Антиоксиданты — биологически активные вещества, блокирующие токсичное действие свободных радикалов в нашем организме. Свободными радикалами называют химически активные молекулы, которые при агрессивном воздействии повреждают составляющие клеток: белки, структуру ДНК, липиды.

Клеточная защита от вредного воздействия активных окислителей, образующихся при аэробном метаболизме, называемая окислительным стрессом, организована на нескольких уровнях. Эта антиоксидантная защита включает три уровня: предотвращение, перехват и восстановление. Регулирование антиоксидантных способностей организма включает поддержание адекватных уровней антиоксидантов и локализацию антиоксидантных соединений и ферментов.

Человеческий организм обладает превосходной внутренней ферментативной антиоксидантной системой в дополнение к различным неферментативным антиоксидантам. Внешним источником антиоксидантов являются продукты питания, такие как фрукты, овощи, травы и специи, в основном богатые полифенолами. Когда хрупкий биохимический баланс между окислителями и антиоксидантами нарушается в пользу окислителей, возникают условия окислительного стресса, при которых реактивные вещества могут вызывать окислительное повреждение молекул, таких как белки, углеводы, липиды и ДНК. Это окислительное повреждение часто связано с раком, старением и нейродегенеративными заболеваниями.

На активность ферментов, ответственных за борьбу с окислительным повреждением от активных форм кислорода, могут влиять такие факторы, как диета, прием лекарств или полиморфизмы, влияющие на гены, участвующие в антиоксидантной защите. Несколько научных исследований выявили некоторые мутации, которые влияют на активность антиоксидантных ферментов. Эти мутации были идентифицированы в генах CAT и GPX1.

Ген CAT кодирует фермент каталазу, который отвечает за контроль наиболее важных эндогенных ферментативных антиоксидантов. Он катализирует разложение 2 молекул перекиси водорода на 1 молекулу кислорода и 2 молекулы воды и, следовательно, отвечает за концентрацию перекиси водорода.

В свою очередь, ген GPX1 продуцирует фермент глутатионпероксидазу, который является селен-зависимым ферментом. Этот фермент важен, потому что он отвечает за защиту эритроцитов от гемоглобина путем восстановления перекисей и липопероксидов, используя глутатион в качестве субстрата. Нарушение активности GPX1 приводит к повышению уровня перекисей и липопероксидов (индукторов окислительного стресса). Его сродство к перекиси кислорода выше, чем у фермента каталазы, что делает фермент глутатионпероксидазу основным антиоксидантом перекисей кислорода.

Снижение активности антиоксидантных ферментов может привести к накоплению активных форм кислорода и способствовать развитию таких заболеваний, как ожирение, энцефалопатии, почечная недостаточность, диабет, рак шейки матки и рак предстательной железы.