สารต้านอนุมูลอิสระ

สารต้านอนุมูลอิสระ คือโมเลกุลของสารที่สามารถจับกับตัวรับและสามารถยับยั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันของโมเลกุลสารอื่น ๆ ได้ ปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นปฏิกิริยาเคมีที่เกี่ยวเนื่องกับการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากสารหนึ่งไปยังตัวออกซิไดซ์ ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถให้ผลิตภัณฑ์เป็นสารอนุมูลอิสระ (free radical) ซึ่งสารอนุมูลอิสระเหล่านี้จะเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่และทำลายเซลล์ของร่างกาย สารต้านอนุมูลอิสระจะเข้ายุติปฏิกิริยาลูกโซ่เหล่านี้ด้วยการเข้าจับกับสารอนุมูลอิสระและยับยั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันโดยถูกออกซิไดซ์ ดังนั้นสารต้านอนุมูลอิสระจึงถือเป็นตัวรีดิวซ์ อาทิ ไธออล กรดแอสคอร์บิก และโพลีฟีนอล

Space-filling model of the antioxidant metabolite glutathione. The yellow sphere is the redox-active sulfur atom that provides antioxidant activity, while the red, blue, white, and dark grey spheres represent oxygen, nitrogen, hydrogen, and carbon atoms, respectively.

แม้ว่าปฏิกิริยาออกซิเดชันเป็นสิ่งสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต หากแต่ก็ยังเกิดโทษเช่นกัน ดังนั้นพืชและสัตว์จึงรักษาสมดุลด้วยระบบอันซับซ้อนของปฏิริยาโดยสารต้านอนุมูลอิสระดังเช่น กลูตาไธโอน วิตามินซี และวิตามินอี เช่นเดียวกับเอนไซม์อย่างตัวเร่งปฏิกิรยาและเอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ รวมถึงเพอรอกซิเดสต่าง ๆ ระดับสารต้านอนุมูลอิสระที่ต่ำหรือเอนไซม์ที่ยับยั้งปฏิกิริยาออกซิเดชันที่มากเกินไป จะยังผลให้เกิดภาวะออกซิเดชันที่มากเกินไป (oxidative stress) นำมาซึ่งการทำลายหรือสร้างความเสียหายแก่เซลล์ได้

ในภาวะที่ออกซิเดชันมากเกินไปจะทำให้เกิดโรคในมนุษย์หลายโรค การใช้สารต้านอนุมูลอิสระในทางเภสัชวิทยาได้รับการศึกษาอย่างละเอียดในการรักษาภาวะโรคหลอดเลือดสมองและโรค neurodegenerative disease อย่างไรก็ดี ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าออกซิเดชันที่มากเกินไปนั้นเป็นสาเหตุการเกิดโรคหรือไม่

สารต้านอนุมูลอิสระถูกนำมาใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์เสริมอาหารหลายชนิด ด้วยคาดหวังในการรักษาสุขภาพและป้องกันโรคอย่างโรคมะเร็งและโรคหลอดเลือดหัวใจ รวมไปถึงโรคกลัวความสูง แม้การศึกษาในช่วงแรกให้การสนับสนุนถึงการเติมสารต้านอนุมูลอิสระในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ช่วยให้สุขภาพดีนั้น ภายหลังการศึกษาในระยะคลินิกพบว่าสารที่เติมลงไปไม่ได้ช่วยหรือก่อให้เกิดประโยชน์อันใดแก่ผู้บริโภค ซ้ำยังผลมาซึ่งอันตรายจากการรับประทานที่มากเกินไป นอกจากนี้ยังมีการใช้สารต้านอนุมูลอิสระธรรมชาติในเภสัชภัณฑ์ และส่วนประกอบอื่น ๆ ในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมเช่นสารกันบูดในอาหารและเครื่องสำอาง และช่วยลดการสึกกร่อนของยางและแก๊สโซลีนอีกด้วย

ประวัติ

ตั้งแต่การวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตจากท้องทะเลสู่พืชบก มีการผลิตสารจำพวกต้านอนุมูลอิสระจำพวกแรกอาทิ กรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี) โพลีฟีนอล ฟลาโวนอยด์ และโทโคฟีรอล ภายหลังพืชได้มีวิวัฒนาการเป็นพืชชั้นสูง ในช่วง 50 - 200 ล้านปีก่อนโดยเฉพาะช่วงยุคจูแรสซิก การผลิตเม็ดสีอันเป็นสารต้านอนุมูลอิสระเกิดขึ้นมากในช่วงปลายยุคจูแรสซิก โดยเป็นสารเคมีฤทธิต่อต้านจำพวกรีแอ็กทีฟออกซิเจนอันเป็นผลเนื่องมาจากการสังเคราะห์ด้วยแสง คำว่าสารต้านอนุมูลอิสระ (antioxidant) เดิมใช้เพื่ออ้างถึงสารเคมีที่ป้องกันการใช้ออกซิเจนในปฏิกิริยา ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 และในช่วงต้นของคริสต์ศตวรรษที่ 20 มีการศึกษาเพิ่มเติมอย่างกว้างขวางในประเด็นการใช้สารต้านอนุมูลอิสระในกระบวนการสำคัญของอุตสาหกรรม อาทิ การป้องกันการสึกกร่อนของโลหะ กระบวนการวัลคาไนเซชันของยาง และกระบวนการเกิดสารประกอบพอลิเมอร์ของเชื้อเพลิงในสิ่งเปรอะเปื้อนของเครื่องยนต์สันดาปภายใน

การวิจัยในระยะแรกของบทบาทสารต้านอนุมูลอิสระในทางชีววิทยามุ่งประเด็นเกี่ยวกับการป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมันไม่อิ่มตัวซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดกลิ่นเหม็นหืน ฤทธิ์สารต้านอนุมูลอิสระสามารถวัดอย่างง่ายโดยนำไขมันใส่ในภาชนะปิดที่มีออกซิเจนและวัดปริมาณออกซิเจนที่ถูกใช้ไปในปฏิกิริยา อย่างไรก็ดีวิธีการดังกล่าวก็ทำให้สามารถระบุได้ว่า วิตามินเอ, ซี และอี ว่าเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีความเกี่ยวข้องเชื่อมโยงนำไปสู่การตระหนักถึงความสำคัญของสารต้านอนุมูลอิสระในสิ่งมีชีวิต

ความเป็นไปได้ของกลไกการเกิดปฏิกิริยาของสารต้านอนุมูลอิสระค้นพบครั้งแรกเมื่อได้รับการยอมรับว่าสารที่มีฤทธิ์ป้องกันการเกิดออกซิเดชันมีโอกาสที่จะเป็นหนึ่งที่เป็นตัวออกซิไดซ์อย่างง่ายได้ การวิจัยว่าวิตามินอีสามารถป้องกันการเกิดกระบวนการเพอรอกซิเดชันของไขมันนำไปสู่การพิสูจน์เอกลักษณ์ของสารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารที่ป้องกันโดยลดการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน อาทิการกำจัดรีแอกทีฟออกซิเจนก่อนที่จะสามารถทำลายเซลล์ได้

อ้างอิง

1. Sies H (March 1997). "Oxidative stress: oxidants and antioxidants". Experimental Physiology. 82 (2): 291–5. doi:10.1113/expphysiol.1997.sp004024. PMID 9129943.
2. Vertuani S, Angusti A, Manfredini S (2004). "The antioxidants and pro-antioxidants network: an overview". Current Pharmaceutical Design. 10 (14): 1677–94. doi:10.2174/1381612043384655. PMID 15134565.
3. Baillie, J K (2009-03-09). "Oral antioxidant supplementation does not prevent acute mountain sickness: double blind, randomized placebo-controlled trial". QJM: Monthly Journal of the Association of Physicians. 102 (5): 341–8. doi:10.1093/qjmed/hcp026. ISSN 1460-2393. PMID 19273551. สืบค้นเมื่อ 2009-03-25. Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
4. Bjelakovic G; Nikolova, D; Gluud, LL; Simonetti, RG; Gluud, C (2007). "Mortality in randomized trials of antioxidant supplements for primary and secondary prevention: systematic review and meta-analysis". JAMA. 297 (8): 842–57. doi:10.1001/jama.297.8.842. PMID 17327526.
5. Benzie, IF (2003). "Evolution of dietary antioxidants". Comparative biochemistry and physiology. Part A, Molecular & integrative physiology. 136 (1): 113–26. doi:10.1016/S1095-6433 (02) 00368-9 Check |doi= value (help). PMID 14527634.
6. Venturi, S; Donati, FM; Venturi, A; Venturi, M (2000). "Environmental iodine deficiency: A challenge to the evolution of terrestrial life?". Thyroid : official journal of the American Thyroid Association. 10 (8): 727–9. doi:10.1089/10507250050137851. PMID 11014322.
7. Matill HA (1947). "Antioxidants". Annu Rev Biochem. 16: 177–192. doi:10.1146/annurev.bi.16.070147.001141. PMID 20259061. Unknown parameter |unused_data= ignored (help)
8. German J (1999). "Food processing and lipid oxidation". Adv Exp Med Biol. 459: 23–50. PMID 10335367.
9. Jacob R (1996). "Three eras of vitamin C discovery". Subcell Biochem. 25: 1–16. PMID 8821966.
10. Knight J (1998). "Free radicals: their history and current status in aging and disease". Ann Clin Lab Sci. 28 (6): 331–46. PMID 9846200.
11. Moreau and Dufraisse, (1922) Comptes Rendus des Séances et Mémoires de la Société de Biologie, 86, 321.
12. Wolf G (1 March 2005). "The discovery of the antioxidant function of vitamin E: the contribution of Henry A. Mattill". J Nutr. 135 (3): 363–6. PMID 15735064.