Nhân xét về mối quan hệ giữa cấu tạo phân tử và tác dụng chống oxy hóa

BỘ Y TẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC Dược HÀ NỘI
LƯU PHƯƠNG ANH
NHẬN XÉT VỂ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÂU TẠO
PHÂN TỬ VÀ TÁC DỤNG CHỐNG OXY HOÁ
(KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP Dược sĩ KHOÁ 2002-2007)
Giáo viên hướng dẫn :PGS.TSKH Lê Thành Phước.
Nơi thực hiện :Bộ môn Hoá Đại cương-Vô cơ
Trường Đại học Dược Hà Nội
Thời gian thực hiện :Tháng 3-5/2007.
HÀ NỘI, THÁNG 5/2007
ỉ £ ò i c ả m < P n *
1 /ỹ íò ìm í ì ễ ĩ <Pn b â u b ắ c t o i x i n a ử ì ỈÒÌ c ả m ứ ti c j tâ n tỉừ v n /i n jứ ú t ỉtìi:
PGS.TSKH. LẼ THÀNH ?HƯỚC -
Pĩtưốnỹ
ỔỄ?e
nứm 'Mod
âw
cưtPnỹ - 'Vô
e<ĩ íĩu ử Ị n ỹ (JỀai- yC w ^Ê tửỉr y £ à J \ỉũ iy H <ftử ỉì t / ư ỉ y đ ã l ã n ẫ n Á Ỉtiửỉyư ỵ d ẫ n n à
ỹ ìú ý i đ õ t ô i ầ o ù n l à n ỉt í(Ẳ ó a la w n t ể l n y ìd ệ ỷ i.
3~êi {/tâ n l/ựm<ý c ả m ổ n ỉfô cm ỹ iá m ỈUêư} ểPA èm ỹ *3)00 ta o , c á c ỷ iỉù m ỹ ể a n , c á c
M u ĩty c ô lu ờ ỉn ỹ QẾaể, /ta c QỀươc Vũi đ ã lew m o i đ iề u ẳ iê n ch o l ô i b ữ ttỹ
<mc% M ùli ỹ iơ M Â oc iă ỷ t.
d m cẬtăn ỈÁ à n A c ả m ổ n ủ a n ể ề c ủ a tô i đ ã t j i i i f t đ ĩĩ l ô i tư m y ả u ó i y u á l ú n ỉ t
ỉm c tậ ý i n à A o à n th à n / i /c ỉw ú la đ n .
Õ c i x in c ẩ m d n ỹ ì a ftiw J i n à n íứ irư ý n ỹ tM i lỉv đ n c ủ a t õ i đ ã ctw u jf c fd a b ẽ
n / t ữ tu ý k h ó /iÁ ă n rà ỹ i c m ỉ i c Á c lũ i n ỉtữ n /ý ũ n ỉi c a m , &ư đ w i ỹ m ê n yit/Ịý /lá u
ùtmưý (niết f/tÌ!ì ff ian (Jit a.
'SÍm 'JVm, tỉưírưý 5 năm 200J.
f f i n h m ề n

QUY
uổc
CHỮ VIẾT TẮT
CoQlO
Coenzym Q10
FAD
Flavin Adenin Dinucleotid
NAD Nicotinamid Adenin Dinucleotid
POL Peroxyd Lipid
SOD Superoxyddismustase
CHD :
Coronary Heart Disease
ROS
Reactive Oxygen Species
LDL Low Density Lipoprotein
GSH-PO
Glutathion peroxydase
MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ
Gốc
TựDO VÀ c ơ CHẾ CHÔNG OXY HÓA

3
1.1. Gốc tự do 3
1.1.1. Định nghĩa 3
1.1.2. Tính chất R' 3
1.1.3. Gốc tự do trong hoá học và sinh học

4
1.2. Sự hình thành gốc tự do trong cơ thể (R' nội sinh) 5
1.2.1. Từ chuỗi hô hấp tế bào trong ty thể

5
1.2.2. Từ quá trình peroxyd hoá lipỉd 6
1.2.3. Từ các phản ứng tạo gốc khác trong cơ thể 7
1.3. Gốc tự do trong cơ thể do tác động của môi trường
7
1.3.1. Do các tia, các bức xạ 7
1.3.2. Do ô nhiễm môi trường gây ô nhiễm cơ thể
.
8
1.4. Hệ thống bảo vệ chống gốc tự do trong cơ thể 8
1.4.1. Các enzym nội bào 8
1.4.2. Các chất phi enzym phân tử nhỏ 9
1.4.3. Các phối tử tạo phức khoá các ion kim loại 9
PHẦN 2. NHẬN XÉT VỀ QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO CỦA CÁC CHAT PHÂN TƯNHỎ
PHI ENZYM VÀ TÁC DỤNG CHốNG OXY HÓA 11
2.1.Acid Lipoic 11
2.2.Vitamin E 12
2.3.Vitamin C 16
2.4. Carotenoid 18
2.5.Coenzym Q10 23
2.6.Glutathio n 26
2.7.Hợp chất phenolic 27
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XƯẤT 39
Kết luận 39
Đề xuất 39
TÀI LIỆU THAM KHẢO

ĐẶT VẤN ĐỀ
Oxy là nguyên liệu không thể thiếu cho sản xuất năng lượng của tế bào.
Tuy nhiên nó cũng đem lại cho cơ thể những tiểu phân vật chất nguy hại- đó là
các gốc tự do. Gốc tự do còn từ môi trường (do ô nhiễm hoá chất, khói, bụi
và các tia bức xạ) xâm nhập vào cơ thể con người.
Sự thật, không thể có sự sống nếu cơ thể không có hệ thống các chất
bảo vệ hữu hiệu chống lại gốc tự do gọi là các chất chống oxy hoá
(antioxydants).
Trong cơ thể và trong thiên nhiên có vô số chất chống oxy hoá để loại
bỏ các gốc tự do theo nhiều cơ chế tác dụng khác nhau phụ thuộc vào cấu trúc
phân tử của chúng.
Để bước đầu tìm hiểu sự liên quan giữa khung phân tử và cơ chế tác
dụng chống oxy hoá, chúng tôi tiến hành đề tài:
“NHẬN XÉT VỂ MỐI QUAN HỆ GIỮA CÂU TẠO
PHÂN TỬ VÀ TÁC DỤNG CHỐNG OXY HOÁ”
Với hai mục tiêu:
1- Hiểu được thế nào là gốc tự do và cơ chế loại bỏ gốc tự do của các
chất chống oxy hóa.
2- Đưa ra được một số nhận xét về mối quan hệ giữa cấu tạo và tác dụng
chống oxy hóa của một số chất phân tử nhỏ phi enzym.
1
PHẦN 1
TỔNG QUAN VỂ G ốc Tự DO VÀ c ơ CHÊ
CHỐNG OXY HÓA.
1. Gốc tự do và các chất chông oxy hoá [1] [6]
1.1. Gốc tự do
1.1.1. Định nghĩa
Gốc tự do (R*) là những tiểu phân hoá học (phân tử, mảnh phân tử,
nguyên tử, ion) có electron độc thân (electron hoá trị) và có thể tồn tại độc lập.
Ví dụ:

NO', H\ (C6H5)3C Dấu (•) chỉ e độc thân, đặt ở tâm gốc.
1.1.2. Tính chất R'
* Thuận từ (bị từ trường hút)
* Hoạt tính hoá học mãnh liệt vì còn electron hoá trị
_ Hoặc là dạng ox + e
_ Hoặc là dạng khử - e
R' còn e không cặp đôi nên:
_ Năng lượng cao, không ổn định
_ Dễ tiếp cận phân tử khác do lực đẩy Coulomb giảm nên hiệu quả
phản ứng « 100%, nhanh:
R' + RjH —► R\ + RH
R J + R2- R3 —^ R*2 + R] - R 3
các gốc mới các phân tử mới
(Phản ứng dây chuyền)
Gốc dễ tiếp cận Hydro vì lực đẩy nhỏ, lực hút lớn, mật độ e lớn quanh
proton (+). Phản ứng dây chuyền chỉ kết thúc khi:
y Để không còn e độc thân
2
Gốc + G ốc
__
► Phân tử không gốc
R 2 + R 4 — ► R-2~ R 4
* Thời gian bán sống của R' nhỏ ~ 10~6S, đoạn đường di chuyển ngắn cỡ
nm, nhưng dây chuyền nên lan rộng. Quy ước:
_ t1/2 < 10 “6S : Gốc R' khổng bền.
_ t 1/2 > 10 6 s : Gốc R' bền.
Độ bền của R’ phụ thuộc:
_ Cấu trúc không gian (tâm gốc ở đâu).
_ Khối lượng gốc: khối lượng gốc lớn, kích thước lớn, hạn chế trong
không gian nội phân tử, phản ứng chậm, thường bền hơn gốc khối lượng nhỏ

và đơn giản (R‘ lớn bền vì hay có hiệu ứng siêu liên hợp; e độc thân dễ được
giải toả vào mật độ electron chung, làm giảm mật độ e độc thân ở tâm gốc.
Các electron n dễ giải toả e độc thân, có khi đến 70%; mật độ e độc thân chỉ
còn 30% như trong gốc triphenylmetyl, nên (C6H5)3C* rất bền. Electron n
không định xứ, giải toả trong toàn phân tử là lối thoát cho e độc thân).
Gốc bền + Gốc không bền —K phản ứng trung hoà gốc, để loại bỏ gốc
không bền có hại cho cơ thể.
1.1.3. Gốc tự do trong hoá học và sinh học
* Trong hoá học: Năm 1910 Gomber phát hiện gốc bền (C6H5)3C màu
vàng trong benzen. Trong các phản ứng phân huỷ, tổng hợp hoá học thực
chất là các quá trình bẻ gãy các liên kết, tạo gốc tự do, để hình thành liên kết
mới, chất mới qua phản ứng các gốc.
* Trong sinh học
R* trong sinh học có nhiều vai trò quan trọng:
• Dị hoá, ly giải chất
• Tổng hợp chất (2 gốc dễ kết hợp nhau như tổng hợp hormon
steroid)
3
• Sản xuất năng lượng ATP
• Bảo vệ (tiêu huỷ virus; vi khuẩn; ký sinh trùng; tế bào già, hỏng,
• Điều hoà tính thấm các màng, đông máu và lưu thông máu, co
giãn máu (NO')
* Tuy nhiên, sự thẩm lậu, rò rỉ, dư thừa R* khỏi các quá trình hữu ích là
mặt trái gây nguy hại cho cơ thể.
1.2. Sự hình thành gốc tự do trong cơ thể (R' nội sinh)
1.2.1. Từ chuỗi hô hấp tế bào trong ty thể (chondriosome)
Sơ đồ tóm tắt cho chuỗi vận chuyển hydro và electron:
4 Ferocytocrom + 4H+ + 0 2 = 4 Fericytocrom + 2H20
Xúc tác bởi:
- Các enzym vận chuyển hydro (Dehydrogenase) với NAD, FAD, FMN

là coenzym.
- Các enzym vận chuyển electron (5 cytocrom là phức Fe2+, Fe3+).
Phân tử 0 2nhận từng electron:
ung thư)
(Fe2+) (Fe3+)
02 + e = o 2 (gốc anion superoxyd)
( 1 )
o 2 + e + 2H+ = H20 2 (Hydroperoxyd) (2)
H20 2 + e + H+ = H20 + * OH (gốc hydroxyl) (3)
•OH + e + H+ = H20
(4)
Phản ứng tổng: 0 2 + 4e + 4H+ = 2H20 + Năng lượng
Do rò rỉ, thẩm lậu, tự huỷ giữa các gốc:
o 2 + o 2 + 2H+ = H A + 'Ơ2 (oxy đơn bội)
(5)
o 2 + H20 2 = OH + *OH + ‘0 2
Từ 6 phản ứng trên đây, xuất hiện 4 chất độc hại:
(6)
4
> 0 2: Gốc xuất hiện đầu tiên trong hô hấp tế bào, không quá độc
nhưng khơi mào cho các phản ứng sinh gốc khác.
> 'OH: Gốc nguy hiểm nhất (gốc đơn giản, khối lượng nhỏ, hoạt tính
mạnh).
> H20 2: Phân tử oxy hoá-khử mạnh, rất độc hại.
> '0 2: Phân tử năng lượng cao.
Các chất trên gọi chung là các dạng oxy hoạt động (reactive oxygen
species = ROS).
1.2.2. Từ quá trình peroxyd hoá lipid (Peroxydlipid = POL)
Hệ thống màng sinh học cấu tạo chủ yếu bởi phospholipid với các acid
béo chưa no (LH) có ái lực mạnh với oxy hoạt động.

Sơ đồ quá trình POL tóm lược như sau:
R’ + LH — ► RH + L’ ^
Nếu *OH + LH — > H20 + L’
Tiếp tục: L’ + 0 2 — ► LOO‘
LOO' + LH — ► LOOH + L'
L' + 0 2 — ► LOO', và tiếp tục quay vòng như trên.
Nếu ‘0 2 + LH — >- LOOH, dẫn đến Peroxyd hoá.
Nếu dập tắt phản ứng (7) bằng gốc + gốc:
L' + L' — ►L-L -ị
L Dẫn đến Polymer hoá (8)
L* + R* — ► L-RÌ
Ngoài mạch chính trên, còn có mạch đồng ly tiếp theo do peroxyd hoạt
tính cao, tạo phản ứng và sinh gốc vượt qua màng:
5
LOOH
H’ + LOO'
gốc hydro gốc lipoperoxyd
LO' + ’OH
gốc alkyl gốc hydroxyl
> (9)
* L* + 'OOH
gốc acid béo gốc hydrosuperoxyd
J

Các gốc này lại đóng vai trò R’ ban đầu khơi mào lại phản ứng dây
chuyền (7). Phản ứng (7), (8), (9) là những phản ứng phá vỡ màng sinh học.
1.2.3. Từ các phản ứng tạo gốc khác trong cơ thể
• Từ chuỗi hô hấp tế bào => 4 dạng oxy hoạt động o 2 , *OH, H20 2,
• Từ quá trình POL => Phát triển nhiều gốc khác.
Phản ứng: (7), (8), (9).

• Từ phản ứng (10): R‘ + H20 — ► RH + 'OH
Các quá trình này dẫn đến:
- POL phá vỡ màng => Hỏng tế bào
- Peroxyd hoá, polymer hoá, hydroxyl hoá => Làm mất hoạt tính
sinh học, hư hỏng phân tử, đột biến gen
1.3. Gốc tự do trong cơ thể do tác động của môi trường
1.3.1. Do các tia, các bức xạ
* Nếu là tia phóng xạ (đâm xuyên):
Rj- R-2 —► R ! + R 2
R‘j + ‘OH
__
►Rj-OH (10)
Dẫn đến Hydroxyl hoá
Tóm lại:
>02. Phản ứng: (1), (2), (3), (4), (5), (6).
6
H20 —► H* + ‘OH ('OH gây POL; H* + 0 2 —► HO'2 là acid điện
ly hoàn toàn Ở pH cơ thể- H + + o 2 khơi mào các phản ứng sinh gốc).
* Tia tử ngoại
ST ST* +3Q2 p ST + '0 2 —► u hắc tố ung thư da
(sắc tố)
1.3.2. Do ô nhiễm môi trường gây ô nhiễm cơ thể
- Các hoá chất phi sinh học (chất dị sinh = xenobiotic): trừ sâu, diệt cỏ
(paraquat), CC14 từ môi trường vào cơ thể sẽ chuyển hoá tạo gốc R\
* CCI4 —>- Cl’ + CC1 * 3 —>> CC1 3 0 *2 , gây peroxyd hoá mãnh liệt
lipid ở gan.
* Bleomycin (kháng sinh) —► Tạo R’ trị tế bào ung thư (tương tự tia
xạ tiêu diệt ung thư).
* Các chất chứa Nitơ hoạt động (reactive nitrogen species = RNS):
Ar-i-N02; RjR2NH -Ỉ-NO Nitrosamin

- Kim loại nặng:
Men+ + Ó2 —► Men+1 + o 2

► Khơi mào phản ứng gốc
_ . . t
Ví dụ: Fe2+ + ộ 2 —► Feộ22+ —► Fe3+ + 0 '2
- Vi khuẩn, virus:
Ký sinh vật, dị vật trong cơ thể—►Thực bào—^ Viêm —V Sinh R‘
1.4. Hệ thống bảo vệ chống gốc tự do trong cơ thể
Sự thật là, không thể có sự sống nếu trong cơ thể không có một hệ thống
bảo vệ hữu hiệu chống lại gốc tự do. Hệ thống đó bao gồm 3 hệ chất như sau:
1.4.1. Các enzym nội bào
• Mn SOD (Superoxyddismustase chứa Mn, trong ty thể)
7
O ' 2 + o 2 + 2H+ xt ^ H20 2 + 30 2
SOD
• CuZn SOD (Superoxyddismustase chứa Cu, Zn, trong bào tương) loại
o 2 từ ty thể thoát ra bào tương.
• Catalase (chứa Fe3+) tác dụng khi [H20 2] > 10'8 mol/1:
2H20 2 xt ^ 2H20 + 30 2
Catalase
• Glutathion peroxydase (chứa Se) tác dụng khi [H20 2] < 10~8 mol/1.
1.4.2. Các chất phi enzym phân tử nhỏ (bẫy gốc tự do)
- Ngay trên màng tế bào (kỵ nước) có:
• Vitamin E (tocopherol và tocotrienol, viết tắt: Tocol)
• J3 -caroten
• Vitamin A
• Coenzym Q10
- Ngoại bào (thân nước) gồm dịch ngoại bào, máu có:
• Vitamin c

• Glutathion
Các chất phân tử nhỏ trung hoà gốc theo các cách:
a/ Cơ chế cân bằng hydroquinon - quinon
Quinol Quinon Lưỡng gốc bền Semiquinon Hydroquinon
(Hydroquinol (Dạng oxy hóa) (Dẫn chất) (Dẫn chất)
dạng khử)
b/ Cơ chế dọn sạch gốc (trung hoà gốc):
8
TocolH + LO*2 — ► Tocol' + L02H
LO* 2 + Tocol* — ► TocolOOL
c / Cơ chế giải toả năng lượng
‘0 2 +/?-caroten — p. /?-caroten* + 30 2
I—► /3 -caroten + Nhiệt vô hại thoát ra
1.4.3. Các phối tử tạo phức khóa các ion kim loại, đặc biệt là đối với Fe2+,
Fe3+, Cu1+, Cu2+ để làm mất vai trò xúc tác tạo gốc của chúng.
Ví dụ:
- Transferin = Protein vận chuyển Fe3+trong huyết tương.
- Lactoferin = Phức Fe2+trong dịch (sữa, nước mắt, nước mũi).
- Feritin = Phức dự trữ Fe trong bào tương.
- Ceruloplasmin = Protein chứa Cu dạng phức bền, oxy hoá Fe2+- ^ Fe3+.
9
PHẦN 2
NHẬN XÉT VỂ QUAN HỆ GIỮA CẤU TẠO CỦA CÁC
CHẤT PHÂN TỬ NHỎ PHI ENZYM VÀ TÁC DỤNG
CHỐNG OXY HÓA.
2.1 Acid Lỉpoỉc (l,2-dithiolane-3-pentanoic acid hay thioctic acid) [7] [11]
• Cấu tạo phân tử
H ,c SH H ,c-
CH, 'cHị
I

-2[H1
I
HỌ

SH ^ HC

I +2[H] I -
(CH>)4 (C ỉt)4
COOH COOH
(Dạng khử) (Dạng oxy hoá)
• Cơ chế tác dụng
Cả dạng khử (dithiol) và dạng oxy hoá (disufid) của acid Lipoic đều thể hiện đặc
tính chống oxy hoá; chúng thu dọn R02\ *OH, HOC1, ONOOH. Acid Lipoic có thể
liên kết với Sắt và Đồng làm giảm xúc tác cho phản ứng tạo gốc.
Acid Lipoic làm tăng mạnh mức Glutathion trong cơ thể. Vì thế tác dụng chống oxy
hoá của nó còn gián tiếp thông qua Glutathion theo cơ chế sẽ được trình bày ở phần
dưới.
• Tác dụng sinh học.
Là chất có tác dụng chống oxy hoá độc lập ở cả phần thân dầu và thân nước,
có khả năng khôi phục các chất chống oxy hoá thân nước (Vitamin c và glutathion) và
thân dầu (Vitamin E và Coenzym Q10). Lipoic aicd được coi là chất chống oxy hoá của
các chất chống oxy hoá. Lipoic acid có thể làm tăng mức glutathion trong cơ thể. Điều
này rất quan trọng vì glutathion nếu bổ sung đường uống sẽ rất khó hấp thu do bị
10
phân huỷ trong đường tiêu hoá, trong khi Lipoic acid có khả năng làm tăng
mức glutathion trong tế bào tới 30%. Như vậy khi bổ sung Lipoic acid cũng có
nghĩa là đã bổ sung glutathion.
Lipoic acid bảo vệ cơ thể chống lại 3 chứng bệnh thường gặp ở tuổi
già: đột qụy, bệnh tim và bệnh đục thuỷ tinh thể. Đồng thời có tác dụng tăng
cường trí nhớ, ngăn ngừa quá trình lão hoá não,

2.2. Vitamin E[2] [10] [11]
• Câu tạo phân tử
Ngay đối với các nhà chuyên môn, dưới tên gọi vitamin E, có thể có
những nhận thức khác nhau. Có người đồng nhất vitamin E với alpha
tocopherol, có người cho rằng đó là họ các hợp chất tocopherol, có người còn
quan niệm rộng hơn nữa, đó là họ các hợp chất tocopherol và tocotrienol.
Hiện nay, dưới danh từ vitamin E, ta nói tới tất cả các chất họ
tocopherol và tocotrienol, nhiều khi nhiều chất thuộc hai họ đó còn được gọi
là các tocol. Công thức cấu tạo các tocopherol, tocotrienol như sau:
(Tocopherol) (Tocotrienol)
Các tocotrienol khác với các tocopherol ở mạch nhánh có 16C. Đối với
tocopherol, đó là mạch nhánh phytyl no, còn đối với tocotrienol đó là chuỗi
isoprenoid hay chuỗi famesyl, có ba dây nối đôi.
Các gốc R|,R2 có thể là H hay gốc CH3. Từ đó ta có 4 loại tocopherol và
4 tocotrienol alpha, beta, gamma, delta:
11
^1 ^2
Alpha (tocopherol, tocotrienol) CH3 CH3
Beta (tocopherol, tocotrienol) CH3 H
Gamma (tocopherol, tocotrienol) H CH3
Delta (tocopherol, tocotrienol) H H
Xét chi tiết hơn, thì phân tử tocotrienol có một carbon bất đối xứng
đánh dấu (*), nên mỗi loại tocotrienol (a,j3,ỵ,ỏ) lại có 2 đồng phân đối hình
(enantiomere). Còn phân tử tocopherol có 3 carbon bất đối, nên mỗi loại
tocopherol sẽ có 23 (hai luỹ thừa 3) đồng phân đối hình, tức là 8. Như vậy có 8
loại phân tử tocotrienol và 32 loại phân tử tocopherol. Tuy nhiên, các đồng
phân đối hình có tác dụng dược lý giống nhau, nên ta chỉ cần chú ý có 4 loại
tocopherol và 4 loại tocotrienol (a,j3,ỵ,ổ).
Như vậy điểm đặc trưng trong cấu tạo của các carotenoid là hệ thống dây nối
đôi liên hợp và nó cũng có nhóm hydroxyl gắn trên nhân thơm.

• Cơ chế tác dụng
Vitamin E hay họ hợp chất tocopherol và tocotrienol (ký hiệu là Tocol)
tác dụng chống oxy hoá theo cơ chế dọn gốc tự do:
TocolH + LO 2 ^ Tocol + LOaH
Sau đó gốc Tocol có thể tương tác tiếp với một gốc tự do nữa để tạo
thành một phân tử mới không còn tác dụng oxy hóa:
LO 2 + Tocol

► TocolOOL
Hoặc gốc Tocol có thể được tái sinh nhờ Vitamin c (ascorbat) theo cơ
chế như sau:
H+ + ascorbat- + Tocol ^ TocolH + ascorbat -
12
• Tác dụng sinh học
Vai trò của vitamin E trong cơ thể vẫn còn chưa rõ. Tình trạng thiếu
vitamin này trầm trọng có thể gây yếu cơ và gầy gò. Các nhà khoa học về thực
phẩm đã nhận thấy rằng đó là chất chống oxy hoá cho cơ thể người. Nhưng
cho đến khi lý thuyết về gốc tự do được chấp nhận thì điều này vẫn dường như
khó có thể liên quan, vì người ta chưa biết rằng chất béo có thể bị oxy hoá
trong cơ thể.
Vào đầu những năm 1930, hai chuyên gia tim mach là Wilfred và Evan „ ,
K i^
Shute đã tiến hành điều trị các bệnh nhân bị bệnh tim bằng việc cho bổ sung ^
thêm vitamin E. Phương pháp điều trị này đã thành công và trở thành một
“hiện tượng” của những năm 1950. Họ cũng đã xuất bản nhiều tác phẩm,
trong đó có những cuốn sách được bán chạy nhất như: Vitamin E đối với
những trái tim khoẻ mạnh và yếu - “Vitamin E for healthy an(faiiing3iearts’’.
Ịệ'
Hai chuyên gia tim mạch này cũng thông báo việc điều trị theo phương
pháp trên cho trên 30.000 bệnh nhân đã cho kết quả rất khả quan. Hàng triệu

người bắt đầu uống vitamin E và một số nhà khoa học đã thống kê thấy sự
giảm liên tục những bệnh về động mạch suốt hai thập kỷ, và sự đóng góp đáng
kể của các chất chống oxy hoá như vitamin E đối với y tế cộng đồng.
Cùng thời gian đó, Tổ chức y tế Mỹ lại cho ngừng công việc của Shute
vì cho rằng nó không có cơ sở thực tế qua chứng minh khoa học: “một viên
vitamin đơn giản lại có hiệu quả tốt đối với sức khoẻ và tiến triển bệnh tốt là
một nhận định vô căn cứ”.
Một vấn đề đặt ra là không ai biết vitamin đó có vai trò như thế nào với
cơ thể. Năm 1954, David ở trường Đại học AI Tappel tại California đã chứng (Ị
minh rằng: tác dụng của vitamin E ở trong cơ thể giống như ở bên ngoài, bởi
vì tác dụng ngăn cản quá trình ôi thiu của dầu mỡ cũng chính là tác dụng bảo
vệ chất béo trong cơ thể tránh “quá trình peroxyd hoá chất béo”.
13
Năm 1966, bác sỹ Raymond Shamberger tại bệnh viện Cleveland đã
công bố bài báo đầu tiên về việc sử dụng các chất chống oxy hoá như vitamin
E để ngăn cản sự hình thành ung thư. Từ năm 1966 đến 1980, chỉ có 7 bài báo
viết về chủ đề đó, tức khoảng hai năm mới có một bài. Vitamin E bị xem nhẹ
như là một phương pháp điều trị thăm dò bệnh. Vào những năm 1970, một vài
bác sỹ đã bắt đầu sử dụng vitamin E (cùng với vitamin A và C) như là một liệu
pháp chính trong việc điều trị bệnh ung thư (liệu pháp ACE), nhưng một lần
nữa lại bị bác bỏ và họ được xem là những người cố chấp.
Tuy nhiên trong gần một thập niên vừa qua, vitamin E đã trở nên quan
trọng. Vào năm 1999, Tiến sỹ Kenneth Pienta ở trường Đại học Michigan đã
viết: “vitamin E là một trong những chất được nghiên cứu nhiều năm nhất
trong y học”. Đến nay có khoảng 15.000 bài báo nói đến vitamin E và khoảng
1.500 bài đề cập đến vitamin E và bệnh ung thư. Các bài báo không thuộc
chuyên môn thì nhiều vô kể, và Internet có thể đưa ra 55.000 mẩu tin.
Ngày nay, gần một nửa số người trưởng thành ở Mỹ (bao gồm cả các
chuyên gia về tim mạch) đều uống bổ sung vitamin E. Trong khi ngành ung
thư học chính thống vẫn không coi dùng vitamin E là một phương pháp điều

trị, thì đa số lại chấp nhận việc thức ăn có chứa vitamin E liên quan đến việc
giảm tỷ lệ mắc ung thư. Các nhà khoa học có uy tín đã kêu gọi tiến hành
những cuộc thử nghiệm lâm sàng trên phạm vi rộng về việc coi vitamin E như
là một liệu pháp điều trị ung thư, và chúng ta cũng nên kiểm chứng lại vấn đề
đó trong cuộc sống.
2.3. Vitamin c [4] [12]
• Cấu tạo phân tử
OH
OH OH
Hai nhóm OH của acid ascorbic có thể ion hoá. Vì có pKaj=4,25 và
pKa2=ll,8 nên nó thường tồn tại dưới dạng anion bậc 1 ở pH sinh lý.(do vậy,
chúng ta gọi acid ascorbic là ascorbat)
Do có hiệu ứng liên hợp với liên kết 71 của vòng nên H trong hai liên kết
OH gắn với vòng linh động. Vì thế nó cũng có khả năng dập tắt gốc tự do.
• Cơ chế tác dụng
Vitamin c tác dụng theo cơ chế cân bằng hydroquinon - quinon:
15
WM n
" V V °
<ý 0
DHA
O— c - OH
I
0 — c — OH
oxalic acid
0 = c - O H
I
H~-C -OH
1
HO — c — H

I
CH:OH
L-Threonic acid
• Tác dụng sinh học
Có lẽ những gì hiện ra trong bảng sau đã nói lên được tất cả vai trò quan
trọng của Vitamin c.
Bảng 1
Ascorbat làl antioxidant in vitro
-Dọn gốc 0 2'* và H 02*. (hằng số tốc độ toàn phần >105 M 'ls'1 ở pH 7,4)
-Dọn gốc OH'* (hằng số tốc độ >109 M ’.s ', mặc dù các hằng số tốc độ trong
phản ứng c invivo của OH * với hầu hết phân tử khác tương đương nhau)
-Dọn gốc RO 2 tan trong nước, ester kỵ nước của ascorbat được sử dụng trong
ngành thực phẩm và có khả năng dọn các gốc RO 2 tan trong lipid.
-Dọn gốc oxysulphur, thiyl
-Dọn các gốc có nguồn gốc từ ergothionein
-Là cơ chất của ascorbat peroxidase-enzym cần để loại H20 2 trong hạt diệp lục
HO^/
Q -c -OH
I
0 = C
ĩ
0=5 c
1
H - C - O H
I
HO - c - H
I
CH:OH
DtkcioL«2u!onic acid
16

-Ngăn chặn tổn hại do các gốc gây ra khi OH* hay RO 2 * tấn công urat, có thể
bằng các phản ứng với các gốc urat.
-Tác nhân dọn acid hypocloro, acid peroxynitro và các tác nhân nitro hoá có
hoạt tính mạnh.
-ức chế quá trình peroxy hoá lipid bởi hỗn hợp haemoglobin/myoglobin- H20 2
ascorbat ngăn chặn sự oxy hoá phụ thuộc peroxyd và sự phân huỷ haem bằng
cách khử Fe(IV) trong hem thành Fe2+
-Dọn và dập tắt chuỗi phản ứng của oxy đơn bội
-Hiệp đồng với vitamin E; tái tạo a-tocopherol từ những gốc a-tocopheryl
trong ở màng và lipoprotein.
-Dọn các gốc nitroxyd
-Với những bệnh nhân bị suy giảm chức năng mạch máu, sức bền của thành
mạch (phụ thuộc nội mô mạch máu) được tăng cường khi truyền hay uống
vitamin c với liều tính bằng gam, có thể do ascorbat đã dọn các gốc 0 2 và vì
thế giữ được NO*
-Ngăn chặn quá trình peroxy hoá lipid trong huyết tương bởi các bạch cầu
trung tính được hoạt hoá và bởi các gốc peroxyl.
-Bảo vệ màng tế bào chống lại sự peroxy hoá lipid do các gốc trong khói
thuốc lá, nhưng không ức chế được sự sản sinh các carbonyl protein bởi khói
thuốc trong huyết tương người.
-Ở người, ascorbat là chất dọn gốc O3 và N02* có hoạt tính mạnh trong dịch
thể, có lẽ nó bảo vệ dịch màng phổi khi chúng ta hít phải những chất ô nhiễm
có khả năng oxy hoá trong không khí.
-ức chế tổn hại oxy hoá bằng cách loại bỏ các gốc trong thuốc (ví dụ như
phenylbutazon)
17
-Chống lại sự bám dính của thực bào vào nội mô khi LDL bị oxy hoá trong
mô hình khoang nếp gấp da lưng của loại chuột có túi chứa thức ăn ở miệng
(hamster dorsal skin-fold chamber).
2.4 Carotenoid[10]

• Cấu tạo phân tử
Đặc điểm đáng chú ý trong cấu trúc của carotenoid là phần trung tâm của
phân tử được tạo bởi một hệ thống dài các liên kết đôi và đơn. Cấu trúc này
tạo nên đám mây electron bao phủ toàn bộ chuỗi.
Khung cơ bản của carotenoid có 40 carbon và nó có thể thay đổi do đóng
vòng ở một hoặc hai carbon cuối cùng bởi việc khử liên kết đôi nào đó và gắn
vào nhóm chức oxygen.
Carotenoid rất sơ nước, vì thế nó hoàn toàn không tan trong nước. Trong
máu của động vật hữu nhũ carotenoid ở dạng liên kết với lipoprotein tuần
hoàn và giới hạn trong phạm vi sơ nước của protein nhất định. Carotenoid còn
có ở mô mỡ và trong các cấu trúc sơ nước bên trong màng.
• Cơ chê tác dụng
Khả năng vô hiệu hoá oxy đơn bội của tất cả các carotenoid đều rất tốt
trong đó lycopene được xem là tốt nhất. Các nghiên cứu invitro cũng chỉ ra
rằng carotenoid có cơ chế hoạt động giống như các chất “dập tắt” gốc tự do.
Có ý kiến cho rằng vitamin A có thể phá huỷ một số gốc tự do invitro (do cấu
18
trúc có nhiều liên kết đ ôi). Các gốc oxy hoá phản ứng với carotenoid theo cơ
chế trao đổi electron.
Cơ chế tác dụng của carotenoid:
Car + R 02*
-► Car#+
+ R02
-> [Car-OOR]*
+Asc
Car + Asc* + H+
+ R1O2
* Rr OOCar-OOR
+o,
[OO-Car-OOR]*

Trong đó:
Asc: Ascorbic (Vitamin C)
Car: Carotenoid
Hay với các gốc sulphur:
Car*+ + RS'
-> [Car-SR] A-
+ Oo
-> [RS-Car-OO]
Carotenoid cũng có thể phản ứng với OH* và có lẽ cả một vài dạng khác,
do trao đổi hydrrogen
OH* + CarH -> Car* + H20
Gốc Car* khá ổn định do định vị electron rộng nên sẽ phản ứng chậm với oxy
tạo gốc peroxy
Car* + 0 2 « CarO* 2
Car có thể phản ứng với các gốc tự do khác:
Car* + R02* —» Car-OOR (sản phẩm không phải là gốc tự do)
Các gốc tự do như [OO-Car-OOR] * và có lẽ cả CarO# 2 có thể phản ứng tạo
gốc tự do theo kiểu dây chuyền giống như quá trình peroxyd hoá lipid theo cơ
chế tách hydrogen. Điều này có thể giải thích nồng độ 0 2 như thế nào thì có
thể ảnh hưởng tới thuộc tính chống oxy hoá của carotenoid in vitro.
Carotenoid tinh khiết thậm chí cả khi ở thể rắn đều dễ bị oxy hoá và có thể tạo
ra một hỗn hợp phức tạp của nhiều sản phẩm, quá trình này được nhận biết bởi
việc mất các màu đặc trưng của carotenoid (sự tẩy màu).
19
Hằng số tỷ lệ của phản ứng giữa carotenoid với các gốc khác nhau đều cao.
Màng tế bào cũng có vitamin E và ubiquinol ở mức độ cao như các chất dọn
gốc tự do, cho dù sự tương tác giữa vitamin E và carotenoid có thể xảy ra.
Carotenoid phản ứng với gốc tocopheryl
H+ + a-Toc + Car —^ ot-TocH+Cíir
Mặc dù phản ứng này phụ thuộc vào carotenoid nhưng phản ứng nghịch có

thể sẽ dễ dàng hơn.
Cho đến bây giờ thì vẫn thật khó để khẳng định một cách chắc chắn rằng
carotenoid có vai trò chống oxy hoá invivo thực sự hay không và các tác dụng
sinh học của chúng cũng có thể là theo những cơ chế khác.
• Tác dụng sinh học
Carotenoid có thể có ích lợi đối với hệ miễn dịch nhưng vai trò rõ nhất của
nó là hoạt động giống một tiền chất của các vitamin tan trong dầu như vitamin
A hay retinol. Vitamin A rất cần thiết cho sự phát triển của tế bào và thị lực;
thiếu hụt vitamin A là nguyên nhân dẫn đến căn bệnh mù ở trẻ em trên thế
giới.
Hơn 50 carotenoid có thể tạo ra vitamin A nhưng có lẽ P-carotene là quan
trọng nhất đối với con người. Thực vậy, các carotenoid là nguồn cung cấp
chính vitamin A từ chế độ ăn. Một vài carotenoid ăn vào được hoạt hoá bởi
enzym dioxygennase, phần lớn xảy ra ở ruột, ngoài ra cả ở gan và các cơ quan
khác, tạo thành aldehyde retinal, sau đó có thể khử để tạo ra retinol ( hoặc
oxy hoá thành retinoic acid) ở các mô.
Các nghiên cứu dịch tễ học đã chỉ ra rằng nồng độ carotenoid trong máu
cao có liên quan đến sự giảm tỷ lệ mắc các dạng ung thư nào đó, như ung thư
phổi. Carotenoid có thể có tác dụng kháng ung thư trực tiếp. Thử nghiệm
invitro cho thấy chúng có thể tăng cường khả năng truyền thông tin tế bào-tế
bào nhờ việc nối liền khoảng trống (do kích thích tổng hợp protein liên kết).
20