استخدام مضادات الأكسدة لتقليل الإجهاد التاكسدي

                           المقدمة  

في السنوات الاخيرة كان هناك قدر كبير من الاهتمام نحو مجال كيمياء الجذور الحرة. إن النمو الأخير في معرفة في علم الأحياء ينتج ثورة طبية تعد بعصر الجذور الحرة (ROS) جديد من الصحة وأنواع الأكسجين التفاعلية

وإدارة الأمراض. ومن المثير للسخرية أن الأكسجين، وهو عنصر لا غنى عنه للحياة، في حالات معينة له آثار ضارة على جسم الإنسان. معظم الآثار الضارة المحتملة للأكسجين ترجع إلى تكوين ونشاط عدد من المركبات والتي لديها ميل للتبرع بالأكسجين إلى الجسم. مواد أخرى. أصبحت الجذور الكيميائية المعروفة (ROS) الحره ومضادات الأكسدة مصطلحات شائعة الاستخدام في المناقشات الحديثة حول آليات المرض .

الجذور الحرة

هي أي نوع جزيئي قادر على الوجود المستقل ويحتوي على إلكترون غير متزاوج في المدار الذري يؤدي وجود إلكترون غير متزاوج إلى بعض الخصائص المشتركة التي تتقاسمها معظم الجذور. العديد من المتطرفين غير مستقرين ومتفاعلين للغاية. يمكنهم إما التبرع بإلكترون أو قبول إلكترون من جزيئات أخرى، وبالتالي يتصرفون كمؤكسدات أو مختزلات يتم إنشاء أنواع الأكسجين التفاعلية والجذور الحرة وأنواع النيتروجين التفاعلية بواسطة أجسامنا عن طريق أنظمة داخلية مختلفة، أو التعرض لظروف فيزيائية كيميائية مختلفة أو حالات مرضية.

التوازن بين الجذور الحرة ومضادات الأكسدة ضروري للوظيفة الفسيولوجية المناسبة. إذا تغلبت الجذور الحرة على قدرة الجسم على تنظيمها، تنشأ حالة تعرف باسم الإجهاد التأكسدي. وبالتالي فإن الجذور الحرة تغير بشكل

 سلبي الدهون والبروتينات والحمض النووي وتسبب عددًا من الأمراض التي تصيب الإنسان. ومن ثم فإن تطبيق مصدر خارجي لمضادات الأكسدة يمكن أن يساعد في التغلب على هذا الإجهاد التأكسدي. تم الإبلاغ مؤخرًا عن أن مضادات الأكسدة الاصطناعية مثل بوتيل هيدروكسي تولوين وبوتيل هيدروكسيانيسول تشكل خطورة على صحة الإنسان. وهكذا، تم تكثيف البحث عن مركبات طبيعية فعالة وغير سامة ذات نشاط مضاد للأكسدة في السنوات الأخيرة. تقدم المراجعة الحالية لمحة موجزة عن الأضرار الخلوية الناجمة عن الإجهاد التأكسدي ودور مضادات الأكسدة الغذائية كأغذية وظيفية في إدارة الأمراض التي تصيب الإنسان يقع جسم الإنسان تحت عملية تسمى ” الإجهاد المؤكسد”، والتي خلالها ينقسم الأكسجين إلى ذرات منفردة أهم ومن ثم فان تطبيق مصدر خارجي لمضادات الأكسدة يمكن أن يساعد في التغلب على هذا الإجهاد التأكسدي.

الجذور الحرة المحتوية على الأكسجين في العديد من الحالات المرضية هي جذر الهيدروكسيل ، وجذر أنيون الأكسيد الفائق، وبيروكسيد الهيدروجين، وقميص الأكسجين. ، هيبوكلوريت، وجذر أكسيد النيتريك، وجذر

البيروكسينيتريت. هذه الأنواع شديدة التفاعل، قادرة في النواة وفي أغشية الخلايا على إتلاف الجزيئات ذات الصلة بيولوجيًا مثل الحمض النووي والبروتينات والكربوهيدرات والدهون. تهاجم الجذور الحرة الجزيئات الكبيرة المهمة مما يؤدي إلى تلف الخلايا واختلال التوازن. تشمل أهداف الجذور الحرة جميع أنواع الجزيئات الموجودة في الجسم. من بينها، الدهون والأحماض النووية والبروتينات هي الأهداف الرئيسية.

تحتوي على إلكترونات مستقلة أي إلكترون وحيد وليس زوج وعندها تسمى هذه الالكترونات بالجذور الحرة أو الشوارد الحرة التي تبدأ عملية البحث عن إلكترون آخر لترتبط فيه كي تحقق الاستقرار وأثناء بحثها وبسبب حركتها تؤدي إلى خدش الجسم مما يسبب عدد من الأضرار داخله مثل

1- تلف الخلايا

2- تحطيم البروتين

3- مهاجمة الحمض النووي

تتولد الجذور الحرة في جسم الانسان بواسطة عدة مصادر منها مصادر ذاتية النشوء واخرى خارجية النشوء وهناك عدة ميكانيكيات لتصنيع او توليد الجذور الحرة في داخل الجسم حيث يحدث تصنيع او توليد الجذور الحرة في الخلايا نتيجة تفاعلات انزيمية واخرى غير أنزيمية خلال عمليات الهضم الطبيعية او عمليات الايض

 تتمثل في عملية السلسلة التنفسية او سلسلة نقل الالكترونات التي تحدث داخل الخلية في مايتوكوندريا الخلية حيث يستهلك 90% من اوكسجين الخلية في هذه العملية اي عملية سلسلة نقل الالكترونات والتي تعتبر مصدر للطاقة FADHو NADH خلال اكسدة بعض المركبات او اعادة اكسدة بعض المركبات المهمة

انتاج الجذور الحرة في جسم الانسان   

يتم اشتقاق الجذور الحرة وأنواع الأكسجين التفاعلية الأخرى إما من عمليات التمثيل الغذائي الأساسية الطبيعية

في جسم الإنسان أو من مصادر خارجية مثل التعرض للأشعة السينية والأوزون وتدخين السجائر وملوثات

الهواء والمواد الكيميائية الصناعية. يحدث تكوين الجذور الحرة بشكل مستمر في الخلايا نتيجة للتفاعلات

الأنزيمية وغير الأنزيمية. التفاعلات الأنزيمية، التي تعمل كمصدر للجذور الحرة، تشمل تلك المشاركة في   

السلسلة التنفسية، وفي البلعمة، وفي تخليق البروستاجلاندين( P-450 (وفي نظام السيتوكروم .يمكن أيضًا أن    

تتشكل الجذور الحرة في التفاعلات غير الأنزيمية للأكسجين مع المركبات العضوية وكذلك تلك الناتجة عن التفاعلات المؤينة

 تاثير الجذر الحر على الصحة

عند اختلال التوازن بين كميات الجذور الحرة وبين مضادات الأكسدة داخل الجسم تبدأ عملية الإجهاد التأكسدي

والتي يكون لها تأثير سلبي بشكل خاص على الحمض النووي للخلايا مما قد يسبب موتها وبالتالي إلى العديد من

الأمراض، العديد من النظريات والأبحاث قامت بربط زيادة الإجهاد التأكسدي و زيادة الجذور الحرة بعدد من

الأمراض ومؤخراً تم ربطها بجميع الأمراض الناجمة عن الالتهابات مثل أمراض الجهاز التنفسي، هذه عدد من الأمراض التي تم ربط الجذور الحره بها :

 الجذور الحره وامراض القلب والشراييين

تعد القلب والأوعية الدموية من الأكثر شيوعاً وتتسبب في موت الكثير سنوياً، حيث أن وجود الأحماض الدهنية

غير مشبعة جزء لا يتجزأ منالبروتين الدهني منخفض الكثافة وعند تأكسد هذه المواد بسبب الجذور الحرة فأنها

تؤدي إلى تصلب الشرايين وأنسدادها

 الجذور الحرة والسرطان

تؤثر الجذور الحرة على الحمض النووي للخلية، كما وتؤثر على البروتينات فقد تصبح غير فعالة او يتم

تحطيمها كلياً مما يؤدي إلى تلف الخلايا وزيادة فرص تحولها إلى خلايا سرطانية، كما تم ربط الشوارد الحرة

بحدوث الطفرات في الحمض النووي التي قد تكون جيدة أو قد تسبب عدد من الأمراض الوراثية، أكثر ما يسبب

تحول الخلايا إلى سرطانية هو الاشعاع الذي ينجم عنه جذور حرة وبالتالي إجهاد مؤكسد داخل جسم الانسان

نظرية التقدم بالعمر وعلاقته بالجذور الحره

تعد هذه النظرية جديدة نسبياً فقد تم طرحها منتصف التسعينيات، تقول هذه النظرية أنه كلما تقدم الإنسان بالعمر

يفقد الجسم القدرة على محاربة تأثيرات الجذور الحرة وبالتالي زيادة الإجهاد المؤكسد مما يزيد من فرص تلف

الخلايا أيضاً قد توصل العلماء إلى أن الجذور الحرة التي تنتج من الميتوكندريا تقوم على مهاجمة المواد اللازمة

لعمل الخلايا بشكل صحيح مما يؤدي لحدوث طفرة تزيد من إنتاج الشوارد الحرة، وبالتالي تسريع عمليات

إتلاف الخلايا، وهكذا تم تفسير الشيخوخة وكيف أن بعض الأشخاص تظهر عليهم أعراض التقدم بالعمر أسرع من غيرهم

 علاقة الجذور الحرة ومضادات الاكسدة

مضادات الأكسدة عبارة عن مواد كيميائية تعمل على محاربة الجذور الحرة وآثارها، تقول بذلك من خلال منح

الكترون واحد للجذر الكيميائي الحر لكي يصبح أكثر استقراراً وبالتالي تقل آثاره الضارة على الخلايا، وما يميز

مضادات الاكسدة انها تستطيع منح الكترون دون أن تصبح هي جذر حر، لكن لا يمكن أن تقوم مضادات

الاكسدة على منع الجذور الحرة بأكملها، إذ تتفاوت خصائص كل مضاد حسب خواصه الكيميائية وحسب تأثيره

 يلعبان دورا مهما في محاربة امراض القلب والاوعية الدمويةEعلى جسم الانسان فمثلاً البيتا كاروتين وفيتامين

 الجذور الحرة والامراض الاخرى

من الأمراض الأخرى التي يمكن أن تكون للجذور الحرة علاقة بحدوثها :

أمراض الجهاز العصبي المركزي

1 – كالزهايمر.

2 – مرض السكري.

3 – اضطرابات المناعة الذاتية.

4 – التهاب المفاصل الروماتويدي.

5 – أمراض وراثية مثل مرض باركنسون ومرض هنتنغتون.

6- التغيرات المرتبطة بالتقدم بالعمر مثل ظهور الشعر الأبيض، التجاعيد، فقدان مرونة البشرة وفقدان الشعر

                                                                      المصادر البيئية والداخلية للجذور الحرة   

توجد الجذور الحرة في العديد من المواد والأطعمة التي نتناولها، كما توجد في البيئة المحيطة، هذه أهم مصادر

الجذور الحرة :

 •مصادر داخلية

اي ان الجسم ينتجها من هذه المصادر

الميتوكندريا

أنزيم الزانثين أوكسيديز

الالتهابات

أثناء عملية البلعمة

• مصادر خارجية•

تلوث الهواء

التدخين

ثقب الأوزون

الإشعاع

شرب الكحول

المذيبات الصناعية

عدوى فيروسية، بكتيرية أو فطرية

نقص أو زيادة الاكسجين بالجسم

مستويات عالية من السكر بالدم

كمية كبيرة من الأحماض الدهنية الغير مشبعة

نقص مضادات الأكسدة بالجسم

فائض من الزنك، الحديد، المغنيسيوم والنحاس

تمارين مكثفة أدت إلى تلف الانسجة

             مفهوم الاجهاد التاكسد

يستخدم المصطلح لوصف حالة الضرر التأكسدي الناتج عندما يكون التوازن الحرج بين توليد الجذور الحرة والدفاعات المضادة للأكسدة غير مناسب. يرتبط الإجهاد التأكسدي، الذي ينشأ نتيجة لعدم التوازن بين إنتاج

الجذور الحرة والدفاعات المضادة للأكسدة، بـ الأضرار التي لحقت بمجموعة واسعة من الأنواع الجزيئية بما في

ذلك الدهون والبروتينات والأحماض النووية. قد يحدث الإجهاد التأكسدي قصير المدى في الأنسجة المصابة

بسبب الصدمة، والعدوى، والإصابة الحرارية، وفرط التأكسج، والسموم، والتمارين المفرطة. تنتج هذه الأنسجة

المصابة إنزيمات توليد جذرية متزايدة (على سبيل المثال، أوكسيديز الزانثين، الليبوجيناز، إنزيمات الأكسدة

الحلقية) وتنشيط الخلايا البالعة، وإطلاق الحديد الحر، وأيونات النحاس، أو تعطيل سلاسل نقل الإلكترون من

الفسفرة التأكسدية، مما ينتج عنه فائض من أنواع الأكسجين التفاعلية. تم ربط بداية السرطان والترويج له

وتطوره، بالإضافة إلى الآثار الجانبية للإشعاع والعلاج الكيميائي، بعدم التوازن بين أنواع الأكسجين التفاعلية

   في تحريض ومضاعفات مرض السكري، (ROS)ونظام الدفاع المضاد للأكسدة. وقد تورطت أنواع.

وامراض العيون المرتبطة بالعمر والامراض العصبية مثل مرض باركنسون

الاستجابة الطبيعية للتاكسد والجذور الحرة  

مضاد الاكسدة

هو جزيء مستقر بدرجة كافية للتبرع بإلكترون لجذور حرة هائجة وتحييده، وبالتالي تقليل قدرته على الضرر. تعمل مضادات الأكسدة هذه على تأخير أو منع تلف الخلايا بشكل رئيسي من خلال خاصية مسح

الجذور الحرة. يمكن لمضادات الأكسدة ذات الوزن الجزيئي المنخفض أن تتفاعل بأمان مع الجذور الحرة

وتنهي التفاعل المتسلسل قبل أن تتلف الجزيئات الحيوية. يتم إنتاج بعض مضادات الأكسدة، بما في ذلك

الجلوتاثيون واليوبيكوينول وحمض البوليك، أثناء عملية التمثيل الغذائي الطبيعي في الجسم. توجد مضادات

أكسدة أخف أخرى في النظام الغذائي. على الرغم من وجود العديد من أنظمة الإنزيمات داخل الجسم التي

تتخلص من الجذور الحرة، فإن مضادات E الأكسدة الأساسية من المغذيات الدقيقة (الفيتامينات) هي فيتامين

  وكاروتين لايستطيع الجسم تصنيع هذه العناصر B- حمض الاسكورببيك) Cوفيتامين (α (توكوفيرول-

المغذيات الدقيقة لذالك يجب توفيرها في النضام الغذائي ان مضادات الأكسدة من المجموعة الكيموحيوية هي

عبارة عن مركبات متنوعة بعضها ينتمي إلى مجموعة الفيتامينات ويعطي بنسب إلى مجموعة العناصر

المعدنية وبعضها الآخر عبارة عن إنزيمات. وتقوم هذه المضادات بحماية الخلية من الضرر الناجم عن

الجذور الحرة وذلك عن طريق إزالة الأصناف الفعالة للأوكسجين من الجسم بوساطة الأنظمة الدفاعية

لمضادات الأكسدة وبذلك تحمي الجسم من حدوث حالات الكرب التأكسدي ، أما الإجهاد التأكسدي فأنه

اضطراب في التوازن بين المواد المؤكسدة التي تشمل الأصناف الفعالة للأوكسجين وبين الأنظمة الدفاعية لمضادات الأكسدة

 نضام دفاع مضادات الاكسدة

تعمل مضادات الأكسدة كزبال جذري، ومانح للهيدروجين، ومانح للإلكترون، ومحلل بيروكسيد، ومخمد

الأكسجين المفرد، ومثبط الإنزيم، وعوامل مؤازرة، وعوامل مخلبية للمعادن. توجد كل من مضادات الأكسدة

الأنزيمية وغير الأنزيمية في البيئة داخل الخلايا وخارجها لإزالة سموم أنواع الأكسجين التفاعلية

الية عمل مضاد الاكسدة

تم اقتراح آليتين أساسيتين للعمل لمضادات الأكسدة.الأولى هي آلية كسر السلسلة التي من خلالها يتبرع مضاد

الأكسدة الأساسي بإلكترون إلى الجذور الحرة الموجودة في الأنظمة. تتضمن الآلية الثانية إزالة بادئات أنواع

النيتروجين التفاعلي (مضادات الأكسدة الثانوية\ R0S)عن طريق إخماد محفز بدء السلسلة. قد تمارس مضادات

الأكسدة تأثيرها على الأنظمة البيولوجية من خلال آليات مختلفة بما في ذلك التبرع بالإلكترون، أو عملية ازالة      

معدن ثقيل من الأيونات المعدنية، أو مضادات الأكسدة المشتركة، أو عن طريق تنظيم التعبير الجيني