สารแอนตี้ออกซิแด้นท์ ได้ยินกันบ่อย รู้จักกันหรือไม่ครับ?

ทุกวันนี้เวลาเราเปิดทีวีดู เราจะพบการโฆษณาผลิตภัณฑ์ต่างๆ ที่อ้างสรรพคุณ แอนตี้ออกซิแด้นท์ กันอยู่บ่อยๆ และชี้ชวนชวนเชื่อกันว่าดีอย่างนั้นอย่างนี้มากมาย จนจำยี่ห้อกันไม่ไหว วันนี้ผมจึงอยากจะมาแนะนำความรู้เกี่ยวกับเรื่องนี้อย่างสังเขป ให้ท่านได้เรียนรู้และรู้จักกันครับ

สารแอนตี้ออกซิแดนท์ (Antioxidant)

เป็นโมเลกุลที่สามารถทำให้ปฏิกริยา ออกซิเดชั่น ช้าลงหรือป้องกันการเกิดปฏิกริยา ออกซิเดชั่น ของโมเลกุลอื่น ออกซิเดชั่น เป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่มีการย้ายอิเลคตรอนจากสารหนึ่ง ไปยังสารที่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ปฏิกิริยาออกซิเดชั่นก่อให้เกิด อนุมูลอิสระ (Free Radical) ที่จะสามารถก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ ที่สามารถทำลายเซลล์ได้

แอนตี้ออกซิแดนท์สามารถหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่นี้ได้ โดยการกำจัดสารอนุมูลอิสระ และหยุดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นอื่นๆ โดยการที่ตัวมันเองยอมถูกแย่งอิเลคตรอนเอง ถึงแม้ว่าปฏิกิริยาออกซิเดชั่นจะมีความสำคัญต่อชีวิต แต่มันก็ก่อให้เกิดความเสียหาย ดังนั้นทั้งพืชและสัตว์จะมีระบบที่ซับซ้อนและสารแอนตี้ออกซิแดนท์ไว้คอยป้องกันตนเอง เช่น มีสารกลูต้าไทโอน (Glutathione), วิตามินซี, วิตามินอี, รวมถึงเอนไซม์ เช่น คาตาเลส (Catalase), ซุปเปอร์ออกไซด์ดิสมูเตส (Superoxide Dismutase), และเปอร์ออกซิเดสต่างๆ (Peroxidase) ไว้ใช้ป้องกันตนเอง การมีสารแอนตี้ออกซิแดนท์ในระดับที่ต่ำๆ หรือการถูกยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่ต่อต้านปฏิกิริยาออกซิเดชั่น จะก่อให้เกิด Oxidative Stress และอาจจะก่อให้เกิดการทำร้ายหรือทำให้เซลล์ตายได้

Oxidative Stress สัมพันธ์กับการก่อกำเนิดโรคหลายอย่างในร่างกายมนุษย์ มีการใช้สารแอนตี้ออกซิแดนท์ในการศึกษาทางเภสัชวิทยากันอย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการรักษาโรคหลอดเลือดสมอง และโรคที่เกิดจากความเสื่อมของระบบประสาท แต่อย่างไรก็ตาม ยังไม่ทราบกันอย่างแน่ชัดว่า Oxidative Stress เป็นต้นเหตุหรือผลที่เกิดจากโรคนี้

แอนตี้ออกซิแดนท์ยังมีการใช้กันอย่างกว้างขวาง ในการเป็นส่วนผสมในอาหารเสริม ในความหวังที่จะช่วยในการรักษาสุขภาพและป้องกันโรค เช่น มะเร็ง หรือโรคหลอดเลือดหัวใจ อย่างไรก็ตาม หลายๆ การศึกษาวิจัยบ่งชี้ว่า การเสริมแอนตี้ออกซิแดนท์เข้าสู่ร่างกายมีประโยชน์ต่อสุขภาพ ในขณะเดียวกันการศึกษาวิจัยจำนวนมากก็บอกว่า ไม่ได้ประโยชน์ และการได้รับเข้าไปในปริมาณที่มากเกินไป ก็มีผลเสียต่อร่างกาย มากไปกว่าการนำมาใช้ในทางการแพทย์ สารแอนตี้ออกซิแดนท์ยังมีการถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรม เช่น ในอุตสาหกรรมถนอมอาหาร ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางค์ และใช้ในการป้องกันการเสื่อมของยาง และน้ำมันเชื้อเพลิง

ประวัติความเป็นมา

คำว่า แอนตี้ออกซิแดนท์ (Antioxidant) แรกเริ่มที่ใช้หมายถึง ปฏิกิริยาทางเคมีที่ป้องกันการใช้ออกซิเจน ในปลาย คศ.19 ถึงต้น คศ.20 มีการศึกษากันอย่างมากเกี่ยวกับสารต้านแอนตี้ออกซิแดนท์ ที่ใช้ในอุตสาหกรรม เช่น ใช้ในการป้องกันการสึกกร่อนของโลหะ, ใช้ในอุตสาหกรรมยาง และน้ำมันเชื้อเพลิง การวิจัยในช่วงแรกเกี่ยวกับบทบาทของสารแอนตี้ออกซิแดนท์ในทางชีววิทยา คือการใช้ในการป้องกันปฏิกริยาออกซิเดชั่นของไขมันไม่อิ่มตัว ที่จะก่อให้เกิดกลิ่นเหม็นหืนของไขมัน จากปฏิกิริยานั้น ความสามารถของสารแอนตี้ออกซิแดนท์สามารถวัดได้ง่ายๆ  โดยการนำเอาไขมันไปใส่ไว้ในกล่องที่ปิด พร้อมทั้งใส่ออกซิเจนเข้าไปด้วยแล้ววัดอัตราการใช้ออกซิเจน อย่างไรก็ตาม การค้นพบว่า วิตามินเอ วิตามินซี วิตามินอี เป็นสารแอนตี้ออกซิแดนท์ เป็นการก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงและสนใจกันครั้งใหญ่ ของความสำคัญของสารแอนตี้ออกซิแดนท์ในทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิต กลไกการต้านปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ของสารแอนตี้ออกซิแดนท์ได้ถูกศึกษาอย่างละเอียดครั้งแรก เมื่อได้มีการค้นพบว่าสารที่มีความสามารถในการต้านการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่น เป็นสารที่ตัวมันเองพร้อมที่จะถูกออกซิไดซ์

การวิจัยที่พยายามจะหาว่าวิตามินอี ป้องกันกระบวนการ Lipid Peroxidation อย่างไร ได้นำไปสู่การค้นพบว่าสารแอนตี้ออกซิแดนท์ เป็น Reducing Agent ที่ป้องกันการเกิด ปฏิกิริยา ออกซิเดชั่น โดยการกำจัด Reactive Oxygen Species ก่อนที่มันจะไปทำร้ายเซลล์

ความท้าทายของการต้านปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในทางชีววิทยา

ในขณะที่สิ่งมีชีวิตทั้งหลายต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิต แต่ออกซิเจนบางส่วนในขบวนการนั้น ก็ก่อกำเนิด Reactive Oxygen Species ขึ้นมาและทำร้ายสิ่งมีชีวิตนั้นเองด้วย สิ่งมีชีวิตทั้งหลายจึงมีระบบที่ซับซ้อนของสารแอนตี้ออกซิแดนท์และเอนไซม์ ในการที่จะทำงานร่วมกันในการที่จะป้องกันความเสียหายที่จะเกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ที่มีต่อองค์ประกอบของเซลล์ เช่น DNA ไขมันและโปรตีน โดยการป้องกันการก่อเกิด หรือทำลาย Reactive Oxygen Species ก่อนที่มันจะทำร้ายเซลล์

Reactive Oxygen Species ที่สร้างขึ้นในเซลล์ ประกอบด้วย Hydrogen Peroxide, Hypochlorous Acid, Hydroxyl Radical, และ Superoxide Anion

Hydroxyl Radical เป็นอนุมูลที่ไม่เสถียรอย่างมาก และจะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและไม่จำเพาะเจาะจง กับชีวภาพโมเลกุลใดๆ ก็ได้ในร่างกาย อนุมูลตัวนี้เกิดจาก ปฏิกริยาระหว่าง Hydrogen Peroxide กับโลหะหนัก เช่น ในปฏิกริยา Fenton Reaction

สารออกซิแดนท์ เหล่านี้สามารถทำลายเซลล์ได้โดยการ ทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ทางเคมีที่อันตราย เช่น Lipid Peroxidation หรือ การออกซิไดซ์ DNA หรือโปรตีนของเซลล์ การทำลาย DNA สามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์ของเซลล์ และอาจจะนำไปสู่การกลายเป็นเซลล์มะเร็งได้ ถ้าไม่มีขบวนการการซ่อมแซม DNA ของเซลล์เองที่เหมาะสม

ในการใช้ออกซิเจนในขบวนการการสร้างพลังงานภายในเซลล์ ก่อให้เกิด Reactive Oxygen Species ในขบวนการนี้ Superoxide Anion ถูกสร้างขึ้นเป็นผลพลอยได้จากหลายๆ ขั้นตอนของ Electron Transport Chain โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้ามีการลดลงของ Coenzyme Q ใน Complex 3 ของ Electron Transport Chain ปฏิกิริยาที่คล้ายๆ กันนี้ก็มีเกิดขึ้นในพืช Reactive Oxygen Species จะถูกผลิตขึ้นมาในระหว่างที่มีการสังเคราะห์แสงของพืชในช่วงที่มีแสงแดดจัด แต่ขบวนการนี้ก็จะถูกหักล้าง จากสารคาโรทีนอยด์ ในขบวนการPhotoinhibition ซึ่งเป็นปฏิกิริยาของสารแอนตี้ออกซิแดนท์ ในการป้องกันการเกิดสาร Superoxide

แอนตี้ออกซิแดนท์ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่ม คือ

1. กลุ่ม 1 ชนิดที่ละลายในน้ำ จะทำปฏิกิริยากับสารออกซิแดนท์ ภายใน”ซโตปราสซึม (Cytoplasm) หรือใน พลาสมาของเลือด
2. กลุ่ม 2 ชนิดที่ละลายในไขมัน จะป้องผนังเซลล์ไม่ให้ถูกทำลายจาก ปฏิกิริยา Lipid Peroxidation

สารเหล่านี้บางชนิดก็สร้างขึ้นมาได้เองภายในร่างกาย แต่บางชนิดก็จำเป็นต้องได้รับจากอาหาร บางชนิดก็พบได้มากในเซลล์ เช่น Glutathione, Ubiquinone บางชนิดพบมากในพลาสมาเช่น กรดยูริค