pienoiskuva|Glutationiperoksidaasientsyymi on elimistön itse tuottama antioksidantti. Malli ihmisen glutationiperoksidaasin rakenteesta
Hapettumisenestoaine eli antioksidantti on kemiallinen yhdiste, joka estää toisten yhdisteiden hapettumista ja niin sanottujen happiradikaalien syntyä.
Antioksidantit tasapainottavat biologisissa järjestelmissä hapetusstressin eli oksidatiivisen stressin aikaansaamia haitallisia reaktioita. Eri antioksidanttien kyky estää eri radikaalien vaikutuksia vaihtelee kuitenkin suuresti.
Ihminen käyttää antioksidantteja säilöntäaineina.
Rasvaliukoiset antioksidantit kertyvät ihmisen rasvakudokseen.
Alkuperä Elimistö tuottaa glutationiperoksidaasin, superoksididismutaasin, katalaasin, glutationin ja karnosiinin kaltaisia antioksidantteja.Anne-Maria Pajari: Miksi marjoja kannattaa syödä? Tiede-lehti 5/2023, sivut 34-35.
Myös ravinto sisältää antioksidantteja. Viljan fytaatit ovat ravinnon yleisimpiä antioksidantteja. Jotkin suojaravintoaineet kuten sinkki ja seleeni sekä A- C- ja E-vitamiinit toimivat myös antioksidantteina. Monet värikkäät kasvikunnan tuotteet sisältävät esimerkiksi karotenoideja ja flavonoideja.
Historia Hapen löytänyt tutkija Joseph Priestley päätteli 1700-luvulla, että happi voi lyhentää ihmisen elämää. Hän havaitsi kynttilän palavan nopeammin puhtaassa hapessa kuin tavallisessa ilmassa. Kemianteollisuudessa havaittiin 1930-luvulla, että rasva, muovi ja kumi härskiintyvät vapaiden happiradikaalien vaikutuksesta. Nebraskan yliopiston tutkija, tohtori Denham Harman esitti vuonna 1956, että happiradikaalit vaurioittavat myös soluja. Hänen teoriansa mukaan ne aiheuttavat suuren osan pitkäaikaissairauksista ja vaikuttavat merkittävästi vanhenemiseen.
Käyttö elintarvikkeiden lisäaineina pienoiskuva|C-vitamiini on tunnettu antioksidantti, jota käytetään esimerkiksi säilöntäaineena. Kuvassa C-vitamiinin rakennekaavio. Antioksidantteja käytetään yleisesti myös ruoan lisäaineina parantamaan ruoan säilyvyyttä ja estämään pilaantumista. Esimerkiksi rasvojen härskiintymisessä on kyse juuri hapettumisreaktioista, ja hapen vaikutuksesta tapahtuva ruoan pilaantuminen poikkeaa olennaisesti mikrobien aikaansaamasta pilaantumisesta siinä suhteessa, että hapettumisreaktiot jatkuvat lähes samalla nopeudella vaikka ruoka pidettäisiin jääkaapissa tai pakastimessa. Hapettumisreaktiot tapahtuvat ilmakehän hapen ja auringonvalon vaikutuksesta, joten ruoka-aineiden säilymisen kannalta olisi edullista säilyttää ne pimeässä ja mahdollisimman vähähappisissa oloissa. Kuitenkin esim. kasvikunnan tuotteisiin muodostuu täysin hapettomissa oloissa epämiellyttäviä makuja ja värejä, ja siksi jakeluverkostoissa kasvikunnan tuotteet pyritään säilyttämään olosuhteissa, joissa vallitseva happipitoisuus on 8 prosenttia hengitysilman 21 prosentin sijasta. Elintarvikkeiden pakkausmerkinnöissä antioksidantit merkitään tuotteen sisältämien ainesosien listaan yleensä termillä hapettumisenestoaine sekä merkitsemällä käytetyn lisäaineen E-koodi. Tavallisimpia elintarvikkeissa käytettyjä antioksidantteja ovat:
askorbiinihappo eli C-vitamiini (E300) propyyligallaatti (E310) tokoferoli eli E-vitamiini (E306) tert-butyylihydrokinoni (TBHQ) butyloitu hydroksianisoli (BHA, E320) butyloitu hydroksitolueeni (BHT, E321).
Antioksidanttien kemiaa Antioksidantit ovat yhdisteitä, jotka estävät muiden yhdisteiden hapettumista; kemiallisesti tämä tarkoittaa sitä että useimmiten ne hapettuvat itse. Monet antioksidantit voidaankin siis lukea pelkistäviksi yhdisteiksi. Tyypillinen antioksidatiivinen mekanismi on radikaalien sieppausreaktio, jossa antioksidantti pysäyttää radikaalinsiirroista koostuvan reaktioketjun reagoimalla elimistössä olevien radikaalien kanssa ja muodostaen suhteellisen pysyvän rakenteen joka ei siirrä radikaalirakennetta enää eteenpäin.
Antioksidanttien biologiaa Elimistö tuottaa antioksidanttina toimivia entsyymejä, kuten glutationiperoksidaasia, superoksididismutaasia (SOD) ja katalaasia. Myös elimistössä syntyvät glutationi ja karnosiini ovat antioksidantteja.
Osalla vitamiineista on myös antioksidatiivisia vaikutuksia. Osa ravinnon antioksidanteista toimii lisäksi vitamiineina. Antioksidantti tarkoittaa yhdisteen kykyä estää hapettumisreaktioita, kun taas vitamiini viittaa ravinnosta saataviin elintärkeisiin orgaanisiin yhdisteisiin.
Suuri määrä mitään yksittäistä antioksidanttia ei riitä suojaamaan elimistöä oksidatiiviselta stressiltä. Tämä liittyy siihen, että elimistössä muodostuu useammanlaisia happiradikaaleja, ja eri antioksidanttien kyky estää eri radikaalien vaikutuksia vaihtelee suuresti.
Antioksidanteilla on antioksidatiivisen ominaisuutensa lisäksi lukuisia muita vaikutuksia, jotka muodostavat antioksidatiivisen vaikutuksen kanssa kullekin antioksidantille tyypilliset terveysvaikutukset.
Merkitys terveydelle Elimistössä tapahtuu jatkuvasti suuri määrä hapetusreaktioita osana normaalia aineenvaihduntaa. Hapetusreaktiot ovat välttämättömiä elimistön toiminnalle. Osaa hapetusreaktioista tarvitaan esim. infektioiden torjunnassa.
Hapetusreaktiot aiheuttavat niin sanottua hapetusstressiä (oksidatiivinen stressi), mikä kuluttaa elimistön rakenteita. Oksidatiivinen stressi vaikuttaa vahvasti mm. elimistön ikääntymiseen liittyvissä muutoksissa. Aivot ovat erityisen herkkä elin oksidatiiviselle stressille, sillä siellä on jatkuvasti vilkas aineenvaihdunta sekä erityisen runsaasti lipidiperoksidaatiolle alttiita tyydyttymättömiä rasvahappoja. Oksidatiivista stressiä pidetään keskeisenä syynä useiden rappeumasairauksien synnyssä.
Antioksidanttien tarkoituksena on pitää happiradikaalien määrä kohtuullisella tasolla. Antioksidantit suojaavat siten elimistöä oksidatiivisen stressin liiallisilta vaikutuksilta.
Elimistön antioksidantit koostuvat elimistön itse tuottamista entsyymeistä sekä ravinnon mukana saatavista antioksidatiivisista yhdisteistä ja vastaavalla tavalla toimivista molekyyleistä. Oikea tasapaino eri antioksidanttien välillä on olennaista järjestelmän optimaalisen toiminnan kannalta, koska järjestelmien eri osat toimivat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa.
Antioksidanttiteoriat Antioksidanttiteorioilla tai -hypoteeseilla tarkoitetaan teorioita antioksidanttien nauttimisen terveysvaikutuksista. Erään suositun teorian mukaan antioksidanteilla voitaisiin estää vapaiden radikaalien haitat, torjua sairaudet ja hidastaa vanhenemista.
Antioksidanttiteoria juontaa juurensa 1960-luvulla tehtyihin havaintoihin. Tiedeyhteisön enemmistö piti teoriaa antioksidanttien terveyttä edistävistä vaikutuksista pitkään epätieteellisenä humpuukina. Antioksidanttihypoteesi nousi kuitenkin 1980- ja 1990-lukujen kuluessa yhdeksi lääketieteen suosituimmista teorioista. Jo lähes puoli miljoonaa suomalaista käytti kaupallisia antioksidanttivalmisteita vuonna 1993..
Antioksidantit ovat estäneet eläinkokeissa esimerkiksi syöpää ja sepelvaltimotautia. Yhdeksänkymmenluvulla havaittiin myös, että runsaasti antioksidantteja saavilla esiintyi vähemmän sairauksia. Laajojen kontrolloitujen tutkimuksen tuloksena oli kuitenkin se, ettei antioksidanttien runsaalla käytöllä olekaan myönteisiä terveysvaikutuksia tai niillä on haitallisia vaikutuksia tai kokeiden tulokset olivat ristiriidassa keskenään.
Antioksidanttiparadoksi Antioksidanttiparadoksi tarkoittaa sitä, että vaikka hedelmiä ja vihanneksia tavallista enemmän nauttivilla on muita pienempi kuolleisuus ja vähemmän sydäntauteja ja syöpiä, synteettiset antioksidanttiravintolisät nostavat usein kuolleisuutta. Ilmiön uskotaan johtuvan ainakin osittain siitä, että jotkin antioksidantit voivat toimia myös hapetusstressiä kiihdyttävinä pro oksidantteina. Ilmiö johtuu toisen teorian mukaan siitä, että hedelmien ja vihannesten edulliset terveysvaikutukset johtuvat jostain muusta kuin niiden sisältämistä antioksidanteista.
Kliinisen ravitsemustieteen dosentti Ursula Schwab ja erikoistutkija Marja-Leena Ovaskainen ovat esittäneet, että antioksidantit olisivat terveellisiä ruoasta saatuna, mutta muuttuisivat epäterveellisiksi, kun ne nautitaan ravintolisän muodossa. Toinen mahdollinen selitys liittyy siihen, että lisäravinteiden rasvalilukoisten antioksidanttien pitoisuudet ovat tyypillisesti vaarallisen korkeita.
Antioksidantit ja liikunta Liikunnan terveyttä ja hyvinvointia edistävien vaikutusten uskotaan johtuvan siitä, että liikunnan aiheuttama oksidatiivinen stressi aktivoi elimistön omia antioksidatiivisia mekanismeja ja etenkin sen glutationijärjestelmän toimintaa.Leeuwenburgh C, Heinecke J (2001). "Oxidative stress and antioxidants in exercise". Curr Med Chem 8 (7): 829–38.
Antioksidanttilisien suorituskykyä parantavasta vaikutuksesta ei ole kuitenkaan saatu selvää näyttöä. Esimerkiksi E-vitamiinin ei ole voitu osoittaa parantavan lihasvoimaa tai suorituskykyäTakanami Y, Iwane H, Kawai Y, Shimomitsu T (2000). "Vitamin E supplementation and endurance exercise: are there benefits?". Sports Med 29 (2): 73–83. doi:10.2165/00007256-200029020-00001. Mastaloudis A, Traber M, Carstensen K, Widrick J (2006). "Antioxidants did not prevent muscle damage in response to an ultramarathon run". Med Sci Sports Exerc 38 (1): 72–80. doi:10.1249/01.mss.0000188579.36272.f6. , ja C-vitamiinin osalta tulokset ovat olleet ristiriitaisia. Erään tutkimuksen mukaan ennen harjoittelua nautittu C-vitamiinilisä vähentää kudosvaurioita ja nopeuttaa paranemistaPeake J (2003). "Vitamin C: effects of exercise and requirements with training". Int JSport Nutr Exerc Metab 13 (2): 125–51. , kun taas toisissa tutkimuksissa C-vitamiinisupplementaation on havaittu jopa hidastavan palautumista.Jakeman P, Maxwell S (1993). "Effect of antioxidant vitamin supplementation on muscle function after eccentric exercise". Eur J Appl Physiol Occup Physiol 67 (5): 426–30. doi:10.1007/BF00376459. Close G, Ashton T, Cable T, Doran D, Holloway C, McArdle F, MacLaren D (2006). "Ascorbic acid supplementation does not attenuate post-exercise muscle soreness following muscle-damaging exercise but may delay the recovery process". Br J Nutr 95 (5): 976–81. doi:10.1079/BJN20061732.
Terveysvaikutukset Myönteisiä vaikutuksia A- C- ja E-vitamiinilla sekä seleenillä on terveyttä edistäviä vaikutuksia. Jyrsijöillä tehdyissä tutkimuksissa on lisäksi havaittu, että mustikan sisältämillä antosyaanityypin fenoleilla on myönteisiä vaikutuksia lukuisiin sairauksiin.
Kielteisiä vaikutuksia Liian suuri antioksidanttien saanti on osoittautunut terveydelle haitalliseksi. Vesiliukoisten antioksidanttien kuten C-vitamiinin ja useimpien polyfenolien yliannostus ei ole kuitenkaan vaarallista, koska ylimäärä poistuu elimistöstä helposti virtsan mukana. Rasvaliukoisten antioksidanttien kuten karotenoidien ja tokoferolien runsas saanti on haitallisempaa, koska ne eivät poistu elimistöstä yhtä helposti, vaan varastoituvat rasvakudokseen.
Antioksidanttien epäedulliset terveysvaikutukset saattavat johtua siitä, että antioksidantit voivat toimia myös pro-oksidanttina eli hapetusreaktioita kiihdyttävinä yhdisteinä. Ilmiö johtuu siitä, että useimmat antioksidantit ovat molekyylejä, joille on tyypillistä syklinen reaktiosarja, jossa yhdiste vuoroin hapettuu ja vuoroin pelkistyy.
Suurilla määrillä A- ja E-vitamiinia sekä synteettisellä betakaroteenilla on erään metatutkimuksen mukaan haitallisia vaikutuksia. Lisäravinteina annettava A-vitamiini on lisännyt tutkimuksissa kuolleisuutta keskimäärin 16 prosentilla, betakaroteeni seitsemällä ja E-vitamiini neljällä prosentillaMortality in Randomized Trialsof Antioxidant Supplements forPrimary and Secondary PreventionSystematic Review and Meta-analysis. http://www.dcscience.net/bjelakovic-supplements-07.pdf.