Antioxidanter eller antioxidationsmedel är kemiska föreningar som motverkar oxidering. Oxidation är en kemisk reaktion som kan producera fria radikaler, som därigenom leder till kedjereaktioner som kan skada organismers celler. Antioxidanter som tioler eller askorbinsyra (C-vitamin) avslutar dessa kedjereaktioner. För att balansera oxidationstalet upprätthåller växter och djur komplexa system av överlappande antioxidanter som glutation och enzymer (t.ex. katalas och superoxiddismutas) som produceras internt, eller fås med kosten som antioxidanterna C-vitamin och E-vitamin.
Begreppet "antioxidant" används mestadels för två helt olika ämnesgrupper: industriella kemikalier som tillsätts till produkter för att förhindra oxidation, och naturligt förekommande kemiska föreningar som finns i mat och vävnad. De förstnämnda, industriella antioxidationsmedel, har olika syften: agera som konserveringsmedel i mat och kosmetika, samt oxidationsinhibitorer i gummi, oljor och bensin.
Hälsorisker med kosttillskott Anmärkningsvärt är att antioxidanter i kosttillskott varken har visat sig förbättra hälsan hos människor, eller vara ett effektivt skydd mot sjukdomar, tvärtom kan de förvärra cancer. Kosttillskott av betakaroten, A-vitamin och E-vitamin har ingen positiv effekt i mortalitet eller cancerrisk. Forskning från bland annat Karolinska institutet har visat att kosttillskott med antioxidanter hjälper cancerceller att sprida sig och fungerar som ett "raketbränsle". Effekten gäller befintlig cancersjukdom och är mycket problematisk då ingen med säkerhet vet om de har cancer eller inte, det kan ta flera år innan sjukdomen ger symptom och upptäcks och då kan skadan redan vara skedd. Karolinska institutet och Cancerfonden avråder från kosttillskott såvida det inte finns en kliniskt påvisbar brist på något ämne. Kosttillskott med selen eller E-vitamin reducerar inte risken för hjärt- och kärlsjukdomar.
Riskerna gäller inte antioxidanter från mat.
Fria syreradikaler Vi andas ständigt in luft som innehåller cirka 20 procent syrgas. Syre är ett livsviktigt ämne men syre kan också orsaka skador på kroppens celler. Biokemiskt betecknas andning respiration och syftar då på de enzymatiska reaktioner där energi utvinns och syre förbrukas i slutsteget. Respirationen sker i små cellorganeller som kallas mitokondrier. I den enzymatiska elektrontransportkedjan (andningskedjan) överförs syrgas (O2) effektivt och kontrollerat till vatten (H2O). När syret omsätts bildas bland annat skadliga partiklar som kallas fria radikaler. För det mesta omvandlas de snabbt till ämnen som är mindre skadliga.
Problemet är att någon procent av syret undgår den enzymatiska kontrollen och i stället bildar syreradikaler. I varje cell uppstår då typiskt mer än en miljon reaktiva radikaler per sekund. Detta är alltså processer som ständigt pågår i varje cell i vår kropp.
Fria syreradikaler är inte bara av ondo utan har också en viktig funktion då de fungerar som vapen för lymfocyter. Tillsammans med enzymer använder vissa vita blodkroppar fria radikaler i kampen mot patogena bakterier. Fria radikaler har också visat sig vara viktiga som signalsubstanser för att få hjärtat att slå med rätt kraft. "Fria radikaler har en viktig funktion eftersom de bidrar till att hjärtat kan pumpa mer blod i stressituationer. Å andra sidan kan långvarig stress leda till hjärtsvikt och där kan kroniskt förhöjda nivåer av fria radikaler vara en del av problemet. Det är som vanligt att lagom är bäst. Under normala förhållanden fungerar fria radikaler som viktiga signaleringssubstanser, men mycket höga nivåer under lång tid kan leda till sjukdom", säger professor Håkan Westerblad, som har lett en studie som publicerades 2011. Höga nivåer av fria radikaler kallas ofta för oxidativ stress.http://ki.se/ki/jsp/polopoly.jsp?d=20998&a=52768&l=sv
Oxidativ stress Med oxidativ stress menas förhöjda nivåer av skadliga reaktiva syreradikaler i celler och vävnader. En normal cell uppehåller självständigt sin ämnesomsättning – metabolism – och cellen innehåller all den ärftliga information som krävs för att bilda en ny identisk cell. För att fungera är cellen beroende av att membranet fungerar som en effektiv barriär mellan cellen och den yttre miljön. Skadas cellmembranen kan cellen börja läcka, vilket i sin tur kan leda till en rad negativa reaktioner. Kroppens naturliga och avancerade försvarssystem hindrar fria radikaler från att skada cellmembranen och andra molekyler. Denna balans tros skadas av hälsofarliga partiklar i luften och andra hälsofarliga miljöfaktorer.
Speciellt känsliga molekyler är DNA (arvsmassa), proteiner och fleromättade fettsyror. När fria radikaler bildas startar en kedja av reaktioner som kan leda till skadliga effekter, till exempel infektioner, inflammatoriska tillstånd och påbörja bildningen av cancer. Mängden fria radikaler kan även öka när kroppen utsätts för stress, till exempel vid sjukdom och hårt fysiskt arbete. Dessa processer är dock komplexa och omfattande forskning sker på området. När de blir reaktiva och skadar celler, vävnader eller DNA kan mutationer med efterföljande sjukdom uppstå. Oxidativ stress kan minimeras genom att maximera destruktion av dem med antioxidanter.
Olika typer av radikaler När man vill inkludera alla föreningar som kan leda till oxidativ stress talar man om reaktiva syreföreningar (reactive oxygen species, ROS). Superoxidradikaler - Bildas till största del genom läckage i andningskedjan. Radikalen är hydrofil (vattenlöslig) på grund av att den är negativt laddad. Passerar inte genom cellmembran Väteperoxylradikaler - Bildas från superoxidradikaler vid lågt pH. Oladdad och lipofil radikal som lätt tas upp i membraner där den kan orsaka farlig lipidperoxidation. Hydroxylradikaler - Bildas från väteperoxid och katalyseras av metaller som järn, koppar och kvicksilver. En mycket destruktiv radikal som reagerar med de flesta organiska molekyler den kommer i närheten av. Peroxynitrit - Bildas genom att superoxidradikalen reagerar med kvävemonoxid. Kvävemonoxid finns i blod och gör så att blodkärl håller sig elastiska. Peroxinitrit skadar lipoproteinet LDL och kan därför leda till ateroskleros. Singlettsyre - I sitt normaltillstånd är syremolekylen två oparade elektroner vilket man kallar diradikal, den har då låg reaktivitet och kallas triplettsyre. Triplettsyre kan på olika sätt exciteras till singlettsyre. Vissa komplexa färgade organiska ämnen har där störst betydelse. Singlettsyre kan också bildas kemisk väg genom sönderfall av vissa peroxider. Hud blir särskilt känsligt mot skador av singlettsyre eftersom ljus medverkar vid bildning. Därför antas singlettsyre vara en viktig orsak till hudens åldrande. Blod i ytliga kapilärer kan också ge spridningseffekter till övriga organ. Vissa antioxidanter som Karotenoider har visat sig ge skydd mot singlettsyre.
Lipidperoxidation Mer komplicerade processer bildas särskilt från lipider i membran som innehåller för radikalbildning känsliga fleromättade fettsyror. Denna process kallas för lipidperoxidation och är starkt kopplat till sjukdomar som ateroskleros, Alzheimers och cancer.
Lipidperoxidation börjar med att en väteatom abstraheras från en fettsyra. En väteatom på kolet mellan dubbelbindningarna i de fleromättade fettsyrorna har låg bindningsenergi och rycks därför lätt bort av den lipofila och membranlösliga väteperoxylradikalen, HOO●, vilket visar dess farlighet. Den bildade radikalen omlagras snabbt till en stabilare radikal som har konjugerade dubbelbindningar i cis- eller trans-form.
Lipidperoxidation är kedjereaktioner där den kolcentrerade radikalen, L●, adderar snabbt syre under bildning av en peroxylradikal, LOO●. Peroxylradikalen kan därefter abstrahera en väteatom från en ny fettsyra med bildning av en peroxid, LOOH, och en ny fettsyraradikal, L●, som i sedan reagerar vidare. På det här sättet kan varje initiering ge upphov till hundratals peroxiderade fettsyror.
Dessa passar inte in i membranets funktionella struktur och försämrar därför dess funktioner. De reagerar också ytterligare till nya radikaler och skapar farligt reaktiva aldehyder vid nedbrytning.
Kedjereaktioner med radikaler avbryts ofta genom att två radikaler reagerar med varandra, vilket i biologiska membraner kan leda till destruktiva tvärbindningar mellan fettsyrakedjor. Ett betydligt bättre alternativ är att kedjereaktionen avbryts genom att radikalerna reagerar med en antioxidant som sedan själv övergår till en lågreaktiv och ofarlig radikal. E vitaminer och andra lipofila fenoler, ArOH, verkar där spela en mycket viktig roll (se nedan).
Miljö och kost Faktorer som miljö och kost påverkar radikalbildning och oxidativ stress. Miljöfaktorer kan spela in för att öka risk för sjukdomar. Kända miljöfaktorer som ökar radikalbildning är exempelvis pesticider, cigarettrök, tjära, substanser som koltetraklorid och andra hälsovådliga luftföroreningar. Även strålning från solen, radioaktiv strålning och röntgenstrålar kan bidra till ökad oxidativ stress liksom intensiv träning.
Några mindre kända faktorer är: Järn och koppar som katalyserar bildning av radikaler. Jämför dock järnbrist och kopparbrist. Fleromättat fett och kolhydrater med högt GI (via lipidperoxidationens kedjereaktioner bildas destruktiva peroxider. Höga halter av blodglukos skadar lipoproteiner som i sin tur kan orsaka inflammationer med radikalbildning i blodkärl).
Kroppens eget försvar Kroppen har ett eget inbyggt försvar mot oxidativ stress. Detta försvar tycks bli mindre effektivt med tiden. Förklaringen till antioxidanternas funktion ligger i deras kemiska struktur vilka generellt har lätt att omfördela elektroner över hela molekylen. Då antioxidanter reagerar med en fri radikal donerar antioxidanten en elektron till radikalen, vilket medför att radikalen "neutraliseras" så att den blir mindre reaktiv. Istället blir antioxidanten mer reaktiv, men på grund av ovannämnda förmåga att omfördela elektroner är dess reaktivitet låg jämfört med radikalen. Antioxidanteffekten tycks både vara koncentrationsberoende och beroende av samverkan mellan en rad olika ämnen (se nedan).
Kroppsegna antioxidanter Radikalerna skulle snabbt döda celler utan ett effektivt enzymatiskt försvar som finns mot dem. Både hormoner och enzymer och andra kroppsegna ämnen samverkar för att skydda i cellens mikromiljöer.
Superoxiddismutas (SOD) Finns bundet i mitokondriers inre membran på samma plats som andningskedjans enzymer. Mangan är en viktig atom i enzymet. Utanför mitokondrierna finns en annan viktig variant av SOD som är beroende av zink.
Katalas Katalas finns i mitokondriernas matrix. Det är ett vattenlösligt enzym som har till uppgift att omvandla två farliga syreradikalbildande väteperoxidmolekyler till en syremolekyl och två vattenmolekyler.
Glutationperoxidas (GPx) Finns i mitokondriernas inre membran. Enzymet GPx är beroende av selen varför selen kallas en sekundär antioxidant.
Glutation Glutation är en tripeptid som består av aminosyrorna glutaminsyra, cystein och glycin. Glutation har också en avgiftande roll eftersom den står för eliminering av alkylerande ämnen i kroppen.
Liponsyra Alfa-liponsyra är en viktig roll för ett starkt antioxidantförsvar. Liponsyra bildas i både växter och djur. Det betyder att vi människor får ett kompletterande intag via kött och grönsaker eller via olika specifika tillskott av liponsyra. Liponsyran har hög löslighet och är därför både fettlöslig och vattenlöslig.
Koenzym Q10 Koenzym Q10 är en fettlöslig antioxidant. Tio syftar på att sidokedjan har tio isoprenenheter med fem kolatomer vardera. Q10 är absolut livsnödvändig för cellens hela energiförsörjning. Q10 stoppar kedjereaktioner med fleromättade fettsyror, det som kallas lipidperoxidation (se ovan). En nackdel med Q10 och andra antioxidanter som överför två elektroner är att de även kan orsaka viss autooxidation.
Antioxidanter i kosten