酸化還元代謝とビタミンCの抗酸化特性

フリーラジカルと酸化剤は、代謝過程および外因性刺激に応 それらは、正常な代謝活動または環境要因（汚染、タバコの煙、および放射線）のいずれかから生成される。 遊離基の積み過ぎが掃除することができないときボディの蓄積は酸化圧力を発生させます。 酸化ストレスは、フリーラジカル形成がそれらに対する保護能力を超える場合に生じる。 このプロセスは癌、自己免疫の無秩序、老化、激流、慢性関節リウマチ、心血管の、および神経変性疾患のような慢性および退化的な病気の開発で導きます。 抗酸化物質は、他の分子の酸化を防止する分子である。 酸化プロセスは、フリーラジカルを生成する化学反応であり、細胞を損傷する可能性のある連鎖反応を引き起こす。 ビタミンCの抗酸化効果は十分に文書化されています。 ビタミンCは、水素原子を供与し、比較的安定したアスコルビルフリーラジカルを形成する能力を有する強力な抗酸化物質である。 ビタミンE、ビタミンC、およびβ-カロチンは、酸化的損傷を減少させ、特定の慢性疾患のリスクを低下させることが示唆されている抗酸化ビタミ 心血管疾患などの疾患は、疫学研究におけるl-アスコルビン酸、トコフェロール、およびβ-カロチンの濃度が不十分であることに関連している。 ビタミンCはまた、非ヘム鉄源からFe3+をFe2+に減少させることによって鉄の吸収を促進する。 酸化還元活性イオン（鉄、銅）の存在下では、ビタミンCはプロオキシダントとして作用し、ヒドロキシルラジカルの形成に寄与し、脂質、DNA、またはタンパク質の酸化につながる可能性がある。 酸化ストレスを軽減し、損傷した高分子を修復するためのさまざまなメカニズムがあります。 酵素的および非酵素的抗酸化物質は、フリーラジカルおよび活性酸素種（ROS）を捕捉する上で重要な役割を有する。 抗酸化酵素であるカタラーゼ（ＣＡＴ），スーパーオキシドジスムターゼ（ＳＯＤ），グルタチオンレダクターゼ（Ｇ ｒ），グルタチオンペルオキシダーゼ（Ｇｓｈｐｘ），および植物ではアスコルビン酸ペルオキシダーゼ（Ａ ａ-ｐ ｘ）およびグルタチオン（ＧＳＨ）およびアスコルビン酸（ＡＳＣ）を含む非酵素的酸化防止剤は酸化ストレスによって有意に影響されることが示されている。 酸化防止混合物は遊離基の自由な形成を防ぐか、または生物的場所との反作用を禁じることができます;また、ほとんどの遊離基の破壊は分子を掃除し、 ビタミンCはROSを中和し、酸化圧力を減らすために報告される重要な水溶性の酸化防止剤であると考えられます。

ビタミンCは、生物学的系におけるフリーラジカルの強力な還元剤およびスカベンジャーである。 それは酸化損傷から脂質の膜および蛋白質を保護する酸化防止防衛の最初のラインにかかわります。 水溶性の分子として、ビタミンCは細胞の中でそしての外で働き遊離基を中和し、遊離基の損傷を防ぐことができます。 ビタミンCは安定性を取り戻すために電子を追求している遊離基のための電子の優秀な源である。 ビタミンCは遊離基に電子を寄付し、反応を癒やすことができます。

ビタミンCは、スーパーオキシドラジカルイオン、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、一重項酸素などの酸素および窒素酸化物種に対して有効なスカベンジャーであることが示されている。 ビタミンCのこの特性は、フリーラジカル誘発損傷から細胞成分を保護する上で重要なプロセスを有する。 さらに、ビタミンCはトコフェロキシル基の減少によってビタミンEの酸化防止形態の再生で有効です。 このプロセスは、フリーラジカルによる損傷から細胞の膜および他の区画を保護する（図2）。 アスコルビン酸ペルオキシダーゼ（ASCORBATE peroxidase、APX）は、アスコルビン酸を電子供与体として使用することにより、H2O2を水に還元する酵素である。 Monodehydroascorbateはmonodehydroascorbateのレダクターゼ(MDAR)によって再生される酸化させたアスコルビン酸塩です。 モノデヒドロアスコルビン酸ラジカルはアスコルビン酸とデヒドロアスコルビン酸に急速に不均衡になる。 Dehydroascorbate is reduced to ascorbate by dehydroascorbate reductase in the presence of GSH, yielding oxidized glutathione (GSSG). It is reduced by glutathione reductase (GR) using nicotinamide adenine dinucleotide phosphate hydrogen (NADPH) as an electron donor. Dehydroascorbate may be reduced nonenzymatically or catalyzed by proteins with dehydroascorbate reductase (DHAR) activity.

Glutathione-ascorbate cycle operates in the cytosol, mitochondria, plastids, and peroxisomes in plants . グルタチオン-アスコルビン酸サイクルは、植物細胞中のグルタチオン、アスコルビン酸およびNADPHの高濃度のために、H2O2解毒のための重要な役割を果 還元基質としてチオレドキシンやグルタレドキシンを用いるアスコルビン酸やグルタチオンペルオキシダーゼなどの他の酵素も、植物におけるH2O2の除去に役割を果たす（図2）。

ビタミンCはまた、そのラジカル形態からビタミンEを再生するだけでなく、ラジカルを清掃する際に、比較的長寿命のラジカルであるセミデヒドロアスコルビルラジカルを形成する。 植物および動物細胞にはNADH依存性セミデヒドロアスコルビン酸レダクターゼ酵素(EC1.6.5.4)が含まれており、NADHを還元剤の供給源として使用することにより、ラジカルをビタミンCに還元します(図2)。 酵素的にそして非酵素的に、それはジケトグルコン酸に不可逆的に分解できますまたはグルタチオン依存した反作用のアスコルビン酸塩に変え

還元物質であり、電子供与体であるため、フリーラジカルの清掃中に、ビタミンCはフリーラジカルを中和するために高エネルギー電子を供与し、デヒドロアスコルビン酸に酸化される。 デヒドロアスコルビン酸は、再利用のためにアスコルビン酸に変換されるか、または代謝され、さらに多くの電子を放出することができる。 ビタミンCはナトリウム依存性ビタミンC輸送体を介して腸から吸収されますが、ほとんどの細胞はグルコース輸送体1を介して酸化された形（デヒドロアスコルビン酸）でビタミンCを輸送します。 デヒドロアスコルビン酸は細胞内でアスコルビン酸を生成するために還元され、フリーラジカルによる酸化的損傷からミトコンドリアを保護する（図2および3）。 反応性の高いフリーラジカル（例えば,RO–,RO2–,OH-,,NO2)はアスコルビン酸塩によって還元され、新たに生成されたアスコルビルラジカルは反応性が悪い。 アスコルビン酸はまた、次亜塩素酸、オゾン、および亜硝酸塩などの過酸化窒化物に由来する非ラジカル反応性種を捕捉することができる。 ビタミンCは、動物と植物の両方に見られる単糖酸化還元（酸化還元）触媒です。 ビタミンCの抗酸化効果は、第二および第三の炭素の両方から電子を供与する能力によるものである。 霊長類の進化の間に、アスコルビン酸を作るのに必要とされる酵素の1つは突然変異によって失われました、人間は食事療法からそれを得なけれ ビタミンCは、プロリン残基をヒドロキシプロリンに酸化することにより、プロコラーゲンのコラーゲンへの変換に必要である。 他の細胞では、それはグルタチオンとの反作用によって減らされた形態で維持されます。 アスコルビン酸は、図2および図3に示すように、過酸化水素（H2O2）などのROSを還元し、中和することができる酸化還元触媒である（図2および図3）。

Ascorbic acid has direct antioxidant effects, and also it is a substrate for the redox enzyme ascorbate peroxidase, that is particularly important in stress resistance in plants. アスコルビン酸は植物のすべての部分、特にそこに20mMの濃度に達する葉緑体に高レベルで存在する。 デヒドロアスコルビン酸(DHA)とアスコルビン酸フリーラジカル(AFR)は、中間体として、アスコルビン酸フリーラジカル(AFR)は、可逆的であることから、アスコルビン酸から一電子酸化が発生する(図4)。 ROSの酵素の取り外しの一般に仮定されたモデルに従って、SODはH2O2および酸素に極度の酸化物の陰イオンに触媒作用を及ぼします;そしてH2O2 CAT turnover number is very high, but its affinity for H2O2 is relatively low, and consequently a certain amount of H2O2 remains in the cell.

H2O2 can react with superoxide anion formed in oxidative metabolism generating the highly reactive hydroxyl radical. GSH peroxidases (GSH-px) and AA peroxidases (AA-px) are capable of scavenging H2O2 due to their high affinity for H2O2. The cooperativity of SOD, CAT, and peroxidases ensures low amounts of superoxide anion and H2O2 and limiting the risk of hydroxyl radical formation (Figure 5).