redoxmetabolisme en antioxidanteigenschappen van vitamine C

vrije radicalen en oxidanten spelen een dubbele rol als toxische en nuttige verbindingen, in metabole processen en in reactie op exogene stimulaties. Ze worden geproduceerd door normale metabolische activiteiten of door omgevingsfactoren (vervuiling, sigarettenrook en straling). Wanneer een overbelasting van vrije radicalen niet kan worden opgevangen, genereert hun accumulatie in het lichaam oxidatieve stress . Oxidatieve stress treedt op wanneer de vorming van vrije radicalen het vermogen van bescherming tegen hen overschrijdt. Dit proces leidt in de ontwikkeling van chronische en degeneratieve ziekten zoals kanker, auto-immune wanorde, het verouderen, cataract, reumatoïde artritis, cardiovasculaire, en neurodegenerative ziekten . Een antioxidant is een molecuul dat de oxidatie van andere moleculen voorkomt. Oxidatieproces is een chemische reactie die vrije radicalen produceert, wat leidt tot kettingreacties die cellen kunnen beschadigen. Het antioxiderende effect van vitamine C is goed gedocumenteerd . Vitamine C is een krachtige antioxidant die in staat is om een waterstofatoom te doneren en een relatief stabiele ascorbyl – vrije radicalen te vormen. Vitamine E, vitamine C, EN β-caroteen zijn bekend als antioxidant vitaminen die worden voorgesteld om oxidatieve schade te verminderen en het verlagen van het risico van bepaalde chronische ziekten. Ziekten, zoals cardiovasculaire aandoeningen, worden geassocieerd met ontoereikende concentraties van L-ascorbinezuur, tocoferol en β-caroteen in epidemiologische studies. Vitamine C verbetert ook de ijzeropname door Fe3+ te verminderen tot Fe2+ uit niet-heme ijzerbronnen . In aanwezigheid van redox-actieve ionen (ijzer, koper), vitamine C fungeert als een prooxidant, bij te dragen aan de vorming van hydroxyl radicalen, die kunnen leiden tot lipide, DNA, of eiwit oxidatie . Er zijn verschillende mechanismen om oxidatieve stress te verlichten en beschadigde macromoleculen te herstellen. Enzymatische en niet-enzymatische antioxidanten spelen een belangrijke rol bij het opruimen van vrije radicalen en reactieve zuurstofspecies (ROS). De antioxidantenzymen catalase (CAT), superoxide dismutase (SOD), glutathion reductase (GR), glutathion peroxidase (GSHpx) en, in planten, ascorbaat peroxidase (AA-px) en de niet-enzymatische antioxidanten, waaronder glutathion (GSH) en ascorbaat (ASC), zijn aanzienlijk beïnvloed door oxidatieve stress . Antioxidanten kunnen de ongecontroleerde vorming van vrije radicalen voorkomen of hun reactie met biologische plaatsen remmen; ook hangt de vernietiging van de meeste vrije radicalen af van de oxidatie van endogene antioxidanten voornamelijk door het opruimen en verminderen van moleculen . Vitamine C wordt verondersteld om een belangrijke in water oplosbare antioxidant die wordt gemeld om ROS te neutraliseren en de oxidatieve stress te verminderen .

vitamine C is een krachtig reducerend middel en aaseter van vrije radicalen in biologische systemen . Het is betrokken bij de eerste lijn van antioxidant verdediging, het beschermen van lipide membranen en eiwitten tegen oxidatieve schade. Als in water oplosbare molecule, kan vitamine C zowel binnen als buiten de cellen werken, en kan vrije radicalen neutraliseren en schade door vrije radicalen voorkomen. Vitamine C is een uitstekende bron van elektronen voor vrije radicalen die op zoek zijn naar een elektron om hun stabiliteit te herwinnen. Vitamine C kan elektronen aan vrije radicalen doneren en hun reactiviteit blussen .

vitamine C is een effectieve aaseter tegen zuurstof-en stikstofoxidesoorten, zoals superoxide-radicaal-ion, waterstofperoxide, hydroxylradicaal en singlet-zuurstof. Deze eigenschap van vitamine C heeft vitale processen in bescherming van cellulaire componenten tegen door vrije radicalen veroorzaakte schade. Daarnaast is vitamine C effectief in het regenereren van de antioxidant vorm van vitamine E door het verminderen van tocoferoxyl radicalen. Dit proces beschermt membranen en andere compartimenten van de cel tegen door vrije radicalen veroorzaakte schade (Figuur 2). Ascorbaat peroxidase (APX) is een enzym dat H2O2 reduceert tot water door ascorbaat als elektronendonor te gebruiken. Monodehydroascorbaat is een geoxideerd ascorbaat dat wordt geregenereerd door monodehydroascorbaatreductase (MDAR). Monodehydroascorbaat radicalen disproportioneert snel in ascorbaat en dehydroascorbaat. 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 . Er wordt gesuggereerd dat de glutathion-ascorbaatcyclus een belangrijke rol speelt bij H2O2 ontgifting, vanwege de hoge concentraties van glutathion, ascorbaat en NADPH in plantencellen. Andere enzymen, zoals ascorbaat en glutathionperoxidasen, die thioredoxinen of glutaredoxinen gebruiken als reducerende substraten, spelen ook een rol bij de verwijdering van H2O2 in planten (Figuur 2).

vitamine C vormt ook het semidehydroascorbylradicaal, een relatief langlevendradicaal, in het regenereren van vitamine E uit zijn radicale vorm, evenals in het opvangen van radicalen. Plantaardige en dierlijke cellen bevatten een NADH-afhankelijk semidehydroascorbaatreductase-enzym (EC 1.6.5.4), waardoor het radicaal wordt teruggebracht tot vitamine C door gebruik te maken van NADH als reductiemiddel (Figuur 2). Zowel enzymatisch als niet-enzymatisch, kan het onomkeerbaar ontbinden in diketogluconzuur of het kan in ascorbaat in een glutathion-afhankelijke reactie worden omgezet .

omdat vitamine C een reducerende stof en een elektronendonor is, doneert vitamine C tijdens het wegvagen van vrije radicalen hoog-energetische elektronen om vrije radicalen te neutraliseren en wordt het geoxideerd tot dehydroascorbinezuur. Dehydroascorbinezuur kan worden omgezet in ascorbinezuur voor hergebruik of kan worden gemetaboliseerd, waardoor meer elektronen vrijkomen. Hoewel vitamine C via een natriumafhankelijke vitamine C-transporter uit de darm wordt opgenomen, transporteren de meeste cellen vitamine C in geoxideerde vorm (dehydroascorbinezuur) via glucosetransporter 1. Dehydroascorbinezuur wordt gereduceerd tot ascorbinezuur in de cel, waardoor mitochondriën worden beschermd tegen oxidatieve schade door vrije radicalen (figuren 2 en 3). Zeer reactieve vrije radicalen (bijv., RO -, RO2–, OH -,, NO2) worden verminderd door ascorbaat, en het nieuw gegenereerde ascorbylradicaal is slecht reactief. Ascorbaat kan ook niet-chemische reactieve species, afgeleid van peroxynitriet, zoals hypochlorous zuur, ozon, en nitrerende agenten opruimen. Vitamine C is een monosaccharide oxidatie-reductie (redox) katalysator gevonden in zowel dieren als planten. Het antioxidant effect van vitamine C is te wijten aan zijn vermogen om elektronen te doneren uit zowel de tweede en derde koolstof. Tijdens de evolutie van primaten is een van de enzymen die nodig zijn om ascorbinezuur te maken verloren gegaan door mutatie, mensen moeten het uit het dieet halen ; de meeste dieren kunnen deze vitamine in hun lichaam synthetiseren en hebben het niet nodig in hun dieet . Vitamine C is nodig voor de omzetting van het procollageen in collageen door het oxideren van proline-residuen in hydroxyproline. In andere cellen, wordt het gehandhaafd in zijn verminderde vorm door reactie met glutathion . Zoals blijkt uit de figuren 2 en 3 is ascorbinezuur een redoxkatalysator die ROS zoals waterstofperoxide (H2O2) kan verminderen en daardoor neutraliseren (figuren 2 en 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. Ascorbinezuur is in hoge concentraties aanwezig in alle delen van planten, vooral in chloroplasten die daar concentraties van 20 mM bereiken . Dehydroascorbaat (DHA) en ascorbaat vrije radicalen (AFR), als tussenproduct, de ascorbaat vrije radicalen (AFR), die reversibel zijn, worden één-elektronenoxidaties gegenereerd uit ascorbaat (Figuur 4). Volgens het algemeen aangenomen model van enzymatische verwijdering van ROS katalyseert SOD superoxide-anion tot H2O2 en zuurstof; vervolgens wordt H2O2 door kat gereduceerd tot water en moleculaire zuurstof. 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).