metabolismul Redox și proprietățile antioxidante ale vitaminei C

radicalii liberi și oxidanții joacă un dublu rol atât ca compuși toxici, cât și benefici, în procesele metabolice și ca răspuns la stimulările exogene. Acestea sunt produse fie din activități metabolice normale, fie din factori de mediu (poluare, fum de țigară și radiații). Atunci când o supraîncărcare a radicalilor liberi nu poate fi eliminată, acumularea lor în organism generează stres oxidativ . Stresul oxidativ apare atunci când formarea radicalilor liberi depășește capacitatea de protecție împotriva acestora. Acest proces conduce la dezvoltarea bolilor cronice și degenerative, cum ar fi cancerul, tulburările autoimune, îmbătrânirea, cataracta, artrita reumatoidă, bolile cardiovasculare și neurodegenerative . Un antioxidant este o moleculă care împiedică oxidarea altor molecule. Procesul de oxidare este o reacție chimică care produce radicali liberi, ducând la reacții în lanț care pot deteriora celulele. Efectul antioxidant al vitaminei C a fost bine documentat . Vitamina C este un antioxidant puternic care are capacitatea de a dona un atom de hidrogen și de a forma un radical relativ stabil fără ascorbil. Vitamina E, vitamina C și carotenul-caroten sunt cunoscute sub numele de vitamine antioxidante care sunt sugerate pentru a reduce daunele oxidative și pentru a reduce riscul anumitor boli cronice. Boli, cum ar fi tulburările cardiovasculare, sunt asociate cu concentrații inadecvate de acid L-ascorbic, tocoferol și-caroten în studiile epidemiologice. Vitamina C îmbunătățește, de asemenea, absorbția fierului prin reducerea Fe3+ la Fe2+ din surse de fier non-heme . În prezența ionilor redox activi (fier, cupru), vitamina C acționează ca un prooxidant, contribuind la formarea radicalilor hidroxil, care pot duce la oxidarea lipidelor, ADN-ului sau proteinelor . Există diferite mecanisme pentru ameliorarea stresului oxidativ și repararea macromoleculelor deteriorate. Antioxidanții enzimatici și nonenzimatici au roluri importante în eliminarea radicalilor liberi și a speciilor reactive de oxigen (ROS). Enzimele antioxidante, catalaza (CAT), superoxid dismutaza (SOD), glutation reductaza (GR), glutation peroxidaza (GSHpx) și, în plante, ascorbat peroxidaza (AA-px) și antioxidanții neenzimatici, inclusiv glutation (GSH) și ascorbat (ASC), s-au dovedit a fi afectate semnificativ de stresul oxidativ . Compușii antioxidanți pot preveni formarea necontrolată a radicalilor liberi sau pot inhiba reacția lor cu siturile biologice; de asemenea, distrugerea majorității radicalilor liberi depinde de oxidarea antioxidanților endogeni în principal prin eliminarea și reducerea moleculelor . Vitamina C este considerat a fi un antioxidant important solubil în apă, care este raportat pentru a neutraliza ROS și de a reduce stresul oxidativ .

vitamina C este un agent reducător puternic și un agent de curățare a radicalilor liberi din sistemele biologice . Este implicat în prima linie de apărare antioxidantă, protejând membranele lipidice și proteinele de deteriorarea oxidativă. Ca moleculă solubilă în apă, vitamina C poate funcționa atât în interiorul, cât și în exteriorul celulelor și poate neutraliza radicalii liberi și poate preveni deteriorarea radicalilor liberi. Vitamina C este o sursă excelentă de electroni pentru radicalii liberi care caută un electron pentru a-și recâștiga stabilitatea. Vitamina C poate dona electroni radicalilor liberi și le poate stinge reactivitatea .vitamina C S-a dovedit a fi un agent de curățare eficient împotriva speciilor de oxigen și oxid de azot, cum ar fi ionul radical superoxid, peroxidul de hidrogen, radicalul hidroxil și oxigenul singlet. Această proprietate a vitaminei C are procese vitale în protejarea componentelor celulare de deteriorarea indusă de radicalii liberi. În plus, vitamina C este eficientă în regenerarea formei antioxidante a vitaminei E prin reducerea radicalilor de tocoferoxil. Acest proces protejează membranele și alte compartimente ale celulei de deteriorarea indusă de radicalii liberi (Figura 2). Ascorbat peroxidaza (APX) este o enzimă care reduce H2O2 în apă prin utilizarea ascorbatului ca donator de electroni. Monodehidroascorbatul este un ascorbat oxidat care este regenerat de monodehidroascorbat reductază (MDAR). Radicalul monodehidroascorbat se disproporționează rapid în ascorbat și dehidroascorbat. 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 . Se sugerează că ciclul glutation-ascorbat joacă un rol cheie pentru detoxifierea H2O2, datorită concentrațiilor ridicate de glutation, ascorbat și NADPH în celulele vegetale. Alte enzime, cum ar fi ascorbatul și peroxidazele de glutation, care utilizează tioredoxine sau glutaredoxine ca substraturi reducătoare, au, de asemenea, roluri în eliminarea H2O2 în plante (Figura 2).

vitamina C formează, de asemenea, radicalul semidehidroascorbil, un radical relativ de lungă durată, în regenerarea vitaminei E din forma sa radicală, precum și în eliminarea radicalilor. Celulele vegetale și animale conțin o enzimă SEMIDEHIDROASCORBAT reductază dependentă de NADH (EC 1.6.5.4), reducând radicalul înapoi la vitamina C prin utilizarea NADH ca sursă de agent reducător (Figura 2). Atât enzimatic, cât și nonenzimatic, se poate descompune ireversibil în acid dicetogluconic sau poate fi transformat în ascorbat într-o reacție dependentă de glutation .

ca substanță reducătoare și donator de electroni, în timpul curățării radicalilor liberi, vitamina C donează electroni de mare energie pentru a neutraliza radicalii liberi și este oxidată în acid dehidroascorbic. Acidul dehidroascorbic poate fi transformat înapoi în acid ascorbic pentru reutilizare sau poate fi metabolizat, eliberând în continuare mai mulți electroni. Deși vitamina C este absorbită din intestin printr-un transportor de vitamina C dependent de sodiu, majoritatea celulelor transportă vitamina C într-o formă oxidată (acid dehidroascorbic) prin transportorul de glucoză 1. Acidul dehidroascorbic este redus pentru a genera acid ascorbic în interiorul celulei, protejând mitocondriile de deteriorarea oxidativă indusă de radicalii liberi (figurile 2 și 3). Radicali liberi foarte reactivi (de ex., RO–, RO2–, OH–,, NO2) sunt reduse de ascorbat, iar radicalul ascorbil nou generat este slab reactiv. Ascorbatul poate, de asemenea, să elimine speciile reactive nonradicale, derivate din peroxinitrit, cum ar fi acidul hipocloros, ozonul și agenții de nitrare. Vitamina C este un catalizator monozaharidic de reducere a oxidării (redox) găsit atât la animale, cât și la plante. Efectul antioxidant al vitaminei C se datorează capacității sale de a dona electroni atât din al doilea, cât și din al treilea carbon. În timpul evoluției primatelor, una dintre enzimele necesare pentru producerea acidului ascorbic s-a pierdut prin mutație, oamenii trebuie să o obțină din dietă ; majoritatea animalelor pot sintetiza această vitamină în corpul lor și nu o necesită în dietele lor . Vitamina C este necesară în conversia procolagenului în colagen prin oxidarea reziduurilor de prolină în hidroxiprolină. În alte celule, se menține în forma sa redusă prin reacția cu glutationul . Așa cum se arată în figurile 2 și 3, acidul ascorbic este un catalizator redox care poate reduce și neutraliza astfel ROS, cum ar fi peroxidul de hidrogen (H2O2) (figurile 2 și 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. Acidul Ascorbic este prezent la niveluri ridicate în toate părțile plantelor, în special în cloroplastele care ating concentrații de 20 mM acolo . Dehidroascorbatul (DHA) și radicalul liber ascorbat (AFR), ca intermediar, radicalul liber ascorbat (AFR), care sunt oxidări reversibile, cu un singur electron, sunt generate din ascorbat (Figura 4). Conform modelului general presupus de îndepărtare enzimatică a ROS, SOD catalizează anionul superoxid la H2O2 și oxigen; apoi H2O2 este redus în apă și oxigen molecular de către CAT. 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).