https://www.researchgate.net/profile/Venturi_Sebastiano2/publication/234162439_epimarker_3_07_Antioxidants/links/02bfe50fa320b02e18000000.pdf }}</ref>

Riga 90:

=== Tocoferoli e tocotrienoli (vitamina E) ===

La vitamina E è il nome collettivo di un set di otto [[Tocoferolo|tocoferoli]] e [[Tocoferolo|tocotrienoli]] relazionati fra loro, che sono vitamine antiossidanti liposolubili.<ref name=Herrera>{{cita pubblicazione|autore=Herrera E, Barbas C|titolo=Vitamin E: action, metabolism and perspectives|rivista=J Physiol Biochem|volume=57|numero=2|pp=43-56|anno=2001|pmid=11579997}}</ref> Di queste, l'α-tocoferolo è stata quella più studiata, data la sua elevata [[biodisponibilità]] nel corpo, che preferenzialmente assorbe e metabolizza questa forma.<ref name=Brigelius>{{cita pubblicazione|autore=Brigelius-Flohé R, Traber M|titolo=Vitamin E: function and metabolism|url=http://www.fasebj.org/cgi/content/full/13/10/1145|rivista=FASEB J|volume=13|numero=10|pp=1145-55|anno=1999|pmid=10385606}}</ref> La forma α-tocoferolo è il più importante antiossidante liposolubile e protegge le membrane cellulari dall'ossidazione reagendo con i radicali lipidici prodotti nella [[reazione a catena]] della [[perossidazione lipidica]].<ref name=Herrera/> Rimuove i radicali liberi intermedi e impedisce la continuazione della reazione di propagazione. I radicali ossidati di α-tocoferossile prodotti in questo processo possono essere riportati alla forma ridotta attiva per riduzione con ascorbato, retinolo o ubichinone.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Wang X, Quinn P|titolo=Vitamin E and its function in membranes|url=https://archive.org/details/sim_progress-in-lipid-research_1999-07_38_4/page/309|rivista=Prog Lipid Res|volume=38|numero=4|pp=309-36|anno=1999|pmid=10793887}}</ref> Le funzioni delle altre forme della vitamina E sono state meno studiate, anche se l'γ-tocoferolo è un [[nucleofilo]] che può reagire con [[Elettrofilo|elettrofili]] mutageni,<ref name=Brigelius/> e i tocotrienoli possono avere un ruolo specifico nella neuroprotezione.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Sen C, Khanna S, Roy S|titolo=Tocotrienols: Vitamin E beyond tocopherols|url=http://www.pubmedcentral.nih.gov/picrender.fcgi?artid=1790869&blobtype=pdf|rivista=Life Sci|volume=78|numero=18|pp=2088-98|anno=2006|pmid=16458936}}</ref>

== Attività pro-ossidante ==

Gli antiossidanti che sono riducenti possono anche agire come [[Pro-ossidante|pro-ossidanti]]. Ad esempio, la [[Acido ascorbico|vitamina C]] ha un'attività antiossidante quando [[Ossidoriduzione|riduce]] sostanze ossidanti come il [[perossido di idrogeno]],<ref>{{cita pubblicazione|autore=Duarte TL, Lunec J|titolo=Review: When is an antioxidant not an antioxidant? A review of novel actions and reactions of vitamin C|rivista=Free Radic. Res.|volume=39|numero=7|pp=671-86|anno=2005|pmid=16036346}}</ref> ma può anche ridurre ioni metallici che portano alla generazione di radicali liberi attraverso la [[Reagente di Fenton|reazione di Fenton]].<ref name=Carr>{{cita pubblicazione|autore=Carr A, Frei B|titolo=Does vitamin C act as a pro-oxidant under physiological conditions?|url=http://www.fasebj.org/cgi/content/full/13/9/1007 |rivista=FASEB J.|volume=13|numero=9|pp=1007-24|anno=1999|pmid=10336883}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|autore=Stohs SJ, Bagchi D|titolo=Oxidative mechanisms in the toxicity of metal ions|url=https://archive.org/details/sim_free-radical-biology-medicine_1995-02_18_2/page/321|rivista=Free Radic. Biol. Med.|volume=18|numero=2|pp=321-36|anno=1995|pmid=7744317}}</ref>

:2 Fe³⁺ + ascorbato → 2 Fe²⁺ + deidroascorbato

Riga 108:

Le [[superossido dismutasi]] (SOD) sono una classe di enzimi strettamente correlati che catalizzano la rottura dell'anione [[superossido]] in diossigeno O₂ e perossido di idrogeno H₂O₂.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Zelko I, Mariani T, Folz R |titolo=Superoxide dismutase multigene family: a comparison of the CuZn-SOD (SOD1), Mn-SOD (SOD2), and EC-SOD (SOD3) gene structures, evolution, and expression|rivista=Free Radic Biol Med|volume=33|numero=3|pp=337-49|anno=2002|pmid=12126755}}</ref><ref name=Bannister>{{cita pubblicazione|autore=Bannister J, Bannister W, Rotilio G |titolo=Aspects of the structure, function, and applications of superoxide dismutase|rivista=CRC Crit Rev Biochem|volume=22|numero=2|pp=111-80|anno=1987|pmid=3315461}}</ref> Gli enzimi SOD sono presenti in quasi tutte le cellule aerobiche e nei fluidi extracellulari.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Johnson F, Giulivi C |titolo=Superoxide dismutases and their impact upon human health|rivista=Mol Aspects Med|volume=26|numero=4-5|pp=340-52|pmid=16099495}}</ref> Contengono ioni metallici come [[Cofattore (biologia)|cofattori]] che, a seconda dell'isozima, può essere [[rame]], [[zinco]], [[manganese]] o [[ferro]]. Negli umani, la SOD rame/zinco '''(SOD1)''' è presente nel [[citosol]], mentre la manganese-SOD '''(SOD2)''' è presente nei [[Mitocondrio|mitocondri]]<ref name=Bannister/> Esiste anche una terza forma di SOD nei fluidi extracellari '''(SOD3)''', che contiene rame e zinco nei suoi siti attivi.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Nozik-Grayck E, Suliman H, Piantadosi C|titolo=Extracellular superoxide dismutase|rivista=Int J Biochem Cell Biol|volume=37|numero=12|pp=2466-71|anno=2005|pmid=16087389}}</ref> L'isozima micondriale sembra essere biologicamente il più importante di questi tre, poiché i topi privi di questo enzima muoiono presto dopo la nascita.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Melov S, Schneider J, Day B, Hinerfeld D, Coskun P, Mirra S, Crapo J, Wallace D|titolo=A novel neurological phenotype in mice lacking mitochondrial manganese superoxide dismutase|rivista=Nat Genet|volume=18|numero=2|pp=159-63|anno=1998|pmid=9462746}}</ref> Per contro, la generazione di topi cui manca la SOD rame/zinco è possibile ma presentano una bassa fertilità, mentre i topi senza la SOD extracellulare hanno difetti minimi.<ref name=Magnenat/><ref>{{cita pubblicazione|autore=Reaume A, Elliott J, Hoffman E, Kowall N, Ferrante R, Siwek D, Wilcox H, Flood D, Beal M, Brown R, Scott R, Snider W|titolo=Motor neurons in Cu/Zn superoxide dismutase-deficient mice develop normally but exhibit enhanced cell death after axonal injury|rivista=Nat Genet|volume=13|numero=1|pp=43-7|anno=1996|pmid=8673102}}</ref> Nelle piante, gli enzimi SOD sono presenti nel citosol e nei mitocondri, con una SOD ferro trovata nei [[Cloroplasto|cloroplasti]] che è assente in [[Vertebrata|vertebrati]] e [[lievito]].<ref>{{cita pubblicazione|autore=Van Camp W, Inzé D, Van Montagu M|titolo=The regulation and function of tobacco superoxide dismutases|rivista=Free Radic Biol Med|volume=23|numero=3|pp=515-20|anno=1997|pmid=9214590}}</ref>

Le [[catalasi]] sono enzimi che catalizzano la conversione di perossido di idrogeno H₂O₂ in acqua H₂O e diossigeno O₂, usando come cofattori sia ferro che manganese.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Chelikani P, Fita I, Loewen P|titolo=Diversity of structures and properties among catalases|rivista=Cell Mol Life Sci|volume=61|numero=2|pp=192-208|anno=2004|pmid=14745498}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|autore=Zámocký M, Koller F |titolo=Understanding the structure and function of catalases: clues from molecular evolution and ''in vitro'' mutagenesis|rivista=Prog Biophys Mol Biol|volume=72|numero=1|pp=19-66|anno=1999|pmid=10446501}}</ref> Questa proteina è localizzata nel [[perossisoma]] di molte cellule [[Eukaryota|eucariote]].<ref>{{cita pubblicazione|autore=del Río L, Sandalio L, Palma J, Bueno P, Corpas F|titolo=Metabolism of oxygen radicals in peroxisomes and cellular implications|url=https://archive.org/details/sim_free-radical-biology-medicine_1992-11_13_5/page/557|rivista=Free Radic Biol Med|volume=13|numero=5|pp=557-80|anno=1992|pmid=1334030}}</ref> La catalasi è un enzima inusuale poiché, anche se il perossido di idrogeno è il suo solo substrato, segue un [[Cinetica di Michaelis-Menten|meccanismo ping-pong]].<ref>{{cita pubblicazione|autore=Hiner A, Raven E, Thorneley R, García-Cánovas F, Rodríguez-López J|titolo=Mechanisms of compound I formation in heme peroxidases|rivista=J Inorg Biochem|volume=91|numero=1|pp=27-34|anno=2002|pmid=12121759}}</ref> Nonostante la sua apparente importanza nella rimozione del perossido di idrogeno, gli umani con deficienza genetica della catalasi — "[[acatalasemia]]" — soffrono pochi effetti dovuti alla malattia.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Mueller S, Riedel H, Stremmel W|titolo=Direct evidence for catalase as the predominant H2O2 -removing enzyme in human erythrocytes|url=http://www.bloodrivista.org/cgi/content/full/90/12/4973|rivista=Blood|volume=90|numero=12|pp=4973-8|anno=1997|pmid=9389716|urlmorto=sì}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|autore=Ogata M |titolo=Acatalasemia |rivista=Hum Genet|volume=86|numero=4|pp=331-40|anno=1991|pmid=1999334}}</ref>

[[File:Peroxiredoxin.png|thumb|upright=1.4|[[Struttura quaternaria]] dell'AhpC, una 2-cisteina [[perossiredossina]] [[Bacteria|batterica]] dalla ''[[Salmonella|Salmonella typhimurium]]''.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Parsonage D, Youngblood D, Sarma G, Wood Z, Karplus P, Poole L|titolo=Analysis of the link between enzymatic activity and oligomeric state in AhpC, a bacterial peroxiredoxin |rivista=Biochemistry|volume=44|numero=31|pp=10583-92|anno=2005|pmid=16060667}} [http://www.rcsb.org/pdb/explore.do?structureId=1YEX PDB 1YEX]</ref>]]

Riga 173:

== Misurazione e livello nel cibo ==

[[File:Vegetarian diet.jpg|thumb|[[Frutta]] e [[verdura]] sono buone fonti di antiossidanti]]

La misurazione degli antiossidanti non è un processo lineare, poiché questo è un gruppo di composti con differenti reattività per differenti specie reattive dell'ossigeno. In [[agronomia]], la ''[[oxygen radical absorbance capacity]]'' (ORAC, letteralmente "capacità di assorbimento dei radicali dell'ossigeno") è diventato l'attuale standard industriale per stimare la forza di un antiossidante in cibi, succhi e additivi alimentari .<ref>{{cita pubblicazione|autore=Cao G, Alessio H, Cutler R|titolo=Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants|url=https://archive.org/details/sim_free-radical-biology-medicine_1993-03_14_3/page/303|rivista=Free Radic Biol Med|volume=14|numero=3|pp=303-11|anno=1993|pmid=8458588}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|autore=Ou B, Hampsch-Woodill M, Prior R|titolo=Development and validation of an improved oxygen radical absorbance capacity assay using fluorescein as the fluorescent probe |rivista=J Agric Food Chem|volume=49|numero=10|pp=4619-26|anno=2001|pmid=11599998}}</ref> Altri test di misurazione includono il [[reagente Folin-Ciocalteu]] e il ''trolox equivalent antioxidant capacity assay''.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Prior R, Wu X, Schaich K|titolo=Standardized methods for the determination of antioxidant capacity and phenolics in foods and dietary supplements|rivista=J Agric Food Chem|volume=53|numero=10|pp=4290-302|anno=2005|pmid=15884874}}</ref> In medicina, un certo numero di saggi differenti sono utilizzati per stimare la capacità antiossidante del [[Plasma (biologia)|plasma sanguigno]] e di questi il saggio ORAC potrebbe essere il più affidabile.<ref>{{cita pubblicazione|autore=Cao G, Prior R|titolo=Comparison of different analytical methods for assessing total antioxidant capacity of human serum|url=http://www.clinchem.org/cgi/content/full/44/6/1309|rivista=Clin Chem|volume=44|numero=6 Pt 1|pp=1309-15|anno=1998|pmid=9625058|accesso=12 luglio 2007|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20070629122030/http://www.clinchem.org/cgi/content/full/44/6/1309|dataarchivio=29 giugno 2007|urlmorto=sì}}</ref>, sebbene si basi su test ''in vitro'' e non sulla biodisponiblità.A livello di analisi chimica per la determinazione del potere antiossidante di un composto si usano differenti metodiche che, usando diversi reagenti, spesso non forniscono la medesima corrispondenza. Tra le metodiche chimiche le più usate sono:

* Metodo DMPD: si basa sul composto [[4-ammino-N,N-dimetilanilina]] diidrocloruro che non mostra possedere alcun picco di [[assorbanza|assorbimento]] nel campo del visibile mentre assume una intensa colorazione rossa in ambiente acido ed in presenza di un opportuno agente ossidante.

* Metodo ABTS: valuta la formazione di un composto colorato il cui massimo di assorbanza si trova a 734&nbsp;nm con un valore di emax di 18 in metanolo puro. Il meccanismo di funzionamento dell'ABTS quale [[cromogeno]] è del tutto simile a quello descritto precedentemente per il DMPD.