摘要

通过研究几组抗氧化剂对生物分子氧化应激损伤的保护作用，从“抗氧化剂方面”，即通过观察抗氧化剂本身与氧化物种的反应，并对产生的产物进行表征，抗氧化剂可以分为三种不同的种类。抗氧化剂可以作为氧化物种的清除剂，修复受损的生物分子，或提供具有抗氧化活性的新产品，开始抗氧化级联。清除、修复和级联这三种作用可以单独或累积起作用。这种对抗氧化剂作用类型的新分类可以为理解其保护机制带来新的见解，并为设计新的和更有效的抗氧化剂提供了新的视角。

关键词

抗氧化剂;清除;修理;级联

介绍

在过去的几十年中，致力于研究抗氧化剂作为保护剂免受氧化应激损伤对生物相关分子的损伤的影响，研究了大量的研究工作[1-3]。

氧化应激可以定义为由氧化剂，即活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)在活组织分子上引起的化学变化的生物学后果。活性氧可在生物物质与电离(伽马射线、β射线或X射线)辐射相互作用或通过外源性物质，如污染物、外源性物质或代谢物产生。

因此，人们做出了很大的努力来寻找分子，即所谓的抗氧化剂，它们能够保护生物目标免受ROS引起的损伤，特别是来自自然来源的损伤，因为它们是人类日常饮食的重要组成部分。

然而，到目前为止发表的抗氧化剂保护生物靶点的大量研究几乎完全涉及抗氧化剂对生物毒性损伤的保护作用;也就是说，观察抗氧化剂是如何避免生物分子的氧化的效果。在这种观点来看，良好的抗氧化剂是在提交给氧化应激条件时保存（总或部分）生物分子的分子，由于抗氧化剂清除氧化自由基，这可以通过标准测量（测试）方法[4-7]。

在过去的二十年里，我们在这一领域的研究工作一直集中在另一边；研究当抗氧化剂与活性氧反应时，它本身会发生什么变化[8- 13]。氧化自由基是通过适当的抗氧化剂和/或模拟辐射(光解或化学)过程的水溶液进行射线分解产生的，产物通过色谱技术(HPLC/GC-MS)进行分析[11-13]。在某些情况下，瞬态自由基可通过电子自旋共振光谱进行表征[9,11,14]。

鉴定抗氧化剂的氧化产物和（尽可能尽可能的）中间体可以对保护机制带来新的见解[9,11-13]并给出新的和更有效的抗氧化剂的设计[15]。

类型的抗氧化剂

抗氧化剂可以定义为与可氧化底物相比，在较低浓度下存在的任何物质，都能显著延迟或阻止该底物的氧化［16］．抗氧化剂与ROS(如氧化自由基)的反应可以通过三个不同的途径发生:顺序电子转移-质子转移(SETPT，由电离势/质子解离焓控制);H原子抽动(HAT，由键解离焓控制)和顺序质子损失-电子转移(SPLET，由质子亲和/电子转移焓控制)[10]。不管反应机制是什么，抗氧化剂被氧化并产生一种新的自由基，这种自由基在与被保护的生物靶点相互作用时可以表现出不同的行为。

清除效果

这是最常见的作用，它被认为是一种抗氧化剂，可以保护生物靶点免受氧化应激引起的损伤。上述关于抗氧化能力的一般和经典研究都是基于这一效应。考虑到生物靶标(BT)和抗氧化剂(AO)都存在于产生氧化应激条件的介质中，它们都与损伤物种(例如氧化自由基OR•)发生反应，如图一所示。

英国电信+或^•→BTox^•（1）

AO +或^•→X^•（2)

计划I.

在反应(2)中形成的X•自由基现在可以与生物靶点进一步反应(或不反应)。无论如何，考虑到氧化自由基是非常活泼的物种(例如羟基自由基，与速率常数相似的有机和/或无机分子反应，接近扩散极限)[13]，方案I说明了一个简单的和预期的动力学竞争现象。如果部分氧化自由基被抗氧化剂清除，生物目标就会被较小程度地消耗。这在黄嘌呤衍生物[8]对DNA碱基的保护方面已经观察到。

修复的效果

从化学观点来看，抗氧化剂是还原物种。除了上面提及的清除作用之外，抗氧化剂（AO）还可以通过减少氧化生物靶标（BT）反应_牛^•)，根据方案二，恢复到原始形式(BT)。

英国电信+或^•→BTox^•(3）

AO +或^•→X^•（4）

BTox^•+ AO→BT + Y^•（5）

计划II.

在一系列黄嘌呤衍生物上观察到了如方案II式(5)所示的修复效应，其中一些黄嘌呤的氧化形式被其他黄嘌呤衍生物还原，取决于这些化合物的相对氧化还原电位，通过循环伏安法[9]证实了这一点。

级联效应

最近对黄嘌呤[12]、安替比林[11]和肉桂酸[13]衍生物的研究表明，抗氧化剂对氧化应激诱导的生物靶点(如DNA碱基腺嘌呤)损伤具有保护作用，但这不能完全归因于上述(联合)清除和修复作用。在这些情况下，抗氧化剂的一些最终稳定的氧化产物(因此研究抗氧化剂本身氧化后发生的事情的重要性)显示出能够修复氧化的生物目标[11-13]。

通过使用羟基作为ROS，一些由黄嘌呤衍生物（尿酸衍生物）或去甲基化产物产生的一些产品显示能够修复由腺嘌呤氧化引起的自由基[12]。还观察到在由羟基自由基诱导的氨基中的反氧化丝衍生物的去甲基化反应[11]。最后，肉桂酸和衍生物还证明了通过羟基自由基羟基化作用的新且更好的抗氧化剂[13]。方案III说明了整体和一般情况。

英国电信+或^•→BTox^•（6）

AO +或^•→X^•（7）

X^•→......→pi，...（8）

或^•+ pi→w^•（9）

BTox^•+ PI→BT + Z（10）

第三方案

在方案III中，方程(6)和(7)之间的竞争说明了清除效果。方程(8)和(9)和/或(8)和(10)的和解释了级联效应。

结论

在这篇简短的评论中给出的例子使所考虑的抗氧化剂分为三种不同的类型;关于它们在保护生物靶点免受氧化应激损伤方面的作用。

这些树状抗氧化剂的作用可以以一种累积的方式发生，例如清除作用+修复作用，清除作用+级联作用，甚至三种作用一起发生。这意味着，特别是在后一种情况下，一种等量的抗氧化剂可以防止多种等量的生物分子被氧化剂破坏。

然而,体外能够吸引这些结论的研究是不足以建立天然抗氧化剂的功效或指定新的合成抗氧化剂的设计。例如，良好的抗氧化剂可以产生新产品，该产品可以是引发剂，不反应的物种或另一种（甚至更好）的抗氧化剂。无论如何，新产品都可以具有（或不）毒性，必须进行评估。因此，对抗氧化剂的化学研究始终通过关于人类健康安全的毒理论文辅成。

参考文献

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条信息

文章类型:原创研究

引用:Vieira AJSC和Santos PMP(2017)抗氧化剂的初步分类:它们在保护生物目标免受氧化应激损伤时发挥什么作用?J Med Chem Drug Des 1(1): dx.doi.org/10.16966/2578-9589.101

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出版的历史:

收到的日期：2017年10月17日,

接受日期:2017年11月21日

发表日期:2017年11月27日