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抗酸化物質は、酸化（通常は自動酸化として起こる）を阻害する化合物で、酸化はフリーラジカルを生成する化学反応です。自動酸化は、生物を含む有機化合物の劣化につながります。抗酸化物質は、ポリマー、燃料、潤滑油などの工業製品に、耐用年数を延ばすために頻繁に添加されています。[1]食品は、腐敗、特に油脂の酸敗を防ぐために抗酸化物質で処理されています。細胞内では、グルタチオン、ミコチオール、バチルスチオールなどの抗酸化物質や、スーパーオキシドディスムターゼなどの酵素系が、酸化ストレスによる損傷を防ぐことができます。[2]
食物中の抗酸化物質として知られているのはビタミン A、C、Eですが、抗酸化物質という用語は、 in vitroでのみ抗酸化特性を持ち、 in vivoでの抗酸化特性の証拠がほとんどない他の多くの食物化合物にも適用されています。[3]抗酸化物質として販売されている 栄養補助食品は、人間の健康を維持したり病気を予防したりすることは示されていません。[3] [4]
歴史
陸上植物は海洋生物からの適応の一環として、アスコルビン酸（ビタミンC）、ポリフェノール、トコフェロールなどの非海洋性抗酸化物質を作り始めました。5000万年から2億年前の被子植物の進化により、特にジュラ紀には、光合成の副産物である活性酸素種に対する化学的防御として、多くの抗酸化色素が発達しました。 [ 5 ]もともと、抗酸化物質という用語は、酸素の消費を防ぐ化学物質を指していました。19世紀後半から20世紀初頭にかけて、金属腐食の防止、ゴムの加硫、内燃機関の汚れに対する燃料の重合など、重要な産業プロセスにおける抗酸化物質の使用について広範な研究が行われました。[6]
生物学における抗酸化物質の役割に関する初期の研究は、酸敗の原因である不飽和脂肪の酸化を防ぐことに焦点を当てていました。[7]抗酸化活性は、脂肪を酸素の入った密閉容器に入れて酸素消費率を測定するだけで測定できます。しかし、ビタミンCとEが抗酸化物質であると特定されたことで、この分野は革命的な変化を遂げ、生体の生化学における抗酸化物質の重要性が認識されるようになりました。[8] [9]抗酸化物質の作用機序の可能性が初めて調査されたのは、抗酸化活性を持つ物質はそれ自体が容易に酸化される可能性が高いことが認識されたときです。[10]ビタミンEが脂質過酸化のプロセスを防ぐ仕組みに関する研究により、抗酸化物質は、多くの場合、活性酸素種が細胞に損傷を与える前に除去することで酸化反応を防ぐ還元剤として特定されました。 [11]
テクノロジーにおける用途
食品保存料
抗酸化物質は食品添加物として使用され、食品の劣化を防ぎます。酸素と日光への曝露は食品の酸化の2大要因であるため、食品は暗所に保管したり容器に密封したり、キュウリのようにワックスでコーティングしたりして保存します。しかし、酸素は植物の呼吸にも重要なので、嫌気性条件下で植物材料を保存すると、不快な風味と魅力のない色が生じます。 [12]その結果、生鮮野菜や果物の包装には約8％の酸素雰囲気が含まれています。抗酸化物質は特に重要な防腐剤であり、細菌や真菌による腐敗とは異なり、冷凍食品や冷蔵食品でも比較的急速に酸化反応が起こります。[13]これらの防腐剤には、アスコルビン酸（AA、E300）やトコフェロール（E306）などの天然抗酸化剤、プロピルガレート（PG、E310）、第三ブチルヒドロキノン（TBHQ）、ブチル化ヒドロキシアニソール（BHA、E320）、ブチル化ヒドロキシトルエン（BHT、E321）などの合成抗酸化剤が含まれます。[14] [15]
不飽和脂肪は酸化を受けやすく、酸敗を引き起こす可能性があります。[16]酸化された脂質は変色することが多く、不快な味や風味を与える可能性があります。そのため、これらの食品は乾燥によって保存されることはめったになく、代わりに燻製、塩漬け、または発酵によって保存されます。果物などの脂肪分の少ない食品でさえ、空気乾燥の前に硫黄系抗酸化剤を噴霧します。金属は酸化を触媒します。オリーブオイルなどの一部の脂肪分の多い食品は、天然の抗酸化剤によって部分的に酸化から保護されています。脂肪分の多い食品は光酸化に敏感で、[17]不飽和脂肪酸とエステルを酸化してヒドロペルオキシドを形成します。[18]紫外線（UV）にさらされると、直接光酸化が起こり、過酸化物とカルボニル分子が分解されます。これらの分子はフリーラジカル連鎖反応を起こしますが、抗酸化剤は酸化プロセスを防ぐことでそれを阻害します。[18]
化粧品防腐剤
口紅や保湿剤などの油脂系化粧品にも、酸化防止安定剤が添加され、酸敗を防止します。[19]化粧品に含まれる酸化防止剤は、有効成分や脂質含有量の酸化を防ぎます。例えば、スチルベン、フラボノイド、ヒドロキシ桂皮酸などのフェノール系抗酸化剤は、発色団の存在により紫外線を強く吸収します。紫外線を吸収することで、日光曝露による酸化ストレスを軽減します。[20]
工業用途
酸化防止剤は、エンジン汚れの残留物の形成につながる酸化や重合を防ぐために、燃料の安定剤や潤滑油の添加剤などの工業製品に添加されることがあります。 [21]
酸化防止ポリマー安定剤は、ゴム、プラスチック、接着剤などのポリマーの劣化を防ぐために広く使用されています。劣化は、これらの材料の強度と柔軟性の低下を引き起こします。[23]天然ゴムやポリブタジエンなど、主鎖に二重結合を含むポリマーは、特に酸化とオゾン分解の影響を受けやすいです。これらは、オゾン劣化防止剤で保護できます。酸化は、自然光の紫外線によって促進され、光酸化を引き起こす可能性があります。これを防ぐために、 HALSなどのさまざまな特殊な光安定剤をプラスチックに添加することができます。ポリマー材料に最もよく使用される酸化防止剤の概要を以下に示します。
（ヒンダード）フェノール系酸化防止剤：熱酸化プロセス中に形成されたフリーラジカルを消去することによって作用し、ポリマーの劣化につながる連鎖反応を防ぎます。例：ブチル化ヒドロキシトルエン、2,4-ジメチル-6- tert-ブチルフェノール、パラtert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチルフェノール
亜リン酸エステル：過酸化物を非ラジカル生成物に分解することで、フリーラジカルのさらなる生成を防ぎ、ポリマーの全体的な酸化安定性に貢献します。亜リン酸エステルは、相乗効果を得るためにフェノール系抗酸化剤と組み合わせて使用されることがよくあります。例：トリス（2,4-ジ-tert-ブチルフェニル）亜リン酸エステル
チオエステル: 過酸化物を非ラジカル生成物に分解する働きがあります。チオエステルは、一次抗酸化剤の補助安定剤としても使用されます。
ヒンダードアミン光安定剤 (HALS) : HALS は光酸化中に生成されるフリーラジカルを除去する作用があり、ポリマー材料を紫外線から保護します。
ビタミン:ビタミン Cやビタミン Eなどの天然の抗酸化物質は、特定の用途に使用されます。
ブレンド: さまざまな種類の抗酸化物質のブレンドは、さまざまな目的に使用できるため、一般的に使用されます。
環境と健康への危険
合成フェノール系抗酸化剤（SPA）[24]およびアミン系抗酸化剤[25]は、人体および環境への健康被害を引き起こす可能性があります。SPAは、屋内のほこり、小さな空気粒子、堆積物、下水、河川水、廃水によく含まれています。[26]これらはフェノール化合物から合成され、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール（BHT）、2,6-ジ-tert-ブチル-p-ベンゾキノン（BHT-Q）、2,4-ジ-tert-ブチルフェノール（DBP）、3- tert-ブチル-4-ヒドロキシアニソール（BHA）が含まれます。BHTは肝毒性や内分泌系の損傷を引き起こす可能性があり、 1,1-ジメチルヒドラジンにより腫瘍の発生率を高める可能性があります。[27] BHT-Qは切断プロセスを通じてDNA損傷やミスマッチを引き起こし、スーパーオキシドラジカルを生成します。[26] DBPは長期暴露すると海洋生物に有毒です。フェノール系酸化防止剤は生分解性が低いですが、低濃度では水生生物に対して重篤な毒性はありません。別のタイプの酸化防止剤であるジフェニルアミン（DPA）は、商業用、工業用の潤滑油やゴム製品の製造に一般的に使用されており、自動車のエンジンオイルの補助としても機能します。[29]
生物学における酸化の課題
地球上の複雑な生命の大部分は代謝に酸素を必要とするが、この酸素は非常に反応性の高い元素であり、生体にダメージを与える可能性がある。[2] [30]生物は、酸素の有益な効果を妨げることなくこの酸化ダメージを最小限に抑える化学物質と酵素を含んでいる。 [31] [32]一般に、抗酸化システムはこれらの反応性種の形成を防ぐか、除去してダメージを最小限に抑える。[30] [31]活性酸素種は、酸化還元シグナル伝達 などの有用な細胞機能を持つことができる。したがって、理想的には、抗酸化システムは酸化剤を完全に除去するのではなく、それらを最適な濃度に維持する。[33]
細胞内で生成される活性酸素種には、過酸化水素（H 2 O 2）、次亜塩素酸（HClO）、ヒドロキシラジカル（·OH）やスーパーオキシドアニオン（O 2 − ）などのフリーラジカルがある。[34]ヒドロキシラジカルは特に不安定で、ほとんどの生体分子と急速かつ非特異的に反応する。この種は、フェントン反応などの金属触媒酸化還元反応で過酸化水素から生成される。[35]これらの酸化剤は、脂質過酸化などの化学連鎖反応を開始したり、DNAやタンパク質を酸化したりして細胞を損傷する可能性がある。[31] DNAが損傷すると、 DNA修復機構によって回復しない場合は突然変異やおそらくは癌を引き起こす可能性がある。 [36] [37]一方、タンパク質が損傷すると、酵素阻害、変性、タンパク質分解が引き起こされる。[38]
代謝エネルギーを生成するプロセスの一部として酸素を使用すると、活性酸素種が生成される。[39]このプロセスでは、電子伝達系のいくつかのステップの副産物としてスーパーオキシドアニオンが生成される。[40]特に重要なのは、複合体IIIにおける補酵素Qの還元であり、反応性の高いフリーラジカルが中間体（Q · −）として形成されるためである。この不安定な中間体は、電子が電子伝達系の通常の一連のよく制御された反応を経るのではなく、直接酸素に飛び移ってスーパーオキシドアニオンを形成する場合、電子の「漏出」につながる可能性がある。[41]過酸化物は、複合体Iなどの還元フラビンタンパク質の酸化からも生成される。[42]しかし、これらの酵素は酸化剤を生成できるが、過酸化物を生成する他のプロセスに対する電子伝達系の相対的な重要性は不明である。[43] [44]植物、藻類、シアノバクテリアでは、光合成中に活性酸素種も生成され、[45]特に光強度が高い条件下では生成されます。[46]この効果は、カロテノイドの光阻害への関与によって部分的に相殺され、藻類とシアノバクテリアでは大量のヨウ化物とセレンによって相殺され、[47]これらの抗酸化物質が光合成反応中心の過剰還元型と反応して活性酸素種の生成を防ぎます。[48] [49]
生理活性抗酸化化合物の例
生理学的抗酸化物質は、水に溶ける（親水性）か脂質に溶ける（親油性）かによって、2つの大きな区分に分類されます。一般に、水溶性抗酸化物質は細胞質と血漿中の酸化剤と反応し、脂溶性抗酸化物質は細胞膜を脂質過酸化から保護します。[31]これらの化合物は体内で合成される場合もあれば、食事から摂取される場合もあります。[32]さまざまな抗酸化物質が体液や組織中に幅広い濃度で存在し、グルタチオンやユビキノンなど細胞内に多く存在するものもあれば、尿酸など全身に分布しているものもあります（下表参照）。一部の抗酸化物質は少数の生物にしか見られず、病原体や毒性因子となることもあります。[50]
これらの異なる抗酸化物質間の相互作用は相乗的かつ相互依存的である可能性がある。[51] [52]したがって、1つの抗酸化物質の作用は、抗酸化システムの他のメンバーの適切な機能に依存する可能性がある。[32] 1つの抗酸化物質によって提供される保護の量は、その濃度、検討対象の特定の活性酸素種に対する反応性、および相互作用する抗酸化物質の状態によっても異なる。[32]
いくつかの化合物は、遷移金属をキレート化し 、細胞内でのフリーラジカルの生成を触媒するのを防ぐことで、抗酸化防御に寄与する。トランスフェリンやフェリチンなどの鉄結合タンパク質のために鉄を隔離する能力は、そのような機能の1つである。[44]セレンと亜鉛は一般に抗酸化ミネラルと呼ばれるが、これらの化学元素自体には抗酸化作用はなく、グルタチオン還元酵素やスーパーオキシドディスムターゼなどの抗酸化酵素の活性に必要とされる。（生物学におけるセレンおよび生物学における亜鉛も参照。）
尿酸
尿酸は、血液中の抗酸化物質の中で最も濃度が高く[58]、ヒト血清の総抗酸化能の半分以上を占めています。[64]尿酸の抗酸化作用も複雑で、スーパーオキシドなどの一部の酸化物質とは反応しませんが、ペルオキシナイトライト[65] 、過酸化物、次亜塩素酸には作用します。[66]尿酸が痛風に及ぼす影響の増大に対する懸念は、多くのリスク要因の 1 つと見なす必要があります。[67]尿酸自体では、高レベル (415～530 μmol/L) での尿酸関連の痛風リスクは年間わずか 0.5% ですが、尿酸過飽和レベル(535+ μmol/L) では年間 4.5% に増加します。[68]前述の研究の多くは、正常な生理学的レベル内での尿酸の抗酸化作用を判定しており[69] [65]、285 μmol/L という高レベルでも抗酸化作用が認められた研究もあります。[70]
ビタミンC
アスコルビン酸またはビタミンCは、動物と植物の両方に存在する酸化還元触媒であり、 [71]過酸化水素などの活性酸素種を還元し、中和することができます。[71] [72]アスコルビン酸は、直接的な抗酸化作用に加えて、植物のストレス耐性に利用される機能である酸化還元酵素アスコルビン酸ペルオキシダーゼの基質でもあります。 [73]アスコルビン酸は植物のあらゆる部分に高濃度で存在し、葉緑体では20ミリモルの濃度に達することがあります 。[74]
グルタチオン
グルタチオンは、システイン部分のチオール基が還元剤であり、可逆的に酸化および還元されるため、抗酸化特性を持っています。細胞内では、グルタチオンはグルタチオン還元酵素によって還元型に維持され、次にグルタチオン-アスコルビン酸回路のアスコルビン酸、グルタチオンペルオキシダーゼ、グルタレドキシンなどの他の代謝物や酵素系を還元し、また酸化剤と直接反応します。[75]グルタチオンは、その高濃度と細胞の酸化還元状態を維持する中心的な役割により、最も重要な細胞抗酸化物質の1つです。[76]一部の生物では、グルタチオンは放線菌のミコチオール、一部のグラム陽性細菌のバチルスチオール、[77] [78]またはキネトプラスチドのトリパノチオンなど、他のチオールで置き換えられています。[79] [80]
ビタミンE
ビタミンEは、抗酸化作用を持つ脂溶性ビタミンである8種類のトコフェロールとトコトリエノールの総称です。[81] [82]これらのうち、α-トコフェロールは最も高い生物学的利用能を持ち、体がこの形態を優先的に吸収して代謝するため、最も研究されてきました。 [83]
α-トコフェロール形態は最も重要な脂溶性抗酸化物質であり、脂質過酸化連鎖反応で生成される脂質ラジカルと反応して膜を酸化から保護すると主張してきました[誰が？ ]。[81] [84]これにより、フリーラジカル中間体が除去され、伝播反応の継続が防止されます。この反応により、酸化されたα-トコフェロキシルラジカルが生成され、アスコルビン酸、レチノール、ユビキノールなどの他の抗酸化物質による還元を通じて、活性還元型に戻すことができます。[85]これは、水溶性抗酸化物質ではなく、α-トコフェロールがグルタチオンペルオキシダーゼ4（GPX4）欠損細胞を細胞死から効率的に保護することを示す研究結果と一致しています。 [86] GPx4は、生体膜内の脂質ヒドロペルオキシドを効率的に還元する唯一の既知の酵素です。
しかし、ビタミンEの様々な形態の役割と重要性は現在のところ不明であり、[87] [88]、α-トコフェロールの最も重要な機能はシグナル伝達分子であり、この分子は抗酸化代謝において重要な役割を担っていないとさえ示唆されている。[89] [90]ビタミンEの他の形態の機能はさらによくわかっていないが、γ-トコフェロールは求核剤であり、求電子性変異原と反応する可能性があり、[83]トコトリエノールはニューロンを損傷から保護する上で重要である可能性がある。[91]
酸化促進作用
還元剤である抗酸化物質は、酸化促進剤としても作用します。例えば、ビタミンCは過酸化水素などの酸化物質を還元する際に抗酸化作用を発揮します。[92]しかし、鉄や銅などの金属イオンも還元します。[93]これらはフェントン反応によってフリーラジカルを生成します。[35] [94]アスコルビン酸は効果的な抗酸化物質ですが、食品の風味や色を酸化的に変化させることもあります。遷移金属が存在すると、低濃度のアスコルビン酸がフェントン反応でラジカルスカベンジャーとして作用することがあります。[93]
- 2 Fe 3+ + アスコルビン酸 → 2 Fe 2+ + デヒドロアスコルビン酸
- 2 Fe 2+ + 2 H 2 O 2 → 2 Fe 3+ + 2 OH · + 2 OH −
抗酸化物質の抗酸化作用と酸化促進作用の相対的な重要性は現在研究されている分野ですが、ポリペプチドを酸化することでビタミンとしての効果を発揮するビタミンCは、人体では主に抗酸化作用を持つようです。[94]
酵素システム
![{\displaystyle {\ce {{\underset {酸素}{O2}}->{\underset {スーパーオキシド}{*O2^{-}}}->[{\ce {スーパーオキシド \atop ディスムターゼ}}]{\underset {水素 \atop 過酸化物}{H2O2}}->[{\ce {ペルオキシダーゼ \atop カタラーゼ}}]{\underset {水}{H2O}}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8feecd26377be56b431d182ea9a398ab6b5d3b7f)
活性酸素種の解毒のための酵素経路
化学的抗酸化物質と同様に、細胞は相互作用する抗酸化酵素ネットワークによって酸化ストレスから保護されています。[30] [31]ここで、酸化リン酸化などのプロセスによって放出されたスーパーオキシドは、まず過酸化水素に変換され、さらに還元されて水になります。この解毒経路は複数の酵素の結果であり、スーパーオキシドディスムターゼが最初のステップを触媒し、次にカタラーゼとさまざまなペルオキシダーゼが過酸化水素を除去します。抗酸化代謝物と同様に、これらの酵素の抗酸化防御への寄与を互いに分離することは困難ですが、抗酸化酵素を1つだけ欠損したトランスジェニックマウスの生成は有益です。[95]
スーパーオキシドディスムターゼ、カタラーゼ、ペルオキシレドキシン
スーパーオキシドディスムターゼ（SOD）は、スーパーオキシドアニオンを酸素と過酸化水素に分解する反応を触媒する、密接に関連した酵素の一種です。[96] [97] SOD酵素は、ほぼすべての好気性細胞と細胞外液に存在します。[98]スーパーオキシドディスムターゼ酵素には、アイソザイムに応じて銅、亜鉛、マンガン、鉄などの金属イオン補因子が含まれています。ヒトでは、銅/亜鉛SODは細胞質に存在し、マンガンSODはミトコンドリアに存在します。[97]細胞外液には、活性部位に銅と亜鉛を含む第3の形態のSODも存在します。 [99]ミトコンドリアアイソザイムは、この酵素を欠損したマウスが生後まもなく死亡することから、この3つの中で最も生物学的に重要であると考えられます。[100]対照的に、銅/亜鉛SOD（Sod1）を欠損したマウスは生存はできるものの、多くの病理学的異常を呈し、寿命が短くなる（スーパーオキシドに関する記事を参照）。一方、細胞外SODを欠損したマウスでは、欠陥は最小限である（高酸素症に敏感）。[95] [101]植物では、SODアイソザイムは細胞質とミトコンドリアに存在し、鉄SODは葉緑体に存在し、脊椎動物や酵母には存在しない。[102]
カタラーゼは、鉄またはマンガン補因子を使用して、過酸化水素を水と酸素に変換する触媒作用を持つ酵素です。[103] [104]このタンパク質は、ほとんどの真核細胞のペルオキシソームに局在しています。[105]カタラーゼは、過酸化水素が唯一の基質であるにもかかわらず、ピンポン機構に従うという珍しい酵素です。この場合、カタラーゼの補因子は1つの過酸化水素分子によって酸化され、結合した酸素を2番目の基質分子に移動させることによって再生されます。[106]過酸化水素の除去に明らかに重要であるにもかかわらず、カタラーゼの遺伝的欠乏症（「アカタラーゼ血症」）を持つヒト、またはカタラーゼを完全に欠くように遺伝子操作されたマウスは、悪影響をほとんど経験しません。[107] [108]
ペルオキシレドキシンは、過酸化水素、有機ヒドロペルオキシド、およびペルオキシナイトライトの還元を触媒するペルオキシダーゼである。[110]これらは、典型的な2-システインペルオキシレドキシン、非典型的な2-システインペルオキシレドキシン、および1-システインペルオキシレドキシンの3つのクラスに分類される。[111]これらの酵素は、活性部位の酸化還元活性システイン（過酸化システイン）が過酸化物基質によってスルフェン酸に酸化されるという同じ基本的な触媒機構を共有している。 [112]ペルオキシレドキシン中のこのシステイン残基の過剰酸化はこれらの酵素を不活性化するが、これはスルフィレドキシンの作用によって逆転させることができる。[113]ペルオキシレドキシンは抗酸化代謝において重要であるようで、ペルオキシレドキシン1または2を欠くマウスは寿命が短くなり、溶血性貧血を発症する一方、植物は葉緑体で生成された過酸化水素を除去するためにペルオキシレドキシンを使用している。[114] [115] [116]
チオレドキシンとグルタチオン系
チオレドキシン系には、12kDaのタンパク質チオレドキシンと、その仲間であるチオレドキシン還元酵素が含まれる。 [ 117 ]チオレドキシンに関連するタンパク質は、配列が決定されているすべての生物に存在する。シロイヌナズナなどの植物は、特に多様なアイソフォームを持つ。[118]チオレドキシンの活性部位は、高度に保存されたCXXCモチーフの一部である2つの隣接するシステインで構成され、活性ジチオール型（還元型）と酸化ジスルフィド型の間を循環することができる。活性状態では、チオレドキシンは効率的な還元剤として機能し、活性酸素種を除去し、他のタンパク質を還元状態に維持する。[119]酸化された後、活性チオレドキシンは、 NADPHを電子供与体として使用して、チオレドキシン還元酵素の作用によって再生される。[120]
グルタチオン系には、グルタチオン、グルタチオン還元酵素、グルタチオンペルオキシダーゼ、およびグルタチオンS-トランスフェラーゼが含まれます。[76]この系は、動物、植物、微生物に見られます。[76] [121]グルタチオンペルオキシダーゼは、4つのセレン補因子を含む酵素で、過酸化水素と有機ヒドロペルオキシドの分解を触媒します。動物には少なくとも4つの異なるグルタチオンペルオキシダーゼアイソザイムがあります。[ 122 ]グルタチオンペルオキシダーゼ1は最も豊富で、過酸化水素の非常に効率的なスカベンジャーであり、グルタチオンペルオキシダーゼ4は脂質ヒドロペルオキシドに対して最も活性です。驚くべきことに、グルタチオンペルオキシダーゼ1は不要であり、この酵素を欠損したマウスの寿命は正常ですが、[123]誘発された酸化ストレスに対して過敏です。[124]さらに、グルタチオンSトランスフェラーゼは脂質過酸化物に対して高い活性を示します。[125]これらの酵素は肝臓で特に高レベルにあり、解毒代謝にも役立ちます。[126]
健康研究
食事との関係
食事中の抗酸化ビタミンA、C、Eは必須であり、病気を予防するために特定の量を毎日摂取する必要があります。 [3] [127] [128] ポリフェノールは、遊離ヒドロキシ基のために試験管内で抗酸化特性を持ちますが、[129]遊離ヒドロキシル基をメチル化するカテコール-O-メチルトランスフェラーゼによって広範囲に代謝され、それによって生体内で抗酸化物質として作用するのを妨げます。[130] [131]
インタラクション
抗酸化作用を持つ一般的な医薬品（およびサプリメント）は、特定の抗がん剤や放射線療法の有効性を妨げる可能性があります。[132]抗酸化作用を持つ医薬品やサプリメントは、酸化プロセスを阻害することでフリーラジカルの形成を抑制します。放射線療法は、細胞膜を構成するタンパク質、核酸、脂質など、がん細胞の必須成分にダメージを与える酸化ストレスを引き起こします。[133]
副作用
比較的強い還元酸は、消化管内で鉄や亜鉛などの食物ミネラルに結合し、それらの吸収を妨げることで、抗栄養素効果を発揮することがある。 [134]例としては、植物性食品に多く含まれるシュウ酸、タンニン、フィチン酸が挙げられる。 [135]肉の摂取量が少なく、豆や無発酵全粒粉パンに含まれるフィチン酸の消費量が多い発展途上国の食事では、カルシウムや鉄の欠乏は珍しくない。しかし、発芽、浸漬、微生物発酵はすべて、未精製シリアルのフィチン酸とポリフェノール含有量を減らす家庭でできる対策である。脱フィチンシリアルを摂取した成人では、本来のフィチン酸を含むシリアルを摂取した成人と比較して、Fe、Zn、Caの吸収が増加することが報告されている。[136]
抗酸化物質の中には、高用量を摂取すると長期的に有害な影響を及ぼすものがある。肺がん患者を対象としたベータカロチンとレチノールの有効性試験（CARET）研究では、ベータカロチンとビタミンAを含むサプリメントを与えられた喫煙者は肺がんの発生率が上昇したことが明らかになった。 [140]その後の研究でもこれらの有害な影響が確認された。[141]これらの有害な影響は非喫煙者にも見られる可能性があり、約23万人の患者データを含むあるメタアナリシスでは、βカロチン、ビタミンA、またはビタミンEのサプリメントは死亡率の上昇と関連しているが、ビタミンCには有意な影響は見られなかったことが示された。 [142]すべてのランダム化比較試験を一緒に調べたところ健康リスクは見られなかったが、高品質でバイアスの少ないリスクの試験のみを個別に調べたところ死亡率の上昇が検出された。 [ 143] [144]このメタ分析は後に同じ著者らによって繰り返され、拡張され、以前の結果が確認された。[143]これら2つの出版物は、ビタミンEの補給が死亡率を高めること、 [145]抗酸化サプリメントが大腸がんのリスクを高めることを示唆した以前のメタ分析と一致している。[146]ベータカロチンも肺がんを増加させる可能性がある。[146] [147]全体として、抗酸化サプリメントに関して実施された多数の臨床試験は、これらの製品が健康に影響を及ぼさないか、高齢者や脆弱な集団の死亡率をわずかに上昇させることを示唆している。[127] [148] [142]
運動と筋肉痛
2017年のレビューでは、運動前または運動後に抗酸化サプリメントを摂取しても、運動後の筋肉痛が顕著に軽減される可能性は低いことが示されました。[149]
食品中のレベル
抗酸化ビタミンは、野菜、果物、卵、豆類、ナッツ類に含まれています。ビタミンA、C、Eは、長期保存や長時間の調理によって破壊される可能性があります。[150]調理や食品加工の影響は複雑で、これらのプロセスによって、野菜に含まれる一部のカロテノイドなどの抗酸化物質の生物学的利用能も高まります。 [151]加工食品には、調理中に食品が熱と酸素にさらされるため、新鮮な生の食品よりも抗酸化ビタミンが少なくなります。[152]
その他の抗酸化物質は食事から摂取されず、体内で作られる。例えば、ユビキノール（コエンザイムQ）は腸から吸収されにくく、メバロン酸経路で生成される。[63]もう1つの例は、アミノ酸から生成されるグルタチオンである。腸内のグルタチオンは吸収される前に遊離システイン、グリシン、グルタミン酸に分解されるため、経口で大量に摂取しても体内のグルタチオン濃度にほとんど影響がない。[155] [156]アセチルシステインなどの硫黄含有アミノ酸を大量に摂取するとグルタチオンが増加する可能性があるが、[157]健康な成人にとってこれらのグルタチオン前駆体を大量に摂取することが有益であるという証拠はない。[158]
ORACの測定と無効化
食品中のポリフェノールとカロテノイド含有量の測定は簡単なプロセスではありません。なぜなら、抗酸化物質は総じて、さまざまな活性酸素種に対する反応性が異なる化合物のグループだからです。食品科学の試験管内分析では、酸素ラジカル吸収能（ORAC）はかつて、主にポリフェノールの存在から、ホールフード、ジュース、食品添加物の抗酸化力を推定するための業界標準でした。[159] [160]米国農務省による以前の測定と評価は、生体内でポリフェノールが抗酸化特性を持つという生理学的証拠がないことを示し、2012年に人間の健康に生物学的に無関係であるとして撤回されました。[161]その結果、試験管内実験のみから得られたORAC法は、 2010年現在、人間の食事や生物学とは関連性がないと見なされています。[161]
食品中の抗酸化物質含有量を測定する別の方法としては、ポリフェノールの存在に基づいた、フォリン・チオカルテウ試薬やトロロックス等価抗酸化能アッセイなどがある。[162]
参考文献
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さらに読む
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外部リンク
ウィキメディア・コモンズの抗酸化物質に関するメディア