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¿QUÉ SON LOS ANTIOXIDANTES?
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Un
antioxidante es una molécula capaz de retardar o prevenir la oxidación
de otras moléculas. La oxidación es una reacción química de
transferencia de electrones de una sustancia a un agente oxidante. Las
reacciones de oxidación pueden producir
radicales libres que comienzan
reacciones en cadena que dañan las células. Los antioxidantes terminan
estas reacciones quitando intermedios del radical libre e inhiben otras
reacciones de oxidación oxidándose ellos mismos. Debido a esto es que
los antioxidantes son a menudo agentes reductores tales como tioles o
polifenoles. Los antioxidantes se encuentran contenidos en
ajo,
arroz integral,
café,
coliflor,
brócoli,
jengibre,
perejil,
cebolla, cítricos, semolina,
tomates, aceite de semilla de la
vid,
té,
romero, entre otros muchas sustancias. También son parte importante
constituyente de la
leche materna.
Aunque las
reacciones de oxidación son cruciales para la vida, también pueden ser
perjudiciales; por lo tanto las plantas y los animales mantienen
complejos sistemas de múltiples tipos de antioxidantes, tales como
glutatión,
vitamina C, y
vitamina E, así como enzimas tales como la catalasa,
superóxido dismutasa y varias peroxidasas. Los niveles bajos de
antioxidantes o la inhibición de las enzimas antioxidantes causan estrés
oxidativo y pueden dañar o matar las células.
Los
antioxidantes retrasan el proceso de envejecimiento combatiendo la
degeneración y muerte de las células que provocan los
radicales libres.
La incapacidad de nuestro cuerpo para neutralizar los
radicales libres a
los que nos exponemos diariamente nos obliga a recurrir a alimentos con
la propiedades antioxidantes con capacidad de neutralizarlos.
El estrés oxidativo ha sido
asociado a la patogénesis de muchas enfermedades humanas, es por ello
que el uso de antioxidantes en farmacología es estudiado de forma
intensiva, particularmente como tratamiento para accidentes cerebrovasculares y enfermedades neurodegenerativas. Sin embargo, se
desconoce si el estrés oxidativo es la causa o la consecuencia de tales
enfermedades. Los antioxidantes también son ampliamente utilizados como
ingredientes en suplementos dietéticos con la esperanza de mantener la
salud y de prevenir enfermedades tales como el cáncer y la cardiopatía
isquémica. Aunque algunos estudios han sugerido que los suplementos
antioxidantes tienen beneficios para la salud, otros grandes ensayos
clínicos no detectaron ninguna ventaja para las formulaciones probadas y
el exceso de la suplementación puede de vez en cuando ser dañina. Además
de estas aplicaciones en medicina los antioxidantes tienen muchas
aplicaciones industriales, tales como conservantes de alimentos y
cosméticos y la prevención de la degradación del caucho y la gasolina.
Índice
Historia
La paradoja del oxígeno
Antioxidantes
Actividades pro-oxidantes
Sistemas de enzimas
Estres oxidativo y enfermedades
Efectos
en la salud
Medida y
niveles en los alimentos
Usos en tecnologia
Documentacion y
referencias
Historia
El término antioxidante fue
utilizado originalmente para referirse específicamente a un producto
químico que previniera el consumo de oxígeno. A finales del siglo XIX y
a principios de siglo XX, extensos estudios fueron dedicados a las
aplicaciones de antioxidantes en importantes procesos industriales,
tales como la prevención de la corrosión del metal, la vulcanización del
caucho, y la polimerización de combustibles en la formación de escoria
en motores de combustión interna.
Las
primeras investigaciones sobre el rol de los antioxidantes en biología
se centró en su uso en la prevención de la oxidación de
grasas
insaturadas, que es la causa de la rancidez. La actividad antioxidante
podía ser medida simplemente colocando la
grasa en un contenedor cerrado
con oxígeno y midiendo la tasa de consumo de éste. Sin embargo fue la
identificación de las
vitaminas
A,
C, y
E como antioxidantes la que revolucionó el campo y condujo a
dilucidar la importancia de los antioxidantes en la bioquímica de los
organismos vivos.
Los posibles mecanismos de
acción de los antioxidantes fue investigada por primera vez cuando fue
reconocido que una sustancia con actividad antioxidante es probable que
sea una que se oxida a sí misma fácilmente. La investigación en cómo la
vitamina E previene el proceso de peroxidación de
lípidos
condujo a la identificación de antioxidantes como agentes reductores que
previenen reacciones oxidativas, a menudo depurando especies reactivas
del oxígeno antes de que puedan dañar las células.
La paradoja del oxígeno
Una paradoja en el
metabolismo es que mientras que la gran mayoría de la vida compleja
requiere del oxígeno para su existencia, el oxígeno es una molécula
altamente reactiva que daña a los seres vivos produciendo especies
reactivas del oxígeno. Por lo tanto, los organismos poseen una compleja
red de metabolitos y enzimas antioxidantes que trabajan juntos para
prevenir el daño oxidativo de los componentes celulares tales como el
ADN, proteínas y
lípidos. Generalmente los sistemas antioxidantes evitan
que estas especies reactivas sean formadas o las eliminan antes de que
puedan dañar los componentes vitales de la célula.
Las especies reactivas del
oxígeno que se producen en las células incluyen el peróxido de hidrógeno
(H2O2), el ácido hipocloroso (HClO), y
radicales
libres tales como el radical oxhidrilo (· OH) y el radical superóxido (O2·−).
El radical del oxhidrilo es particularmente inestable y reacciona
rápidamente y de forma no específica con la mayoría de las moléculas
biológicas. Esta especie se produce del peróxido de hidrógeno en
reacciones redox catalizadas por metales como la reacción de Fenton.
Estos oxidantes pueden dañar las células comenzando reacciones químicas
en cadena tales como la peroxidación de
lípidos u oxidando el ADN o
proteínas. Los daños al ADN pueden causar mutaciones y posiblemente
cáncer si no son revertidos por los mecanismos de reparación del ADN,
mientras que los daños a las
proteínas causan la inhibición de enzimas,
la desnaturalización y la degradación de
proteínas.
El uso de oxígeno como
parte del proceso para generar energía metabólica produce especies
reactivas del oxígeno. En este proceso, el anión de superóxido se
produce como subproducto de varios pasos en la cadena de transporte de
electrones. Particularmente importante es la reducción de la
coenzima Q
en el complejo III, ya que un radical libre altamente reactivo se forma
como intermediario (Q·−). Este intermediario inestable puede conducir a
una pérdida de electrones cuando estos saltan directamente al oxígeno
molecular y forman el anión superóxido en vez de desplazarse con la
serie de reacciones bien controladas de la cadena de transporte de
electrones. En un sistema similar de reacciones en plantas las especies
reactivas del oxígeno también se producen durante la fotosíntesis bajo
condiciones de alta intensidad lumínica. Este efecto es compensado en
parte por la implicación de carotenoides en la fotoinhibición, lo que
implica que estos antioxidantes reaccionan con las formas
sobre-reducidas de los centros de reacción fotosintéticos y de tal modo
previenen la producción de superóxido.
Otra proceso que produce
especies reactivas del oxígeno es la oxidación lipídica que tiene lugar
como consecuencia de la producción de eicosanoides. Sin embargo, las
células están provistas de mecanismos que previenen oxidaciones
innecesarias. Las enzimas oxidativas de estas rutas biosintéticas están
coordinadas y son altamente reguladas
Antioxidantes
Los antioxidantes se
clasifican en dos amplios grupos, dependiendo de si son solubles en agua
(hidrofílicos) o en
lípidos (hidrofóbicos). En general los antioxidantes
solubles en agua reaccionan con los oxidantes en el citoplasma celular y
el plasma sanguíneo, mientras que los antioxidantes liposolubles
protegen las membranas de la célula contra la peroxidación de
lípidos.
Estos compuestos se pueden sintetizar en el cuerpo u obtener de la
dieta. Los diferentes antioxidantes están presentes en una amplia gama
de concentraciones en fluidos corporales y tejidos, con algunos tales
como el glutatión o la ubiquinona mayormente presente dentro de las
células, mientras que otros tales como el ácido úrico se distribuyen más
uniformemente a través del cuerpo.
La importancia relativa y
las interacciones entre estos diferentes antioxidantes constituye un
área compleja, con varios metabolitos y sistemas de enzimas teniendo
efectos sinérgicos e interdependientes unos de otros. La acción de un
antioxidante puede depender de la función apropiada de otros miembros
del sistema antioxidante. La cantidad de protección proporcionada por
cualquier antioxidante depende de su concentración, de su reactividad
hacia la especie reactiva del oxígeno y del estado de los antioxidantes
con los cuales interactúa.
Algunos compuestos
contribuyen a la defensa antioxidante quelando los metales de transición
y evitando que catalicen la producción de
radicales libres en la célula.
Particularmente importante es la capacidad de secuestrar el hierro, que
es la función de
proteínas de unión al hierro tales como la transferrina
y la ferritina. El selenio y el zinc son comúnmente mencionados como
nutrientes antioxidantes pero estos elementos químicos no tienen ninguna
acción antioxidante ellos mismos sino que se requieren para la actividad
de algunas enzimas antioxidantes.
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Ácido ascórbico
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La
Vitamina C Junto de la
vitamina E son los dos clásicos con muy potente capacidad
antioxidante. El
ácido ascórbico o
vitamina C es un antioxidante
monosacárido encontrado en animales y
plantas. Como no puede ser sintetizado por los seres humanos y debe ser
obtenido de la dieta es una
vitamina. La mayoría de los otros animales pueden producir
este compuesto en sus cuerpos y no lo requieren en sus dietas. En
células, es mantenido en su forma reducida por la reacción con el
glutatión, que se puede catalizar por la
proteína disulfuro isomerasa y
las glutarredoxinas.
El ácido ascórbico es un agente reductor y puede reducir y de tal
modo neutralizar especies reactivas del oxígeno tal como el peróxido de
hidrógeno. Además de sus efectos antioxidantes directos, el
ácido ascórbico es también un sustrato para la enzima antioxidante
ascorbato peroxidasa, una función que es particularmente importante en
resistencia al estrés en plantas. (Ver
más del ácido ascórbico)
Tiene
propiedades antioxidantes y hemostáticas. En algunos países se utiliza
como suplemento alimentario atribuyéndole propiedades antitumorales. Se
encuentra en las
fresas,
frambuesas,
cerezas,
uvas,
kiwis,
arándanos y otras
bayas.
Es la
sustancia que le da al ajo su aroma y sabor. Científicos israelíes del
Weizmann Institute han conseguido eliminar tumores malignos en ratones a
partir de esta sustancia que se encuentra en el
ajo.
Es un
grupo de pigmentos
flavonoides hidrosolubles (glucósidos) que están en
solución en las vacuolas de las células vegetales de frutos, flores,
tallos y hojas. Se encuentra en las
uvas,
cerezas,
kiwis,
ciruelas, etc.
Los
alfa y
beta
carotenos son precursores de la
vitamina A y actúan como nutrientes antioxidantes. Son los
únicos carotenoides que se transforman en cantidades apreciables de
vitamina A. Los carotenoides están entre los pigmentos
naturales más comunes y han sido caracterizados hasta ahora más de 600
compuestos diferentes. Los
carotenoides son responsables por muchos de los colores rojos,
amarillos y naranja de las hojas, frutas y flores de los vegetales, así
como también por el color de algunos insectos, aves, peces y crustáceos.
Solamente pueden ser sintetizados por plantas, hongos, bacterias y
algas, sin embargo muchos animales los incorporan a través de la dieta
Dos carotenoides dietarios importantes son el
licopeno y el
β-caroteno. Estos están involucrados en la eliminación (scavenging)
de dos de las especies reactivas del oxígeno, el oxígeno singlete y el
radical peroxilo. Además son efectivos desactivando moléculas excitadas
electrónicamente las cuales están involucradas en la generación tanto de
radicales como del propio oxígeno singlete. El quenching del singlete
oxígeno por los carotenoides, ocurre a través de un quenching tanto
físico como químico. La interacción de los carotenoides con el oxígeno
singlete, depende principalmente del quenching físico, lo cual implica
la transferencia directa de energía entre ambas moléculas. La energía
del oxígeno singlete es transferida al
carotenoide produciendo oxígeno molecular en su estado basal y
caroteno triplete excitado. El
carotenoide retorna a su estado basal, disipando esta energía a
través de la interacción con el solvente a su alrededor. En contraste
con el quenching físico, las reacciones químicas entre el oxígeno
singlete y los carotenoides son de menor importancia, contribuyendo con
menos del 0,05% de la tasa total de quenching. Puesto que los
carotenoides permanecen intactos durante el quenching físico, del
oxígeno singlete estos pueden ser reusados varias veces en estos ciclos
de queching. El
β-caroteno y otros
carotenoides, son los quenchers naturales más eficientes para el
singlete oxígeno. Su actividad como quenchers esta relacionada con el
número de dobles enlaces conjugados presentes en la molécula. Los
carotenoides, barren eficientemente los radicales peroxilos,
especialmente cuando la tensión de oxígeno es baja. La desactivación de
los radicales peróxilos probablemente dependa de la formación aducto
radical formando un carbono central radical estabilizado por resonancia
Cantrell y col (2003), reportaron la capacidad de seis carotenoides
dietarios (β-caroteno,
licopeno, zeaxantina, astaxantina, cantaxantina y luteina) para
quenchar el oxígeno singlete en un modelo de membranas celulares, en
donde el oxígeno singlete fue generado tanto en la fase acuosa como en
la lipídica, encontrando que el
licopeno y el
β-caroteno exhibieron la tasa más rápida de quenching, siendo la
luteína la menos eficiente. Los otros
carotenoides tuvieron constantes intermedias. Bando y col (2004),
realizaron un experimento, usando ratones alimentados con
β-caroteno, para determinar si este sirve como antioxidante en la
piel expuesta a los rayos UV-A, actuando como quencher del oxígeno
singlete, encontrando que el
β-caroteno dietario se acumula en la piel y actúa como agente
protector contra el daño oxidativo inducido por las radiaciones UV-A, a
través de quenching del oxígeno singlete. Los
β-carotenos dietarios se acumulan en la piel y actúan como agentes
protectores contra el daño oxidativo inducido por las radiaciones UV-A,
a través de el quenching del oxígeno singlete. Se encuentran
principalmente en las
zanahorias, tomates,
naranjas,
papayas,
lechugas,
espinacas, etc....(Ver
más de los carotenoides)
Además,
de un poderoso antioxidante, investigaciones recientes han revelado que
podría desnutrir las células cancerígenas antes de que éstas causen
ningún tipo de problemas. Se encuentra en
pimientos,
chiles,
ajíes,
guindilla,
cayena, etc.
El
té verde según las últimas investigaciones es clave por su alto
contenido en
catequinas y
polifenoles, que actúan como antioxidantes y
activadores del metabolismo. Se encuentra en el
té verde y el
cacao.
(Ver más
de las catequinas)
Es una
sustancia que se encuentra en la mayor parte de tejidos del cuerpo y en
muchos alimentos. También puede producirse en el laboratorio. El cuerpo
la usa para producir energía para las células y como antioxidante. Está
en estudio para el tratamiento de cáncer y para aliviar los efectos
secundarios causado por algunos tratamientos de cáncer.
Es
mucho más que un antioxidante, pieza clave del metabolismo celular. La
CoQ se encuentra en las membranas de muchos orgánulos. Ya que su función
primordial en las células es la generación de energía, la mayor
concentración se encuentra en el interior de la membrana mitocondrial.
Algunos otros orgánulos que contienen
CoQ10 son el retículo endoplasmático, los peroxisomas, los lisosomas
y las vesículas. Se encuentra fundamentalmente en la carne, vísceras,
pescado, sardinas,
cacao. (Ver
más)
Son compuestos
órgano-sulfurados que inhiben la carcinogénesis química inducida
provocada por algunas substancias. Se encuentran sobre todo en el
ajo,
cebolla,
puerro,
cebolletas, etc.
El glutatión es un
péptido que contiene cisteína y es encontrado en la mayoría de las
formas de vida aerobia. No es requerido en la dieta y es sintetizado en
las células desde sus
aminoácidos constitutivos. El glutatión tiene características
antioxidantes ya que el grupo tiol en su porción de cisteína es un
agente reductor y puede ser oxidado y ser reducido de forma reversible.
En las células, el glutatión es mantenido en forma reducida por la
enzima glutatión reductasa y alternadamente reduce otros metabolitos y
sistemas de enzimas así como reacciona directamente con los oxidantes.
Debido a su alta concentración y a su papel central en mantener el
estado redox de la célula, el glutatión es uno de los antioxidantes
celulares más importantes
También con acción
diurética y antihipertensiva, se encuentra fundamentalmente en los
cítricos.
Parece ser que pueden
suprimir el crecimiento de tumores mediante el bloqueo de enzimas. Se
encuentran en coles,
brécol,
calabaza,
mostaza,
nabos,
berros.
Se relaciona como
aliado contra enfermedades cardiovasculares, osteoporosis y de cánceres
dependientes de hormonas como el de mama. Se encuentran en la
soja y en mucha
menor cantidad:
té verde,
guisantes,
lentejas,
garbanzos,
cacahuetes,
etc. (Ver más sobre
la isoflavonas)
El
licopeno es un
pigmento vegetal responsable del color rojo o anaranjado que presentan
algunas frutas y verduras. El
licopeno pertenece
al mismo grupo que el
beta-caroteno, pero sin transformarse en
vitamina A.
Por este motivo se llegó a pensar que no tenía importancia fisiológica,
aunque muchos estudios han demostrado que posee numerosos beneficios
para la salud.
El
Licopeno es un
potentísimo antioxidante que pertenece a la familia de los
carotenoides y
que tiene propiedades muy beneficiosas para nuestra salud. El
tomate
es uno de los alimentos que hay más ricos en
Licopeno y en
otros antioxidantes. (Ver
más del licopeno)
La
melatonina es un poderoso antioxidante que puede cruzar fácilmente las
membranas celulares y la barrera hematoencefálica. A diferencia de otros
antioxidantes, la melatonina no experimenta un ciclo redox, que es la
capacidad de una molécula de experimentar la reducción y la oxidación
repetidas veces. El completar un ciclo redox permite a otros
antioxidantes (tales como la
vitamina C) actuar como pro-oxidantes y promover la formación de
radicales libre. La melatonina, una vez que es oxidada no se puede
reducir a su estado anterior porque forma varios productos finales
estables una vez que reacciona con
radicales libres. Por lo tanto, se le
ha referido como antioxidante terminal (o suicida).
Cinc, Cobre, azufre,
selenio y manganeso, etc. resultan buenos antioxidantes en general. Al
Selenio se le atribuyen efectos anticancerígenos, protege el corazón y
elimina algunos tipos de virus. El zinc, refuerza el sistema inmunitario
y lucha contra el envejecimiento en todas sus formas y puede llegar a
ser hasta afrodisíaco según algunas fuentes. El magnesio ayuda a
prevenir los trastornos cardíacos. Se encuentran en diversos alimentos,
entre ellos en el germen de trigo, levadura de cerveza, cangrejo, pipas
de calabaza o
girasol, ostras,
carne, legumbres,
frutos secos,
cereales,
cacao, etc. (Ver
más de Oligoelementos)
Los
polifenoles son fitoquímicos de bajo peso molecular, esenciales para el
ser humano. Estos constituyen uno de los metabolitos secundarios de las
plantas, más numerosos y distribuidos por toda la planta, con más de 800
estructuras conocidas en la actualidad. Los
polifenoles naturales pueden
ir desde moléculas simples (ácido fenólico, fenilpropanoides,
flavonoides), hasta compuestos altamente polimerizados (ligninas,
taninos). Los
flavonoides representan el subgrupo más común y
ampliamente distribuido y entre ellos los flavonoles son los más
ampliamente distribuidos. Al estar ampliamente distribuidos en el reino
vegetal, constituyen parte integral de la dieta. Los
polifenoles poseen
una estructura química ideal para la actividad como consumidores de
radicales libres. Su propiedad como antioxidante, proviene de su gran
reactividad como donantes de electrones e hidrógenos y de la capacidad
del radical formado para estabilizar y deslocalizar el electrón
desapareado (termina la reacción en cadena) y de su habilidad para quelar iones de metales de transición. Los
polifenoles poseen una
porción hidrofílica y una porción hidrofóbica, por lo que pueden actuar
en contra de ROS que son producidas en medios tanto hidrofóbicos como
acuosos. Su capacidad antioxidante esta directamente relacionada con el
grado de hidroxilación del compuesto. Los
flavonoides tienen una
poderosa acción antioxidante in Vitro, siendo capaces de barrer un
amplio rango de especies reactivas del oxígeno, nitrógeno y cloro, tales
como el superóxido, el radical hidroxilo, el radical peroxilo, el ácido
hipocloroso, actuando como agentes reductores. Además pueden quelar
iones de metales de transición. Soobrattee y col (2005), evaluaron la
capacidad antioxidante de diferentes
polifenoles encontrando que
comparado con los antioxidantes fisiológicamente activos (glutatión,
α-tocoferol, ergotioneina) y los sintéticos (trolox, BHT, BHA), estos
compuestos exhibieron una eficacia mayor como antioxidantes. Roginsky
(2003), midiendo la actividad antioxidante de varios
polifenoles
naturales, durante la oxidación del metil-linoleato, encontró que todos
los polifenoles estudiados, mostraron una pronunciada actividad
antioxidante, considerando que el mecanismo molecular subyacente a la
actividad antioxidante de los
polifenoles, es el de actuar rompiendo la
reacción en cadena. Los
polifenoles con dos grupos hidroxilos adyacentes
o cualquier otra estructura quelante, pueden unir metales de transición.
Los polifenoles actúan como consumidores del radical hidroxilo, el peroxinitrito y el ácido hipocloroso, actuando como agentes reductores.
(Ver más de los
polifenoles)
Resulta ser un potente
antioxidante, encontrado en una gran variedad de frutas y vegetales como
las uvas,
cebolla roja,
brécol, toronja y
manzanas,
cerezas,
te verde,
vino tinto.
Resultan ser también
muy potentes para limpiar nuestras arterias, parece ser que el consumo
moderado de
vino tinto ayuda a ello. Se encuentran en el
vino tinto,
uvas,
lentejas,
etc. (Ver más de los
taninos)
La
Vitamina E es el clásico antioxidante que protege a las
células de agresiones externas del tipo: contaminación, pesticidas, humo
del tabaco. La
vitamina E es el nombre colectivo
para un sistema de ocho tocoferoles y tocotrienoles relacionados, que
son
vitaminas antioxidantes liposolubles.
De éstos, el α-tocoferol ha sido muy estudiado ya que tiene la
biodisponibilidad más alta y el cuerpo preferentemente absorbe y
metaboliza esta forma. La forma del α-tocoferol es la más importante de
los antioxidantes liposolubles y protege las membranas de la célula
contra la oxidación reaccionando con los radicales del
lípido producidos
en la reacción en cadena de peroxidación de
lípidos. Esto quita las
formas intermedias de
radicales libres y evita que la propagación de la
reacción en cadena continúe. Los radicales oxidados del α-tocoferoxil
producidos en este proceso se pueden reciclar de nuevo a la forma
reducida activa a través de la reducción por el ascorbato, el
retinol o el
ubiquinol. Las funciones de las otras formas de la
vitamina E están menos estudiadas, aunque el γ-tocoferol es
un nucleófilo que puede reaccionar con mutágenos electrofílicos y los
tocotrienoles puede que tengan un rol especializado en la
neuroprotección. (Ver más sobre el
tocoferol o
vitamina E)
Intervienen en la agudeza visual. Se encuentra en el
maíz,
espinacas,
calabaza.
Atención: Si usted está
enfermo o cree que pudiera estarlo acuda a su médico, solo el puede ofrecerle un
diagnostico y un tratamiento adecuado a su caso.
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