สารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารประกอบที่ยับยั้งการออกซิเดชัน ซึ่ง เป็นปฏิกิริยาเคมีที่สามารถสร้างอนุมูลอิสระได้ [ ^{1 ] การ}ออกซิเดชันด้วยตนเองนำไปสู่การเสื่อมสภาพของสารประกอบอินทรีย์ รวมถึงสิ่งมีชีวิต^{[ 2 ]}สารต้านอนุมูลอิสระมักถูกเติมลงในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เช่นโพลิเมอร์เชื้อเพลิงและสารหล่อลื่นเพื่อยืดอายุการใช้งาน^{[ 3 ]}อาหารยังได้รับการบำบัดด้วยสารต้านอนุมูลอิสระเพื่อป้องกันการเน่าเสียโดยเฉพาะอย่างยิ่งการเหม็นหืนของน้ำมันและไขมันในเซลล์สารต้านอนุมูลอิสระ เช่นกลูตาไธโอนไมโคไธออลหรือบาซิลลิไธออลและระบบเอนไซม์ เช่นซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสจะยับยั้งความเสียหายจากความเครียดออกซิเดชัน^{[ 4 ] [ 5 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระ ในอาหารได้แก่วิตามินเอ , ซี [ ^{6 ]}และอี [ ^{1 ]}แต่คำนี้ยังถูกนำไปใช้กับสารประกอบต่างๆ ที่แสดงคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระในหลอดทดลองโดยมีหลักฐานเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ^{ในร่างกาย} [ 7 ^{] [ 8 ] [ 9 ]ผลิตภัณฑ์เสริม}อาหารที่วางจำหน่ายในฐานะสารต้านอนุมูลอิสระยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่าสามารถรักษาสุขภาพหรือป้องกันโรคในมนุษย์ได้^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

ในฐานะส่วนหนึ่งของการปรับตัวจากสิ่งมีชีวิตในทะเล พืชบกเริ่มผลิตสารต้านอนุมูลอิสระที่ไม่ใช่จากทะเล เช่นกรดแอสคอร์บิก ( วิตามินซี ) โพลีฟีนอลและโทโคฟีรอลวิวัฒนาการของ พืช ดอกเมื่อ 50 ถึง 200 ล้านปีก่อน ส่งผลให้เกิดการพัฒนาของเม็ดสีต้านอนุมูลอิสระจำนวนมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วง ยุค จูราสสิกซึ่งเป็นกลไกป้องกันทางเคมีต่ออนุมูลออกซิเจนที่เป็นผลพลอยได้จากการสังเคราะห์แสง [ ^{11 ] เดิมที}คำว่าสารต้านอนุมูลอิสระหมายถึงสารเคมีที่ป้องกันการใช้ออกซิเจนโดยเฉพาะ ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 มีการศึกษาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการใช้สารต้านอนุมูลอิสระในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่สำคัญ เช่น การป้องกันการกัดกร่อน ของโลหะ การวัลคาไนเซชันของยาง และการ พอลิ เมอไรเซชันของเชื้อเพลิงในการเกิดคราบสกปรกในเครื่องยนต์สันดาปภายใน^{[ 12 ]}

การวิจัยในช่วงแรกเกี่ยวกับบทบาทของสารต้านอนุมูลอิสระในทางชีววิทยาเน้นไปที่การใช้สารต้านอนุมูลอิสระเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันของไขมันไม่อิ่มตัวซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดกลิ่นหืน [ ^{13 ] สามารถ} วัดกิจกรรมของสารต้านอนุมูลอิสระ ได้ง่ายๆ โดยการวางไขมันไว้ในภาชนะปิดที่มีออกซิเจนและวัดอัตราการบริโภคออกซิเจน อย่างไรก็ตาม การค้นพบวิตามินซีและอีในฐานะสารต้านอนุมูลอิสระได้ปฏิวัติวงการและนำไปสู่การตระหนักถึงความสำคัญของสารต้านอนุมูลอิสระในชีวเคมีของสิ่งมีชีวิต^{[ 14 ] [ 15 ]}กลไกการทำงานที่เป็นไปได้ของสารต้านอนุมูลอิสระได้รับการสำรวจครั้งแรกเมื่อมีการตระหนักว่าสารที่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระมีแนวโน้มที่จะเป็นสารที่ถูกออกซิไดซ์ได้ง่าย^{[ 16 ]}การวิจัยเกี่ยวกับวิธีที่วิตามินอีป้องกันกระบวนการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมันนำไปสู่การระบุสารต้านอนุมูลอิสระว่าเป็นสารรีดิวซ์ที่ป้องกันปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยมักจะกำจัดอนุมูลออกซิเจนที่ว่องไวออก ไป ก่อนที่จะทำลายเซลล์^{[ 1 ] [ 17 ]}

มีการเติมสารต้านอนุมูลอิสระลงในอาหารเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพ การสัมผัสกับออกซิเจนและแสงแดดเป็นปัจจัยหลักสองประการในการเกิดออกซิเดชันของอาหาร ดังนั้นอาหารจึงถูกถนอมโดยการเก็บไว้ในที่มืดและปิดผนึกในภาชนะหรือแม้กระทั่งเคลือบด้วยขี้ผึ้ง เช่นเดียวกับแตงกวา อย่างไรก็ตาม เนื่องจากออกซิเจนมีความสำคัญต่อการหายใจ ของพืช การเก็บรักษาพืชใน สภาวะ ที่ปราศจากออกซิเจนจะทำให้เกิดรสชาติที่ไม่พึงประสงค์และสีที่ไม่น่าดึงดูด^{[ 18 ]}ด้วยเหตุนี้ บรรจุภัณฑ์ของผลไม้และผักสดจึงมีบรรยากาศออกซิเจนประมาณ 8% สารต้านอนุมูลอิสระเป็นสารกันบูดที่สำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากต่างจากการเน่าเสียจากแบคทีเรียหรือเชื้อราปฏิกิริยาออกซิเดชันยังคงเกิดขึ้นค่อนข้างเร็วในอาหารแช่แข็งหรือแช่เย็น^{[ 19 ]}สารกันบูดเหล่านี้ประกอบด้วยสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ เช่น กรดแอสคอร์บิก (AA, E300) และโทโคฟีรอล (E306) รวมถึงสารต้านอนุมูลอิสระสังเคราะห์ เช่นโพรพิลแกลเลต (PG, E310) เทอร์เทียรีบิวทิลไฮโดรควินอน (TBHQ) บิวทิเลตไฮดรอกซีอะนิโซล (BHA, E320) และบิวทิเลตไฮดรอกซีโทลูอีน (BHT, E321) ^{[ 20 ] [ 21 ]}

ไขมันไม่อิ่มตัวมีความไวต่อการเกิดออกซิเดชันสูง ทำให้เกิดกลิ่นหืน [ ^{22 ] ไขมัน}ที่ถูกออกซิไดซ์มักเปลี่ยนสีและทำให้เกิดรสชาติและกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ ดังนั้นอาหารเหล่านี้จึงไม่ค่อยถูกเก็บรักษาด้วยการอบแห้ง แต่จะเก็บรักษาด้วยการรมควันการใส่เกลือหรือการหมักแทนแม้แต่อาหารที่มีไขมันน้อย เช่น ผลไม้ ก็ยังถูกฉีดพ่นด้วยสารต้านอนุมูลอิสระที่มีกำมะถันก่อนการอบแห้ง โลหะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน อาหารที่มีไขมันบางชนิด เช่น น้ำมันมะกอก ได้รับการปกป้องจากการเกิดออกซิเดชันบางส่วนด้วยสารต้านอนุมูลอิสระตามธรรมชาติ อาหารที่มีไขมันมีความไวต่อการเกิดโฟโตออกซิเดชัน^{[ 23 ]}ซึ่งก่อให้เกิด ไฮ โดรเปอร์ออกไซด์โดยการออกซิไดซ์กรดไขมันไม่อิ่มตัวและเอสเทอร์ [ ^{24 ] การ}สัมผัสกับ รังสี อัลตราไวโอเลต (UV)สามารถทำให้เกิดโฟโตออกซิเดชันโดยตรงและสลายเปอร์ออกไซด์และ โมเลกุลคาร์ บอนิลโมเลกุลเหล่านี้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ของอนุมูลอิสระ แต่สารต้านอนุมูลอิสระจะยับยั้งปฏิกิริยาเหล่านี้โดยการป้องกันกระบวนการออกซิเดชัน^{[ 24 ]}

ผลิตภัณฑ์ยาบางชนิดจำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากการออกซิเดชัน สารต้านอนุมูลอิสระหลายชนิดสามารถใช้เป็นสารช่วยในการผลิตยาได้นอกจากนี้ยังสามารถใช้สารดักจับเช่นไดโซเดียมอีดีทีเอ เพื่อป้องกันการออกซิเดชันที่เร่งปฏิกิริยาโดยโลหะได้อีกด้วย ^{[ 25 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระยังถูกเติมลงในเครื่องสำอางที่มีไขมันเป็นส่วนประกอบ เช่น ลิปสติกและครีมบำรุงผิวเพื่อป้องกันการเหม็นหืน^{[ 26 ]}สารต้านอนุมูลอิสระในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางช่วยป้องกันการเกิดออกซิเดชันของส่วนประกอบสำคัญและไขมัน ตัวอย่างเช่น สารต้านอนุมูลอิสระประเภทฟีนอล เช่นสติลเบน ฟลาโวนอยด์และกรดไฮดรอกซีซินนามิกสามารถดูดซับรังสี UV ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากมีโครโมฟอ ร์อยู่ พวกมันช่วยลดความเครียดจากออกซิเดชันจากการสัมผัสแสงแดดโดยการดูดซับแสง UV ^{[ 27 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระอาจถูกเพิ่มเข้าไปในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม เช่น สาร ทำให้คงตัวในเชื้อเพลิงและสารเติมแต่งในสารหล่อลื่นเพื่อป้องกันการออกซิเดชันและการเกิดพอลิเมอไรเซชันที่นำไปสู่การก่อตัวของคราบตกค้างที่ทำให้เครื่องยนต์สกปรก^{[ 3 ]}

สารต้านอนุมูล อิสระในโพลิเมอร์ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของโพลิเมอร์เช่น ยาง พลาสติก และกาวซึ่งทำให้วัสดุเหล่านี้สูญเสียความแข็งแรงและความยืดหยุ่น^{[ 29 ]}โพลิเมอร์ที่มีพันธะคู่ในสายโซ่หลัก เช่นยางธรรมชาติและโพลีบิวทาไดอีนมีความไวต่อการออกซิเดชันและโอโซโนไลซิส เป็นพิเศษ พวกมันสามารถได้รับการปกป้องโดยสารต้านโอโซนการออกซิเดชันสามารถเร่งได้ด้วยรังสี UVในแสงแดดธรรมชาติ ทำให้เกิดการออกซิเดชันจากแสงสารกันแสงชนิดพิเศษต่างๆ เช่นHALSอาจถูกเติมลงในพลาสติกเพื่อป้องกันสิ่งนี้ สารต้านอนุมูลอิสระสำหรับวัสดุโพลิเมอร์ ได้แก่:

• สารต้านอนุมูลอิสระหลักจะดักจับอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการออกซิเดชันเริ่มต้น (ความร้อน) (ROO•) จึงช่วยป้องกันปฏิกิริยาลูกโซ่ที่นำไปสู่การเสื่อมสภาพของพอลิเมอร์
  • ฟีนอล: โดยเฉพาะอย่างยิ่งคือ "ฟีนอลที่ถูกกีดขวาง" ซึ่งหมายความว่ามีกลุ่มขนาดใหญ่ (โดยทั่วไปคือเทอร์ท-บิวทิล) อยู่ใกล้กับ OH ของฟีนอล^{[ 30 ]}ตัวอย่างเช่นบิวทิเลตไฮดรอกซี โทลูอีน , 2,4- ไดเมทิล-6-เทอร์ท-บิว ทิ ลฟีนอล , พาราเทอร์เทียรีบิว ทิลฟีนอล , 2,6-ได-เทอร์ท-บิวทิลฟีนอล , 1,3,5-ทริส(4-(เทอร์ท-บิวทิล)-3-ไฮดรอกซี-2,6-ไดเมทิลเบนซิล)-1,3,5-ไตรอะซิเนน-2,4,6-ไตรโอน
  • เอมีนอะโรมาติกทุติยภูมิ: ไม่ถูกกีดขวางมากนัก ทำให้มีฤทธิ์มากขึ้น ได้รับการอนุมัติจาก FDA น้อยมาก^{[ 31 ]}
  • สารป้องกันแสงอะมีนที่ถูกขัดขวาง (HALS): แตกต่างจากสารต้านอนุมูลอิสระหลักอื่นๆ HALS จะกำจัดอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันจากแสง จึงช่วยปกป้องวัสดุพอลิเมอร์จากรังสี UV ^{[ 32 ]}
• สารต้านอนุมูลอิสระรองทำหน้าที่สลายเปอร์ออกไซด์ (ROOH) ให้กลายเป็นผลิตภัณฑ์ที่ไม่ใช่อนุมูลอิสระ จึงป้องกันการเกิดอนุมูลอิสระเพิ่มเติม และช่วยเสริมเสถียรภาพด้านออกซิเดชันโดยรวมของพอลิเมอร์ มักใช้ร่วมกับสารต้านอนุมูลอิสระประเภทฟีนอลเพื่อให้เกิดผลเสริมฤทธิ์กัน
  • ฟอสไฟต์: ตัวอย่าง: ไตรส์(2,4-ได-เทอร์ท-บิวทิลฟีนิล)ฟอสไฟต์^{[ 33 ]}
  • สารเสริมฤทธิ์ไทโอ: สารประกอบในกลุ่มนี้ส่วนใหญ่เป็น "ไทโออีเทอร์" (ไม่ควรสับสนกับไทโอเอสเทอร์ ): เอสเทอร์ของกรด 3,3-ไทโอไดโพรพิโอนิก^{[ 34 ]} สารประกอบ ซัลไฟด์อินทรีย์อื่นๆ(R1-S-R2) ก็มีผลคล้ายกัน^{[ 35 ]}
• สารต้านอนุมูลอิสระอเนกประสงค์: สารต้านอนุมูลอิสระสามารถมีทั้งหมู่ฟังก์ชันหลักและรองเพื่อทำหน้าที่ทั้งสองอย่าง การมีหมู่ฟังก์ชันหลายหมู่คือความหมายของคำว่า "อเนกประสงค์" ในทางเคมี^{[ 36 ]}หมู่ฟังก์ชันไฮดรอกซีลามีนเพียงอย่างเดียวก็สามารถทำหน้าที่ทั้งสองอย่างได้^{[ 37 ]}
• สารกำจัดอนุมูลอิสระ: กำจัดอนุมูลอิสระเพื่อหยุดปฏิกิริยาลูกโซ่ ซึ่งอาจเป็นอนุมูลอิสระใดๆ ในวัฏจักรออกซิเดชัน (R•, ROO•, RO•, •OH) แม้ว่าในทางปฏิบัติ RO• และ •OH จะมีปฏิกิริยามากเกินไปที่จะ "ดักจับ" ได้ ประเภททั่วไป ได้แก่ แลคโตน (โดยเฉพาะเบนโซฟูราโนนที่ถูกแทนที่) และอะคริเลตบิสฟีนอล^{[ 38 ] [ 35 ]}

เดิมที Probucolถูกออกแบบมาให้เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ช่วยคงสภาพโพลิเมอร์สำหรับยางรถยนต์ ต่อมาพบว่าสามารถลด ระดับ LDL-Cได้โดยไม่ขึ้นกับตัวรับ LDLและกลายเป็นยาตามใบสั่งแพทย์ การอนุมัติยานี้เกิดขึ้นก่อนยา statins ถึงหนึ่งทศวรรษ^{[ 39 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลสังเคราะห์ (SPAs) ^{[ 40 ]}และสารต้านอนุมูลอิสระอะมินิก^{[ 41 ]}มีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม SPAs พบได้ทั่วไปในฝุ่นในอาคาร อนุภาคในอากาศขนาดเล็ก ตะกอน น้ำเสีย น้ำในแม่น้ำ และน้ำทิ้ง^{[ 42 ]}สารเหล่านี้ถูกสังเคราะห์ขึ้นจากสารประกอบฟีนอล และรวมถึง2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT), 2,6-di- tert-butyl-p-benzoquinone (BHT-Q), 2,4-di-tert-butyl-phenol (DBP) และ3- tert -butyl-4-hydroxyanisole (BHA) BHT สามารถก่อให้เกิดพิษต่อตับและทำลายระบบต่อมไร้ท่อและอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อการก่อมะเร็งจากการสัมผัส1,1-dimethylhydrazine ^{[ 43 ]} BHT-Q สามารถก่อให้เกิดความเสียหายต่อ DNA และการจับคู่ผิดพลาด^{[ 44 ]}ผ่านกระบวนการแตกตัว ทำให้เกิดอนุมูลซูเปอร์ออกไซด์^{[ 42 ]} DBP เป็นพิษต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลหากสัมผัสเป็นเวลานาน สารต้านอนุมูลอิสระฟีนอลมีการย่อยสลายทางชีวภาพต่ำ แต่ไม่มีความเป็นพิษร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำที่ความเข้มข้นต่ำ สารต้านอนุมูลอิสระอีกประเภทหนึ่งคือไดฟีนิลอะมีน (DPA) มักใช้ในการผลิตสารหล่อลื่นเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม รวมถึงผลิตภัณฑ์ยาง และยังทำหน้าที่เป็นสารเสริมสำหรับน้ำมันเครื่องยนต์รถยนต์อีกด้วย^{[ 45 ]}

สิ่งมีชีวิต ที่ซับซ้อนส่วนใหญ่บนโลกต้องการออกซิเจนสำหรับการเผาผลาญ แต่ในขณะเดียวกันออกซิเจนนี้ก็เป็นธาตุที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งสามารถทำลายสิ่งมีชีวิตได้^{[ 2 ] [ 46 ]}สิ่งมีชีวิตมีสารเคมีและเอนไซม์ที่ช่วยลดความเสียหายจากออกซิเดชั่นโดยไม่รบกวนผลดีของออกซิเจน^{[ 47 ] [ 48 ]}โดยทั่วไป ระบบต้านอนุมูลอิสระจะป้องกันไม่ให้เกิดสารที่มีปฏิกิริยาเหล่านี้ หรือกำจัดออกไป จึงช่วยลดความเสียหายให้น้อยที่สุด^{[ 46 ] [ 47 ]} สารออกซิเจนที่มีปฏิกิริยาสามารถมีหน้าที่ที่เป็นประโยชน์ต่อเซลล์ได้ เช่นการส่งสัญญาณรีดอกซ์ดังนั้น ในอุดมคติแล้ว ระบบต้านอนุมูลอิสระจะไม่กำจัดสารออกซิแดนต์ออกไปทั้งหมด แต่จะรักษาระดับความเข้มข้นที่เหมาะสมไว้^{[ 49 ]}

สารออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ ซึ่งผลิตขึ้นในเซลล์ ได้แก่ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ( _{H₂O₂ )} , กรดไฮโปคลอรัส (HClO) และอนุมูลอิสระเช่นอนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และแอนไอออนซูเปอร์ออกไซด์ (O₂⁻ ₎ ^[ 50 ^{]อนุมูล}ไฮดรอกซิลมีความไม่เสถียรเป็นพิเศษและจะทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและไม่จำเพาะเจาะจงกับโมเลกุลทางชีวภาพส่วนใหญ่ สารชนิดนี้ผลิตขึ้นจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในปฏิกิริยารีดอกซ์ที่เร่งปฏิกิริยาโดยโลหะ เช่น^{ปฏิกิริยา}เฟนตัน^{[ 51} ] สารออกซิแดนต์เหล่านี้สามารถทำลายเซลล์ได้โดยการเริ่มต้นปฏิกิริยาลูกโซ่ทางเคมี เช่น^การเกิดออกซิเดชันของไขมันหรือโดยการออกซิไดซ์ DNA หรือโปรตีน^{[ 47 ]}ความเสียหายต่อ DNA สามารถทำให้เกิดการกลายพันธุ์และอาจเป็นมะเร็งได้หากไม่ได้รับการแก้ไขโดยกลไกการซ่อมแซม DNA ^{[ 52 ] [ 53 ]}ในขณะที่ความเสียหายต่อโปรตีนทำให้เกิดการยับยั้งเอนไซม์การเสียสภาพและ การย่อย สลายโปรตีน^{[ 54 ]}

การใช้ออกซิเจนเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการสร้างพลังงานเมตาบอลิซึมทำให้เกิดอนุมูลออกซิเจน^{[ 55 ]}ในกระบวนการนี้ ซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออนถูกผลิตขึ้นเป็นผลพลอยได้จากหลายขั้นตอนในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน^{[ 56 ]}การลดโคเอนไซม์ Qในคอมเพล็กซ์ III มีความสำคัญเป็นพิเศษ เนื่องจากอนุมูลอิสระที่มีปฏิกิริยาสูงถูกสร้างขึ้นเป็นตัวกลาง (Q · ⁻ ) ตัวกลางที่ไม่เสถียรนี้สามารถนำไปสู่การ "รั่วไหล" ของอิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนกระโดดไปยังออกซิเจนโดยตรงและก่อตัวเป็นซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออน แทนที่จะเคลื่อนที่ผ่านชุดปฏิกิริยาปกติที่ควบคุมได้ดีของห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน^{[ 57 ]}เพอร์ออกไซด์ยังถูกผลิตขึ้นจากการออกซิเดชันของฟลาโวโปรตีน ที่ลดลง เช่นคอมเพล็กซ์ I [ ^{58 ] อย่างไรก็ตาม}แม้ว่าเอนไซม์เหล่านี้จะสามารถผลิตสารออกซิแดนต์ได้ แต่ความสำคัญสัมพัทธ์ของห่วงโซ่การถ่ายโอนอิเล็กตรอนต่อกระบวนการอื่นๆ ที่สร้างเพอร์ออกไซด์นั้นยังไม่ชัดเจน^{[ 59 ] [ 60 ]}

ในพืชสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรียสารออกซิเจนที่ว่องไวจะถูกผลิตขึ้นในระหว่างการสังเคราะห์แสง [ ^{61 ] โดย}เฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะที่มีความเข้มแสงสูง^{[ 62 ]}ผลกระทบนี้จะถูกชดเชยบางส่วนด้วยการมีส่วนร่วมของแคโรทีนอยด์ในการยับยั้งด้วย แสง และในสาหร่ายและไซยาโนแบคทีเรีย ด้วย ไอ โอไดด์และซีลีเนียม ในปริมาณมาก [ ^{63 ] ซึ่งเกี่ยวข้องกับสารต้านอนุมูลอิสระเหล่านี้ที่ทำปฏิกิริยากับรูป แบบ}ที่ลดลงมากเกินไปของศูนย์ปฏิกิริยาการสังเคราะห์แสงเพื่อป้องกันการผลิตสารออกซิเจนที่ว่องไว^{[ 64 ] [ 65 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระ ทางสรีรวิทยาแบ่งออกเป็นสองกลุ่มใหญ่ๆ ขึ้นอยู่กับว่าละลายได้ในน้ำ ( ไฮโดรฟิลิก ) หรือในไขมัน ( ไลโปฟิลิก ) ^{[ 1 ] [ 6 ]}โดยทั่วไป สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายในน้ำจะทำปฏิกิริยากับสารออกซิแดนต์ในไซโตซอล ของเซลล์ และพลาสมาในเลือดในขณะที่สารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายในไขมันจะปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์จาก การเกิดปฏิกิริยา ออกซิเดชันของไขมัน^{[ 1 ]}สารประกอบเหล่านี้อาจถูกสังเคราะห์ขึ้นในร่างกายหรือได้รับจากอาหาร^{[ 1 ] [ 6 ]} สารต้านอนุมูลอิสระชนิดต่างๆ มีอยู่ใน ของเหลวและเนื้อเยื่อของร่างกายในความเข้มข้นที่หลากหลายโดยบางชนิด เช่นกลูตาไธ โอน หรือยูบิควิโนนส่วนใหญ่อยู่ในเซลล์ ในขณะที่บางชนิด เช่นกรดยูริกมีการกระจายตัวทั่วร่างกายมากกว่า (ดูตารางด้านล่าง) สารต้านอนุมูลอิสระบางชนิดพบได้ในสิ่งมีชีวิตเพียงไม่กี่ชนิด และอาจเป็นเชื้อโรคหรือปัจจัยก่อโรค^{[ 66 ]}

ปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารต้านอนุมูลอิสระที่แตกต่างกันเหล่านี้อาจเป็นการเสริมฤทธิ์และพึ่งพาซึ่งกันและกัน^{[ 67 ] [ 68 ]}ดังนั้น การทำงานของสารต้านอนุมูลอิสระหนึ่งตัวอาจขึ้นอยู่กับการทำงานที่เหมาะสมของสมาชิกอื่นๆ ในระบบต้านอนุมูลอิสระ^{[ 48 ]}ปริมาณการป้องกันที่ได้รับจากสารต้านอนุมูลอิสระตัวใดตัวหนึ่งจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ปฏิกิริยาต่อออกซิเจนชนิดที่ออกฤทธิ์ที่กำลังพิจารณา และสถานะของสารต้านอนุมูลอิสระที่มันมีปฏิสัมพันธ์ด้วย^{[ 48 ]}

สารประกอบบางชนิดมีส่วนช่วยในการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระโดยการคีเลตโลหะทรานซิชันและป้องกันไม่ให้โลหะเหล่านั้นเร่งปฏิกิริยาการสร้างอนุมูลอิสระในเซลล์ ความสามารถในการกักเก็บเหล็กสำหรับโปรตีนที่จับกับเหล็กเช่นทรานสเฟอร์รินและเฟอร์ริตินเป็นหนึ่งในหน้าที่ดังกล่าว^{[ 60 ]}ซีลีเนียมและสังกะสีมักถูกเรียกว่าแร่ธาตุต้านอนุมูลอิสระแต่ธาตุเคมี เหล่านี้ ไม่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระด้วยตัวเอง แต่จำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ เช่นกลูตาไธโอนรีดักเทสและซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส^{[ 7 ]}

กรดยูริกมีความเข้มข้นสูงสุดในบรรดาสารต้านอนุมูลอิสระในเลือด^{[ 74 ]}และให้ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระมากกว่าครึ่งหนึ่งของซีรั่มมนุษย์ทั้งหมด^{[ 80 ]}กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระของกรดยูริกมีความซับซ้อน เนื่องจากไม่ทำปฏิกิริยากับสารออกซิแดนต์บางชนิด เช่นซูเปอร์ออกไซด์แต่ทำปฏิกิริยากับเพอร์ออกซี ไนไตร ต์^{[ 81 ]}เพอร์ออกไซด์และกรดไฮโปคลอรัส [ ^{82 ] ความ}กังวลเกี่ยวกับการมีส่วนร่วมของกรดยูริกที่สูงขึ้นต่อโรคเกาต์จะต้องได้รับการพิจารณาว่าเป็นหนึ่งในปัจจัยเสี่ยงหลายประการ^{[ 83 ]}โดยตัวมันเอง ความเสี่ยงของโรคเกาต์ที่เกี่ยวข้องกับกรดยูริกในระดับสูง (415–530 μmol/L) อยู่ที่เพียง 0.5% ต่อปี และเพิ่มขึ้นเป็น 4.5% ต่อปีที่ระดับกรดยูริกเกินความอิ่มตัว (535+ μmol/L) ^{[ 84 ]}การศึกษาที่กล่าวมาข้างต้นหลายชิ้นได้กำหนดการทำงานของสารต้านอนุมูลอิสระของ UA ภายในระดับทางสรีรวิทยาปกติ^{[ 85 ] [ 81 ]}และบางชิ้นพบกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระที่ระดับสูงถึง 285 μmol/L ^{[ 86 ]}

กรดแอสคอร์บิกหรือวิตามินซี ซึ่งเป็น ตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน ( รีดอกซ์ ) ที่พบได้ทั้งในสัตว์และพืช สามารถลดและทำให้เป็นกลางซึ่งอนุมูลออกซิเจน เช่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ได้ ^{[ 6 ] [ 87 ]}นอกจากผลต้านอนุมูลอิสระโดยตรงแล้ว กรดแอสคอร์บิกยังเป็นสารตั้งต้นของเอนไซม์รีดอกซ์แอสคอร์เบตเปอร์ออกซิเดสซึ่งเป็นหน้าที่ที่ใช้ในการต้านทานความเครียดในพืช^{[ 88 ]}กรดแอสคอร์บิกมีอยู่ในระดับสูงในทุกส่วนของพืชและสามารถมีความเข้มข้นสูงถึง 20  มิลลิโมลา ร์ ในคลอโรพลาสต์^{[ 89 ]}

กลูตาไธโอนมีคุณสมบัติเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ เนื่องจาก หมู่ ไทออลในส่วนประกอบซิส เทอีนเป็นตัวรีดิวซ์และสามารถออกซิไดซ์และรีดิวซ์ได้แบบย้อนกลับ ในเซลล์ กลูตาไธโอนจะถูกรักษาให้อยู่ในรูปที่ลดลงโดยเอนไซม์กลูตาไธโอนรีดักเทสและในทางกลับกันจะลดเมตาบอไลต์และระบบเอนไซม์อื่นๆ เช่น แอสคอร์เบตในวงจรกลูตาไธโอน-แอสคอ ร์ เบต กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดสและกลูตาเรด็อกซินตลอดจนทำปฏิกิริยาโดยตรงกับสารออกซิแดนต์^{[ 90 ]}เนื่องจากมีความเข้มข้นสูงและมีบทบาทสำคัญในการรักษาสถานะรีดอกซ์ของเซลล์ กลูตาไธโอนจึงเป็นหนึ่งในสารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญที่สุดของเซลล์^{[ 91 ]}ในสิ่งมีชีวิตบางชนิด กลูตาไธโอนจะถูกแทนที่ด้วยไทออลชนิดอื่น เช่นไมโคไธออลในแอคติโนไมซีส บาซิ ลลิไธออลในแบคทีเรียแกรมบวก บางชนิด [ ^{92 ] [ 93 ]}หรือไตรพาโนไธโอนในคิเนโตพลา^สติด^{[ 94 ] [ 95 ]}

วิตามินอีเป็นชื่อเรียกโดยรวมของกลุ่มโทโคฟีรอลและโทโคไตรอีนอล ที่เกี่ยวข้อง 8 ชนิด ซึ่งเป็น วิตามิน ที่ละลายในไขมันและมีคุณสมบัติเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ^{[ 1 ] [ 96 ]}ในบรรดาวิตามินเหล่านี้ α-โทโคฟีรอลได้รับการศึกษามากที่สุด เนื่องจากมีชีวปริมาณออกฤทธิ์ สูงสุด โดยร่างกายจะดูดซึมและเผาผลาญรูปแบบนี้ได้ดีกว่า^{[ 1 ] [ 97 ]}

อัลฟา-โทโคฟีรอลเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ละลายในไขมันซึ่งปกป้องเยื่อหุ้มเซลล์จากการออกซิเดชันโดยทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระของไขมันที่เกิดขึ้นในปฏิกิริยาลูกโซ่ของการเกิดเปอร์ออกซิเดชันของไขมัน^{[ 1 ] [ 98 ]}ซึ่งจะกำจัดตัวกลางของอนุมูลอิสระและป้องกันไม่ให้ปฏิกิริยาแพร่กระจายต่อไป ปฏิกิริยานี้สร้างอนุมูลอิสระอัลฟา-โทโคฟีรอกซิลที่ถูกออกซิไดซ์ซึ่งสามารถนำกลับมาใช้ใหม่เป็นรูปแบบที่ลดลงซึ่งมีฤทธิ์โดยสารต้านอนุมูลอิสระอื่นๆ เช่น แอสคอร์เบต^{[ 1 ]}

หน้าที่ของวิตามินอีรูปแบบอื่นๆ ยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก^{[ 1 ]}แม้ว่าแกมมา-โทโคฟีรอลจะเป็นนิวคลีโอไฟล์ที่อาจทำปฏิกิริยากับสารก่อกลายพันธุ์แบบอิเล็กโทรฟิลิก^{[ 97 ]}และโทโคไตรเอโนลอาจมีความสำคัญในการปกป้องเซลล์ประสาทจากความเสียหาย^{[ 99 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระที่เป็นสารลดแรงตึงผิวก็สามารถทำหน้าที่เป็นสารก่ออนุมูลอิสระได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น วิตามินซีมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระเมื่อลดสารออกซิไดซ์ เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์^{[ 100 ]}อย่างไรก็ตาม มันยังสามารถลดไอออนโลหะ เช่น เหล็กและทองแดง^{[ 101 ]}ที่สร้างอนุมูลอิสระผ่านปฏิกิริยาเฟนตัน [ ^{51 ] [ 102 ] แม้ว่า}กรดแอสคอร์บิกจะเป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่มีประสิทธิภาพ แต่ก็สามารถเปลี่ยนรสชาติและสีของอาหารได้ด้วยการออกซิเดชั่น เมื่อมีโลหะทรานซิชันอยู่ จะมีกรดแอสคอร์บิกความเข้มข้นต่ำที่สามารถทำหน้าที่เป็นสารกำจัดอนุมูลอิสระในปฏิกิริยาเฟนตันได้^{[ 101 ]}

2 Fe ³⁺ + แอสคอร์เบต → 2 Fe ²⁺ + ดีไฮโดรแอสคอร์เบต

2 Fe ²⁺ + 2 H ₂ O ₂ → 2 Fe ³⁺ + 2 OH · + 2 OH ⁻

ความสำคัญสัมพัทธ์ของกิจกรรมต้านอนุมูลอิสระและกิจกรรมส่งเสริมอนุมูลอิสระของสารต้านอนุมูลอิสระเป็นหัวข้อการวิจัยในปัจจุบัน แต่วิตามินซีซึ่งออกฤทธิ์ในฐานะวิตามินโดยการออกซิไดซ์โพลีเปปไทด์ ดูเหมือนจะมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระเป็นส่วนใหญ่ในร่างกายมนุษย์^{[ 102 ]}

${\displaystyle {\ce {{\underset {Oxygen}{O2}}->{\underset {Superoxide}{*O2^{-}}}->[{\ce {Superoxide \atop dismutase}}]{\underset {Hydrogen \atop peroxide}{H2O2}}->[{\ce {Peroxidases \atop catalase}}]{\underset {Water}{H2O}}}}}$

วิถีทางเอนไซม์สำหรับการล้างพิษของอนุมูลอิสระออกซิเจน

เช่นเดียวกับสารต้านอนุมูลอิสระทางเคมี เซลล์ได้รับการปกป้องจากความเครียดออกซิเดชันโดยเครือข่ายของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระที่ทำงานร่วมกัน^{[ 46 ] [ 47 ]}ในที่นี้ ซูเปอร์ออกไซด์ที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการต่างๆ เช่นออกซิเดทีฟฟอสโฟรีเลชันจะถูกแปลงเป็นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ก่อน จากนั้นจึงถูกรีดิวซ์ต่อไปเพื่อให้ได้น้ำ เส้นทางการล้างพิษนี้เป็นผลมาจากเอนไซม์หลายชนิด โดยซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในขั้นตอนแรก จากนั้นคาตาเลสและเพอร์ออกซิเดสต่างๆ จะกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เช่นเดียวกับเมตาบอไลต์ต้านอนุมูลอิสระ การมีส่วนร่วมของเอนไซม์เหล่านี้ในการป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระอาจยากที่จะแยกออกจากกัน แต่การสร้างหนูทรานส์เจนิกที่ขาดเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระเพียงตัวเดียวอาจให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์^{[ 103 ]}

ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส (SOD) เป็นกลุ่มของเอนไซม์ที่มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดซึ่งเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออนให้กลายเป็นออกซิเจนและไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์^{[ 104 ] [ 105 ]}เอนไซม์ SOD มีอยู่ในเซลล์แอโรบิกเกือบทั้งหมดและในของเหลวนอกเซลล์^{[ 106 ]}เอนไซม์ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทสมีโคแฟคเตอร์ไอออนโลหะซึ่งขึ้นอยู่กับไอโซเอนไซม์ อาจเป็นทองแดง สังกะสีแมงกานีสหรือเหล็ก ในมนุษย์ SOD ที่มีทองแดง/สังกะสีจะอยู่ในไซโตซอลในขณะที่ SOD ที่มีแมงกานีสจะอยู่ในไมโทคอนเดรีย [ ^{105 ] นอกจาก}นี้ยังมี SOD รูปแบบที่สามในของเหลวนอกเซลล์ซึ่งมีทองแดงและสังกะสีอยู่ในตำแหน่งที่ออกฤทธิ์^{[ 107 ]}ไอโซเอนไซม์ในไมโทคอนเดรียดูเหมือนจะเป็นไอโซเอนไซม์ที่มีความสำคัญทางชีววิทยามากที่สุดในสามไอโซเอนไซม์นี้ เนื่องจากหนูที่ขาดเอนไซม์นี้จะตายหลังจากเกิดได้ไม่นาน^{[ 108 ]}ในทางตรงกันข้าม หนูที่ขาด SOD ทองแดง/สังกะสี (Sod1) สามารถมีชีวิตอยู่ได้ แต่มีพยาธิสภาพมากมายและอายุขัยลดลง (ดูบทความเกี่ยวกับซูเปอร์ออกไซด์ ) ในขณะที่หนูที่ไม่มี SOD นอกเซลล์มีข้อบกพร่องเพียงเล็กน้อย (ไวต่อภาวะออกซิเจนเกิน ) ^{[ 103 ] [ 109 ]}ในพืช ไอโซเอนไซม์ SOD มีอยู่ในไซโตโซลและไมโตคอนเดรีย โดยมี SOD เหล็กพบในคลอโรพลาสต์ซึ่งไม่มีในสัตว์มีกระดูกสันหลังและยีสต์^{[ 110 ]}

เอนไซม์คาตาเลสเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เป็นน้ำและออกซิเจน โดยใช้โคแฟคเตอร์เหล็กหรือแมงกานีส^{[ 111 ] [ 112 ]}โปรตีนนี้อยู่ภายในเพอร์ออกซิโซมในเซลล์ยูคาริโอ ตส่วนใหญ่ ^{[ 113 ]}คาตาเลสเป็นเอนไซม์ที่ผิดปกติ เนื่องจากแม้ว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะเป็นสารตั้งต้นเพียงอย่างเดียว แต่ก็ทำงานตามกลไกแบบปิงปอง โดยโคแฟคเตอร์จะถูกออกซิไดซ์โดยโมเลกุลของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์หนึ่งโมเลกุล แล้วสร้างใหม่โดยการถ่ายโอนออกซิเจนที่จับอยู่กับโมเลกุลของสารตั้งต้นโมเลกุลที่สอง^{[ 114 ]}แม้ว่าจะมีบทบาทสำคัญในการกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ แต่มนุษย์ที่มีความบกพร่องทางพันธุกรรมของคาตาเลส — " อะคาตาเลซีเมีย " — หรือหนูที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมให้ขาดคาตาเลสอย่างสมบูรณ์ กลับไม่ค่อยได้รับผลกระทบใดๆ^{[ 115 ] [ 116 ]}

เพอร์ออกซิเรด็อกซินเป็นเพอร์ออกซิเดสที่เร่งปฏิกิริยารีดักชันของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ไฮโดรเปอร์ออกไซด์อินทรีย์รวมถึงเพอร์ออกซิไนไตรต์ [ ^{118 ] แบ่ง}ออกเป็นสามประเภท ได้แก่ เพอร์ออกซิเรด็อกซิน 2-ซิสเทอีนทั่วไป เพอร์ออกซิเรด็อกซิน 2-ซิสเทอีนที่ผิดปกติ และเพอร์ออกซิเรด็อกซิน 1-ซิสเทอีน^{[ 119 ]}เอนไซม์เหล่านี้มีกลไกการเร่งปฏิกิริยาพื้นฐานเดียวกัน โดยที่ซิสเทอีนที่มีฤทธิ์รีดอกซ์ (ซิสเทอีนเพอร์ออกซิเดติก) ในบริเวณออกฤทธิ์จะถูกออกซิไดซ์เป็นกรดซัลฟีนิกโดยสารตั้งต้นเพอร์ออกไซด์^{[ 120 ]}การออกซิเดชันมากเกินไปของสารตกค้างซิสเทอีนนี้ในเพอร์ออกซิเรด็อกซินจะทำให้เอนไซม์เหล่านี้ไม่ทำงาน แต่สามารถย้อนกลับได้ด้วยการทำงานของซัลไฟเรด็อกซิน^{[ 121 ]}เพอร์ออกซิเรด็อกซินดูเหมือนจะมีบทบาทสำคัญในกระบวนการเผาผลาญสารต้านอนุมูลอิสระ เนื่องจากหนูที่ขาดเพอร์ออกซิเรด็อกซิน 1 หรือ 2 มีอายุขัยสั้นลงและเกิดภาวะโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตกในขณะที่พืชใช้เพอร์ออกซิเรด็อกซินเพื่อกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เกิดขึ้นในคลอโรพลาสต์^{[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]}

ระบบไทโอเรด็อกซินประกอบด้วยโปรตีนไทโอเรด็อกซินขนาด 12  kDa และ ไทโอเรด็อกซินรีดักเทสที่เป็นคู่กัน^{[ 125 ]}โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับไทโอเรด็อกซินมีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ได้รับการจัดลำดับจีโนม พืช เช่นอาราบิโดปซิส ทาเลียนามีความหลากหลายของไอโซฟอร์มมากเป็นพิเศษ^{[ 126 ]}บริเวณออกฤทธิ์ของไทโอเรด็อกซินประกอบด้วยซิสเทอีนสองตัวที่อยู่ติดกัน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ โมทีฟ CXXC ที่มีการอนุรักษ์สูงซึ่งสามารถหมุนเวียนระหว่างรูปแบบไดไทออลที่ออกฤทธิ์ (รีดิวซ์) และ รูปแบบ ไดซัลไฟด์ที่ ถูกออกซิ ไดซ์ ในสถานะที่ออกฤทธิ์ ไทโอเรด็อกซินทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์ที่มีประสิทธิภาพ กำจัดอนุมูลออกซิเจนและรักษาโปรตีนอื่นๆ ให้อยู่ในสถานะรีดิวซ์^{[ 127 ]}หลังจากถูกออกซิไดซ์ ไทโอเรด็อกซินที่ออกฤทธิ์จะถูกสร้างขึ้นใหม่โดยการทำงานของไทโอเรด็อกซินรีดักเทส โดยใช้NADPHเป็น ตัว ให้อิเล็กตรอน^{[ 128 ]}

ระบบ กลูตาไธโอนประกอบด้วยกลูตาไธโอน กลูตาไธโอนรีดักเทส กลูตาไธโอนเปอร์ออก ซิเดส และกลูตาไธ โอนเอส - ทรานสเฟ อเรส[ ^{91 ] ระบบ}นี้พบได้ในสัตว์ พืช และจุลินทรีย์^{[ 91 ] [ 129 ]}กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดสเป็นเอนไซม์ที่มีซีลีเนียมโคแฟคเตอร์ 4 ตัว ซึ่งเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และไฮโดรเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ มีไอโซ เอนไซม์กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดสอย่างน้อย 4 ชนิดที่แตกต่างกันในสัตว์^{[ 130 ]}กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส 1 มีปริมาณมากที่สุดและเป็นตัวกำจัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่มีประสิทธิภาพมาก ในขณะที่กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส 4 มีฤทธิ์มากที่สุดกับลิปิดไฮโดรเปอร์ออกไซด์ ที่น่าประหลาดใจคือ กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส 1 ไม่จำเป็น เนื่องจากหนูที่ขาดเอนไซม์นี้มีอายุขัยปกติ^{[ 131 ]}แต่พวกมันไวต่อความเครียดออกซิเดชันที่เกิดขึ้น มากเป็นพิเศษ ^{[ 132 ]}นอกจากนี้ กลูตา ไธโอน เอ ส -ทรานสเฟอเรสยังแสดงกิจกรรมสูงกับลิปิดเปอร์ออกไซด์^{[ 133 ]}เอนไซม์เหล่านี้มีระดับสูงเป็นพิเศษในตับและยังทำหน้าที่ในการเผาผลาญล้างพิษ อีกด้วย ^{[ 134 ]}

วิตามินต้านอนุมูลอิสระในอาหาร ได้แก่ วิตามิน เอ ซี และอี เป็นสิ่งจำเป็นและต้องได้รับในปริมาณที่กำหนดในแต่ละวันเพื่อป้องกันโรค^{[ 7 ] [ 135 ] [ 136 ]}โพลีฟีนอลซึ่งมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระในหลอดทดลองเนื่องจากหมู่ไฮดรอกซิ ลอิสระ ^{[ 137 ]}จะถูกเมตาบอไลซ์อย่างกว้างขวางโดยคาเทโคล-โอ-เมทิลทรานสเฟอเรส^ซึ่งจะเติมหมู่เมทิลให้กับหมู่ไฮดรอกซิลอิสระ และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันไม่ให้พวกมันทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระในร่างกาย[ ^{138 ]}

ยา (และอาหารเสริม) ทั่วไปที่มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระอาจรบกวนประสิทธิภาพของยาต้านมะเร็ง บางชนิดและการรักษา ด้วยรังสี^{[ 139 ]}ยาและอาหารเสริมที่มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระจะยับยั้งการก่อตัวของอนุมูลอิสระโดยการยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันการรักษาด้วยรังสีทำให้เกิดความเครียดจากออกซิเดชันซึ่งทำลายส่วนประกอบที่สำคัญของเซลล์มะเร็ง เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก และไขมันที่ประกอบเป็นเยื่อหุ้มเซลล์^{[ 140 ]}

กรดรีดิวซิงที่ค่อนข้างแรงสามารถมีผลต่อต้านสารอาหารได้ โดยการจับกับ แร่ธาตุในอาหารเช่นเหล็กและสังกะสีในระบบทางเดินอาหารและป้องกันไม่ให้ดูดซึมได้^{[ 141 ]}ตัวอย่างเช่นกรดออกซาลิกแทนนินและกรดไฟติกซึ่งมีปริมาณสูงในอาหารที่มาจากพืช^{[ 142 ]} การขาด แคลเซียมและเหล็กไม่ใช่เรื่องแปลกในอาหารในประเทศกำลังพัฒนาที่บริโภคเนื้อสัตว์น้อยลงและมีการบริโภคกรดไฟติกจากถั่วและขนมปังโฮลเกรนที่ไม่ใส่ยีสต์ในปริมาณมากอย่างไรก็ตามการงอก การแช่ หรือการหมักด้วยจุลินทรีย์ล้วนเป็นกลยุทธ์ในครัวเรือนที่ช่วยลดปริมาณไฟเตตและโพลีฟีนอลในธัญพืชที่ไม่ผ่านการขัดสี มีรายงานว่าการดูดซึม Fe, Zn และ Ca เพิ่มขึ้นในผู้ใหญ่ที่รับประทานธัญพืชที่ปราศจากไฟเตตเมื่อเทียบกับธัญพืชที่มีไฟเตตตามธรรมชาติ^{[ 143 ]}

การรับประทานสารต้านอนุมูลอิสระในปริมาณสูงอาจส่งผลเสียในระยะยาว การศึกษา Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET) ในผู้ป่วยมะเร็งปอดพบว่าผู้สูบบุหรี่ที่ได้รับอาหารเสริมที่มีเบต้าแคโรทีนและวิตามินเอมีอัตราการเกิดมะเร็งปอดเพิ่มขึ้น^{[ 147 ] [ 148 ]}ผลเสียเหล่านี้อาจพบได้ในผู้ที่ไม่สูบบุหรี่เช่นกัน เนื่องจากการวิเคราะห์แบบเมตาที่รวมข้อมูลจากผู้ป่วยประมาณ 230,000 รายแสดงให้เห็นว่าการเสริมเบต้าแคโรทีน วิตามินเอ หรือวิตามินอีมีความสัมพันธ์กับอัตราการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้น แต่ไม่พบผลกระทบที่สำคัญจากวิตามินซี^{[ 149 ]}ไม่พบความเสี่ยงต่อสุขภาพเมื่อพิจารณาการศึกษาแบบสุ่มควบคุมทั้งหมดร่วมกัน แต่ตรวจพบอัตราการเสียชีวิตที่เพิ่มขึ้นเมื่อพิจารณาเฉพาะการทดลองที่มีคุณภาพสูงและมีความเสี่ยงต่ำเท่านั้น^{[ 8 ]}เนื่องจากการทดลองที่มีความเสี่ยงต่ำส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับผู้สูงอายุผู้สูบบุหรี่ หรือผู้ป่วยโรคต่างๆ ผลลัพธ์เหล่านี้จึงอาจไม่สามารถนำไปใช้กับประชากรทั่วไปได้^{[ 147 ] [ 150 ]}การวิเคราะห์เมตาครั้งนี้ได้รับการทำซ้ำและขยายเพิ่มเติมโดยผู้เขียนกลุ่มเดียวกันในภายหลัง ซึ่งยืนยันผลลัพธ์ก่อนหน้านี้^{[ 8 ]}เอกสารตีพิมพ์ทั้งสองฉบับนี้สอดคล้องกับการวิเคราะห์เมตาครั้งก่อนๆ บางส่วนที่ชี้ให้เห็นว่าการเสริมวิตามินอีเพิ่มอัตราการเสียชีวิต^{[ 151 ]}และอาหารเสริมต้านอนุมูลอิสระเพิ่มความเสี่ยงต่อมะเร็งลำไส้ใหญ่^{[ 152 ]}ในการทดลองป้องกันมะเร็งด้วยซีลีเนียมและวิตามินอี (การศึกษา SELECT) วิตามินอี – ไม่ว่าจะใช้เพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับซีลีเนียม – ไม่มีผลต่อความเสี่ยงของมะเร็งต่อมลูกหมาก^{[ 153 ]}เบต้าแคโรทีนอาจเพิ่มความเสี่ยงต่อมะเร็งปอดได้ เช่นกัน ^{[ 152 ] [ 154 ]}โดยรวมแล้ว การทดลองทางคลินิกจำนวนมากที่ดำเนินการเกี่ยวกับอาหารเสริมต้านอนุมูลอิสระชี้ให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ไม่มีผลต่อสุขภาพ หรืออาจทำให้อัตราการเสียชีวิตเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในผู้สูงอายุหรือกลุ่มประชากรที่มีความเสี่ยง^{[ 135 ] [ 155 ] [ 149 ]}

การทบทวนในปี 2017 แสดงให้เห็นว่าการรับประทานอาหารเสริมต้านอนุมูลอิสระก่อนหรือหลังออกกำลังกายไม่น่าจะทำให้อาการปวดกล้ามเนื้อลดลงอย่างเห็นได้ชัดหลังจากการออกกำลังกาย^{[ 156 ]}

วิตามินต้านอนุมูลอิสระพบได้ในผัก ผลไม้ ไข่ พืชตระกูลถั่ว และถั่วต่างๆ วิตามินเอ ซี และอี อาจถูกทำลายได้จากการเก็บรักษาเป็นเวลานานหรือการปรุงอาหารเป็นเวลานาน^{[ 157 ]}ผลของการปรุงอาหารและการแปรรูปอาหารมีความซับซ้อน เนื่องจากกระบวนการเหล่านี้ยังสามารถเพิ่มการดูดซึมสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น แคโรทีนอยด์บางชนิดในผักได้อีกด้วย^{[ 158 ]}อาหารแปรรูปมีวิตามินต้านอนุมูลอิสระน้อยกว่าอาหารสดและอาหารดิบ เนื่องจากกระบวนการเตรียมอาหารทำให้อาหารสัมผัสกับความร้อนและออกซิเจน^{[ 159 ]}

สารต้านอนุมูลอิสระอื่นๆ ไม่ได้มาจากอาหาร แต่ถูกสร้างขึ้นในร่างกาย ตัวอย่างเช่นยูบิควิโนล (โคเอนไซม์ Q) ดูดซึมได้น้อยจากลำไส้และถูกสร้างขึ้นผ่านทางวิถีเมวาโลเนต [ ^{79 ] อีก}ตัวอย่างหนึ่งคือกลูตาไธโอนซึ่งสร้างจากกรดอะมิโน เนื่องจากกลูตาไธโอนในลำไส้จะถูกย่อยสลายเป็นซิสเทอีนอิสระ ไกลซีนและกรดกลูตามิกก่อนที่จะถูกดูดซึม แม้จะรับประทานในปริมาณมากก็แทบไม่มีผลต่อความเข้มข้นของกลูตาไธโอนในร่างกาย^{[ 162 ] [ 163 ]}แม้ว่ากรดอะมิโนที่มีกำมะถันในปริมาณมาก เช่นอะเซทิลซิสเทอีนจะสามารถเพิ่มกลูตาไธโอนได้^{[ 164 ]} แต่ก็ ไม่มีหลักฐานว่าการรับประทานสารตั้งต้นของกลูตาไธโอนเหล่านี้ในปริมาณสูงเป็นประโยชน์ต่อผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี^{[ 165 ]}

การวัดปริมาณโพลีฟีนอลและแคโรทีนอยด์ในอาหารไม่ใช่กระบวนการที่ตรงไปตรงมา เนื่องจากสารต้านอนุมูลอิสระโดยรวมเป็นกลุ่มสารประกอบที่หลากหลายซึ่งมีปฏิกิริยาต่อออกซิเจนชนิดต่างๆ แตกต่างกัน ในการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์อาหาร ในหลอดทดลอง ความสามารถในการดูดซับอนุมูลอิสระของออกซิเจน (ORAC) เคยเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการประเมินความแข็งแรงของสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารทั้งหมด น้ำผลไม้ และสารเติมแต่งอาหาร โดยส่วนใหญ่มาจากการมีอยู่ของโพลีฟีนอล [ ^{166 ] [ 167 ] การ}วัดและการจัดอันดับก่อนหน้านี้โดยกระทรวงเกษตรของสหรัฐอเมริกาถูกยกเลิกในปี 2012 เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับสุขภาพของมนุษย์ในทางชีววิทยา โดยอ้างถึงการขาดหลักฐานทางสรีรวิทยาสำหรับโพลีฟีนอลที่มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระในร่างกาย [ ^{168 ] ด้วย}เหตุนี้ วิธี ORAC ซึ่งได้มาจาก การทดลอง ในหลอดทดลอง เท่านั้น จึงไม่ถือว่าเกี่ยวข้องกับอาหารหรือชีววิทยา ของมนุษย์อีกต่อไป นับตั้งแต่ปี 2010 ^{[ 168 ]}

การวัดปริมาณสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารในหลอดทดลองแบบอื่น – ซึ่งอิงตามการมีอยู่ของโพลีฟีนอลด้วย – ได้แก่รีเอเจนต์ Folin-Ciocalteuและการทดสอบความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระเทียบเท่า Trolox ^{[ 169 ]}

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับสารต้านอนุมูลอิสระในวิกิมีเดียคอมมอนส์