Studi pada radikal bebas, antioksidan, dan co-faktor

Abstrak: Interaksi antara radikal bebas, antioksidan, dan co-faktor penting dalam menjaga kesehatan, penuaan dan penyakit yang berkaitan dengan usia. Radikal bebas menyebabkan stres oksidatif, yang diimbangi oleh sistem antioksidan endogen tubuh dengan masukan dari rekan-faktor, dan dengan konsumsi antioksidan eksogen. Jika generasi radikal bebas melebihi efek protektif antioksidan, dan beberapa co-faktor, hal ini dapat menyebabkan kerusakan oksidatif yang

terakumulasi selama siklus hidup, dan telah terlibat dalam penuaan, penyakit dan usia tergantung seperti penyakit jantung, kanker, gangguan neurodegenerative, dan kondisi kronis lainnya. Harapan hidup penduduk dunia meningkat, dan diperkirakan bahwa pada tahun 2025, 29% dari populasi dunia akan berusia 60 tahun, dan ini akan menyebabkan peningkatan jumlah orang tua memperoleh penyakit kronis yang berkaitan dengan usia . Ini akan menempatkan beban keuangan yang lebih besar pada pelayanan kesehatan dan biaya sosial yang tinggi bagi individu dan masyarakat. Dalam rangka untuk mencapai penuaan orang tua yang sehat harus didorong untuk memperoleh gaya hidup sehat

yang harus mencakup diet kaya antioksidan. Tujuan dari kajian ini adalah untuk menyoroti tema utama dari studi tentang radikal bebas, antioksidan dan co-faktor, dan untuk mengusulkan strategi evidencebased untuk penuaan sehat.

Kata kunci: radikal bebas, antioksidan, co-faktor, penyakit yang berkaitan dengan usia, penuaan yang sehat

Pengantar

Salah satu kekuatan pendorong utama, yang membantu untuk mempertahankan hidup manusia, adalah reaksi biokimia yang terjadi dalam organel dan sel-sel tubuh. Hukum alam yang sedemikian rupa sehingga salah satu bergerak dari bayi, masa kanak-kanak, kemudian menjadi dewasa, dan akhirnya seseorang menjadi manusia lemah akhirnya menyebabkan kematian. Proses penuaan ini adalah fitur umum dari siklus hidup hampir semua organisme multiselular. Jumlah orang berusia 65 ke atas diperkirakan meningkat sekitar 53% di Inggris pada tahun 2031 dan perubahan serupa kemungkinan akan terlihat di negara-negara maju lainnya karena tingkat kelahiran yang rendah dan meningkatkan harapan hidup, yang akan menyebabkan populasi yang semakin tua (Majeed dan Aylin 2005). Hal ini diprediksi keuntungan harapan hidup akan berpotensi menyebabkan peningkatan jumlah orang tua memperoleh penyakit kronis yang berkaitan dengan usia dari jantung, otak, dan sistem kekebalan tubuh. Hal ini dapat menyebabkan hilangnya otonomi, ketergantungan dan biaya sosial yang tinggi bagi individu dan masyarakat, dan akan memberlakukan peningkatan beban kerja dan fi tekanan keuangan pada sistem kesehatan di seluruh dunia. Karena ini ada kepentingan besar dalam pemahaman tentang biokimia penuaan dan menyediakan database dari "anti-penuaan" obat-obatan, diet

dan produk komersial yang dapat memberikan yang aman, efektif dan praktis metode untuk meningkatkan umur panjang dengan kualitas hidup yang baik selama penuaan, dan dengan demikian

mengurangi ketergantungan orang tua pada mahal obat berteknologi tinggi (Rahman 2003). Tiga bidang utama penelitian, yang saling terkait dan dapat berkontribusi atau menunda proses penuaan adalah; penelitian yang melibatkan radikal bebas, antioksidan, dan co-faktor. Ada sejumlah besar penelitian dalam bidang ini dan tujuan dari kajian ini adalah untuk menyoroti tema utama dari studi ini yang dapat memberikan wawasan yang lebih baik mekanisme penuaan, dan dengan demikian menyediakan strategi anti-penuaan.

Radikal bebas

Radikal bebas dapat defi ned spesies kimia reaktif yang memiliki elektron tidak berpasangan tunggal dalam orbit luar (Riley 1994). Ini kerahasiaan gurasi tidak stabil menciptakan energi yang dilepaskan melalui reaksi dengan molekul yang berdekatan, seperti protein, lemak, karbohidrat, dan asam nukleat. Sebagian besar radikal bebas yang merusak sistem biologis adalah radikal bebas oksigen, dan ini lebih umum dikenal sebagai "spesies oksigen reaktif" (ROS). Ini adalah utama dengan produk yang terbentuk dalam sel-sel dari organisme aerobik, dan dapat memulai reaksi autocatalytic sehingga molekul yang mereka bereaksi itu sendiri diubah menjadi radikal bebas untuk menyebarkan rantai kerusakan. ROS dapat (i) yang dihasilkan selama UV

iradiasi cahaya dan dengan sinar-X dan sinar gamma (ii) yang dihasilkan selama reaksi logam katalis (iii) yang hadir di atmosfer sebagai polutan (iv) yang diproduksi oleh neutrofil dan makrofag selama infl ammation, dan (iv) merupakan hasil dari mitokondria katalis reaksi transpor elektron, dan berbagai mekanisme lain (Cadenas 1989). Jumlah produksi radikal bebas ditentukan oleh keseimbangan banyak faktor, dan ROS diproduksi secara endogen dan eksogen. Sumber endogen ROS termasuk mitokondria, metabolisme sitokrom P450, peroksisom, dan aktivasi sel inflamasi (Inoue et al 2003). Hidrogen peroksida, meskipun bukan spesies radikal diproduksi di mitokondria seperti prekursor ROS superoksida. Memiliki

telah diusulkan bahwa ubisemiquinone adalah reduktor utama oksigen dalam membran mitokondria dan generasi superoksida dalam mitokondria adalah sekitar 2-3 nmol / min per mg protein, kehadiran di mana-mana menunjukkan untuk menjadi sumber fisiologis paling penting dari ini radikal dalam organisme hidup (Inoue et al 2003). Karena mitokondria adalah tempat utama generasi radikal bebas, mengandung berbagai antioksidan, yang hadir di kedua sisi membran mereka untuk meminimalkan ROS diinduksi stres (Cadenas dan Davies, 2000). Ada juga sumber selular lainnya radikal superoksida hadir seperti enzim xantin oksidase, yang mengkatalisis reaksi hipoksantin untuk xanthine dan xanthine asam urat. Pada kedua langkah, molekul oksigen berkurang, membentuk anion superoksida diikuti oleh pembentukan hidrogen peroksida

(Valko et al 2004).

Sumber endogen tambahan ROS seluler neutrofil, esinophils dan makrofag. Pada aktivasi, makrofag memulai peningkatan penyerapan oksigen sehingga menimbulkan berbagai ROS, termasuk anion superoksida, oksida nitrat dan hidrogen peroksida (Conner dan Grisham 1996).

Sitokrom P450 juga telah diusulkan sebagai sumber ROS sejak pada induksi, anion superoksida dan hidrogen peroksida produksi terjadi menyusul kerusakan atau uncoupling dari siklus P450 (Valko et al 2006). Selain itu, mikrosom dan peroksisom adalah sumber ROS, dan mikrosom bertanggung

jawab atas sebagian besar hidrogen peroksida yang diproduksi in vivo pada situs hyperoxia (Gupta et al 1997). ROS juga dapat diproduksi oleh sejumlah eksogen

sumber seperti xenobiotik, senyawa klorin, agen lingkungan, logam (redoks dan nonredox), ion, dan radiasi (Valko et al 2006).

Generasi radikal bebas dalam sel terkait erat dengan partisipasi dari logam aktif reduksi (Shi et al 2004), yang dengan sendirinya sebagian besar terkait dengan besi (sebagian tembaga) pasangan redoks, dan dipertahankan dalam batas fisiologis yang ketat . Besi dalam kondisi tertentu, dapat berpartisipasi dalam reaksi Fenton, menghasilkan sangat reaktif radikal hidroksil (Leonard et al 2004) yang jika diproduksi in vivo, dapat bereaksi dekat dengan situsnya pembentukan maka menyebabkan kerusakan lokal. Radikal tambahan yang berasal dari oksigen radikal peroksi, yang merupakan spesies-energi tinggi, dan mereka menampilkan keanekaragaman hayati dalam tindakan mereka. Ini menyebabkan peroksidasi lipid yang pengukuran adalah bukti yang paling sering dikutip untuk mendukung keterlibatan peroxyl radikal dalam penyakit manusia dan toksikologi (Gutteridge 1995; Cadenas dan SIE 1998).

Telah ditetapkan bahwa ROS dapat menjadi berbahaya dan bermanfaat dalam sistem biologis tergantung pada lingkungan (Lopaczynski dan Zeisel 2001; Glade

2003). Efek menguntungkan dari ROS melibatkan, misalnya, peran fisiologis dalam respon seluler untuk noxia seperti pertahanan terhadap agen infeksi, dan fungsi dari sejumlah sistem sinyal selular. Sebaliknya, pada konsentrasi tinggi, ROS dapat memediasi kerusakan struktur sel, termasuk membran lipid dan, protein dan asam nukleat, kerusakan ini sering disebut sebagai "stres oksidatif" (Poli et al 2004). Efek berbahaya dari ROS yang seimbang

oleh aksi antioksidan, beberapa di antaranya enzim hadir dalam tubuh (Halliwell 1996). Meskipun kehadiran sistem pertahanan antioksidan sel untuk melawan kerusakan oksidatif dari ROS, kerusakan oksidatif terakumulasi selama

siklus hidup dan telah terlibat dalam penuaan dan agedependent penyakit seperti penyakit jantung, kanker, gangguan neurodegenerative dan kondisi kronis lainnya (Rahman 2003) (lihat Gambar 1).

Radikal bebas dan penuaan

Penuaan secara umum dapat didefinisikan sebagai penurunan progresif dalam

efisiensi proses biokimia dan fisiologis

setelah fase reproduksi kehidupan . Kontribusi ini

proses penuaan dengan perubahan yang terjadi dengan usia kecil

awal kehidupan tetapi meningkat pesat dengan usia karena

Sifat eksponensial penuaan ( Gambar 1 ) . banyak teori

telah diajukan untuk menjelaskan fenomena penuaan

( Armbrecht 2001; Biesalski 2002; Finkel dan Holbrook 2002;

Sohal et al 2002; Balaban et al 2005 ) , dan semua ini memiliki

kekuatan dan kelemahan mereka , dan kemungkinan bahwa mereka semua

berkontribusi pada mekanisme penuaan . Di antara teori

diusulkan , "teori radikal bebas dari penuaan " ( Harman 1956)

telah memperoleh penerimaan universal dan didukung oleh

Fakta bahwa produksi radikal bebas dan kerusakan radikal bebas

meningkat dengan usia ( Sohal dan Weindruch 1996) . teori ini

mendalilkan bahwa radikal bebas dalam tubuh menyebabkan kerusakan oksidatif

untuk komponen seluler , sebuah proses yang menghasilkan diubah

fungsi sel , jaringan dikompromikan dan fungsi organ ,

dan akhirnya kematian . Tubuh membutuhkan molekul oksigen dan

menggunakannya untuk menghasilkan energi melalui fosforilasi oksidatif dalam

mitokondria , dan ini , dan reaksi metabolisme lainnya menghasilkan

radikal bebas memaksakan stres oksidatif pada protein , DNA

dan lipid . Teori radial bebas didukung oleh " tingkat

hidup " hipotesis , yang terbalik menghubungkan tingkat metabolisme

dengan umur panjang dari organisme ( Ku et al 1993) dan

juga mapan bahwa kerusakan oksidatif protein ,

Meningkat DNA dan lipid dengan usia ( Sohal dan Weindruch

1996) . Bukti untuk mendukung teori radikal bebas dari penuaan

telah terutama diperoleh pada model hewan percobaan .

Pembatasan asupan kalori pada hewan pengerat telah terbukti

meningkatkan umur , meningkatkan pertahanan radikal bebas , dan mengurangi

kerusakan oksidatif . Jaringan spesies yang hidup lebih lama

juga kurang rentan terhadap kerusakan oksidatif maka jaringan

spesies yang memiliki rentang hidup lebih pendek dan ini didukung oleh

fakta bahwa kondisi yang menghasilkan peningkatan radikal bebas

produksi seperti tingkat metabolisme yang tinggi berhubungan dengan

umur lebih pendek ( Agarwal dan Sohal 1996) . meskipun bukti

hadir untuk mendukung teori radikal bebas dan penurunan

dalam fungsi fisiologis dalam penuaan , beberapa pertanyaan yang berkaitan

penuaan masih belum terselesaikan . Radikal bebas dimediasi oksidatif

stres meningkat dengan usia , dan dengan demikian dapat membanjiri alam

sistem perbaikan pada orang tua ( Kowald dan Kirkwood 2000 )

dan merupakan penyumbang utama untuk penyakit yang berhubungan dengan penuaan

( Ames et al 1993) garis besar yang diberikan di bawah ini .

penyakit kardiovaskular

Perkembangan aterosklerosis tergantung pada

menyeimbangkan antara proinflammatory ; ammatory anti - infl , dan

mekanisme pertahanan antioksidan ( Scott 2004) . vascular

proliferasi dan infl ammation terkait erat ( Dzay et al

2002) , dan proliferasi berlebihan dari sel-sel vaskular memainkan

peran penting dalam patologi vaskular oklusif

penyakit . Radikal bebas dianggap memainkan peran kasual

dalam proses ini ( Schachinger dan Zeiher 2002) , dan ROS

menyebabkan oksidasi low density lipoprotein ( OxLDL ) ,

dan ini terakumulasi dalam plak , dan berkontribusi terhadap

infl ammatory keadaan aterosklerosis dan memainkan peran kunci dalam

patogenesis ( Galle et al 2006) . Teroksidasi - LDL menyebabkan

disfungsi endotel , dan dapat menghasilkan pertumbuhan baik sel

atau kematian sel apoptosis dan dapat menyebabkan vasokonstriksi .

Radikal bebas juga telah terlibat dalam kongestif

gagal jantung ( CHF ) , kejadian tahunan yang merupakan salah satu

untuk fi ve per 1000 orang , dan ganda kejadian relatif

untuk setiap dekade hidup setelah usia 45 . eksperimental

bukti menunjukkan hubungan langsung antara produksi radikal bebas

dan CHF ( Mariani et al 2005) dan keberadaan ROS

dalam sirkulasi darah juga merupakan perantara kunci yang terkait dengan

cedera pembuluh darah dan disfungsi organ ( Fukai et al, 2002 ;

Elahi dan Matata 2006) .

tak

Di negara-negara Barat stroke adalah penyebab utama kecacatan dan

kematian di antara populasi yang menua , dan stroke iskemik

menyumbang sekitar 75 % dari semua kasus sedangkan stroke hemoragik

bertanggung jawab untuk hampir 15 % dari semua stroke ( Mariani dkk

2005). Ada bukti bahwa stroke terkait dengan gratis

radikal yang timbul dari sumber seperti xanthine oxidase , siklooksigenase ,

sel infl ammatory dan mitokondria ( Piantadosi

dan Zhang 1996) , dan ini dapat berpotensi menyebabkan neuronal

kematian ( Alexandrova et al 2004) . Elektron mitokondria

rantai transpor diubah selama iskemia dan reperfusi dan...