Tiểu luận Gốc tự do & Chất chống oxy hóa SVTH Lương Văn Luân

uy N hơ n Q

Tiểu luận

ạy K

èm

Gốc tự do & Chất chống oxy hóa

e.

co

m /+

D

Mã bài: R9

Mã HV: 1611071

Lớp: CH21

oo gl

Họ tên: Lương Văn Luân

Chuyên ngành: Dược lý & Dược lâm sàng

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

Trường Đại học Dược Hà Nội Bộ môn Vô cơ

Hà Nội, tháng 6 / 2017

Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHỤ LỤC I. Phần chủ đề bắt buộc…………………………………..………………2 Nhận xét cá nhân chủ đề bắt buộc……………………….………………..16 II. Phần chủ đề tự chọn………………………………….………………17 Nhận xét cá nhân chủ đề tự chọn……………………...………………….29

G

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

www.daykemquynhon.ucoz.com

uy N hơ n

III. Bài báo gốc chủ đề tự chọn…………………………………...…….30

1 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

PHẦN CHỦ ĐỀ BẮT BUỘC Bài dịch: KHẢ NĂNG CHỐNG OXY HÓA CỦA TRÀ VÀ CÁC RAU CỦ THƯỜNG DÙNG Guohua Cao, Emin Sofic and Ronald L. Prior*

uy N hơ n

USDA-ARS, Jean Mayer USDA Human Nutrition Research Center on Aging at Tufts University,711 Washington Street, Boston, Massachusetts 02111, and Nutritional Science Department,University of Connecticut, Storrs, Connecticut 06269 TIÊU ĐỀ

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

Trước đây, một vài loại trái cây đã được chứng minh là có hoạt tính chống oxy hóa mạnh. Trong bài báo này, chúng tôi báo cáo kết quả đánh giá về hoạt tính chống oxy hóa của 22 loại rau phổ biến , trà xanh, trà đen được xác định theo phương pháp ORAC assay (khả năng hấp thụ gốc oxy hóa), sử dụng 3 tác nhân oxy hóa khác nhau, bao gồm: tác nhân sinh gốc tự do peroxyl, tác nhân sinh gốc tự do hydroxyl và ion Cu2+ một kim loại chuyển tiếp. Căn cứ trên khối lượng tươi, tỏi có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất (tính theo đơn vị tương đương µmol of Trolox /g) đối với gốc tự do peroxyl (19.4), tiếp theo là cải xoăn (17.7), rau spi-nách (12.6), cải Brussel, rau mầm cỏ linh lăng, súp lơ xanh, củ cải đường, ớt chuông, hành, ngô, cà tím (9.8- 3.9), xúp lơ răng, khoai tây, khoai tây ngọt, cải bắp, rau diếp, bí vàng, xà lách, cần tây và dưa chuột (3.8-0.5); cải xoăn có hoạt tính chống oxy hóa tốt nhất với các gốc tự do hydroxyl, tiếp theo đó là cải Brussel, rau mầm cỏ linh lăng, củ cải ngọt, rau spi-nách, súp lơ xanh và các loại rau củ khác. Trà xanh và trà đen có hoạt tính chống oxy hóa vượt trội so với tất cả các loại rau củ trên. Tuy nhiên, trà cũng cho thấy tác dụng gây tress oxy hóa (pro- oxidant) khi có mặt tác nhân Cu2+ , điều này không thấy ở bất kỳ nghiên cứu nào trên rau củ.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

I.

GIỚI THIỆU: Sử dụng hoa quả và rau được chứng minh có liên quan đến việc làm giảm tỷ lệ mắc cũng như tỷ lệ tử vong do bệnh ung thư trong một số nghiên

2 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

Tác dụng của dự phòng của hoa quả và rau xanh đối với các loại bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh mạch máu não, được cho là do vai trò của rất nhiều chất oxy hóa, đặc biệt là các vitamin có hoạt tính chống oxy hóa như vitamin C, α- tocopherol chứa trong các loại rau quả này (Ames, 1983; Gey, 1990; Geyet al., 1991; Riemersma et al., 1989; Stahelin et al.,1991a,b; Steinberg et al., 1989, 1991; Willett, 1994b). Tuy nhiên, phần lớn tác dụng chống oxy hóa của các loại rau quả này có thể đến từ các hợp chất khác thay vì vitamin C, vitamin E hay β-caroten. Ví dụ một số flavonoid được tìm thấy ở trong bữa ăn có hoạt tính chống oxy hóa (Bors and Saran, 1987; Bors etal., 1990; Hanasaki et al., 1994). Phòng thí nghiệm của chúng tôi đã báo cáo về một số một số loại rau củ thường gặp có hoạt tính chống oxy hóa cao nhưng không thể giải thích dựa trên hàm lượng vitamin C của chúng (Wang et al., 1996). Chúng tôi cũng tìm thấy một số flavonoid có hoạt tính chống oxy hóa đối với các gốc peroxyl mạnh hơn nhiều so với vitamin E, vitamin C và gluthation (Cao et al., in press). Mục tiêu của ngiên cứu này là xác định khả năng chống oxy hóa của 22 loại rau củ, trà xanh, trà đen theo phương pháp ORAC assay (Cao et al., 1993, 1995). Sử dụng 3 tác nhân oxy hóa khác nhau, bao gồm: (i) 2,2′-azobis(2 amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) một chất sinh gốc peroxyl (ROO.), (ii) Cu2+-H2O2 sinh gốc hydroxyl (OH.), và(iii) Cu2+ một kim loại chuyển tiếp.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

cứu thuần tập và nghiên cứu bệnh chứng trên người trên tất cả các loại ung thư phổ biến (Ames et al., 1993; Doll, 1990; Dragsted et al., 1993; Willett, 1994a). Hoạt tính chống ung thư của rau xanh đã được phát hiện trên các nghiên cứu trên tế bào (Maeda et al., 1992) và trên động vật (Belman, 1983; Bingham, 1990; Bresnick et al.,1990; Maltzman et al., 1989; Stoewsand et al., 1988; Stoewsand et al., 1989; Wattenberg and Coccia, 1991). Có mối quan hệ tỷ lệ nghịch có ý nghĩa giữa việc sử dụng hoa quả và rau xanh với tỷ lệ tử vong do bệnh tim mạch và bệnh mạch máu não (Acheson and Williams, 1983; Armstrong et al., 1975; Burr and Sweetnam, 1982; Phillips et al., 1978; Verlangieri et al.,1985). Sử dụng lượng lớn hoa quả và rau ỏ cả người ăn chay và không ăn chay đều làm giảm huyết áp (Ascherio et al., 1992; Sacks and Kass, 1988).

3 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hóa chất: β-Phycoerythrin (β-PE) có trong tảo Porphydiumcruentum được mua của công ty Sigma (St. Louis, MO). β-PE được sử dụng trong những thí nghiệm này thường mất 90% huỳnh quang trong vòng 30 phút khi có sự hiện diện của 4 mmol/L AAPH. AAPH được mua từ công ty Wako Chemicals USA Inc. (Richmond, VA). 6-Hydroxy 2,5,7,8tetramethyl- chroman-2-carboxylic acid (Trolox) được mua từ công ty Aldrich (Milwaukee, WI).

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Trà và rau: 22 loại rau được mua thành 3 đợt riêng rẽ ở các siêu thị địa phương. Các loại rau bao gồm: tỏi, cải xoăn, rau spi-nách, cải Brussel, rau mần cỏ linh lăng, súp lơ xanh, củ cải đường, chuông ớt, hành, ngô, cà tím, súp lơ trắng, khoai tây, khoai tây ngọt, búp cải, rau diếp, đậu tây, cà rốt, bí vàng, xà lách, cần tây, dưa chuột. TRà xanh được sử dụng trong các nghiên cứu này là trà Chin Chu oriental blend (hỗn hợp phương Đông). Trà đen (tất cả trà đen là trà lên men) là ở dạng bột khô được cung cấp bởi hiệp hội Tea Trade Health Research.

D

Chuẩn bị mẫu:

oo gl

e.

co

m /+

Trà đen được hòa tan hoàn toàn trong nước khử ion với tỷ lệ 5mg/ml và sử dụng phương pháp ORAC assay để định lượng trực tiếp sau khi pha loãng bằng đệm phosphat 75mM, pH 7.0. Trà xanh được ủ trong nước khử ion trong vòng 30 phút ở 95-100 oC với tỷ lệ 1:60 khối lượng/thể tích. Phần sử dụng để chế biến làm thức ăn của các loại rau được cân , đồng nhất bằng cách xay nhuyễn sau khi thêm vào 1 thể tích nước khử ion với tỷ lệ 1:2 khối lượng/thể tích. Trà xanh sau khi ủ, rau xanh nhuyễn đồng nhất được đem đi ly tâm ở tốc độ 34000/phút trong 30 phút ở 4 oC. Phần bã (phần tan trong nước) được tách và sử dụng trực tiếp trong phương pháp ORAC assay sau khi pha loãng thích hợp với đệm phosphat. Phần cơ chất sa lắng sau khi ly tâm (phần không tan trong nước) được rửa 2 lần với nước khử ion và sau đó được chiết với aceton (1:4 w/v) bằng cách lắc ở nhiệt độ phòng trong vòng 30 phút. Aceton đã được sử dụng trong các lab của chúng tôi (Wang et al., 1996) và những người khác (Daniel et al., 1989; Mass et al., 1991) để chiết tách các chất oxi hóa từ bã trái cây. Dịch chiết

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

4 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Xác định khả năng hấp thụ gốc tự do bằng phương pháp tự động: được tiến hành trên máy COBAS FARA II phân tích lý tâm quang phổ huỳnh quang (hãng Roche Diagnostic System Inc., Branchburg, NJ) with fluorescent filters (ex, 540 nm; em, 565 nm). Phương pháp tiến hành dựa trên mô tả trong nghiên cứu của Cao và đồng nghiệp (Cao et al., 1993) cũng như những thay đổi khi thao tác trên máy COBAS FARA II (Cao et al., 1995). Tóm lại trong hỗn hợp thử cuối cùng, β- PE (16.7 nM) được sử làm đích tấn công của các gốc tự do (hoặc chất oxi hóa) với (AAPH) một chất sinh gốc peroxyl (ROO.) (ORACROO assay),, (ii) Cu2+-H2O2 [H2O2, 0.3%; Cu2+ (CuSO4), 9 µM] là nguồn sinh gốc hydroxyl (OH.) (ORACOH assay). (iii) Cu2+ (dạng CuSO4) (18 µM) như là một chất oxy hóa kim loại chuyển tiếp (ORACCu assay). Trolox được sử dụng như một chất chứng chuẩn. Dung dịch gốc ở nồng độ 0.1 mM sẽ ổn định tối thiểu 1 tháng ở -80 o C. Máy phân tích được lập trình để ghi lại huỳnh quang của β-PE mỗi 2 phút 1 lần sau khi AAPH, Cu2+-H2O2 hoặc Cu2+ được thêm vào. Kết quả cuối cùng được tính toán dựa trên sự chênh lệch diện tích dưới đường cong biểu diễn sử phân hủy β-PE ở mẫu trắng và mẫu thử, kết quả biểu diễn µmol Trolox/ gram trà hoặc rau, ngoại trừ trường hợp khi Cu2+ sử dụng đơn độc (ví dụ không có H2O2) làm tác nhân oxy hóa. Khi có mặt Cu2+ đơn độc, Trolox không thể sử dụng như một tác nhân chống oxy hóa vì lúc này Trolox thể hiện tính pro-oxidant (are chemicals that induce oxidative stress- wiki) có thể gây stress oxi hóa do có mặt Cu2+ (Cao and Cutler, 1993). Vì vậy kết quả của ORACCu assay trong trường hợp này sẽ được tính toán theo công thức (diện tíchthử - diện tíchtrắng)/ diện tíchtrắng và biểu diễn dưới dạng đơn vị của chất oxy hóa trong đo 1 đơn vị tương đương với hoạt tính oxy hóa làm tăng 100 % diện tích dưới đường cong phân hủy β-PE. Giá trị âm của ORACCu chỉ dấu có phản ứng pro-oxidant gây ra bởi Cu2+.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

aceton được tách lấy sau khi ly tâm cả hỗn hợp ở tốc độ 34000/phút trong vòng 10 phút ở 4 oC và sử dụng trong phương pháp ORAC assay sau khi pha loãng thích hợp với đệm phosphat. Khả năng hấp thụ gốc oxy hóa của các loại rau và trà xanh được tính bằng tổng khả năng hấp thụ gốc oxy hóa của dịch chiết nước và dịch chiết aceton. Trọng lượng khô của rau được xác định sau khi sấy ở 40 oC trong 1 tuần.

5 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

Q èm

gặp

e.

co

m /+

D

ạy K

_a: số liệu được biểu diễn dưới dạng giá trị trung bình ± trung bình sai số chuẩn của 3 mẫu được mua và phân tích độc lập, ngoại trừ trà đen. _b: số liệu biễu diễn bằng đơn vị tương đương µmol Trolox ở khối lượng tươi (WM ) và khối lượng khô (DM). _c: số liệu biểu diễn dưới ở đơn vị 103 đơn vị/gam ở khối lượng tươi (WM ) và khối lượng khô (DM). _d : điểm chống oxy hóa (antioxidant score) = ORACROO. + ORACOH.+ ORACCu (khối lượng tươi). _e NM: không đo.

oo gl

KẾT QUẢ

Hoạt tính chống lại các gốc oxy hóa peroxyl (ORACROO.) của 22 loại rau củ phổ biến, trà xanh, trà đen thể hiện ở bảng 1. Căn cứ trên khối lượng tươi, trong các loại rau của thì tỏi và cải xoăn đứng đầu về khả năng hấp thụ các chất oxy hóa ROO. trong 22 loại rau. Rau spi-nách, cải Brussel, rau mần cỏ linh lăng, súp lơ xanh, củ cải đường, ớt chuông, hành, ngô và cà tím có giá trị ORACROO. rơi vào nhóm trung bình (3.9 -12.6). Súp lơ trắng, khoai tây, khoai tây ngọt, bắp cải, rau diếp, đậu tây, cà rốt, bí vàng, xà lách, cần tây và dưa chuột là nhóm có chỉ số ORACROO. thấp nhất trong các loại rau được đánh giá. Tuy nhiên căn cứ trên khối lượng khô thì cải xoăn có hoạt tính hấp thụ gốc oxy hóa peroxyl (ORACROO.) cao nhất, tiếp theo là

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 1: Khả năng chống oxy hóa của Trà xanh và các loại rau thường

6 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Tác dụng chống oxy hóa với các gốc hydroxyl (ORACOH.) của các loại rau củ và trà xanh được trình bày ở bảng 1. Dựa trên khối lượng tươi, cải xoăn có khả năng hấp thụ các gốc oxy hóa hydroxyl tốt nhất, tiếp theo đó là cải Brussel, rau mần cỏ linh lăng, củ cải ngọt, rau spi-nách, súp lơ xanh, ngô, đậu tây, bắp cải, rau diếp, cà tím, súp lơ xanh, bí vàng, tỏi, khoai tây, khoai tây ngọt, cà rốt, xà lách, ớt chuông, hành, cần tây và dưa chuột.

Dựa trên khối lượng khô thì cải xoăn cũng vẫn đứng đầu về chỉ số ORACOH. , tiếp theo đó là rau mầm cỏ linh lăng, cải Brussel, củ cải ngọt, rau spi- nách, rau diếp, đậu tây, xà lách, cà tím, bắp cải, súp lơ xanh, súp lơ trắng, bì vàng, ngô, cà rốt, dưa chuột, ớt chuông, cần tây, khoai tây, khoai tây ngọt, hành, tỏi. Hoạt tính hấp thụ các chất oxy hóa hốc hydroxyl (ORACOH.) của trà xanh căn cứ trên khối lượng khô là nằm giữa giá trị ORACOH. của củ cải đường và rau spin-nách.

oo gl

e.

Trà xanh cho thấy hoạt tính pro-oxidant ( hoạt tính ORACCu âm ) khi có mặt Cu2+ đơn độc ( không có mặt H2O2) (Bảng 1). Đây là hoạt tính prooxidant gây ra bởi ion Cu2+, tuy nhiên điều này không quan sát thấy ở bất kỳ loại rau củ nào được khảo sát trong nghiên cứu. Căn cứ trên khối lượng tươi, tỏi có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất đối với tác nhân Cu2+ ( hoạt tính ORACCu). Tuy nhiên rau spi-nách sẽ có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất đối với tác nhân Cu2+ nếu hoạt tính này căn cứ trên khối lượng khô, tiếp theo đó là xà lách, súp lơ xanh và các loại rau khác.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

rau spi-nách, rau mần cỏ linh lăng, củ cải đường, cà tím, ớt chuông, cải Brussel, súp lơ xanh, rau diếp, tỏi, súp lơ trắng, hành, xà lách. Bắp cải, đậu tây, cà rốt, ngô, bí vàng, dưa chuột, khoai tây, khoai tây ngọt và cần tây nằm trong nhóm có chỉ số ORACROO. thấp nhất (32.0). Trà xanh và trà đen có giá trị ORACROO. cao hơn rất nhiều so với bất kỳ loại rau nào trong nghiên cứu (cao gấp 4.5 -5 lần so với cải xoăn, 60-70 lần so với cần tây dựa trên khối lượng khô).

Mức điểm chống oxy hóa của từng loại rau thể hiện ở Bảng 1 được tính toán đơn giản bằng việc cộng 3 gá trị: ORACROO. (đơn vị tương đương 1 µmol Trolox), ORACOH. (đơn vị tương đương 1 µmol Trolox), ORACCu (103 unit), căn cứ trên khối lượng tươi của rau củ. Một (tương đương) nano mol của Trolox được tính toán trong phép phân tích ORACROO. Và 1 đơn vị

7 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

G

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

www.daykemquynhon.ucoz.com

uy N hơ n

ORACCu được tính toán trong phép định lượng ORACCu đều là biểu diễn cùng 1 giá trị diện tích chênh lệch dưới đường cong phân hủy β-PE giữa mẫu trắng và mẫu thử, cái mà được sử dụng để tính toán trong phép đo định lượng ORAC. Vì giá trị điểm hoạt tính chống oxy hóa của các loại rau đối với gốc peroxyl (ORACROO.) lớn hơn nhiều so với giá trị này đối với các gốc hydroxyl (ORACOH.) và tác nhân Cu2+ (ORACCu) nên, đối với 2 tác nhân sau, các giá trị ORAC của các loại rau không được phân hạng như đối với giá trị ORACROO. . Giá trị điểm chống oxy hóa không áp dụng đối với trà do ban đầu chúng đã ở dạng khô, không phải dạng tươi.

Biểu đồ 1: Hoạt tính chống oxy hóa/ pro-oxidant của trà xanh, súp lơ xanh, tỏi, rau spi-nách biểu diễn dưới dạng hàm số phụ thuộc vào nồng độ dịch chiết (% dịch chiết chưa pha loãng). Giá trị dương ORACCu thể hiện hoạt tính chống oxy hóa và giá trị âm thể hiện tác dụng pro-oxidant (xem Nguyên liệu và Phương pháp)

8 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

G

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

www.daykemquynhon.ucoz.com

uy N hơ n

Hoạt tính chống tác nhân oxy hóa của trà và các loại rau củ được xác định ở nhiều nồng độ dịch chiết, nguyên nhân là do tác động pro-oxidant gây ra bởi Cu đối với một số chất chống ở oxy hóa chỉ quan sát thấy ở mức nồng độ tương đối cao (Cao and Cutler, 1993). Kết quả thể hiện ở biểu đồ 1 cho thấy khi có mặt Cu2+ đơn độc ( không có mặt H2O2), trà hoạt động như 1 chất pro-oxidant ở tất cả các nồng độ và hoạt tính pro-oxidant tăng khi tăng nồng độ của trà. Tuy nhiên trong các thí nghiệm với các loại rau bao gồm rau spi-nách, tỏi, súp lơ xanh, tất cả đều hoạt động như chất chống oxy hóa đối với tác nhân Cu2+ và hoạt tính của chúng tăng tỷ lệ thuận với nồng độ.

Biểu đồ 2: Giá trị ORACROO. (đơn vị tương đương µmol Trolox) ( trục y) được tính trên dạng đo lường thường sử dụng (g) (trục x). Thành phần và khối lượng thành phần của suất ăn thông thường được lấy từ USDA Agriculture Handbook trang 8-11( Hợp phần thức ăn :Rau và các sản phẩm từ rau).

Biểu đồ 2 thể hiện hoạt tính hấp thụ gốc oxy hóa peroxyl ORACROO. căn cứ trên dạng đo lường thường sử dụng. Với đa số các loại rau củ, giá trị trên được tính cho ½ dạng đo lường thường sử dụng, ngoại trừ tỏi (1

9 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

THẢO LUẬN

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

Phương pháp đo khả năng hấp thụ các gốc oxy hóa (ORAC assay) được phát triển gần đây bởi Cao và các cộng sự (Cao et al., 1993, 1995) cung cấp một phương pháp riêng biệt và mới để đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của các hợp chất đa dạng và các mẫu sinh học. Phương pháp này ưu điểm vượt trội so với các phương pháp tương tự khác vì 2 lý do. Đầu tiên, hệ thống đánh giá hoạt tính ORAC sử dụng kỹ thuật diện tích dưới đường cong vì vậy đã kết hợp trong 1 phép định lượng có thể phản ánh được cả thời gian và mức độ ức chế các gốc tự do của các tác nhân chống oxy hóa (Cao etal., 1995). Các phương pháp tương tự khác (Ghiselli et al., 1994; Glazer, 1990; Miller et al., 1993; Wayner et al., 1985; Whitehead et al., 1992) đánh giá thời gian ức chế ở một mức độ ức chế nhất định hoặc xác định mức độ ức chế trong một khoảng thời gian nhất định làm nền tảng cho việc định lượng kết quả. Thứ hai, nhiều chất tạo sinh gốc tự do và chất oxy hóa khác nhau có thể sử dụng trong phương pháp định lượng ORAC này. Điều này là rất quan trọng vì việc đo hoạt tính chống oxy hóa của các mẫu sinh học phụ thuộc vào gốc tự do hay chất oxy hóa nào được sử dụng trong phép đo (Cao et al., 1996a,b).

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

nhánh), hành ( 1 muỗm), khoai tây (1 củ), xà lách, rau diếp (1 lá). Trong biểu đồ 2, dạng đo lường thường được sử dụng là gram. Căn cứ trên cách tính toán trên, cải xoăn, củ cải đường, ớt chuông, cải Brussel, súp lơ xanh, rau spi-nách, khoai tây, ngô có sẽ cung cấp 1 lượng dang kể các chất có hoạt tính chống các gốc oxy hóa peroxyl trong bữa ăn nếu các loại rau củ này được sử dụng thường xuyên. Tần suất sử dụng mỗi loại rau trên có thể là một tác nhân khác để xác định loại rau củ nào trong chế độ ăn thôn thường sẽ đóng góp nhiều nhất vào việc khử các gốc oxy hóa (hoạt tính ORAC).

Gốc peroxyl (ROO. ) là gốc tự do phổ biến được tìm thấy trong cơ thể người và được sử dụng trong các phép đo hoạt tính chống oxy hóa (Wayner et al., 1985; Glazer, 1990; Cao et al., 1993,1995; Ghiselli et al., 1994). Nó kém hoạt động hơn gốc tự do hydroxyl (OH.) và vì vậy có thời gian bán thải dài hơn với đơn vị tính là giây thay vì nano giây (Grisham, 1992). Tổng khả năng chống oxy hóa của một số loại hoa quả đã được định

10 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Trong nghiên cứu này, Cu2+-H2O2 ( tác nhân sinh OH.) và Cu2+ đơn độc đã được sử dụng đểđánh giá hoạt tính chống oxy hóa của 1 loại trà xanh và 22 loại rau củ. Đa số gốc tự do OH. được cho là được tạo ra trong in vivo từ các kim loại khử - phụ thuộc H2O2 , ngoại trừ bất thường do tiếp xúc với phóng xạ ion hóa. Trong in vitro, các kim loại có thể sử dụng là titan, đồng, sắt , cô ban nhưng lựa chọn tốt nhất để kích thích sự hình thành các gốc tự do OH. trong in vivo có vẻ là sắt và kém hơn 1 chút là Cu2+H2O2 và Cu2+ đơn độc – thường xuyên để tạo ra các tổn thương oxy hóa lên protein và acid nucleotid (Parthasarathy et al., 1989; Sato et al., 1992).

Phép đo hoạt tính ORACCu sử dụng Cu2+-H2O2 làm tác nhân sinh OH. sử dụng để đánh giá các hợp chất như manitol, glucose, acid uric (ở nồng độ sinh lý), protein, phức chelat của kim loại chuyển tiếp nhưng không phải là các hợp chất như acid ascorbic vì các chất này sẽ phản ứng trực tiếp với đồng để tạo ra các chất phản ứng.

oo gl

e.

co

m /+

Phép đo hoạt tính ORACCu sử dụng Cu đơn độc không chỉ đo lường hoạt tính chống oxy hóa ( giá trị ORACCu dương) mà còn xác định hoạt tính pro-oxidant gây ra bởi kim loại chuyển tiếp ( giá trị ORACCu âm) của các hoạt chất như acid ascorbic (Cao et al., 1993),và flavonoid (Cao et al., in press). Ở điểm này, chúng tôi không có những chỉ dấu về việc chất sinh gốc tự do nào sẽ là tốt nhất cho việc ước tính khả năng chống oxy hóa của các loại rau củ. Tuy có thể việc phân hạng “ điểm chống oxy hóa” , cái mà được áp dụng vào phân hạng hoạt tính chống oxy hóa của từng loại rau đối với 3 tác nhân khác phản ứng khác nhau, có thể sẽ cung cấp cho chúng tôi thông tin về vấn đề trên. Chúng tôi tính toán “ điểm chống oxy hóa” của từng loại rau trong nghiên cứu bằng việc cộng 3 giá trị: ORACROO. (đơn vị tương đương 1 µmol Trolox), ORACOH. (đơn vị tương đương 1 µmol Trolox), ORACCu (103 unit), căn cứ trên khối lượng tươi của rau củ. Một (tương đương) nano mol của Trolox được tính toán trong phép phân tích

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

lượng bằng phép đo ORACROO. (Wanget al., 1996), đã định lượng tất cả các chất chống oxy hóa “truyền thống” bao gồm acid ascorbic,αtocopherol, β-carotene, glutathion, bilirubin, acid uric, melatonin (Cao et al., 1993; Pieri et al., 1994),và flavonoid (Cao et al., in press).

11 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Kết quả của chúng tôi chứng minh rõ ràng rằng tất cả các loại rau củ được đánh giá trong nghiên cứu đều có tác dụng chống oxy hóa không chỉ với gốc peroxyl mà với cả gốc hydroxyl và kim loại chuyển tiếp Cu2+ , tuy nhiên khả năng chống oxy hóa đối với từng tác nhân thay đổi đáng kể giữa các chủng loại rau củ khác nhau. Một kết quả quan trọng được phát hiện đó là những loại rau củ trong nghiên cứu ( kể cả các loại quả như dâu tây, dữ liệu không công bố) đều hoạt động như một chất chống oxy hóa khi tác nhân kim loại chuyển tiếp được sử dụng trong phép định lượng ORAC và tác dụng này tăng lên tỷ lệ thuận với nồng độ. Các kim loại chuyển tiếp xúc tác cho hoạt tính pro-oxidant của acid ascorbic (Beach và Giroux, 1992)) và α-tocopherol (Iwatsuki et al., 1995; Maiorino et al., 1993; Yoshida et al., 1994) đã được miêu tả. Sử dụng Cu2+-H2O2 trong phép định lượng ORAC, cho thấy acid ascorbic và Trolox – một dẫn chất tan trong nước của α-tocopherol (ở nồng độ tương đối cao) hoạt động như các chất pro-oxidant (Cao and Cutler, 1993). Như vậy khi xét về “chất lượng hoạt động” của các chất chống oxy hóa trong in vitro, hỗn hợp các chất chống oxy hóa tự nhiên bao gồm hoa quả và rau sẽ tốt hơn một chất chống oxy hóa đơn độc hoặc hỗn hợp các chất oxy hóa như acid ascorbic, α-tocopherol, β-carotene.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

ORACROO. Và 1 đơn vị ORACCu được tính toán trong phép định lượng ORACCu đều là biểu diễn cùng 1 giá trị diện tích chênh lệch dưới đường cong phân hủy β-PE giữa mẫu trắng và mẫu thử, cái mà được sử dụng để tính toán trong phép đo định lượng ORAC. Vì giá trị điểm hoạt tính chống oxy hóa của các loại rau đối với gốc peroxyl (ORACROO.) lớn hơn nhiều so với giá trị này đối với các gốc hydroxyl (ORACOH.) và tác nhân Cu2+ (ORACCu) nên, đối với 2 tác nhân sau, các giá trị ORAC của các loại rau không được phân hạng như đối với giá trị ORACROO. .

Khả năng chống oxy hóa thay đổi đáng kể từ loại rau này đến loại rau khác, tương tự với kết quả nghiên cứu trên các loại trái cây (Wang et al., 1996). Giá trị ORACROO. của cải xoăn và rau spi-nách tương tự với giá trị của dâu tây (Wang et al., 1996) bất kể cả là căn cứ trên khối lượng tươi hay khối lượng khô. Một ví dụ là khi căn cứ trên khối lượng tươi của rau xanh, khi đánh giá hoạt tính hấp thụ các gốc peroxyl ORACROO. (thường sử dụng với hầu hết các chống chống oxy hóa truyền thống) thì cải xoăn có

12 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Trà xanh và trà đen có hoạt tính chống gốc oxy hóa peroxyl (ORACROO.) cao hơn rất nhiều so với tất cả các loại rau và trái cây chúng tôi đã từng nghiên cứu. Giá trị ORACROO. căn cứ trên khối lượng khô gấp từ 4.5 -6 lần so với cả xoăn và dâu tây (Wang et al., 1996). Giá trị ORACOH. Tính trên khối lượng khô của trà xanh chỉ bằng 58% so với cải xoăn. Hoạt tính hấp thụ gốc tự do hydroxyl của trà xanh bị giảm khi có mặt Cu2+ trong khi giá trị ORACCu của trà xanh là giá trị âm chỉ ra trà xanh thể hiện tác dụng pro-oxidant khi có mặt Cu2+. Rõ ràng dường như có một số hoạt chất trong trà xanh có thể hấp thụ các gốc hydroxyl và một số gốc phản ứng khác được tạo ra từ phản ứng giữa Cu2+ và H2O2. Một số hợp chất trong trà rõ ràng có thể tạo ra các gốc phản ứng trực tiếp từ phản ứng giữa các thành phần trong trà, Cu2+ và O2 khi Cu2+-H2O2 được sử dụng làm chất sinh các gốc hoạt động trong phép đo ORAC. Và cũng có thể một số hợp chất trong trà như flavonoid (Cao et al., in press) có thể đóng đồng thời 2 vai trò đối lập tại cùng một thời điểm. Tuy nhiên, hoạt tính pro-oxidant gây ra bởi các kim loại chuyển tiếp đối với trà, acid ascorbic, α-tocopherol có thể không đóng vai trò quan trọng trong in vivo nơi mà các kim loại chuyển tiếp phần lớn hiếm gặp, ngoại trừ trong những bệnh cảnh có liên quan đến quá tải nồng độ ion kim loại. Những thí nghiệm gần đây đã chứng minh khả năng ứng chế của trà polyphenol từ trà đối với sự hình thái khối u ở các mô hình động vật khác nhau (Yang and Wang, 1993), tuy nhiên lợi ích của việc dùng trà đối với nguy cơ phát sinh ung thư ở người từ các nghiên cứu dịch tễ học vẫn không thực sự rõ ràng. (International Agency for Research on Cancer, 1991).

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

giá trị ORACROO. gấp đôi củ cải ngọt và súp lơ xanh, gấp 8-9 lần cà rốt và đậu tây, gấp 25-39 lần cần tây và dưa chuột. Căn cứ trên dạng đo lường thường sử dụng (lá, củ, nhánh…) cải xoăn, củ cải đường, ớt chuông, cải Brussel, súp lơ xanh, rau spi-nách, khoai tây và ngô có vẻ sẽ cung cấp một lượng lớn các chất chống gốc oxy hóa peroxyl, tuy nhiên tần suất sử dụng của mỗi loại rau có thể là một yếu tố khác quyết định loại rau nào sẽ cung cấp nhiều chất các chất chống oxy hóa trong chế độ ăn thường dùng.

Hệ thống chống oxy hóa của cơ thể bao gồm nhiều thành phần khác nhau. Khả năng hoạt động của các hợp phần chống oxy hóa trong cơ thể

13 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Tóm lược lại, hoạt tính chống oxy hóa của 22 loại rau củ, trà xanh, trà đen đã được xác định bằng phương pháp đo khả năng hấp thụ các gốc oxy hóa, sử dụng 3 tác nhân oxy hóa khác nhau, bao gồm: tác nhân sinh gốc tự do peroxyl, tác nhân sinh gốc tự do hydroxyl và ion Cu2+ một kim loại chuyển tiếp. Căn cứ trên khối lượng tươi, tỏi có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất tiếp theo là cải xoăn, rau spi-nách, cải Brussel, rau mầm cỏ linh lăng và các loại khác. Trong khi cải xoăn có hoạt tính chống oxy hóa tốt nhất với các gốc tự do hydroxyl, tiếp theo đó là cải Brussel, rau mầm cỏ linh lăng, củ cải ngọt, rau spi-nách và các loại rau củ khác. Trà xanh và trà đen có hoạt tính chống oxy hóa vượt trội so với tất cả các loại rau củ trên.

Tuy nhiên, trà cũng cho thấy tác dụng gây tress oxy hóa (pro- oxidant) khi có mặt tác nhân Cu2+ , điều này không thấy ở bất kỳ nghiên cứu nào trên rau củ. Cải xoăn có hoạt tính hấp thụ các gốc tự do peroxyl tốt nhất căn cứ trên khối lượng khô. Trà xanh và trà đen có giá trị ORACROO. cao hơn rất nhiều so với bất kỳ loại rau nào trong nghiên cứu. Tuy nhiên trà thể hiện hoạt tính pro-oxidant gây ra bởi ion Cu2+, điều này cũng đã được quan sát thấy ở các chất chống oxy hóa khác như acid ascorbic, α-tocopherol, điều này không quát sát thấy trong các phân tích trên các loại rau củ. Vì vậy việc bổ sung các chất chống oxy hóa tự nhiên thông qua chế độ ăn cân bằng giữa rau củ và trái cây là cách hiệu quả trong việc giúp cơ thể chống lại những stress oxy hóa.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

phụ thuộc vào loại gốc tự do và gốc oxy hóa nào được tạo ra. Một số loại trái cây và rau có chứa các nhóm chất chống oxy hóa tự nhiên không những có hoạt tính cao mà còn có chất lượng tốt. Vì vậy việc bổ sung các chất chống oxy hóa tự nhiên thông qua chế độ ăn cân bằng giữa rau củ và trái cây sẽ hiệu quả và kinh tế hơn so với việc bổ sung riêng rẽ các chất chống oxy hóa như acid ascorbic, α-tocopherol trong việc giúp cơ thể chống lại những stress oxy hóa.

CÁC TỪ VIẾT TẮT AAPH : 2,2′-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride; ORAC: oxygen radical absorbance capacity; ORACROO.: khả năng hấp thụ gốc peroxyl;

14 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ORACCu: khả năng hấp thụ gốc Cu2+; α-PE: α-phycoerythrin; Trolox: 6-hydroxy-2,5,7,8 tetramethylchroman -2- car boxylic acid.

uy N hơ n

- Prooxidant: Trong bài cụm từ pro-oxidant được để nguyên và không dịch sang tiếng việt do người dịch thấy rằng việc dịch sang từ tiếng việt như tiền chất oxy hóa làm nghĩa của từ có thể bị hiểu sai. Do đó đã để nguyên từ pro-oxidant. Theo wikipedia “Pro-oxidants are chemicals that induce oxidative stress, either by generating reactive oxygen species or by inhibiting antioxidant systems” – có nghĩa là pro-oxidant là các chất gây stress oxi hóa bằng việc tạo ra các gốc oxy hóa hoạt động hoặc ức chế hệ chống oxy hóa của cơ thể.

èm

Q

LỜI CẢM ƠN

D

ạy K

Cảm ơn Dr. Carol Lammi-Keefe ở bộ môn khoa học dinh dưỡng , trường đại học Connecticut, Storrs, CT vì đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự cộng trong dự án nghiên cứu.

oo gl

e.

co

m /+

TÀI LIỆU THAM KHẢO

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

ORACOH.:, khả năng hấp thụ gốc hydroxyl;

15 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Gốc tự do đã được biết đến là nguyên nhân của nhiều bệnh lý như bệnh ung thư, bệnh tim mạch, bệnh mạch máu não… do đó, việc sử dụng các chất có hoạt tính chống gốc tự do có vai trò quan trọng trong phòng ngừa những bệnh lý trên.

Qua nghiên cứu này, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về khả năng và mức độ chống oxy hóa của một số các loại rau, củ thường dùng.

Q

uy N hơ n

Nghiên cứu sử dụng một phương pháp đo khả năng hấp thụ các gốc oxy hóa ( ORAC assay), phương pháp đã kết hợp trong 1 phép định lượng có thể phản ánh được cả thời gian và mức độ ức chế các gốc tự do của các tác nhân chống oxy hóa, bên cạnh đó cónhiều chất tạo sinh gốc tự do và chất oxy hóa khác nhau được sử dụng trong nghiên cứu qua đó đánh giá được tác dụng chống oxy hóa của nhiều gốc tự do khác nhau.

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Kết quả nghiên cứucho thấy rằng tất cả các loại rau củ được đánh giá trong nghiên cứu đều có tác dụng chống oxy hóa không chỉ với gốc peroxyl mà với cả gốc hydroxyl và kim loại chuyển tiếp Cu2+ , tuy nhiên khả năng chống oxy hóa đối với từng tác nhân thay đổi đáng kể giữa các chủng loại rau củ khác nhau. Cụ thể như sau: Căn cứ trên khối lượng tươi, tỏi có hoạt tính chống oxy hóa cao nhất tiếp theo là cải xoăn, rau spi-nách, cải Brussel, rau mầm cỏ linh lăng và các loại khác. Trà xanh và trà đen có hoạt tính chống oxy hóa vượt trội so với tất cả các loại rau củ trên.

oo gl

Qua đó giúp chúng ta lựa chọn những loại rau củ có tác dụng chống oxy hóa tốt trong chế độ dinh dưỡng, đồng thời, việc bổ sung các chất chống oxy hóa tự nhiên thông qua chế độ ăn cân bằng giữa rau củ và trái cây sẽ hiệu quả và kinh tế hơn so với việc bổ sung riêng rẽ các chất chống oxy hóa như acid ascorbic, α-tocopherol trong việc giúp cơ thể chống lại những stress oxy hóa.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

Nhận xét của cá nhân về bài dịch của nhóm

16 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

J. Agric. Food Chem. 1996, 44, 3426−3431

3426

Antioxidant Capacity of Tea and Common Vegetables Guohua Cao,†,‡ Emin Sofic,† and Ronald L. Prior*,† USDA-ARS, Jean Mayer USDA Human Nutrition Research Center on Aging at Tufts University, 711 Washington Street, Boston, Massachusetts 02111, and Nutritional Science Department, University of Connecticut, Storrs, Connecticut 06269

Previously, some fruits were shown to contain high antioxidant activities. In this paper, we report the antioxidant activities of 22 common vegetables, one green tea, and one black tea measured using the automated oxygen radical absorbance capacity assay with three different reactive species: a peroxyl radical generator, a hydroxyl radical generator, and Cu2+, a transition metal.

Based on the fresh weight of the vegetable, garlic had the highest antioxidant activity (µmol of Trolox equiv/g) against peroxyl radicals (19.4) followed by kale (17.7), spinach (12.6), Brussels sprouts, alfalfa sprouts, broccoli flowers, beets, red bell pepper, onion, corn, eggplant (9.8-3.9), cauliflower, potato, sweet potato, cabbage, leaf lettuce, string bean, carrot, yellow squash, iceberg lettuce, celery, and cucumber (3.8-0.5); kale had the highest antioxidant activity against hydroxyl radicals followed

by Brussels sprouts, alfalfa sprouts, beets, spinach, broccoli flowers, and the others. The green and black teas had much higher antioxidant activities against peroxyl radicals than all these vegetables. However, the tea also showed a prooxidant activity in the presence of Cu2+, which was not found with any of the vegetables studied.

Keywords: Antioxidant; free radical; tea; vegetable INTRODUCTION

Consumption of fruits and vegetables has been associated with lower incidence and lower mortality rates of cancer in several human cohort and case-control studies for all common cancer sites (Ames et al., 1993; Doll, 1990; Dragsted et al., 1993; Willett, 1994a). The antitumorigenic effects of vegetables were also found in experiments using cells (Maeda et al., 1992) and animals (Belman, 1983; Bingham, 1990; Bresnick et al., 1990; Maltzman et al., 1989; Stoewsand et al., 1988; Stoewsand et al., 1989; Wattenberg and Coccia, 1991).

There is a highly significant negative association between intake of total fruits and vegetables and cardioand cerebrovascular disease mortality (Acheson and Williams, 1983; Armstrong et al., 1975; Burr and Sweetnam, 1982; Phillips et al., 1978; Verlangieri et al., 1985). Vegetarians and nonvegetarians with a high intake of fruits and vegetables also have reduced blood pressure (Ascherio et al., 1992; Sacks and Kass, 1988).

The protection that fruits and vegetables provide against diseases, including cancer and cardio- and cerebrovascular diseases, has been attributed to the various antioxidants, especially antioxidant vitamins, including ascorbic acid and R-tocopherol, contained in these fruits and vegetables (Ames, 1983; Gey, 1990; Gey et al., 1991; Riemersma et al., 1989; Sta¨helin et al., 1991a,b; Steinberg et al., 1989, 1991; Willett, 1994b).

However, the majority of the antioxidant activity of a fruit or vegetable may be from compounds other than vitamin C, vitamin E, or β-carotene. For example, some flavonoids that are often found in the human diet have antioxidant activities (Bors and Saran, 1987; Bors et al., 1990; Hanasaki et al., 1994). Our laboratory has already reported that some common fruits have high * Author to whom correspondence should be addressed [phone, (617) 556-3310; fax, (617) 556-3299; e-mail, prior_us@hnrc.tufts.edu]. † USDA-ARS. ‡ University of Connecticut.

S0021-8561(96)00253-1 CCC: $12.00

antioxidant activities which cannot be accounted for by their vitamin C content (Wang et al., 1996). We also found that some flavonoids had much stronger antioxidant activities against peroxyl radicals than vitamin E, vitamin C, and glutathione (Cao et al., in press). The objective of this study was to determine the antioxidant capacities of 22 common vegetables, one green tea, and one black tea by using the oxygen radical absorbance capacity (ORAC) assay (Cao et al., 1993, 1995). Three different reactive species were used in the ORAC assay: (i) 2,2′-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride (AAPH), a peroxyl radical (ROO•) generator, (ii) Cu2+H2O2, mainly a hydroxyl radical (OH•) generator, and (iii) Cu2+, a transition metal.

MATERIALS AND METHODS Chemicals. β-Phycoerythrin (β-PE) from Porphydium cruentum was purchased from Sigma (St. Louis, MO). The β-PE that was used in these experiments usually lost more than 90% of its fluorescence within 30 min in the presence of 4 mmol/L AAPH. AAPH was purchased from Wako Chemicals USA Inc. (Richmond, VA). 6-Hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid (Trolox) was obtained from Aldrich (Milwaukee, WI).

Tea and Vegetables. Twenty-two vegetables were purchased on three separate occasions from local supermarkets.

The 22 vegetables were garlic, kale, spinach, Brussels sprouts, alfalfa sprouts, broccoli flowers, beets, red bell pepper, onion, corn, eggplant, cauliflower, potato, sweet potato, cabbage, leaf lettuce, string bean, carrot, yellow squash, iceberg lettuce, celery, and cucumber. The green tea used in the study was Chin Chu oriental blend tea. The black tea (all black teas are fermented teas) was a dried powder and provided by Tea Trade Health Research Association.

Sample Preparation. The black tea was completely dissolved in deionized water (5 mg/mL) and used for ORAC assay directly after suitable dilution with phosphate buffer (75 mM, pH 7.0). The green tea was brewed for 30 min in deionized water (1:60, w/v, 95-100 °C). The edible portion of a vegetable was weighed and then homogenized by using a blender after adding deionized water (1:2, w/v). The brewed green tea and vegetable homogenate were then centrifuged

© 1996 American Chemical Society

J. Agric. Food Chem., Vol. 44, No. 11, 1996 3427

Antioxidant Capacity of Tea and Vegetables Table 1. Total Antioxidant Capacity of Tea and Common Vegetablesa item green tea black tea garlic kale spinach Brussels sprouts alfalfa sprouts broccoli flowers beets red bell pepper onion corn eggplant cauliflower potato sweet potato cabbage leaf lettuce string bean carrot yellow squash iceberg lettuce celery cucumber

dry matter (%)

ORACROO•b WM basis DM basis

42.9 ( 2.7 10.4 ( 1.7 9.8 ( 0.6 14.0 ( 0.5 8.0 ( 0.2 15.1 ( 0.3 12.0 ( 2.7 9.8 ( 0.5 11.2 ( 0.7 18.6 ( 2.4 5.3 ( 1.1 8.3 ( 0.9 22.7 ( 2.1 21.8 ( 1.7 9.5 ( 0.7 5.4 ( 0.5 7.4 ( 1.5 7.7 ( 0.6 12.0 ( 3.1 3.7 ( 1.2 5.0 ( 0.4 3.5 ( 0.2

814 ( 30 927 46 ( 9 179 ( 32 129 ( 6 70 ( 10 117 ( 12 59 ( 5 81 ( 28 74 ( 9 40 ( 2 22 ( 4 80 ( 22 46 ( 11 15 ( 5 14 ( 2 32 ( 2 49 ( 7 30 ( 8 26 ( 8 17 ( 3 39 ( 12 13 ( 2 15 ( 2

19.4 ( 3.1 17.7 ( 0.6 12.6 ( 0.3 9.8 ( 1.8 9.3 ( 0.7 8.9 ( 1.0 8.4 ( 0.2 7.1 ( 0.5 4.5 ( 0.5 4.0 ( 0.5 3.9 ( 0.3 3.8 ( 1.0 3.1 ( 1.0 3.0 ( 0.3 3.0 ( 0.3 2.6 ( 0.2 2.0 ( 0.5 2.1 ( 0.7 1.5 ( 0.3 1.2 ( 0.2 0.6 ( 0.1 0.5 ( 0.1

ORACOH•b WM basis DM basis

1.1 ( 0.4 6.2 ( 0.3 2.8 ( 0.4 5.4 ( 0.8 4.6 ( 0.5 2.4 ( 0.3 3.1 ( 0.1 0.6 ( 0.1 0.5 ( 0.1 2.2 ( 0.2 1.1 ( 0.1 1.1 ( 0.1 1.0 ( 0.2 1.0 ( 0.1 1.5 ( 0.1 1.4 ( 0.2 1.7 ( 0.2 0.8 ( 0.1 1.1 ( 0.2 0.7 ( 0.1 0.3 ( 0.1 0.3 ( 0.1

35.8 ( 6.0 NMe 2.7 ( 0.9 61.3 ( 7.5 29.6 ( 6.1 38.5 ( 4.7 58.1 ( 6.9 15.6 ( 1.8 36.0 ( 7.7 6.2 ( 0.9 4.1 ( 0.9 11.7 ( 0.5 22.4 ( 3.5 13.6 ( 2.3 4.4 ( 1.2 4.4 ( 0.3 15.8 ( 0.5 25.0 ( 1.4 24.2 ( 3.3 10.3 ( 0.4 12.5 ( 1.5 23.2 ( 6.9 6.0 ( 1.0 7.1 ( 1.4

ORACCuc WM basis DM basis

2.7 ( 0.41 0.2 ( 0.03 1.6 ( 0.19 0.6 ( 0.09 0.6 ( 0.05 1.6 ( 0.09 0.2 ( 0.03 0.4 ( 0.08 0.6 ( 0.17 1.0 ( 0.15 0.1 ( 0.03 0.2 ( 0.07 0.5 ( 0.11 0.3 ( 0.03 0.3 ( 0.02 0.1 ( 0.03 0.2 ( 0.04 0.5 ( 0.06 0.2 ( 0.02 0.4 ( 0.08 0.2 ( 0.09 0.3 ( 0.02

-41.9 ( 7.1 NM 6.4 ( 1.1 2.3 ( 0.5 16.0 ( 1.9 4.3 ( 0.9 7.0 ( 0.7 10.5 ( 0.4 2.2 ( 0.7 3.7 ( 0.7 5.4 ( 1.4 5.2 ( 0.7 1.3 ( 0.2 2.7 ( 0.6 2.3 ( 0.5 1.2 ( 0.2 3.4 ( 0.4 1.5 ( 0.4 2.3 ( 0.6 7.2 ( 1.0 1.7 ( 0.2 11.9 ( 3.2 4.3 ( 2.0 9.2 ( 0.8

antioxidant scored

23.2 24.1 17.0 15.8 14.5 12.9 11.7 8.1 5.6 7.2 5.1 5.1 4.6 4.3 4.8 4.1 3.9 3.4 2.8 2.3 1.1 1.1

a Data expressed as means (SEM of three samples purchased and analyzed independently, except for the black tea. b Data expressed as µmol of Trolox equiv/g of wet matter (WM) or dry matter (DM). c Data expressed as ×103 units/g of wet matter (WM) or dry matter (DM). d Antioxidant score ) ORACROO• + ORACOH• + ORACCu (WM basis). e NM, not measured.

at 34000g for 30 min (4 °C). The supernatant (water soluble fraction) was recovered and used directly for the ORAC assay after suitable dilution with the phosphate buffer. The pulp (water insoluble fraction) was washed twice with deionized water and further extracted by using pure acetone (1:4, w/v) with shaking at room temperature for 30 min. Acetone has been used by our laboratory (Wang et al., 1996) and others (Daniel et al., 1989; Mass et al., 1991) to extract antioxidants from fruit pulp. The acetone extract was recovered after centrifugation (34000g, 10 min, 4 °C), and the sample was used for the ORAC assay after suitable dilution with phosphate buffer. The ORAC activity of a vegetable or the green tea was calculated by adding the ORAC activity from its water soluble fraction and its pulp fraction extracted with acetone. The dry matter of a vegetable was determined after drying the vegetable at 40 °C for 1 week.

Automated ORAC Assay. The automated ORAC assay was carried out on a COBAS FARA II spectrofluorometric centrifugal analyzer (Roche Diagnostic System Inc., Branchburg, NJ) with fluorescent filters (ex, 540 nm; em, 565 nm).

The procedure was based on a previous report of Cao and coworkers (Cao et al., 1993), as modified for the COBAS FARA II (Cao et al., 1995). Briefly, in the final assay mixture (0.4 mL total volume), β-PE (16.7 nM) was used as a target of free radical (or oxidant) attack, with either (i) AAPH (4 mM) as a peroxyl radical generator (ORACROO• assay), (ii) H2O2-Cu2+ [H2O2, 0.3%; Cu2+ (as CuSO4), 9 µM] as mainly a hydroxy radical generator (ORACOH• assay), or (iii) Cu2+ (as CuSO4) (18 µM) as a transition metal oxidant (ORACCu assay). Trolox was used as a control standard. A 0.1 mM stock solution was stable for at least 1 month at -80 °C. The analyzer was programmed to record the fluorescence of β-PE every 2 min after AAPH, H2O2-Cu2+, or Cu2+ was added. All fluorescent measurements were expressed relative to the initial reading. Final results were calculated using the differences of areas under the β-PE decay curves between the blank and a sample and are expressed as µmol of Trolox equiv/g of tea or vegetables (Cao et al., 1993, 1995), except when Cu2+ alone (i.e., without H2O2) was used as an oxidant in the assay. In the presence of Cu2+ alone, Trolox cannot be used as an antioxidant standard since Trolox may act as a prooxidant in the presence of Cu2+ (Cao and Cutler, 1993). Therefore, the result of the ORACCu assay in this case was calculated using (areasample - areablank)/areablank and expressed as antioxidant units; 1 unit equals the antioxidant activity which increases the area under the β-PE decay

curve by 100% in the ORACCu assay. A negative ORACCu value indicated a Cu2+-initiated prooxidant activity.

RESULTS

The antioxidant activities against peroxyl radicals (ORACROO• activity) of 22 common vegetables, one green tea, and one black tea are shown in Table 1. Based on the fresh or wet weight of a vegetable, garlic and kale were in the top quintile of ORACROO• measured in the 22 vegetables. Spinach, Brussels sprouts, alfalfa sprouts, broccoli flowers, beets, red bell pepper, onion, corn, and eggplant had ORACROO• values that fell in the middle three quintiles (3.9-12.6). Cauliflower, potato, sweet potato, cabbage, leaf lettuce, string beans, carrot, yellow squash, iceberg lettuce, celery, and cucumber were in the lowest quintile of ORACROO• activities of the vegetables measured. However, based on the dry weight of a vegetable, kale had the highest ORACROO• activity followed by spinach, alfalfa sprouts, beets, eggplant, red bell pepper, Brussels sprouts, broccoli flowers, leaf lettuce, garlic, cauliflower, onion, and iceberg lettuce.

Cabbage, string beans, carrots, corn, yellow squash, cucumber, potato, sweet potato, and celery were in the lowest quintile (below 32.0) of ORACROO• activities expressed on a dry matter basis. Green and black teas had much higher ORACROO• activities than any of the vegetables studied (4.5-5-fold higher than kale and 6070-fold higher than celery, based on the dry weight).

The antioxidant activities against hydroxyl radicals (ORACOH• activity) of the vegetables and green tea are also shown in Table 1. Based on the fresh or wet weight of a vegetable, kale had the highest ORACOH• activity followed by Brussels sprouts, alfalfa sprouts, beets, spinach, broccoli flowers, corn, string beans, cabbage, leaf lettuce, eggplant, cauliflower, yellow squash, garlic, potato, sweet potato, carrot, iceberg lettuce, red bell pepper, onion, celery, and cucumber. Based on the dry weight of a vegetable, kale also had the highest ORACOH• activity followed by alfalfa sprouts, Brussels sprouts, beets, spinach, leaf lettuce, string bean, iceberg

3428 J. Agric. Food Chem., Vol. 44, No. 11, 1996

Cao et al.

garlic, and broccoli flowers, all act as antioxidants against Cu2+, and their antioxidant activity increased as their concentration increased in the assay system.

Figure 2 presents the calculated ORACROO• intake based upon a common measured size or serving. For many of the vegetables this common measured proportion represents a 1/2 cup serving size except for garlic (1 clove), onion (1 tablespoon), potato (1 potato), and lettuce (1 leaf). In Figure 2, the common serving size is presented in grams. Based upon this calculation, kale, beets, red bell pepper, Brussels sprouts, broccoli flowers, spinach, potatoes, and corn likely provide a significant amount of ORACROO• in the diet if these vegetables are consumed on a regular basis. Frequency of consumption of the individual vegetables would be the other factor determining which vegetables contribute the most to the ORAC consumed in a common diet.

DISCUSSION

Figure 1. Antioxidant/prooxidant activities of green tea, broccoli flower, garlic, and spinach as a function of their extract concentrations (% of the undiluted extracts). The positive ORACCu values indicate antioxidant activities, while the negative ORACCu values indicate prooxidant activities (see Materials and Methods).

lettuce, eggplant, cabbage, broccoli flower, cauliflower, yellow squash, corn, carrot, cucumber, red bell pepper, celery, potato, sweet potato, onion, and garlic. The ORACOH• activity of green tea, based on dry weight, was between that of beets and spinach.

Green tea showed a prooxidant activity (negative ORACCu activity) in the presence of Cu2+ (without H2O2) (Table 1). This Cu2+-initiated prooxidant activity, however, was not found in any vegetables evaluated in this study. Based on the fresh or wet weight of the vegetable, garlic had the highest antioxidant activities against Cu2+ (ORACCu activity) followed by broccoli flowers, spinach, and the others. However, spinach had the highest ORACCu activity, if activity was based on the dry weight, followed by iceberg lettuce, broccoli flowers, and the others.

The ‘antioxidant score’ of a vegetable shown in Table 1 was calculated by simply adding ORACROO• (µmol of Trolox equiv), ORACOH• (µmol of Trolox equiv), and ORACCu (103 units), based on the wet weight of the vegetable. One nanomole of Trolox equivalent calculated from ORACROO• assay and 1 ORACCu unit calculated from ORACCu assay represent a similar area difference under the β-PE decay curve between the blank and a sample, which was used in the ORAC quantification. Because ORACROO• activity of a vegetable weights the score more heavily than ORACOH• or ORACCu activity of the vegetable in the scoring system, the ‘antioxidant score’ did not rank the vegetables in a significantly different order than what was observed with the ORACROO• assay. The ‘antioxidant score’ was not given for the teas since they are dry, not fresh.

The ORACCu activities of tea and vegetables were determined using different extract concentrations, since the Cu2+-initiated prooxidant activity of some antioxidants is seen only at a relatively high concentration (Cao and Cutler, 1993). The results in Figure 1 show that in the presence of Cu2+ (without H2O2), tea acts as a prooxidant at all concentrations, and the prooxidant activity increased with increased tea concentration.

However, of the tested vegetables including spinach,

The ORAC assay developed recently by Cao and coworkers (Cao et al., 1993, 1995) provides a unique and novel way to evaluate the potential antioxidant activities of various compounds and biological samples. This method is superior to other similar methods for two reasons. First, the ORAC assay system uses an areaunder-curve (AUC) technique and thus combines both inhibition time and inhibition degree of free radical action by an antioxidant into a single quantity (Cao et al., 1995). Other similar methods (Ghiselli et al., 1994; Glazer, 1990; Miller et al., 1993; Wayner et al., 1985; Whitehead et al., 1992) use either the inhibition time at a fixed inhibition degree or the inhibition degree at a fixed time as the basis for quantitating the results.

Second, different free radical generators or oxidants can be used in the ORAC assay. This is important because the measured antioxidant activity of a biological sample depends upon which free radical or oxidant is used in the assay (Cao et al., 1996a,b).

Peroxyl radical (ROO•) is a common free radical found in the body and used in the antioxidant activity assays (Wayner et al., 1985; Glazer, 1990; Cao et al., 1993, 1995; Ghiselli et al., 1994). It is slightly less reactive than OH• and thus possesses an "extended " half-life of seconds instead of nanoseconds (Grisham, 1992). The total antioxidant capacity of some common fruits was thus determined by us using the ORACROO• assay (Wang et al., 1996), which measures all traditional antioxidants including ascorbic acid, R-tocopherol, β-carotene, glutathione, bilirubin, uric acid, melatonin (Cao et al., 1993; Pieri et al., 1994), and flavonoids (Cao et al., in press).

In the current study, Cu2+-H2O2 (a “OH•” generator) and Cu2+ alone were also used to assess the antioxidant activities of one green tea and 22 vegetables. Most of the “OH•” thought to be generated in vivo comes from metal-dependent reduction of H2O2, except during abnormal exposure to ionizing radiation. In vitro the metal can be titanium, copper, iron, or cobalt, but the best candidates for promoters of OH• formation in vivo seem to be iron and, to a smaller extent, copper. Cu2+H2O2 or Cu2+ alone is frequently used in inducing oxidative damage to protein and nucleic acids (Parthasarathy et al., 1989; Sato et al., 1992). The ORACOH• assay with Cu2+-H2O2 as a OH• generator measures compounds like mannitol, glucose, uric acid (at physiological concentrations), proteins, and transition metal chelators, but not compounds, such as ascorbic acid, that react directly with copper and produce reactive species.

Antioxidant Capacity of Tea and Vegetables

J. Agric. Food Chem., Vol. 44, No. 11, 1996 3429

Figure 2. Amount of ORACROO• activity consumed (µmol of Trolox equiv) (left y axis) per common serving or measured quantity (g) (right y axis). Common serving sizes were obtained from USDA Agriculture Handbook No. 8-11 (Composition of Foods: Vegetables and Vegetable Products).

The ORACCu assay using copper alone measures not only the antioxidant activity (positive ORACCu value) of a compound which can sequester transition metals but also the transition metal-initiated prooxidant activity (negative ORACCu value) of a compound, such as ascorbic acid (Cao and Cutler, 1993) and some flavonoids (Cao et al., in press).

At this point, we do not have a good indication as to which radical generator provides the ‘best’ estimate of antioxidant activity of the vegetables. Perhaps, the formulation of an ‘antioxidant score’, which takes into account the antioxidant activities determined by the three different reactive species or oxidants, can give us some additional useful information. We calculated the ‘antioxidant score’ of each vegetable in this study by simply adding ORACROO•, ORACOH•, and ORACCu values, based on wet weight of the vegetable, since 1 nmol of Trolox equiv calculated from ORACROO• assay and 1 ORACCu unit calculated from ORACCu assay represent a similar area difference under the β-PE decay curve between the blank and a sample. The ORACROO• value of a vegetable weights the score more heavily than the ORACOH• or ORACCu value of the vegetable in the scoring system, which also seems reasonable because peroxyl radicals tend to be more prevalent in biological systems. However, the ‘antioxidant score’ did not rank the vegetables in a significantly different order than what was observed with the ORACROO• assay.

Our results demonstrated clearly that all vegetables tested in this study had antioxidant activities against not only peroxyl radicals but also hydroxyl radicals and transition metals (Cu2+), although their ORACROO•, ORACOH•, and ORACCu activities vary considerably from one kind of vegetable to another. It is an important finding that these vegetables (and also fruits like strawberry, unpublished data) acted as antioxidants when a transition metal oxidant was used in the ORAC assay and the antioxidant activity also increased as their concentrations increased. The transition metalinitiated prooxidant actions of ascorbic acid (Beach and

Giroux, 1992) and R-tocopherol (Iwatsuki et al., 1995; Maiorino et al., 1993; Yoshida et al., 1994) have been described. Using Cu2+-H2O2 in the ORAC assay, it was also found that ascorbic acid and Trolox (at a relatively high concentration), a water soluble R-tocopherol analogue, acted as prooxidants (Cao and Cutler, 1993).

Therefore, in terms of the antioxidant quality in vitro, the natural antioxidant mixture contained in fruits or vegetables appears to be better than a single antioxidant or a simple antioxidant mixture of ascorbic acid, R-tocopherol, and β-carotene.

The antioxidant capacity varies considerably from one kind of vegetable to another, similar to what we found in fruits (Wang et al., 1996). The ORACROO• activities of kale and spinach were similar to that observed in strawberries (Wang et al., 1996) whether the data were based on wet or dry weight. For example, based on the wet weight of a fresh vegetable, the ORACROO• activity (which measures all traditional antioxidants) for kale was about 2 times the activity measured in beet and broccoli flowers, 8-9 times the activity measured in carrots and string beans, and 29-35 times the activity measured in celery and cucumber. Based upon a common measured or serving size, kale, beets, red peppers, Brussels sprouts, broccoli flowers, spinach, potatoes, and corn likely provide the largest amount of ORACROO• consumed from vegetables (Figure 2), although frequency of consumption of the individual vegetables would be another factor determining which vegetables contribute the most to ORAC consumed in a common diet.

The green and black teas had much higher antioxidant activities against peroxyl radicals than all fruits and vegetables that we have examined. Their ORACROO• activity, based on dry weight, was 4.5-6.0 times the activity measured in kale and strawberry (Wang et al., 1996). The ORACOH• activity of the green tea, based on the dry weight, was only 58% of that measured in kale. The ORACOH• activity of the tea was actually compromised by the Cu2+ used in the assay, since the

3430 J. Agric. Food Chem., Vol. 44, No. 11, 1996

ORACCu activity of the tea was negative, indicating a prooxidant activity of the tea in the presence of Cu2+.

It seems clear that some tea components can absorb hydroxyl radicals and other reactive species produced from the reaction between Cu2+ and H2O2. Some tea components apparently can produce reactive species through direct reactions among these tea components, Cu2+, and O2, when Cu2+-H2O2 is used as a reactive species generator in the ORAC assay. It is also possible that some tea components, such as some flavonoids (Cao et al., in press), can play these two opposite roles at the same time. However, the transition metal-initiated prooxidant actions of tea, ascorbic acid, and R-tocopherol may not be important in vivo, where transition metals will be largely sequestered, except perhaps in certain diseases involving metal overload. Recent experiments have already demonstrated the inhibition by tea and tea polyphenols of tumorigenesis in different animal models (Yang and Wang, 1993), although the effect of tea consumption on cancer risk in humans as revealed by epidemiologic studies is less clear (International Agency for Research on Cancer, 1991).

The antioxidant defense system of the body is composed of different antioxidant components. The antioxidant capacities of these antioxidant components depend upon which free radicals or oxidants are produced in the body. Some fruits and vegetables contain a group of natural antioxidants that have not only a high antioxidant activity but also a good antioxidant quality. Therefore, the supplementation of these natural antioxidants through a balanced diet containing enough fruits and vegetables could be much more effective and economical than the supplementation of an individual antioxidant, such as ascorbic acid or R-tocopherol, in protecting the body against various oxidative stresses.

In summary, the antioxidant activities of 22 common vegetables, one green tea, and one black tea were measured using the automated ORAC assay with three different reactive species: a peroxyl radical generator, a hydroxyl radical generator, and Cu2+, a transition metal. Based on the fresh weight of a vegetable, garlic had the highest antioxidant activity against peroxyl radicals followed by kale, spinach, Brussels sprouts, alfalfa sprouts, and others, while kale had the highest antioxidant activity against hydroxyl radicals followed

by Brussels sprouts, alfalfa sprouts, beets, spinach, and the others. Kale also had the highest ORACROO• activity, when results were expressed on a dry weight basis.

The green and black teas had much higher antioxidant activity against peroxyl radicals than all of the vegetables tested in this study. However, the tea exhibited a prooxidant activity in the presence of Cu2+, which has also been reported for the antioxidants, ascorbic acid and R-tocopherol; this prooxidant activity was not found in the vegetables analyzed in this study. Therefore, the supplementation of natural antioxidants through a balanced diet containing enough fruits and vegetables could be the most effective in protecting the body against various oxidative stressors.

ABBREVIATIONS USED

AAPH, 2,2′-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride; ORAC, oxygen radical absorbance capacity; ORACROO•, peroxyl radical absorbance capacity; ORACOH•, hydroxyl radical absorbance capacity; ORACCu, antioxidant capacity against Cu2+; β-PE, β-phycoerythrin;

Cao et al.

Trolox, 6-hydroxy-2,5,7,8-tetramethylchroman-2-carboxylic acid.

ACKNOWLEDGMENT

The cooperation of Dr. Carol Lammi-Keefe of the Nutritional Science Department of the University of Connecticut, Storrs, CT, is acknowledged in facilitating the collaboration in this research project.

LITERATURE CITED Acheson, R. M.; Williams, D. R. R. Does consumption of fruit and vegetables protect against stroke? Lancet 1983, 1 (8335), 1191-1193.

Ames, B. M. Dietary carcinogens and anticarcinogens: oxygen radicals and degenerative diseases. Science 1983, 221, 1256-1263.

Ames, B. M.; Shigena, M. K.; Hagen, T. M. Oxidants, antioxidants and the degenerative diseases of aging. Proc. Natl.

Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 7915-7922.

Armstrong, B. K.; Mann, J. I.; Adelstein, A. M. Eskin, F. Commodity consumption and ischemic heart disease mortality, with special reference to dietary practices. J. Chron.

Dis. 1975, 28, 455-469.

Ascherio, A.; Rimm, E. B.; Giovannucci, E. L.; Colditz, G. A.; Rosner, B.; Willett, W. C.; Sacks, F.; Stampfer, M. J. A prospective study of nutritional factors and hypertension among US men. Circulation 1992, 86, 1475-1484.

Beach, D. C.; Giroux, E. Inhibition of lipid peroxidation promoted by iron (III) and ascobate. Arch. Biochem. Biophys.

1992, 297, 258-264.

Belman, S. Onion and garlic oils inhibit tumor promotion.

Carcinogenesis 1983, 4, 1063-1065.

Bingham, S. A. Mechanisms and experimental and epidemiological evidence relating dietary fibre (non-starch polysaccharides) and starch to protection against large bowel cancer. Proc. Nutr. Soc. 1990, 49, 153-171.

Bors, W.; Saran, M. Radical scavenging by flavonoid antioxidants. Free Radical Res. Commun. 1987, 2, 289-294.

Bors, W.; Werner, H.; Michel, C.; Saran, M. Flavonoids as antioxiants: determination of radical scavenging efficiencies.

Methods Enzymol. 1990, 186, 343-355.

Bresnick, E.; Birt, D. F.; Wolterman, K.; Wheeler, M.; Markin, R. S. Reduction in mammary tumorigenesis in the rat by cabbage and cabbage residue. Carcinogenesis 1990, 11, 1159-1163.

Burr, M. C.; Sweetnam, P. M. Vegetarianism, dietary fibre, and mortality. Am. J. Clin. Nutr. 1982, 36, 673-677.

Cao, G.; Culter, R. G. High concentrations of antioxidants may not improve defense against oxidative stress. Arch. Gerontol.

Geriatr. 1993, 17, 189-201.

Cao, G.; Alessio, H. M.; Culter, R. G. Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants. Free Radical Biol.

Med. 1993, 14, 303-311.

Cao, G.; Verdon, C. P.; Wu, A. H. B.; Wang, H.; Prior, R. L. Automated oxygen radical absorbance capacity assay using the COBAS FARA II. Clin. Chem. 1995, 41, 1738-1744.

Cao, G.; Giovanoni, M.; Prior, R. L. Antioxidant capacity decreases during growth but not aging in rat serum and brain. Arch. Gerontol. Geriatr. 1996a, 22, 27-37.

Cao, G.; Giovanoni, M.; Prior, R. L. Antioxidant capacity in different tissues of young and old rats. Proc. Soc. Exp. Biol.

Med. 1996b, 211, 359-365.

Cao, G.; Sofic, E.; Prior, R. L. Antioxidant and prooxidant behavior of flavonoids: structure-activity relationships. Free Radical Biol. Med., in press.

Daniel, E. M.; Krupnick, A. S.; Heur, Y. H.; Blinzler, J. A.; Nims, R. W.; Stoner, G. D. Extraction, stability, and quantitation of ellagic acid in various fruits and nuts. J. Food Comp. Anal. 1989, 2, 338-349.

Doll, R. An overview of the epidemiological evidence linking diet and cancer. Proc. Nutr. Soc. 1990, 49, 119-131.

J. Agric. Food Chem., Vol. 44, No. 11, 1996 3431

Antioxidant Capacity of Tea and Vegetables Dragsted, L. O.; Strube, M.; Larsen, J. C. Cancer-protective factors in fruits and vegetables: biochemical and biological background. Pharmacol. Toxicol. 1993, 72 (Suppl. 1), 116135.

Gey, K. F. The antioxidant hypothesis of cardiovascular disease: epidemiology and mechanisms. Biochem. Soc. Trans. 1990, 18, 1041-1045.

Gey, K. F.; Puska, P.; Jordan, P.; Moser, U. K. Inverse correlation between plasma vitamin E and mortality from ischemic heart disease in cross-cultural epidemiology. Am. J. Clin. Nutr. 1991, 53, 326S-334S. Ghiselli, A.; Serafini, M.; Maiani, G, Assini, E.; Ferro-Luzzi, A. A fluorescence-based method for measuring total plasma antioxidant capability. Free Radical Biol. Med. 1994, 18, 29-36.

Glazer, A. N. Phycoerythrin flourescence-based assay for reactive oxygen species. Methods Enzymol. 1990, 186, 161168.

Grisham, M. B. Reactive metabolites of oxygen and nitrogen in biology and medicine; R. G. Landes Co.: Austin, TX, 1992; p 10.

Hanasaki, Y.; Ogawa, S.; Fukui, S. The correlation between active oxygen scavenging and antioxidative effects of flavonoids. Free Radical Biol. Med. 1994, 16, 845-850.

International Agency for Research on Cancer. Coffee, tea, methylxanthines, and methylglyoxal. IARC Monogr. 1991, 51, 1-513.

Iwatsuki, M.; Niki, E.; Stone, D.; Darley-Usmar, V. M. Alphatocopherol mediated peroxidation in the copper (II) and metmyoglobin induced oxidation of human low density lipoprotein: the influence of lipid hydroperoxides. FEBS Lett.

1995, 360, 271-276.

Maeda, H.; Katsuki, T.; Akaike, T.; Yasutake, R. High correlation between lipid peroxide radical and tumor-promoter effect: suppression of tumor promotion in the Epstein-Barr virus/B-lymphocyte system and scavenging of alkyl peroxide radicals by various vegetable extracts. Jpn. J. Cancer Res. 1992, 83, 923-928.

Maiorino; Zamburlini, A.; Roveri, A.; Ursini, F. Prooxidant role of vitamin E in copper induced lipid peroxidation. FEBS Lett. 1993, 330, 174-176.

Maltzman, T. H.; Hurt, L. M.; Elson, C. E.; Tanner, M. A.; Gould, M. N. The prevention of nitrosomethylurea-induced mammary tumors by d-limonene and orange oil. Carcinogenesis 1989, 10, 781-783.

Mass, J. L.; Wang, S. Y.; Galletta, G. J. Evaluation of strawberry cultivars for ellagic acid content. Hort. Sci. 1991, 26, 66-68.

Miller, N. J.; Rice-Evans, C.; Davies, M. J.; Gopinathan, V.; Milner, A. A novel method for measuring antioxidant capacity and its application to monitoring the antioxidant status in premature neonatoes. Clin. Sci. 1993, 84, 407412.

Parthasarathy, S.; Wieland, E.; Steinberg, D. A role for endothelial cell lipoxygenase in the oxidative modification of low density lipoprotein. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1989, 86, 1046-1050.

Phillips, R. L.; Lemon, F. R.; Beeson, W. L.; Kuzma, J. W. Coronary heart disease mortality among Seventh-Day Adventists with differing dietary habits: a preliminary report.

Am. J. Clin. Nutr. 1978, 31, 191-198.

Pieri, C.; Marra, M.; Moroni, F.; Recchioni, R.; Marcheselli, F. Melatonin: a peroxyl radical scaveger more effective than vitamin E. Life Sci. 1994, 55, PL 271-276.

Riemersma, R. A.; Wood, D. A.; Macintyre, C. C. A.; Elton, R.; Gey, K. F.; Oliver, M. F. Low plasma vitamin E and C increased risk of angina in Scottish men. Ann. N.Y. Acad.

Sci. 1989, 570, 291-295

View publication stats

Sacks, F. M.; Kass, E. H. Low blood pressure in vagetarians: effects of specific foods and nutrients. Am. J. Clin. Nutr.

1988, 48, 795-800.

Sato, K.; Akaike, T.; Kohno, M.; Ando, M.; Naeda, H. Hydroxyl radical production by H2O2 plus Cu,Zn-superoxide dismutase reflects the activity of free copper released from the oxidatively damaged enzyme. J. Biol. Chem. 1992, 67, 25371-25377.

Sta¨helin, H. B.; Gey, K. F.; Eichholzer, M.; Lu¨din, E.; Bernasconi, F.; Thurneysen, J.; Brubacher, G. Plasma antioxidant vitamins and subsequent cancer mortality in the 12year follow-up of the prospective basel study. Am. J. Epidemiol. 1991a, 133, 766-775.

Sta¨helin, H. B.; Gey, K. F.; Eichholzer, M.; Lu¨din, E. β-Carotene and cancer prevention: the Basel study. Am. J. Clin.

Nutr. 1991b, 53, 265S-269S. Steinberg, D. Antioxidants and atherosclerosis: acurrent assessment. Circulation 1991, 84, 1420-1425.

Steinberg, D.; Parthasarathy, S.; Carew, T. E.; Khoo, J. C.; Witztum, J. L. Beyond cholestrol: Modification of lowdensity lipoprotein that increase its atherogenicity. N. Engl.

J. Med. 1989, 320, 915-924.

Stoewsand, G. S.; Anderson, J. L.; Munson, L. Protective effect of dietary Brussels sprouts against mammary carcinogenesis in Sprague-Dawleys rats. Cancer Lett. 1988, 39, 199-207.

Stoewsand, G. S.; Anderson, L. J.; Munson, L.; Lisk, D. J. Effect of dietary Brussels sprouts with increased selenium content on mammary carcinogenesis in the rat. Cancer Lett.

1989, 45, 43-48.

Verlangieri, A. J.; Kapeghian, J. C.; el-Dean, S.; Bush, M. Fruit and vegetable consumption and cardiovascular mortality.

Med. Hypoth. 1985, 16, 7-15.

Wang, H.; Cao, G.; Prior, R. L. Total antioxidant capacity of fruits. J. Agric. Food Chem. 1996, 44, 701-705.

Wattenberg, L. W.; Coccia, J. B. Inhibition of 4-(methylnitrosamino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone carcinogenesis in mice by D-limonene and citrus fruit oils. Carcinogenesis 1991, 12, 115-117.

Wayner, D. D. M.; Burton, G. W.; Ingold, K. U.; Locke, S. Quantitative meaurement of the total, peroxyl radicaltrapping antioxidant capacity of human plasma by controlled peroxidation. FEBS Lett. 1985, 187, 33-37.

Whitehead, T. P.; Thorpe, G. H. G.; Maxwell, S. R. J. Enhanced chemoluminescent assay for antioxidant capacity in biological fluids. Anal. Chim. Acta 1992, 266, 265-277.

Willett, C. W. Diet and health: what should we eat? Science 1994a, 264, 532-537.

Willett, C. W. Micronutrients and cancer risk. Am. J. Clin.

Nutr. 1994b, 59, 162S-165S. Yang, C. S.; Wang, Z.-Y. Tea and cancer: A review. J. Natl.

Cancer Inst. 1993, 58, 1038-1049.

Yoshida, Y.; Tsuchiya, J.; Niki, E. Interaction of alphatocopherol with copper and its effect on lipid peroxidation.

Biochim. Biophys. Acta 1994, 1200, 85-92.

Received for review April 17, 1996. Accepted August 14, 1996.X Mention of a trade name, proprietary product, or specific equipment does not constitute a guarantee by the U.S. Department of Agriculture and does not imply its approval to the exclusion of other products that may be suitable.

JF9602535 X Abstract published in Advance ACS Abstracts, October 1, 1996.

PHẦN CHỦ ĐỀ TỰ CHỌN

Bài dịch: Vai trò của các chất chống oxy hóa trong phòng ngừa và điều trị ung thư da Aleksandar Godic(1),Borut Poljšak(2),Metka Adamic(3) và Raja Dahmane(2) 1

Khoa da liễu, Bệnh viện Đại học Cambridge, Bệnh viện Addenbrooke, Đường Hills, Cambridge CB2 0QQ, Anh Khoa Nghiên cứu Y tế, Zdravstvena pot 5, 1000 Ljubljana, Slovenia

uy N hơ n

2 3

Trung tâm da liễu Parmova, Phố Parmova 53, 1000 Ljubljana, Slovenia

Q

Địa chỉ liên hệ tác giả: aleksandar.godic@gmail.com

ạy K

èm

Đã nhận ngày 16 tháng 12 năm 2013; Được chấp nhận vào ngày 24 tháng 2 năm 2014; Được xuất bản ngày 26 tháng 3 năm 2014

D

Biên tập viên: Eugene A. Kiyatkin

oo gl

e.

co

m /+

Bản quyền thuộc về Aleksandar Godic và cộng sự. Đây là một bài báo truy cập mở được phát hành bởi Creative Commons Attribution License,cho phép sử dụng, phân phối và sao chép không hạn chế, đề nghị trích dẫn đúng bản gốc.

Tế bào da thường xuyên tiếp xúc với các loại oxy hoạt động (ROS) vàstress oxy hóa(oxidative stress) từ các nguồn ngoại sinh và nội sinh. Bức xạ UV là yếu tố môi trường quan trọng nhất trong sự phát triển của ung thư da và lão hóa da. Các sản phẩm chính gây ra bởi tiếp xúc với tia UV là quá trình oxy hóa DNA trực tiếp hoặc hình thành và phân hủy cực nhanhcác gốc tự do nhưng có thể tạo ra các hiệu ứng kéo dài hàng giờ, hàng ngày hoặc thậm chí cả năm.Sự sản sinh ROS do tia UV tạo ra stress oxy hóa khi quá trình hình thành vượt quá khả năng phòng chống oxy hóa.Việc giảm stress oxy hóa có thể đạt được bằng hai cách : giảm tiếp xúc với tia UVR và /hoặc phòng ngừa bằng cách tăng các chất chống oxy hoá để loại bỏ

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

II.

17 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

1. Giới thiệu

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Bức xạ cực tím (Ultraviolet radiation - UVR) là yếu tố nguy cơ cho sự phát triển của tổn thương da sớm cũng như ung thư tế bào hắc tố (melanoma) haykhông phải tế bào hắc tố (nomelanoma).Ung thư da thường phát triển ở lớp biểu bì (lớp ngoài cùng của da), do đó khối u có thể thấy rõ ràng, dễ dàng phát hiện.Có nhiều loại ung thư da. Một trong số đó hình thành từ tế bào hắc tố da – melanoma. Các loại khác bao gồm các ung thư của biểu mô tế bào như ung thư biểu mô tế bào đáy và tế bào vảy. Các loại ung thư biểu mô này (ung thư biểu mô tế bào đáy và tế bào vảy) còn được gọi chung là “Ung thư không do tế bào hắc tố” (nonmelanoma skin cancers).

oo gl

e.

co

Trong khi phơi nhiễm với tia UVR là yếu tố nguy cơ gắn liền với sự phát triển của ung thư da, các yếu tố môi trường khác(như bức xạ ion hóa, ngộ độc arsenicmãn tính và ức chế miễn dịch) và các yếu tố di truyền (như tiền sử gia đình, loại da và hệ thống di truyền) cũng có thể góp phần gây ung thư. Tiếp xúc UVR thúc đẩy hình thành ung thư qua hai cơ chế: thứ nhất là sự đột biến của DNA tế bào biểu bì, làm khởi phát khối u.Thứ hai là kết hợp với quá trình ức chế miễn dịch, làm cho khối u phát triển dần dần mà không bị sự giám sát của hệ thống miễn dịch[1].

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

ROS. Các chất nội sinh bảo vệ da là melanin và các enzym chống oxy hóa.

Melanin (chất được tạo ra bởi các tế bào biểu bì hắc tố - melanocytes)là yếu tố đầu tiên phòng ngừa sự tổn hại DNA ở bề mặt da nhưng nó không thể ngăn ngừa hoàn toàn được các tổn thương da. Cách phòng ngừa thứ hai là quá trình sửa chữa, tức là loại bỏ các phân tử sinh học bị hư hỏng trước khi chúng có thể tích tụ và sự hiện diện của chúng làm thay đổi sự chuyển hóa của tế bào.Bảo vệ khỏi tia UV bao gồm tránh ánh nắng mặt trời, sử dụng kem chống nắng, quần áo bảo vệ và các chất bổ sung chống oxy hoá.

Người ta thấy rằng các kết quả tiếp xúc với tia UV làm thay đổi sinh tổng hợp vật liệu di truyền (DNA), nhưng hầu hết các thay đổi này được sửa chữa chính xác và hiệu quả bởi tế bào. Tuy nhiên, nếu sự thay đổi là quá lớn, những thay đổi đó có thể thành đột biến vĩnh viễn. DNA hấp thụ tia UV, và năng lượng hấp thụ có thể phá vỡ liên kết trong phân tử

18 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

Q

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Bức xạ mặt trời đã được nghiên cứu về khả năng gây ung thư trong nhiều nghiên cứu trên chuột nhắt và chuột cống.Một số lượng lớn động vật được nghiên cứu, và các khối u lành tính và ác tính trên da phát triển trong hầu hết các động vật sống sót. Mặc dù các nghiên cứu thiếu các chi tiết định lượng, kết quả cho thấy bằng chứng thuyết phục rằng ánh sáng mặt trời có khả năng gây ung thư cho da động vật[3]. Mặt dù thương tổn DNA do hình thành ROS không phải ít xẩy ra bởi vì người ta ước tính rằng tế bào người trung bình có 105 lần oxy hóa mỗi ngày do quá trình chuyển hóaoxy hóa tế bào[4]. DNA có chức năng rất ổn định, do đó tỷ lệ mắc ung thư thấp hơn dự tính, kể cả tần số xuất hiện oxy hóa cao.

Dường như trong các biểu mô phân chia nhanh chóng, ví dụ như lớp biểu bì, tổn thương nhân tế bào bởi các vi sinh vật lạ có thể không quan trọng bởi vì sự sinh sản liên tục của tế bào khỏe mạnh mới , trong khi đột biến DNA có xác suất cao hơn để trờ thành cố định với một kiểu hình biến đổi trong các mô (ví dụ: gan)với sự phân chia tế bào chậm[5].Điều này có thể giải thích một phần lý do tại sao số lượng chính xáccác chất gây ung thư da được biết trên lâm sàng là khá thấp. Các đột biến đặc biệt để kích hoạt một gen ung thư hiếm gặp hơn, xác suấtđột biến 5 gencần để hình thành ung thư, ví dụ như gen ung thư và cả hai alen của hai gen ức chế khối

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

DNA.Hầu hết sự phá vỡ DNA được sửa chữa bởi các protein hiện diện trong nhân tế bào, nhưng những tổn thương di truyền không được sửa chữa của DNA có thể dẫn đến ung thư da. Như đã đề cập trước đó, tia UVR gây ra các sản phẩm sao chép khác nhau trong DNA, bao gồm các loại vòng cyclobutane pyrimidine dimers, sản phẩm sao chép pyrimidine-pyrimidone, thymine glycols, tổn thương cytosine, tổn thương purin, phá vỡ liên kết DNA, và các liên kết chéo DNA-protein. Người ta cho rằng nếu các tổn thương không được sữa chữa bởi các gen quy định ( ví dụ: gen ức chế khối u), điều này có thể liên quan đến quá trình sinh ung thư. Trong trường hợp này, sự đột biến và sự hoạt động của gen là rất quan trọng. Các phản ứng khác có thể là kết quả của việc tiếp xúc UVR của tế bào bao gồm tăng sự tăng trưởng tế bào, điều này có thể ảnh hưởng đến phát triển khối u đối với tế bào biến đổi gen, cũng như sự thay đổi các thành phần trong hệ thống miễn dịch ở da.[2]

19 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Q

uy N hơ n

Các cơ chế quan trọng ngăn ngừa tác hại của oxy hóa bao gồm các enzym chống oxy hóa và hệ thống bảo vệnonenzym như các quá trình sữa chữa. Nhưng khi tuổi tác tăng lên, các cơ chế chống oxy hóa nội sinh và quá trình sữa chữa không làm việc hiệu quả nữa. Việc xem các phản ứng gốc tự do như là sự khởi xướng và thúc đẩy quá trình sinh ung thư ngụ ý rằng những can thiệp nhằm hạn chế hoặc ức chế các yếu tố này có thể làm giảm nguy cơ mắc ung thư. Vẫn còn các dữ liệu gây tranh cãi về việc sử dụng các chất chống oxy hóa tổng hợp trong phòng và điều trị ung thư.

èm

2.Các chất chống oxy hóa bảo vệ da

co

m /+

D

ạy K

Mặc dù da có một hệ thống phòng chống oxy hóa phức tạp để đối phó với stress oxy hóa, sự tiếp xúc nhiều và lâu dài với tia UV và các tác nhân oxy hóa khác (như: khói thuốc lá) có thểlấn át các chất chống oxy hóa trong da và khả năng đáp ứng miễn dịch, dẫn đến những tác hại cho quá trình oxy hóa và hệ miễn dịch, lão hóa da sớm và ung thư da.

oo gl

e.

Chất chống oxy hóa sinh học được định nghĩa là bất kỳ chất nào có nồng độ thấp so với chất nền có khả năng làm giảm hoặc ngăn ngừa sự oxy hóa của chất nền đó[6]. Các khả năng chống oxy hóa bao gồm giảm stress oxy hóa, tổn thương DNA, chuyển hóa ác tính, và các chỉ số tổn thương tế bào trên in vitro cũng như trong dịch tễ học vớitỷ lệ thấp hơn các loại ung thư và bệnh lão hóa.Các chất chống oxy hóa làm giảm các tác hại của ROS và có thể làm suy yếu và/hoặc đảo ngược các quá trình có thể sinh ra độc tính hoặc bệnh tật. Song, sự gia tăng và kéo dài hoạt động gốc tự do có thểlấn át cơ chế bảo vệ ROS, góp phần gia tăng các bệnh về da, rối loạn và ung thư da. Hai biện pháp chính của bảo vệ bằng chất chống oxy hóa là chúng có vai trò ngăn cảnsự hình thành ROS và chặn đứng các gốc tự do được sinh ra[7]. Hệ thống bảo vệ được tồn tại trong dịch nước và các

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

u, ít nhất là 10-20. Với 106 tế bào keratin phân chia trên mỗi cm2 da người, và với 1cm2 tiếp xúc, không quá 1 trong số 1010 người sẽ hình thành khối u.

Tuy nhiên, sự nhân rộng dònglàm tăng khoảng 1000 lần đích cho đột biến mới và tăng xác suất hình thành khối u. Người ta tin rằng sự phát triển ung thư ở người và ở động vật thử nghiệm được gây ra bởi sự đột biến liên tiếp và sự nhân bản nhanh chóng tế bào sinh dưỡng.

20 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Dạ được bảo vệ bởi một mạng lưới các chất chống oxy hóa. Chúng bao gồm các enzym chống oxy hóa như glutathione peroxidase, superoxide dismutase and catalase, và các chất chống oxy hóa nonenzym trọng lượng phân tử thấp nhưvitamin E isoforms, vitamin C, glutathion (GSH), uric acid, and ubiquinol [8]. Các thành phần khác có trong thành phần da là các chất chống oxy hóa mạnh bao gồm ascorbate, uric acid, carotenoids, and sulfhydrils. Các chất chống oxy hóa thân nước trong huyết tương bao gồm glucose, pyruvate, uric acid, ascorbic acid, bilirubin, and glutathion. Các chất chống oxy hóa tan trong dầu bao gồm alpha-tocopherol, ubiquinol-10, lycopene,ߚ-carotene, lutein, zeaxanthin, and alpha-carotene. Nhìn chung, phần ngoài của da (lớp biểu bì) chứa hàm lượng chất chống oxy hóa cao hơn lớp hạ bì[9,10]. Trong pha dầu, ߙ-tocopherol là chất chống oxy hóa nổi bật nhất, trong khi vitamin C và GSH có nhiều nhất trong dịch bào tương.

Trên cơ sở phân tử, các chất chống oxy hóa hydrophilic nonenzym bao gồm L-ascorbic acid, GSH, and uric acid là những chất chống oxy hóa chủ yếu trong da người. Nồng độ của chúng trong lớp hạ bì và lớp biểu bì gấp 10 đến 100 lần so với vitamin E hay ubiquinol.

oo gl

e.

Khả năng chống oxy hóa của lớp biểu bì là tốt hơn so với lớp hạ bì. Điều này được chứng minh trong nghiên cứu của Shindo và cộng sự[9,10], các chất chống oxi hóa enzym và nonenzym được đo từ biểu bì và hạ bì da được phẫu thuật từ 6 tình nguyện viên khỏe mạnh. Một nghiên cứu tương tự cũng được thực hiện bởi Shindo và cộng sự:các chất chống oxi hóa enzym và nonenzym từ biểu bì và hạ bì của da chuột không có lông được so sánh.Catalase, glutathione peroxidase, và glutathione reductase ở lớp biểu bì cao hơn ở lớp hạ bì. Các chất chống oxy hóa thân dầu (alphatocopherol, ubiquinol 9, và ubiquinone 9) và thân nước (ascorbic acid, dehydroascorbic acid, and glutathione) ở lớp biểu bì cũng cao hơn ở lớp hạ bì. Lớp sừng (SC) được tìm thấy có cả các chất chống oxy hóa thân dầu và thân nước. Vitamin C và E (cả ߛ- và ߙ-tocopherols) cũng như GSH và aicd

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

khoang màng tế bào và có thể là enzym hoặc nonenzym. Sự chống oxy hóa tự nhiên còn là các quá trình sửa chữa, loại bỏ các phân tử sinh học bị hư hỏng trước khi chúng tích tụ ảnh hưởng tới khả năng sốnghay chuyển hóa của tế bào[7].

21 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Tất cả các enzym chống oxy hóa đều có trong da nhưng vai trò của chúng trong việc bảo vệ tế bào chống lại các tác hại oxy hóa do UVR chưa được làm sáng tỏ. Để chống lại sự tấn công của ROS, da đã phát triển một hệ thống chống oxy hóa phức tạp trong đó có manganese-superoxide dismutase (MnSOD). Nghiên cứu của Poswig và cộng sự[13] cho thấy rằng đáp ứng phản ứng chống oxy hóa của MnSOD có thể xẩy ra khi chiếu tia UVA lặp đi lặp lại. Tác giả cung cấp bằng chứng cho sự tăng đáp ứng của MnSOD trên sự chiếu xạ UVA lặp đi lặp lại có thể góp phần vào đáp ứng hiệu quả UVA của da trong quá trình điều trị quang trị liệu xơ cứng da.

Nghiên cứu của Fuchs và cộng sự [5] trên da chuột cho thấy sự phơi nhiễm tia UV cấp tính dẫn đến sự thay đổi hoạt tính của glutathionreductase và catalase nhưng sự thay đổi của superoxid dismutase và glutathione peroxidase là không đáng kể. Nghiên cứu của Sander và cộng sự cho thấy rằng hình ảnh tổn thương cấp tính và mãn tínhđược chi phối bởitác động tiêu enzym chống oxy hóa và tăng sự biến đổi oxy hóa protein.

oo gl

e.

co

3. Tầm quan trọng của chất chống oxi hóa trong việc giảm ROS và phòng ngừa ung thư da Việc bảo vệ da chúng ta chống lại tia UVR là sự bảo vệ nội sinh ( melanin và enzym chống oxy hóa) và chất chống oxy hóa cung cấp qua thức ăn (vitamin A, C, E vv). Các chất chống oxy hóa trong chế độ ăn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng oxy hóa.Vitamin C (ascorbic acid), vitamin E (ߙ-tocopherol), beta-carotene và các vi chất dinh dưỡng khác như carotenoids, polyphenols, và selenium có giá trịnhư thành phần chống oxy hóa trong chế độ ăn. Phơi nhiễm UVR ảnh hưởng đến các chất chống oxy hóa của da.Ascorbate, GSH, SOD, catalase, và ubiquinol cạn kiệt ở da tiếp xúc với UV-B, cả ở lớp hạ bì và lớp biểu bì.Bằng cộng hưởng thuận từ điện tử (electron paramagnetic resonance-EPR) có thể phát hiện ra các gốc ascorbyl tăng lên khi da tiếp xúc với tia UV. Các nghiên cứu về tế

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

uric cũng thấy hiện diện ở SC.[12] Đáng ngạc nhiên là chúng phân bố không đều, theo sự chênh lệch nồng độ với nồng độ thấp ở lớp ngoài và nồng độ cao hơn ở lớp bên trong của SC. Hiện tượng này có thể giải thích là do áp suất O2 ở lớp bên ngoài của SC cao hơn, do đó gây ra tình trạng “oxidative stress” dẫn đến giảm nhẹ một phần các chất chống oxy hóa.

22 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

Q

èm

ạy K

D

m /+

co

4. Vitamin C

oo gl

e.

Bổ sung vitamin C đường uống (500mg / ngày) được thực hiện bởi 12 tình nguyện viên trong 8 tuần, dẫn đến tăng đáng kể hàm lượng vitamin C trong huyết tương và da[15]. Sự bổ sung không ảnh hưởng đến UVR gây ra phản ứng ban đỏ. Nồng độ malonaldehyd ở da giảm đi do bổ sung vitamin C, nhưng ngạc nhiên là sự giảm hàm lượng ở da của các glutathione và protein thiols. Tác giả suy đoán rằng sự nghịch lý này là do sự điều chỉnh tổng lượng chất khử trong tế bào da, nghĩa là vitamin C trong những tế bào này đã được thay thế bởi những chất khử khác.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

bào da nuôi cấy và tế bào da loài gặm nhấmtrên in vivo đã chỉ ra rằng tổn thương do tia UVR gây ra liên quan đến việc tạo ra ROS và sự suy giảm các hệ thống chống oxy hóa nội sinh[15]. Ví dụ trong nghiên cứu của Shindo và cộng sự [8] các enzym và nonenzym chống oxy hóa trong cả lớp biểu bì và hạ bì vàphản ứng của chúng với ánh sáng cực tím của chuột không lông được so sánh. Sau khi chiếu xạ lớp biểu bì và hạ bì hoạt tính của catalase và superoxide dismutase giảm đi đáng kể.ߙ-Tocopherol, ubiquinol 9, ubiquinone 9, ascorbic acid, dehydroascorbic acid, và glutathione dạng khử giảm ở cả lớp biểu bì và lớp hạ bì từ 26-93%. Dạng oxy hóa glutathioncho thấy tăng nhẹ nhưng không đáng kể. Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy rằng việc tiếp xúc trực tiếp da người với tia UVR in vivo dẫn đến quá trình oxy hóa các phân tử sinh học tế bào có thể ngăn ngừa bằng sử dụng các chất chống oxy hóa sớm. Đã có rất nhiều nghiên cứu thực hiện dùng các chất chống oxy hóa khác nhau hay kết hợp các chất chống oxy hóa và các hóa chất thực vật khác được thử nghiệm để tìm ra bằng chứng chống tác hại do ROS.Các kết quả nghiên cứu xem xét ảnh hưởng của các chất chống oxy hóa ngoại sinh đối với sự lão hóa da do ánh sáng hoặc làm hỏng các tác dụng bảo vệ da, điều này liên quan đến thực hành lâm sàng, được trình bày chi tiết trong các nghiên cứu của Pandel [16] và Poljsak[17].

Acid ascorbic là chất bảo vệ trước tiaUV được nghiên cứu lâm sàng trên người ở liều cao hơn liều cảm ứng ánh sáng tối thiểu (minimal erythema dose-MED). Loại kem cản đục có chứa 5% ascorbic acid không gây ra nhạy cảm trên da ở 103 người. Sản phẩm chứa 10% ascorbic acid

23 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

5. Vitamin E

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Việc da tiếp xúc một mình hay kết hợp tia UV và Ozon tạo ra sự suy giảm vitamin E đáng kể[19], điều này có nghĩa là vitamin E chống lại các ROS một cách hiệu quả khi da tiếp xúc với UVR. Sự suy giảm vitamin E là một trong những dấu hiệu stress oxy hóa sớm nhất khi da người tiếp xúc với UVR hay các môi trường nguy cơ khác[20]. Một nghiên cứu cho thấy số lượng tế bào cháy nắng (sunburn to cells) giảm khi sử dụng chất chống oxy hóa tocopherol, kết quả này là do sự bảo vệ trực tiếp khỏi gốc tự do và vệ gián tiếp bằng cách tăng độ dày lớp biểu bì[21]. Ngoài ra, Packer và Valacchi cùng các cộng sự [19] cho thấy vitamin E tạo ra một hàng rào bảo vệ ổn định cho da. Vitamin E chống lại tác hại do tia UV tạo ra thông qua phối hợp với các chất chống oxi hóa và các chất hấp thụ tia UV. Sử dụng tại chỗ alpha-tocopherol trên da chuột ức chế sựtạosản phẩm của phản ứngquang hóa cyclobutane pyrimidine. Tuy nhiên, lượng alpha-tocopherol dùng tại chỗ giảm nhanh chóng bởi bức xạ tia UVBvới liều tương ứng[22].

oo gl

6.ߚ ߚ-Caroten

ߚ-carotene là thành phần chủ yếu của nhiều sản phẩm sẵn có trên thị trường góp phần vào hệ thống quang bảo vệ của da. Bổ sung ߚ-carotene thường dùng như là các chất bảo vệ ánh nắng mặt trời đường uống, nhưng các nghiên cứu về hiệu quả tác dụng chống lại các phản ứng của da với ánh nắng mặt trời của ߚ-carotene đường uống rất ít và các kết quả còn mâu thuẫn[23]. Các nghiên cứu về sử dụng ߚ-carotene cho thấy rằng sử dụng liều 15-30mg/ngày trong 10-12 tuần có tác dụng bảo vệ tia UV gây ra ban đỏ. Các tác dụng tương tự là do sử dụng hỗn hợp các carotenoid hoặc sau khi sử dụng lâu dài các sản phẩm giàu carotenoid. Bổ sung carotenoid giúp da có khả năng bảo vệ nhưng không đủ để chống lại các tia UV cường độ

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

không gây kích ứng trong thử nghiệm miếng dán trên da 4 ngày liên tục và cũng không có nhạy cảm tiếp xúc của sản phẩm hàm lượng này khi sử dụng trên mặt trong một thử nghiệm tối đa hóa trên 26 người[15]. Nhiều nghiên cứu khác cũng cho thấy rằng vitamin C làm tăng sản xuất collagen, bảo vệ khỏi tác hại của tia UVA và UVB, loại bỏ các vấn đề hình thành sắc tố da, và cải thiện tình trạng viêm da (xem thêm 16-18).

24 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

Q

èm

ạy K

D

m /+

co

e.

oo gl

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

cao[23]. Nghiên cứu cũng cho thấy rằng tác dụng của ߚ-carotene lên hệ thống quang bảo vệ của da phụ thuộc vào thời gian sử dụng và liều dùng [23]. Để phát huy hiệu quả, cần sử dụngcarotenoid trong ít nhất 10 tuần.

Nghiên cứu bởi Stahl và cộng sự [25] cho thấy hiệu quả của các chất chống oxy hóa carotenoid và tocopherol được đưa ra nhằmdọn sạch các ROS tạo ra trong suốt quá trình stress oxy hóa do ánh sáng.Cần kiểm tra liệu rằng bổ sung chất chống oxy hóa đường uống có bảo vệ được da khỏi các ban đỏ do tia UV tạo ra hay không. Các chất chống oxy hóa sử dụng trong nghiên cứu cung cấp khả năng bảo vệ chống lại ban đỏ ở người và có thể hữu ích trong việc làm giảm độ nhạy cảm với tia UV.Heinrich và cộng sự[26] đã so sánh hiệu quả bảo vệ ban đỏ của ߚ-carotene (24mg/ngày từ tảo) với 24mg/ngày hỗn hợp các carotenoid gồm ba chất beta-carotene, lutein, and lycopene (8mg/chất). Một thử nghiệm ngẫu nhiên, nghiên cứu lâm sàng có đối chứng hiệu quả của ߚ-carotene đường uống (50mg/ngày trong 5 năm) ở bệnh nhân dự phòng ung thư da với bệnh nhân ung thư da nonmelanoma gần đây cho thấy tác dụng không rõ ràng của ߚ-carotene ở số lượng lẫn hoặc thời gian xuất hiện ung thư da[27]. Trong một thử nghiệm riêng biệt giữa những người đàn ông khỏe mạnh, 12 năm bổ sung ߚ-carotene (50mg cách ngày) không giảm tần suất xuất hiện các khối u ác tính, bao gồm ung thư da nonmelanoma[28]. Cần phải chỉ ra rằng những thử nghiệm can thiệp này được thực hiện ở những bệnh nhân ung thư da chủ yếu do tia UV và cần phải biết rằng liệu các chất chống oxy hóa có hiệu quả lâm sàng trong phòng ngừa ung thư da do hóa chất hay không[29]. Mặc dù tác dụng quang bảo vệ của ߚ-carotene được cho là có nguồn gốc từ đặc tính chống oxy hóa của nó, một số nghiên cứu đã ghi nhận ߚ-carotene có khả năng oxy hóa.

7. Retinoid

Một nghiên cứu so sánh tác dụng của chế phẩm thuốc vitamin A (13cis-retinoic acid) với chế phẩm vitamin A tự nhiên (retinyl palmitate).

Những con chuột cái được sử dụng một chất gây ung thư để đánh giá tỷ lệ và mức độ tăng trưởng khối u trên da chuột. Kết quả cho thấy rằng retinyl palmitate ức chế số lượng và trọng lượng của khối u, trong khi acid 13-cisretinoic làm giảm trọng lượng nhưng không giảm số lượng của khối u[30].Trong một nghiên cứu khác, các khối u được gây ung thư bằng hóa

25 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

8. Coenzyme Q10

Q

uy N hơ n

Các báo cáo gần đây thấy rằng coenzyme Q10 chống lại quá trình stress oxy hóa gây chết tế bào và gia tăng tổng hợp các thành phần màng nền của tế bào lớp hạ bì và lớp biểu bì. Coenzyme Q10 còn được báo cáo làm giảm tạo ra ROS và tổn thương DNA gây ra bởi chiếu tia UVA lên tế bào keratin người trên in vitro. Hơn nữa, coenzyme Q10 còn cho thấy làm giảm các MMPs được sinh ra bởi UVA trong nguyên bào sợi da người nuôi cấy[33]. Báo cáo cũng cho rằng sự có mặt coenzyme Q10 còn có tác dụng chữa lành da trên in vivo[34].

èm

9. Glutathion

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

Trong các mô hình nuôi cấy tế bào sử dụng tế bào da người cho thấy rõ ràng rằng glutathion làm giảm mạnh sự nhạy cảm ở các bước sóng của tia UVA (334nm, 365 nm)và gần khả hiến(405 nm) cũng như bức xạ tia UVB (302nm,313 nm)[35, 36]. Có sự tương quan trực tiếp giữa mức độ nhạy cảm với hàm lượng glutathion trong tế bào. Có bằng chứng thêm rằng glutathion là một tác nhân quang bảo vệ ở tế bào da mà các thí nghiệm đã chứng minh rằng mức glutathion ở cả lớp biểu bì và lớp hạ bì đều giảm khi chiếu tia UVA[37].

10. Green Tea

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

chất ở chuột giống Swiss trong 23 tuần, so sánh sử dụng tại chỗ acid 13cis-retinoic với vitamin A tự nhiên (retinyl palmitate). Nghiên cứu này cho thấy cả retinyl palmitate và acid 13-cis-retinoic ức chế sự phát triển của u nhú da và có ảnh hưởng rõ rệt đến ung thư da[31].

Nghiên cứu in vitro và in vivo trên động vật và người cho thấy rằng các polyphenol trà xanh là các chất quang bảo vệ tự nhiên và có thể được sử dụng như các tác nhân dược lý để phòng ngừa các rối loạn trên da do tia UVB từ mặt trời bao gồm lão hóa da do ánh sáng, ung thư da melanoma và nonmelanoma sau nhiều thử nghiệm lâm sàng trên người. Dùng ngoài hoặc dùng đường uống các polyphenol trà xanh ức chế các hóa chất gây ung thư sinh ra do chiếu tia UV gây ung thư da trong nhiều mô hình thí nghiệm trên động vật khác nhau. Dùng ngoài polyphenol trà xanh trước khi tiếp xúc với tia UVB giúp chống lại tác dụng tại chỗ do UVB sinh ra cũng như ức chế

26 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

11. Kết luận

oo gl

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Q

uy N hơ n

Các phân tử AND liên tục bị “bắn phá” bởi ROS có nguồn gốc từ các quá trình nội sinh cũng như các tác nhân môi trường bên ngoài và các nguồn bức xạ. Các chất chống oxy hóa có thể hoạt động bằng cách trung hòa các gốc tự do và bằng cách tăng cường hệ thống sữa chữa enzym DNA thông qua sự điều khiển gen sau phiên mã của các nhân tố phiên mã[41].

Khả năng sữa chữa của thế bào da người có liên quan trực tiếp đến xác suất khởi phát quá trình sản sinh ung thư và cuối cùng là hình thành khối u.

Ngày càng nhiều bằng chứng cho thấy rằng thay đổi chế độ ăn và chế độ dinh dưỡng có thể làm giảm stress oxy hóa, sự hình thành gốc tự do và do đó làm chậm các quá trình tổn thương da. Các chất chống oxy hóa ngoại sinh như vitamin C và E cũng như nhiều chất khác không thể tổng hợp nội sinh và phải được cung cấp từ chế độ ăn. Khi hiệu quả của hệ thống chống oxy hoá nội sinh giảm đi do quá trình lão hóa thì việc bổ sung các chất chống oxy hoá ngoại sinh có thể là một chiến lược bảo vệ da chống lại các tổn thương oxy hóa theo tuổi tác.Có thể kết luận rằng stress oxy hóa là một vấnđề của các tế bào da và các chất chống oxy hóa nội sinh cũng như ngoại sinh cóthể đóng vai trò quan trọng trong việc giảm quá trình này.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

hệ thống miễn dịch trên động vật thí nghiệm, điều này liên quan đến sự ức chế sự xâm nhập của tế bào bạch cầu được kích động do tia UVB[38].

Nghiên cứu khác của Vayalil và cộng sự[39] chứng minh rằng sử dụng tại chỗ polyphenol trà xanh làm giảm sự oxy hóa lipid và protein do UVB và suy yếu các enzym chống oxy hóa. Tác dụng bảo vệ khác bao gồm làm giảm sự hình thành ROS và sản xuấtlipid peroxidation, sự suy giảm tế bào Langerhans và các hệ thống chống oxy hóa nội sinh được báo cáo bởi Afaq và Mukhtar[40].

Tuy nhiên, điều quan trọng là bảo vệ da với chất chống oxy hóa trước khi tiếp xúc với ánh nắng mặt trời. Các nghiên cứu trên động vật và người đã chứng minh một cách thuyết phục tác dụng quang bảo vệ của các chất chống oxy hóa tự nhiên và tổng hợp khi sử dụng tại chổ trước khi tiếp xúc với UVR. Không có tác dụng bảo vệ đáng kể nào của melatonin hay các vitamin khi sử dụng đơn độc hoặc phối hợp có được khi sử dụng chúng sau khi tiếp xúc với UVR. Các tổn thương da do UVR gây ra rất nhanh chóng

27 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

uy N hơ n

Q

èm

ạy K

D

Bản quyền

co

m /+

Các tác giả cam kết không có tranh chấp bản quyền khi xuất bản bài báo này.

e.

Tài liệu tham khảo

oo gl

(Như tài liệu gốc)

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

và các chất chống oxy hóa có thể ngăn ngừa điều này khi có nồng độ thích hợp tại vị trí tổn thương khi bắt đầu và trong suốt quá trình stress oxy hóa[42]. Sử dụng các chất chống oxy hóa ở da sau khi bị tổn thương do UVR có thể gây thêm các tác dụng có hại trong kiểm soát chu trình tế bào và quá trình tế bào chết theo chương trình. Các chất chống oxy hóa có hai tác động liên quan đến quá trình sinh ung thư, cụ thể là ngăn chặn sự hình thành ung thư bằng cách ngăn cản sự oxy hóa DNA[43] và thúc đẩy sự hình thành ung thư bằng cách cho phép tồn tại các tế bào đã suy giảm chuyển hóa (ví dụ: môi trường matrix thay đổi). Bên cạnh đó, tác dụng quang bảo vệ của các chất chống oxy hóa rất quan trọng khi phối hợp một cách thích hợp. Theo Stahl và cộng sự[23], các chất quang bảo vệ nội sinhbổ sung thêm cho các chất quang bảo vệ dùng ngoài và cả hai có tác dụng hỗ trợ lẫn nhau. Chiến lược quan trọng nhất để giảm các rủi ro do UVR là tránh tiếp xúc với ánh nắng và sử dụng các loại kem chống nắng.

Bước tiếp theo là bổ sung các chất chống oxy hóa ngoại sinh đường uống hoặc dùng ngoài và tác động vào ngăn ngừa stress oxy hóa hay nâng caokhả năng sữa chữa DNA.

Tên bài báo gốc: TheRoleofAntioxidantsinSkin CancerPrevention and Treatment.Nguồn: pudmed

28 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Thông qua những thông tin bài báo cung cấp, làm chúng ta thấy rõ hơn về hoạt động của gốc tự do trong cơ thể nói chung và ảnh hưởng của chúng đến da nói riêng, sự ảnh hưởng của ánh nắng mặt trời đến các quá trình sinh lý của da cũng như vài trò của việc sử dụng các chất chống oxy hóa để bả vệ da khỏi các bệnh lý đặc biệt là ung thư.

Q

uy N hơ n

Tiếp xúc với tia UVR là một trong những yếu tố nguy cơ gắn liền với ung thư da, thông qua tạo ra các gốc tự do oxy hoạt động. Sự sản sinh ROS do tia UV tạo ra stress oxy hóa khi quá trình hình thành vượt quá khả năng phòng chống oxy hóa.Tiếp xúc UVR thúc đẩy hình thành ung thư qua hai cơ chế: thứ nhất là sự đột biến của DNA tế bào biểu bì, làm khởi phát khối u.Thứ hai là kết hợp với quá trình ức chế miễn dịch, làm cho khối u phát triển dần dần mà không bị sự giám sát của hệ thống miễn dịch

e.

co

m /+

D

ạy K

èm

Việc giảm stress oxy hóa có thể đạt được bằng hai cách : giảm tiếp xúc với tia UVR và /hoặc phòng ngừa bằng cách tăng các chất chống oxy hoá để loại bỏ ROS.Các nghiên cứu cho thấy rằng, các chất chống oxy hóa như: Vitamin C, vitamin E, ߚ-Caroten, retinoid, coenzym Q10, glutathion, trà xanh … đều có tác dụng chống gốc tự do.Các nghiên cứu trên động vật và người đã chứng minh một cách thuyết phục tác dụng quang bảo vệ của các chất chống oxy hóa tự nhiên và tổng hợp khi sử dụng tại chổ trước khi tiếp xúc với UVR.

oo gl

Do đó, một chiến lược hợp lý để phòng ngừa ung thư da là tránh tiếp xúc với tia UV và sử dụng các chất chống oxy hóa đường uống hay dùng ngoài da để ngăn ngừa stress oxy hóa và tăng cường khả năng sửa chữa DNA.

G

www.daykemquynhon.ucoz.com

Nhận xét về bài dịch của cá nhân

29 Sưu tầm bởi GV. Nguyễn Thanh Tú # Google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Hindawi Publishing Corporation Oxidative Medicine and Cellular Longevity Volume 2014, Article ID 860479, 6 pages http://dx.doi.org/10.1155/2014/860479

Review Article The Role of Antioxidants in Skin Cancer Prevention and Treatment Aleksandar Godic,1 Borut Poljšak,2 Metka Adamic,3 and Raja Dahmane2 1

Department of Dermatology, Cambridge University Hospitals, Addenbrooke’s Hospital, Hills Road, Cambridge CB2 0QQ, UK Faculty of Health Studies, Zdravstvena pot 5, 1000 Ljubljana, Slovenia 3 Dermatology Centre Parmova, Parmova Street 53, 1000 Ljubljana, Slovenia 2

Correspondence should be addressed to Aleksandar Godic; aleksandar.godic@gmail.com Received 16 December 2013; Accepted 24 February 2014; Published 26 March 2014 Academic Editor: Eugene A. Kiyatkin Copyright © 2014 Aleksandar Godic et al. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Skin cells are constantly exposed to reactive oxygen species (ROS) and oxidative stress from exogenous and endogenous sources.

UV radiation is the most important environmental factor in the development of skin cancer and skin aging. The primary products caused by UV exposure are generally direct DNA oxidation or generation of free radicals which form and decompose extremely quickly but can produce effects that can last for hours, days, or even years. UV-induced generation of ROS in the skin develops oxidative stress when their formation exceeds the antioxidant defense ability. The reduction of oxidative stress can be achieved on two levels: by lowering exposure to UVR and/or by increasing levels of antioxidant defense in order to scavenge ROS. The only endogenous protection of our skin is melanin and enzymatic antioxidants. Melanin, the pigment deposited by melanocytes, is the first line of defense against DNA damage at the surface of the skin, but it cannot totally prevent skin damage. A second category of defense is repair processes, which remove the damaged biomolecules before they can accumulate and before their presence results in altered cell metabolism. Additional UV protection includes avoidance of sun exposure, usage of sunscreens, protective clothes, and antioxidant supplements.

1. Introduction Ultraviolet radiation (UVR) is an essential risk factor for the development of premalignant skin lesions as well as of melanoma and nonmelanoma skin cancer. Skin cancer generally develops in the epidermis (the outermost layer of skin), so a tumor is usually clearly visible, which makes it easier to detect. There are various types of skin cancer. One main class is formed by the cutaneous melanocytes—melanoma. The other main types are basal cell carcinoma and squamous cell carcinoma, cancers of the epithelial cells. These carcinomas of the skin (basal cell and squamous cell carcinomas) are sometimes, collectively, called “nonmelanoma skin cancers.”

While exposure to UVR is the risk factor most closely linked to the development of skin cancer, other environmental factors (such as ionizing radiation, chronic arsenic ingestion, and immunosuppression) and genetic factors (such as

family history, skin type, and genetic syndromes) also potentially contribute to carcinogenesis. UVR exposure appears to promote the induction of skin cancer by two mechanisms.

The first involves direct mutagenesis of epidermal DNA, which promotes the induction of neoplasia. The second is associated with immune suppression, which allows the developing tumor to escape immune surveillance and grow progressively [1].

It is known that UVR exposure results in photochemical modification of the genetic material (DNA), but most of this damage is accurately and efficiently repaired by the cell. However, if the amount of damage is too great, some of the alterations to the DNA may remain as permanent mutations. DNA absorbs UV light, and the absorbed energy can break bonds in the DNA. Most of the DNA breakages are repaired by proteins present in the cell nucleus, but unrepaired genetic damage of the DNA can lead to skin

2 cancers. As already mentioned previously, solar UVR induces a variety of photoproducts in DNA, including cyclobutanetype pyrimidine dimers, pyrimidine-pyrimidone (6–4) photoproducts, thymine glycols, cytosine damage, purine damage, DNA strand breaks, and DNA-protein crosslinks.

It has been proposed that if unrepaired damage occurs to regulatory genes (e.g., tumor suppressor genes), this may be involved in the process of carcinogenesis. In this context, mutations to and activation of genes may be important.

Other responses likely to result from UVR exposure of cells include increased cellular proliferation, which could have a tumor-promoting effect on genetically altered cells, as well as changes in components of the immune system present in the skin [2].

Solar radiation was tested for carcinogenicity in a series of exceptional studies in mice and rats. Large numbers of animals were studied, and well-characterized benign and malignant skin tumors developed in most of the surviving animals. Although the reports are deficient in quantitative details, the results provide convincing evidence that sunlight is carcinogenic for the skin of animals [3]. Although DNA damage due to reactive oxygen species formation is not a rare event since it is estimated that human cell sustains an average of 105 oxidative hits per day due to cellular oxidative metabolism [4], DNA is functionally very stable, so that the incidence of cancer is much lower than one would expect, taking into account the high frequency of oxidative hits.

It seems that in rapidly dividing epithelium, such as the epidermis, nuclear damage triggered by some xenobiotics may not be so important because of the constant introduction of new healthy cells, whereas a DNA mutation has a much higher probability to become fixed to a transformed phenotype in tissues (e.g., liver) with slow cell turnover [5].

This may explain at least in part why the absolute number of clinically well-recognizedhuman skin carcinogens is so small.

The specific mutations needed to activate an oncogene would be rarer. The probability of mutating five genes needed for cancer formation, such as an oncogene and both alleles of two particular tumor suppressor genes, is at best 10−20 . With 106 proliferating keratinocytes per cm2 in human skin, and âˆź1 cm2 exposed, less than one person in 1010 would develop a tumor. However, clonal expansion increases by 1,000-fold the number of targets for the next mutation and increases the probability of tumor formation. It is widely believed that cancer development inhumans and laboratory animals is caused by sequential mutations and clonal outgrowth of somatic cells.

Most important oxidative damage prevention mechanisms include antioxidative enzymatic and nonenzymatic defenses as well as repair processes. But the problem arises with age, when endogenous antioxidative mechanisms and repair processes do not work anymore in the effective way.

The identification of free radical reactions as initiators and promoters of the cancer process implies that interventions aimed at limiting or inhibiting these factors should be able to reduce the rate of cancer incidence. There still remains the answer regarding controversial data on the use of synthetic antioxidants in cancer prevention and treatment.

Oxidative Medicine and Cellular Longevity

2. Skin Antioxidant Defenses Although the skin possesses an elaborate antioxidant defense system to deal with oxidative stress, excessive and chronic exposure to UV light or other oxidizing agents (e.g., cigarette smoke) can overwhelm the cutaneous antioxidant and immune response capacity, leading to oxidative damage and immunotoxicity, premature skin aging, and skin cancer.

A biological antioxidant has been defined as any substance that when present at low concentrations compared to those of an oxidizable substrate significantly delays or prevents oxidation of that substrate [6]. Antioxidant functions are associated with lowering oxidative stress, DNA damage, malignant transformation, and other parameters of cell damage in vitro as well as epidemiologically with lowered incidence of certain types of cancer and degenerative diseases. Antioxidants attenuate the damaging effects of reactive oxygen species (ROS) and can impair and/or reverse many of the events that contribute to epidermal toxicity and disease. However, increased or prolonged free radical action can overwhelm ROS defense mechanisms, contributing to the development of cutaneous diseases, disorders, and skin cancer. The two main categories of antioxidant defenses are those whose role is to prevent the generation of ROS and those that intercept any radicals that are generated [7]. The defense system exists in aqueous and membrane compartments of cells and can be enzymatic and nonenzymatic. A second category of natural antioxidants are repair processes, which remove the damaged biomolecules before they accumulate to cause altered cell metabolism or viability [7].

The skin is equipped with a network of protective antioxidants. They include enzymatic antioxidants such as glutathione peroxidase, superoxide dismutase and catalase, and nonenzymatic low-molecular-weight antioxidants such as vitamin E isoforms, vitamin C, glutathione (GSH), uric acid, and ubiquinol [8]. Various other components present in skin are potent antioxidants including ascorbate, uric acid, carotenoids, and sulfhydrils. Water-soluble antioxidants in plasma include glucose, pyruvate, uric acid, ascorbic acid, bilirubin, and glutathione. Lipid-soluble antioxidants include alpha-tocopherol, ubiquinol-10, lycopene, �-carotene, lutein, zeaxanthin, and alpha-carotene. In general, the outer part of the skin, the epidermis, contains higher concentrations of antioxidants than the dermis [9, 10]. In the lipophilic phase, �-tocopherol is the most prominent antioxidant, while vitamin C and GSH have the highest abundance in the cytosol. On molar basis, hydrophilic nonenzymatic antioxidants including L-ascorbic acid, GSH, and uric acid appear to be the predominant antioxidants in human skin [11]. Their overall dermal and epidermal concentration are more than 10- to 100-fold greater than those found for vitamin E or ubiquinol.

The antioxidant capacity of the human epidermis is far greater than that of dermis. This was demonstrated in the studies by Shindo et al. [9, 10] where enzymatic and nonenzymatic antioxidants in human epidermis and dermis from six healthy volunteers undergoing surgical procedures were measured. A similar study was done by Shindo et al.

[8] where enzymatic and nonenzymatic antioxidants in

Oxidative Medicine and Cellular Longevity epidermis and dermis of hairless mice were compared.

Catalase, glutathione peroxidase, and glutathione reductase were higher in epidermis than dermis. Lipophilic antioxidants (alpha-tocopherol, ubiquinol 9, and ubiquinone 9) and hydrophilic antioxidants (ascorbic acid, dehydroascorbic acid, and glutathione) were also higher in epidermis than in dermis. The stratum corneum (SC) was found to contain both hydrophilic and lipophilic antioxidants. Vitamins C and E (both �- and �-tocopherols) as well as GSH and uric acid were found to be present in the SC [12]. Surprisingly, they were not distributed evenly, but in gradient fashion, with low concentrations on the outer layers and increasing concentrations toward the deeper layers of the SC. This phenomenon may be explained by the fact that O2 partial pressure is higher in the upper SC, which already causes a mild oxidative stress resulting in the partial depletion of antioxidants.

Taken together, all the major antioxidant enzymes are present in skin but their role in protecting cells against oxidative damage generated by UVR has not been elucidated.

In response to the attack of ROS, the skin has developed a complex antioxidant defense system including, among others, the manganese-superoxide dismutase (MnSOD). The study of Poswig et al. [13] revealed that adaptive antioxidant response of manganese-superoxide dismutase following repetitive UVA irradiation can be induced. The authors provide evidence for the increasing induction of MnSOD upon repetitive UVA irradiation that may contribute to the effective adaptive UVA response of the skin during light hardening in phototherapy. The study of Fuchs et al. [5] on mouse skin showed that acute UV exposures lead also to changes in glutathione reductase and catalase activity in mouse skin but to insignificant changes in superoxide dismutase and glutathione peroxidase. The study of Sander et al. [14] confirmed that chronic and acute photodamage are mediated by depleted antioxidant enzyme expression and increased oxidative protein modifications.

3. The Importance of Antioxidants in Decreasing ROS Formation and Skin Cancer Prevention The only protection of our skin against UVR is its endogenous protection (melanin and enzymatic antioxidants) and antioxidants we consumed with the food (vitamin A, C, E, etc.). Dietary antioxidants thus play a major role in maintaining the homeostasis of the oxidative balance. Vitamin C (ascorbic acid), vitamin E (�-tocopherol), beta-carotene, and other micronutrients such as carotenoids, polyphenols, and selenium have been evaluated as antioxidant constituents in the human diet. UVR exposure affects the skin antioxidants.

Ascorbate, GSH, SOD, catalase, and ubiquinol are depleted in UV-B exposed skin, both dermis and epidermis. Levels of electron paramagnetic resonance (EPR) detectable ascorbyl radicals rise on UV exposure of skin. Studies of cultured skin cells and murine skin in vivo have indicated that UVRinduced damage involves the generation of ROS and depletion of endogenous antioxidant systems [15]. For example,

3 in the study by Shindo et al. [8], enzymatic and nonenzymatic antioxidants in epidermis and dermis and their responses to ultraviolet light of hairless mice were compared. After irradiation epidermal and dermal catalase and superoxide dismutase activities were greatly decreased. �-Tocopherol, ubiquinol 9, ubiquinone 9, ascorbic acid, dehydroascorbic acid, and reduced glutathione decreased in both epidermis and dermis by 26–93%. Oxidized glutathione showed a slight, nonsignificant increase. Many other studies confirmed that acute exposure of human skin to UVR in vivo leads to oxidation of cellular biomolecules that could be prevented by prior antioxidant treatment. There have been many studies performed where different antioxidants or combinations of antioxidants and different phytochemicals were tested in order to find evidence against ROS-induced damage. The outcomes of the studies examining the influence of exogenous antioxidants on the photoaging or damage protective effects, which are relevant for clinical practice, were in details presented elsewhere by Pandel et al. [16] and Poljsak et al. [17].

4. Vitamin C Oral vitamin C supplements (500 mg/day) were taken by 12 volunteers for 8 weeks resulting in significant rises in plasma and skin vitamin C content [15]. Supplementation had no effect on the UVR-induced erythemal response.

The skin malonaldehyde content was reduced by vitamin C supplementation, but, surprisingly, reductions in the skin content of total glutathione and protein thiols were also seen. Authors speculate that this apparently paradoxical effect could be due to regulation of total reductant capacity by skin cells, such that vitamin C may have been replacing other reductants in these cells.

Ascorbic acid was a photoprotectant in clinical human UV studies at doses just above the minimal erythema dose (MED). An opaque cream containing 5% ascorbic acid did not induce dermal sensitization in 103 human subjects. A product containing 10% ascorbic acid was nonirritant in a 4day minicumulative patch assay on human skin and a facial treatment containing 10% ascorbic acid was not a contact sensitizer in a maximization assay on 26 humans [15]. Many other studies have found that vitamin C can increase collagen production, protect against damage from UVA and UVB rays, correct pigmentation problems, and improve inflammatory skin conditions (reviewed in [16–18]).

5. Vitamin E Skin exposure to UV and ozone alone and in combination resulted in a significant potentiation of the UV-induced vitamin E depletion [19], which means that vitamin E is efficiently quenching ROS during UVR skin exposure. Depletion of vitamin E is one of the earliest oxidative stress markers in human skin exposed to UVR and other environmental stress [20]. One study showed that the number of sunburn to cells was decreased by treatment with the antioxidant tocopherol and may result from both direct protection from free radicals and indirect protection by means of increased epidermal

4 thickness [21]. Additionally, Packer and Valacchi [19] showed that vitamin E has skin barrier-stabilizing properties. Vitamin E provides protection against UV-induced skin photodamage through a combination of antioxidant and UV absorptive properties. Topical application of alpha-tocopherol on mouse skin inhibits the formation of cyclobutane pyrimidine photoproducts. However, topically applied alpha-tocopherol is rapidly depleted by UVB radiation in a dose-dependent manner [22].

6. �-Caroten �-carotene is a major constituent of commercially available products administered for systemic photoprotection. �carotene supplements are frequently used as so-called oral sun protectants, but studies proving a protective effect of oral treatment with �-carotene against skin responses to sun exposure are scarce and conflicting results have been reported [23]. Studies on the systemic use of �-carotene provide evidence that 15–30 mg/d over a period of about 10– 12 weeks produces a protective effect against UV-induced erythema. Similar effects have been attributed to mixtures of carotenoids or after long-term intake of dietary products rich in carotenoids. Supplementation with carotenoids contributes to basal protection of the skin but is not sufficient to obtain complete protection against severe UV irradiation [23]. Studies showed that the efficacy of �-carotene in systemic photoprotection depends on the duration of treatment and on the dose [23]. For successful intervention, treatment with carotenoids is needed for a period of at least ten weeks [24]. A study by Stahl et al. [25] was performed where carotenoids and tocopherols antioxidant effect was investigated against scavenging of ROS generated during photooxidative stress. It was investigated whether antioxidant oral supplementation may protect the skin from UV-induced erythema. The antioxidants used in this study provided protection against erythema in humans and may be useful for diminishing sensitivity to UV light. Heinrich et al. [26] additionally compared the erythema protective effect of betacarotene (24 mg/d from an algal source) to that of 24 mg/d of a carotenoid mix consisting of the three main dietary carotenoids, beta-carotene, lutein, and lycopene (8 mg/d each). A randomized, placebo-controlled clinical trial on the efficacy of oral �-carotene (50 mg/day over 5 years) in prevention of skin cancer in patients with recent nonmelanoma skin cancer showed no significant effect of �-carotene on either number or time of occurrences of new nonmelanoma skin cancer [27]. In a separate trial among healthy men, 12 years of supplementation with �-carotene (50 mg on alternate days) produced no reduction of the incidence of malignant neoplasms, including nonmelanoma skin cancer [28]. It must be pointed out that these intervention trials were conducted with patients whose skin cancer was primarily UV induced and it remains to be seen whether antioxidants are clinically effective in prevention of cutaneous chemocarcinogenesis [29]. Although the photoprotective effects of beta-carotene are thought to originate from its antioxidant properties, some studies documented prooxidant effects of beta-carotene.

Oxidative Medicine and Cellular Longevity

7. Retinoids A study was done to compare the effects of dietary administration of a vitamin A drug (13-cis-retinoic acid) to the natural form of vitamin A (retinyl palmitate). Female mice were administered a chemical carcinogen to evaluate the incidence and severity on mouse skin tumor promotion. The results showed that retinyl palmitate inhibited the number and weight of tumors, whereas 13-cis-retinoic acid resulted in a decrease in weight but not in number of tumors promoted [30]. In another study, tumors were chemically induced in a group of Swiss mice over a 23-week period. The topical application of 13-cis-retinoic acid was compared to natural vitamin A (retinyl palmitate). This study showed that both retinyl palmitate and 13-cis-retinoic acid inhibited the development of skin papillomas and also had a marked effect on skin cancers [31].

8. Coenzyme Q10 It was recently reported that coenzyme Q10 protects against oxidative stress-induced cell death and enhances the synthesis of basement membrane components in dermal and epidermal cells [32]. Coenzyme Q10 (CoQ10) was reported to reduce ROS production and DNA damage triggered by UVA irradiation in human keratinocytes in vitro. Further, CoQ10 was shown to reduce UVA-induced MMPs in cultured human dermal fibroblasts [33]. It was reported that it is considered that CoQ10 appears to have also a cutaneous healing effects in vivo [34].

9. Glutathione In cell culture models using human skin cells, it has been clearly shown that glutathione depletion leads to a large sensitization to UVA (334 nm, 365 nm) and near-visible (405 nm) wavelengths as well as to radiation in the UVB (302 nm, 313 nm) [35, 36]. There is a direct correlation between the levels of sensitization and cellular glutathione content.

Additional evidence that glutathione is a photoprotective agent in skin cells is derived from experiments which have demonstrated that glutathione levels in both dermis and epidermis are depleted by UVA treatment [37].

10. Green Tea In vitro and in vivo animal and human studies suggest that green tea polyphenols are photoprotective in nature and can be used as pharmacological agents for the prevention of solar UVB light-induced skin disorders including photoaging, melanoma, and nonmelanoma skin cancers after more clinical trials in humans. Topical treatment or oral consumption of green tea polyphenols (GTP) inhibits chemical carcinogenor UV radiation-induced skin carcinogenesis in different laboratory animal models. Topical application of GTP prior to exposure of UVB protects against UVB-induced local as well as systemic immune suppression in laboratory animals, which was associated with the inhibition of UVB-induced

Oxidative Medicine and Cellular Longevity infiltration of inflammatory leukocytes [38]. Another study of Vayalil et al. [39] demonstrated that topical application of green tea polyphenols reduced UVB-induced oxidation of lipids and proteins and depletion of antioxidant enzymes.

Other protective effects include the reduced production of ROS and lipid peroxidation products, a reduced depletion of Langerhans cells and of endogenous antioxidant systems as reported by Afaq and Mukhtar [40].

11. Conclusions Skin DNA molecules are constantly “bombarded” by ROS originating from endogenous processes as well as from environmental agents and from radiation sources. Antioxidants might act by quenching free radicals and by enhancing the DNA enzyme repair systems through a posttranscriptional gene regulation of transcription factors [41]. The repair capacity of human skin cells therefore directly relates to the probability of initiation of the carcinogenesis process and eventually tumor formation. Evidence is accumulating that dietary changes and special nutrients may help to reduce oxidative stress and free radical formation and thereby slow down the skin damage process. Exogenous antioxidants like vitamins C and E and many others cannot be synthesized by the human body and must be taken up by the diet. Since the effectiveness of endogenous antioxidant system is diminished during aging, the exogenous supplementation of antioxidants might be a protective strategy against age-associated skin oxidative damage. It can be concluded that oxidative stress is a problem of skin cells and endogenous as well as exogenous antioxidants could play an important role in decreasing it.

However, it is important to pretreat the skin with antioxidants before sun exposure. Animal and human studies have convincingly demonstrated pronounced photoprotective effects of “natural” and synthetic antioxidants when applied topically before UVR exposure. No significant protective effects of melatonin or the vitamins when applied alone or in combination were obtained when antioxidants were applied after UVR exposure. UVR-induced skin damage is a rapid event, and antioxidants possibly prevent such damage only when present in relevant concentration at the site of action at the beginning and during oxidative stress [42]. Treatment of the skin with antioxidants after the damage was caused by UVR might cause additional harmful effects on cell cycle control and apoptosis process.

Antioxidants may thus have dichotomous activities with respect to carcinogenesis, namely, suppressing carcinogenesis by preventing oxidative damage to DNA [43] and promoting carcinogenesis by allowing survival of cells that are metabolically impaired (e.g., in altered matrix environments). Besides, the photoprotective effects of antioxidants are significant when applied in distinct mixtures in appropriate vehicles.

According to Stahl et al. [23], endogenous photoprotection is complementary to topical photoprotection, and these two forms of prevention clearly should be considered mutually exclusive. The most important strategy to reduce the risk of sun UV radiation damage is to avoid the sun exposure and the use of sunscreens. The next step is the use of exogenous

5 antioxidants orally or by topical application and interventions in preventing oxidative stress and in enhanced DNA repair.

Conflict of Interests The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this paper.

References [1] S. K. Katiyar and H. Mukhtar, “Green tea polyphenol (-)epigallocatechin-3-gallate treatment to mouse skin prevents UVB-induced infiltration of leukocytes, depletion of antigenpresenting cells, and oxidative stress,” Journal of Leukocyte Biology, vol. 69, no. 5, pp. 719–726, 2001.

[2] “International program on chemical safety, Environmental health criteria 160, Ultraviolet radiation,” 1994, http://www. inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc160.htm.

[3] International Agency for Research on Cancer (IARC), “Summaries and Evaluations, Solar and ultraviolet radiation. Volume 55,” 1992, http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/ vol55/volume55.pdf.

[4] C. G. Fraga, P. A. Motchnik, M. K. Shigenaga, H. J. Helbock, R. A. Jacob, and B. N. Ames, “Ascorbic acid protects against endogenous oxidative DNA damage in human sperm,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 88, no. 24, pp. 11003–11006, 1991.

[5] J. Fuchs, M. E. Huflejt, L. M. Rothfuss, D. S. Wilson, G. Carcamo, and L. Packer, “Acute effects of near ultraviolet and visible light on the cutaneous antioxidant defense system,” Photochemistry and photobiology, vol. 50, no. 6, pp. 739–744, 1989.

[6] B. Halliwell and J. Gutteridge, Free Radicals in Biology and Medicine, Clarendon Press, Oxford, UK, 3rd edition, 1999.

[7] K. H. Cheeseman and T. F. Slater, “An introduction to free radical biochemistry,” British Medical Bulletin, vol. 49, no. 3, pp.

481–493, 1993.

[8] Y. Shindo, E. Witt, and L. Packer, “Antioxidant defense mechanisms in murine epidermis and dermis and their responses to ultraviolet light,” Journal of Investigative Dermatology, vol. 100, no. 3, pp. 260–265, 1993.

[9] Y. Shindo, E. Witt, D. Han et al., “Recovery of antioxidants and reduction in lipid hydroperoxides in murine epidermis and dermis after acute ultraviolet radiation exposure,” Photodermatology Photoimmunology and Photomedicine, vol. 10, no. 5, pp.

183–191, 1994.

[10] Y. Shindo, E. Witt, D. Han, W. Epstein, and L. Packer, “Enzymic and non-enzymic antioxidants in epidermis and dermis of human skin,” Journal of Investigative Dermatology, vol. 102, no.

1, pp. 122–124, 1994.

[11] J. Thiele, C. O. Barland, R. Ghadially, and P. Elias, “Permeability and antioxidant barriers in aged skin,” in Skin Aging, B. Gilchrest and J. Krutmann, Eds., Springer, Berlin, Germany, 2006.

[12] S. U. Weber, J. J. Thiele, C. E. Cross, and L. Packer, “Vitamin C, uric acid, and glutathione gradients in murine stratum corneum and their susceptibility to ozone exposure,” Journal of Investigative Dermatology, vol. 113, no. 6, pp. 1128–1132, 1999.

[13] A. Poswig, J. Wenk, P. Brenneisen et al., “Adaptive antioxidant response of manganese-superoxide dismutase following repetitive UVA irradiation,” Journal of Investigative Dermatology, vol.

112, no. 1, pp. 13–18, 1999.

6 [14] C. S. Sander, H. Chang, S. Salzmann et al., “Photoaging is associated with protein oxidation in human skin In Vivo,� Journal of Investigative Dermatology, vol. 118, no. 4, pp. 618–625, 2002.

[15] F. McArdle, L. E. Rhodes, R. Parslew, C. I. A. Jack, P. S. Friedmann, and M. J. Jackson, “UVR-induced oxidative stress in human skin in vivo: effects of oral vitamin C supplementation,�

Free Radical Biology and Medicine, vol. 33, no. 10, pp. 1355–1362, 2002.

[16] R. Pandel, B. Poljˇsak, A. Godic, and R. Dahmane, “Skin photoaging and the role of antioxidants in its prevention,� ISRN Dermatology, vol. 2013, Article ID 930164, 11 pages, 2013.

[17] B. Poljsak, R. Dahmane, and A. Godic, “Skin and antioxidants,�

Journal of Cosmetic and Laser Therapy, vol. 15, no. 2, pp. 107–113, 2013.

[18] B. Poljsak, M. Pesti, P. Jamnik, and P. Raspor, “Impact of environmental pollutants on oxidation-reduction processes in the cell environment,� in Encyclopedia of Environmental Health, J. Nriagu, Ed., Elsevier, 2011.

[19] L. Packer and G. Valacchi, “Antioxidants and the response of skin to oxidative stress: vitamin E as a key indicator,� Skin Pharmacology and Applied Skin Physiology, vol. 15, no. 5, pp.

282–290, 2002.

[20] J. J. Thiele, “Oxidative targets in the stratum corneum: a new basis for antioxidative strategies,� Skin Pharmacology and Applied Skin Physiology, vol. 14, no. 1, pp. 87–91, 2001.

[21] E. F. Ritter, M. Axelrod, K. W. Minn et al., “Modulation of ultraviolet light-induced epidermal damage: beneficial effects of tocopherol,� Plastic and Reconstructive Surgery, vol. 100, no. 4, pp. 973–980, 1997.

[22] E. S. Krol, K. A. Kramer-Stickland, and D. C. Liebler, “Photoprotective action of topically applied vitamin E,� Drug Metabolism Reviews, vol. 32, no. 3-4, pp. 413–420, 2000.

[23] W. Stahl and J. Krutmann, “Systemic photoprotection through carotenoids,� Hautarzt, vol. 57, no. 4, pp. 281–285, 2006.

[24] H. Sies and W. Stahl, “Carotenoids and UV protection,� Photochemical and Photobiological Sciences, vol. 3, no. 8, pp. 749–752, 2004.

[25] W. Stahl, U. Heinrich, H. Jungmann, H. Sies, and H. Tronnier, “Carotenoids and carotenoids plus vitamin E protect against ultraviolet light-induced erythema in humans,� The American Journal of Clinical Nutrition, vol. 71, no. 3, pp. 795–798, 2000.

[26] U. Heinrich, C. G¨artner, M. Wiebusch et al., “Supplementation with đ?›˝-carotene or a similar amount of mixed carotenoids protects humans from UV-induced erythema,â€? Journal of Nutrition, vol. 133, no. 1, pp. 98–101, 2003.

[27] E. R. Greenberg, J. A. Baron, T. A. Stukel et al., “A clinical trial of beta carotene to prevent basal-cell and squamous-cell cancers of the skin,� The New England Journal of Medicine, vol. 323, no.

12, pp. 789–795, 1990.

[28] C. H. Hennekens, J. E. Buring, J. E. Manson et al., “Lack of effect of long-term supplementation with beta carotene on the incidence of malignant neoplasms and cardiovascular disease,�

The New England Journal of Medicine, vol. 334, no. 18, pp. 1145– 1149, 1996.

[29] J. Fuch, M. Podda, and T. Zollner, “Redox modulation and oxidative stress in dermatotoxicology,� in Environmental Stressors in Health and Disease, J. Fuchs and L. Packer, Eds., Marcel Dekker, 2001.

[30] H. L. Gensler, R. R. Watson, S. Moriguchi, and G. T. Bowden, “Effects of dietary retinyl palmitate or 13-cis-retinoic acid on the promotion of tumors in mouse skin,� Cancer Research, vol. 47, no. 4, pp. 967–970, 1987.

Oxidative Medicine and Cellular Longevity [31] A. M. Abdel-Galil, H. Wrba, and M. M. El-Mofty, “Prevention of 3-methylcholanthrene-induced skin tumors in mice by simultaneous application of 13-cis-retinoic acid and retinyl palmitate (vitamin A palmitate),� Experimental Pathology, vol. 25, no. 2, pp. 97–102, 1984.

[32] K. Muta-Takada, T. Terada, H. Yamanishi et al., “Coenzyme Q10protects against oxidative stress-induced cell death and enhances the synthesis of basement membrane components in dermal and epidermal cells,� BioFactors, vol. 35, no. 5, pp. 435– 441, 2009.

[33] M. Inui, M. Ooe, K. Fujii, H. Matsunaka, M. Yoshida, and M. Ichihashi, “Mechanisms of inhibitory effects of CoQ10 on UVBinduced wrinkle formation in vitro and in vivo,� BioFactors, vol.

32, no. 1–4, pp. 237–243, 2008.

[34] B. S. Choi, H. S. Song, H. R. Kim et al., “Effect of coenzyme Q10 on cutaneous healing in skin-incised mice,� Archives of Pharmacal Research, vol. 32, no. 6, pp. 907–913, 2009.

[35] R. M. Tyrrell and M. Pidoux, “Endogenous glutathione protects human skin fibroblasts against the cytotoxic action of UVB, UVA and near-visible radiations,� Photochemistry and Photobiology, vol. 44, no. 5, pp. 561–564, 1986.

[36] R. M. Tyrrell and M. Pidoux, “Correlation between endogenous glutathione content and sensitivity of cultured human skin cells to radiation at defined wavelengths in the solar ultraviolet range,� Photochemistry and Photobiology, vol. 47, no. 3, pp. 405– 412, 1988.

[37] M. J. Connor and L. A. Wheeler, “Depletion of cutaneous glutathione by ultraviolet radiation,� Photochemistry and Photobiology, vol. 46, no. 2, pp. 239–245, 1987.

[38] S. K. Katiyar, “Skin photoprotection by green tea: antioxidant and immunomodulatory effects,� Current drug targets: Immune, endocrine and metabolic disorders, vol. 3, no. 3, pp. 234–242, 2003.

[39] P. K. Vayalil, C. A. Elments, and S. K. Katiyar, “Treatment of green tea polyphenols in hydrophilic cream prevents UVBinduced oxidation of lipids and proteins, depletion of antioxidant enzymes and phosphorylation of MAPK proteins in SKH-1 hairless mouse skin,� Carcinogenesis, vol. 24, no. 5, pp. 927–936, 2003.

[40] F. Afaq and H. Mukhtar, “Photochemoprevention by botanical antioxidants,� Skin Pharmacology and Applied Skin Physiology, vol. 15, no. 5, pp. 297–306, 2002.

[41] H. Schenk, M. Klein, W. Erdbr¨ugger, W. Dr¨oge, and K. SchulzeOsthoff, “Distinct effects of thioredoxin and antioxidants on the activation of transcription factors NF-đ?œ…B and AP-1,â€? Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 91, no. 5, pp. 1672–1676, 1994.

[42] F. Dreher, N. Denig, B. Gabard, D. A. Schwindt, and H. I. Maibach, “Effect of topical antioxidants on UV-induced erythema formation when administered after exposure,� Dermatology, vol. 198, no. 1, pp. 52–55, 1999.

[43] P. Gao, H. Zhang, R. Dinavahi et al., “HIF-dependent antitumorigenic effect of antioxidants in vivo,� Cancer Cell, vol. 12, no.

3, pp. 230–238, 2007.