Antioxidante

Modelu d'enllenáu d'espacios del metabolito antioxidante glutatión. La esfera mariella ye l'átomu reductor activu del azufre qu'apurre actividá antioxidante, ente que les esferes coloraes, azules, blanques, grises y negres representen los átomos d'osíxenu, nitróxenu, hidróxenu, y carbonu respeutivamente.

Un antioxidante ye una molécula capaz de retardar o prevenir la oxidación d'otres molécules. La oxidación ye una reaición química de tresferencia d'electrones d'una sustancia a un axente oxidante. Les reaiciones d'oxidación pueden producir radicales llibres qu'empiecen reaiciones en cadena qu'estropien les célules. Los antioxidantes terminen estes reaiciones quitando entemedios del radical llibre y inhiben otres reaiciones d'oxidación aferruñándose ellos mesmos. Por cuenta de esto ye que los antioxidantes son de cutiu axentes reductores tales como tioles o polifenoles. Los antioxidantes atópense conteníos na olivar, ayu, arroz integral, café, coliflor, brócoli, berenxena, jengibre, perexil, cebolla, cítricos, semolina, tomates, aceite de grana de la vide, té, romeru, ente otros munchos alimentos. La capacidá antioxidante de dellos frutos, como ye'l casu de les berenxenes, ye mayor mientres los sos estadios iniciales.[1] Tamién son parte importante constituyente de la lleche materno.

Anque les reaiciones d'oxidación son cruciales pa la vida, tamién pueden ser perxudiciales; polo tanto les plantes y los animales caltienen complexos sistemes de múltiples tipos d'antioxidantes, tales como glutatión, vitamina C, y vitamina E, según enzimes tales como la catalasa, superóxidu dismutasa y delles peroxidases. Los niveles baxos d'antioxidantes o la inhibición de les enzimes antioxidantes causen estrés oxidativo y pueden estropiar o matar les célules.

El estrés oxidativo foi acomuñáu a la patoxénesis de munches enfermedaes humanes. Por esta razón la farmacoloxía estudia de forma intensiva l'usu d'antioxidantes, particularmente como tratamientu p'accidentes cerebrovasculares y enfermedaes neurodexeneratives. Sicasí, desconozse si'l estrés oxidativo ye la causa o la consecuencia de tales enfermedaes. Los antioxidantes tamién son llargamente utilizaos como ingredientes en suplementos dietéticos cola esperanza de caltener la salú y de prevenir enfermedaes tales como'l cáncer y la cardiopatía isquémica. Anque dellos estudios suxirieron que los suplementos antioxidantes tienen beneficios pa la salú, otros grandes ensayos clínicos nun detectaron nenguna ventaya pa les formulaciones probaes y l'escesu de la suplementación puede aportar a dañible. Amás d'estes aplicaciones en medicina los antioxidantes tienen munches aplicaciones industriales, tales como conservantes d'alimentos y cosméticos y la prevención de la degradación del cauchu y la gasolina.

Historia

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El términu antioxidante foi utilizáu orixinalmente pa referise específicamente a un productu químicu que previniera'l consumu d'osíxenu. A finales del sieglu XIX y a principios de sieglu XX, estensos estudios fueron dedicaos a les aplicaciones d'antioxidantes n'importantes procesos industriales, tales como la prevención de la escomiu del metal, la vulcanización del cauchu, y la polimerización de combustibles na formación d'escoria en motores de combustión interna.[2]

Les primeres investigaciones sobre'l rol de los antioxidantes en bioloxía centrar nel so usu na prevención de la oxidación de grases insaturadas, que ye la causa de la rancidez.[3] L'actividá antioxidante podía ser midida a cencielles asitiando la grasa nun contenedor zarráu con osíxenu y midiendo la tasa de consumu d'ésti. Sicasí foi la identificación de les vitamines A, C, y E como antioxidantes la que revolucionó'l campu y condució a resolver la importancia de los antioxidantes na bioquímica de los organismos vivos.[4][5]

Los posibles mecanismos d'aición de los antioxidantes foi investigada per primer vegada cuando foi reconocíu qu'una sustancia con actividá antioxidante ye probable que seya una que s'aferruña a sigo mesma fácilmente.[6] La investigación en cómo la vitamina E previén el procesu de peroxidación de lípidos condució a la identificación d'antioxidantes como axentes reductores que previenen reaiciones oxidativas, de cutiu depurando especies reactives del osíxenu primero que puedan estropiar les célules.[7]

El desafíu oxidativo na naturaleza

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Artículu principal: Estrés oxidativo
Estructura de la vitamina antioxidante ácidu ascórbico (vitamina C).

Una paradoxa nel metabolismu ye qu'ente que la gran mayoría de la vida complexa rique del osíxenu pa la so esistencia, l'osíxenu ye una molécula altamente reactiva qu'estropia a los seres vivos produciendo especies reactives del osíxenu.[8] Poro, los organismos tienen una complexa rede de metabolitos y enzimes antioxidantes que trabayen xuntos pa prevenir el dañu oxidativo de los componentes celulares tales como'l ADN, proteínes y lípidos.[9][10] Xeneralmente los sistemes antioxidantes eviten qu'estes especies reactives sían formaes o les esanicien primero que puedan estropiar los componentes vitales de la célula.[8][9]

Les especies reactives del osíxenu que se producen nes célules inclúin el peróxidu d'hidróxenu (H2O2), el ácidu hipocloroso (HClO), y radicales llibres tales como'l radical hidroxilo (· OH) y el radical superóxidu (O2·−).[11] El radical del oxhidrilo ye particularmente inestable y reacciona rápido y de forma non específica cola mayoría de les molécules biolóxiques. Esta especie producir del peróxidu d'hidróxenu en reaiciones redox catalizadas por metales como la reaición de Fenton.[12] Estos oxidantes pueden estropiar les célules empezando reaiciones químiques en cadena tales como la peroxidación de lípidos o aferruñando l'ADN o proteínes.[9] Los daños al ADN pueden causar mutaciones y posiblemente cáncer si nun son revertíos polos mecanismos d'arreglu del ADN,[13][14] ente que los daños a les proteínes causen la inhibición d'enzimes, la desnaturalización y la degradación de proteínes.[15]

L'usu d'osíxenu como parte del procesu pa xenerar enerxía metabólica produz especies reactives del osíxenu.[16] Nesti procesu, el anión de superóxidu produzse como subproductu de dellos pasos na cadena de tresporte d'electrones.[17] Particularmente importante ye l'amenorgamientu de la coenzima Q nel complexu III, una y bones un radical llibre altamente reactivu fórmase como intermediariu (Q·−). Esti intermediariu inestable puede conducir a una perda d'electrones cuando estos salten direutamente al osíxenu molecular y formen el anión superóxidu en cuenta de movese cola serie de reaiciones bien controlaes de la cadena de tresporte d'electrones.[18] Nun sistema similar de reaiciones en plantes les especies reactives del osíxenu tamién se producen mientres la fotosíntesis so condiciones d'alta intensidá llumínica.[19] Esti efeutu ye compensáu en parte pola implicación de carotenoides na fotoinhibición, lo qu'implica qu'estos antioxidantes reaccionen coles formes sobre-amenorgaes de los centros de reaición fotosintéticos y de tal manera previenen la producción de superóxidu.[20]

Otru procesu que produz especies reactives del osíxenu ye la oxidación lipídica que tien llugar de resultes de la producción d'eicosanoides. Sicasí, les célules tán provistes de mecanismos que previenen oxidaciones innecesaries. Les enzimes oxidativas d'estes rutes biosintéticas tán coordinaes y son altamente regulaes.[21]

Metabolitos

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Descripción

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Los antioxidantes clasificar en dos amplios grupos, dependiendo de si son solubles n'agua (hidrofílicos) o en lípidos (hidrofóbicos). Polo xeneral los antioxidantes solubles n'agua reaccionen colos oxidantes nel citoplasma celular y el plasma sanguineu, ente que los antioxidantes liposolubles protexen les membranes de la célula contra la peroxidación de lípidos.[9] Estos compuestos pueden sintetizase nel cuerpu o llograr de la dieta.[10] Los distintos antioxidantes tán presentes nuna amplia gama de concentraciones en fluyíos corporales y texíos, con dellos tales como'l glutatión o la ubiquinona mayormente presente dientro de les célules, ente qu'otros tales como'l ácidu úrico distribúyense más uniformemente al traviés del cuerpu.

La importancia relativa y les interaiciones ente estos distintos antioxidantes constitúi una área complexa, con dellos metabolitos y sistemes d'enzimes teniendo efeutos sinérgicos ya interdependientes unos d'otros.[22][23] L'aición d'un antioxidante puede depender de la función apropiada d'otros miembros del sistema antioxidante.[10] La cantidá de proteición proporcionada por cualesquier antioxidante depende de la so concentración, de la so reactividá escontra la especie reactiva del osíxenu y del estáu de los antioxidantes colos cualos interactúa.[10]

Dellos compuestos contribúin a la defensa antioxidante quelando los metales de transición y evitando que catalicen la producción de radicales llibres na célula. Particularmente importante ye la capacidá de secuestrar el fierro, que ye la función de proteínes d'unión al fierro tales como la transferrina y la ferritina.[24] El seleniu y el cinc son comúnmente mentaos como nutrientes antioxidantes pero estos elementos químicos nun tienen nenguna aición antioxidante ellos mesmos sinón que se riquir pa l'actividá de delles enzimes antioxidantes.

Metabolito antioxidante !Solubilidá !Concentración

en sueru humanu (μM)[25]

Concentración en texíu del fégadu (μmol/kg)
Ácidu ascórbico (vitamina C) Agua |align="center" 50 – 60[26] 260 (home)[27]
Glutatión Agua |align="center" 325 – 650[28] 6.400 (home)[27]
Ácidu lipoico Agua |align="center" 0,1 – 0,7[29] 4 – 5 (aguarón)[30]
Ácidu úrico Agua |align="center" 200 – 400[31] 1.600 (home)[27]
Carotenos Lípidu |align="center" β-carotenu: 0,5 – 1[32]

retinol (vitamina A): 1 – 3[33]

5 (home, total de carotenoides)[34]
α-tocoferol (vitamina E) Lípidu |align="center" 10 – 40[33] 50 (home)[27]
Ubiquinol (coenzima Q) Lípidu |align="center" 5[35] 200 (home)[36]

Ácidu ascórbico

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El ácidu ascórbico o vitamina C ye un antioxidante monosacáridu atopáu n'animales y plantes. Como nun puede ser sintetizáu polos seres humanos y tien de ser llográu de la dieta ye una vitamina.[37] La mayoría de los otros animales pueden producir esti compuestu nos sos cuerpos y nun lo riquir nes sos dietes.[38] En célules, ye calteníu na so forma amenorgada pola reaición col glutatión, que se puede catalizar pola proteína disulfuro isomerasa y les glutarredoxinas.[39][40] L'ácidu ascórbico ye un axente reductor y puede amenorgar y de tal manera neutralizar especies reactives del osíxenu tal como'l peróxidu d'hidróxenu.[41] Amás de los sos efeutos antioxidantes direutos, l'ácidu ascórbico ye tamién un sustratu pa la enzima antioxidante ascorbato peroxidasa, una función que ye particularmente importante en resistencia al estrés en plantes.[42]

Glutatión

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El mecanismu de radical llibre de la peroxidación de lípidos.

El glutatión ye un péptidu que contién cisteína y ye atopáu na mayoría de les formes de vida aerobia.[43] Nun ye riquíu na dieta y ye sintetizáu nes célules dende les sos aminoácidos constitutivos.[44] El glutatión tien carauterístiques antioxidantes una y bones el grupu tiol na so porción de cisteína ye un axente reductor y puede ser ferruñosu y ser amenorgáu de forma reversible. Nes célules, el glutatión ye calteníu en forma amenorgada pola enzima glutatión reductasa y alternadamente amenorga otros metabolitos y sistemes d'enzimes según reacciona direutamente colos oxidantes.[39] Por cuenta de la so alta concentración y al so papel central en caltener l'estáu redox de la célula, el glutatión ye unu de los antioxidantes celulares más importantes.[43]

Melatonina

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La melatonina ye un poderosu antioxidante que puede cruciar fácilmente les membranes celulares y la barrera hematoencefálica.[45] A diferencia d'otros antioxidantes, la melatonina nun esperimenta un ciclu redox, que ye la capacidá d'una molécula d'esperimentar l'amenorgamientu y la oxidación repitíes vegaes. El completar un ciclu redox dexa a otros antioxidantes (tales como la vitamina C) actuar como pro-oxidantes y promover la formación de radicales llibre. La melatonina, una vegada que ye aferruñada nun puede amenorgase al so estáu anterior porque forma dellos productos finales estables una vegada que reacciona con radicales llibres. Poro, refirióse-y como antioxidante terminal (o suicida).[46]

Tocoferoles y tocotrienoles

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La vitamina E ye'l nome coleutivu pa un sistema d'ocho tocoferoles y tocotrienoles rellacionaos, que son vitamines antioxidantes liposolubles.[47] D'éstos, el α-tocoferol foi bien estudiáu yá que tien la biodisponibilidad más alta y el cuerpu preferentemente absuerbe y metaboliza esta forma.[48] La forma del α-tocoferol ye la más importante de los antioxidantes liposolubles y protexe les membranes de la célula contra la oxidación reaccionando colos radicales del lípidu producíos na reaición en cadena de peroxidación de lípidos.[47] Esto quita les formes entemedies de radicales llibres y evita que l'espardimientu de la reaición en cadena siga. Los radicales ferruñosos del α-tocoferoxil producíos nesti procesu pueden reciclase de nuevu a la forma amenorgada activa al traviés del amenorgamientu pol ascorbato, el retinol o'l ubiquinol.[49] Les funciones de les otres formes de la vitamina E tán menos estudiaes, anque'l γ-tocoferol ye un nucleófilo que puede reaccionar con mutágenos electrofílicos[48] y los tocotrienoles pue que tengan un rol especializáu na neuroprotección.[50]

Carotenoides

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Los carotenoides tán ente los pigmentos naturales más comunes y fueron carauterizaos hasta agora más de 600 compuestos distintos. Los carotenoides son responsables por munchos de los colores coloraos, mariellos y naranxa de les fueyes, frutes y flores de los vexetales, según tamién pol color de dellos inseutos, aves, peces y crustáceos. Solamente pueden ser sintetizaos por plantes, fungos, bacteries y algues, sicasí munchos animales incorporar al traviés de la dieta. Dos carotenoides dietarios importantes son el licopeno y el β-caroteno.[51][52] Estos tán arreyaos na eliminación (scavenging) de dos de les especies reactives del osíxenu, l'osíxenu singlete y el radical peroxilo. Amás son efeutivos desactivando molécules escitaes electrónicamente les cualos tán arreyaes na xeneración tantu de radicales como del propiu osíxenu singlete.[53] El quenching del singlete osíxenu polos carotenoides, asocede al traviés d'un quenching tanto físicu como químicu. La interaición de los carotenoides col osíxenu singlete, depende principalmente del quenching físicu, lo cual implica la tresferencia direuta d'enerxía ente dambes molécules. La enerxía del osíxenu singlete ye tresferida al carotenoide produciendo osíxenu triplete molecular (nel so estáu basal) y caroteno escitáu. El carotenoide retorna al so estáu basal, estenando esta enerxía al traviés de la interaición col solvente al so alredor. En contraste col quenching físicu, les reaiciones químiques ente l'osíxenu singlete y los carotenoides son de menor importancia, contribuyendo con menos del 0,05% de la tasa total de quenching. Puesto que los carotenoides permanecen intactos mientres el quenching físicu, del osíxenu singlete estos pueden ser reusados delles vegaes nestos ciclos de quenching. El β-caroteno y otros carotenodes, son los quenchers naturales más eficientes pal singlete osíxenu. La so actividá como quenchers ta rellacionada col númberu de dobles enllaces conxugaos presentes na molécula.[52][54] Los carotenoides, barren eficientemente los radicales peroxilos, especialmente cuando la tensión d'osíxenu ye baxa. La desactivación de los radicales peróxilos probablemente dependa de la formación aducto radical formando un carbonu central radical estabilizáu por resonancia[55][56] Cantrell y col (2003), reportaron la capacidá de seis carotenoides dietarios (β-caroteno, licopeno, zeaxantina, astaxantina, cantaxantina y luteina) pa quenchar l'osíxenu singlete nun modelu de membranes celulares, onde l'osíxenu singlete foi xeneráu tantu na fase aguacienta como na lipídica, atopando que'l licopeno y el β-caroteno exhibieron la tasa más rápida de quenching, siendo la luteína la menos eficiente. Los otros carotenides tuvieron constantes entemedies. Bandu y col (2004), realizaron un esperimentu, usando mures alimentaos con β-caroteno, pa determinar si esti sirve como antioxidante na piel espuesto a los rayos UV-A, actuando como quencher del osíxenu singlete, atopando que'l β-caroteno dietario atropar na piel y actúa como axente proteutor contra'l dañu oxidativo inducíu poles radiaciones UV-A, al traviés de quenching del osíxenu singlete. Los β-carotenos dietarios atropar na piel y actúen como axentes proteutores contra'l dañu oxidativo inducíu poles radiaciones UV-A, al traviés del quenching del osíxenu singlete.

Polifenoles

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Los polifenoles son fitoquímicos de baxu pesu molecular, esenciales pal ser humanu. Estos constitúin unu de los metabolitos secundarios de les plantes, más numberosos y distribuyíos por tola planta, con más de 800 estructures conocíes anguaño. Los polifenoles naturales pueden dir dende molécules simples (ácidu fenólico, hidroxitirosol, fenilpropanoides, flavonoides), hasta compuestos altamente polimerizados (lignines, taníns). Los flavonoides representen el subgrupu más común y llargamente distribuyíu y ente ellos los flavonoles son los más llargamente distribuyíos. Al tar llargamente distribuyíos nel reinu vexetal, constitúin parte integral de la dieta.[57][58][59] Los polifenoles tienen una estructura química ideal pa l'actividá como consumidores de radicales llibres. La so propiedá como antioxidante, provién del so gran reactividá como donantes d'electrones ya hidróxenos y de la capacidá del radical formáu pa estabilizar y deslocalizar l'electrón desapareado (termina la reaición en cadena) y de la so habilidá pa quelar iones de metales de transición.[60] Los polifenoles tienen una porción hidrofílica y una porción hidrofóbica, polo que pueden actuar en contra de ROS que son producíes en medios tanto hidrofóbicos como aguacientos. La so capacidá antioxidante esta direutamente rellacionada col grau de hidroxilación del compuestu.[57] Los flavonoides tienen una poderosa aición antioxidante in vitro, siendo capaces de barrer un ampliu rangu d'especies reactives del osíxenu, nitróxenu y cloru, tales como'l superóxidu, el radical hidroxilo, el radical peroxilo, el ácidu hipocloroso, actuando como axentes reductores. Amás pueden quelar iones de metales de transición.[59][61] Soobrattee y col (2005), evaluaron la capacidá antioxidante de distintes polifenoles atopando que comparáu colos antioxidantes fisiológicamente activos (glutatión, α-tocoferol, ergotioneina) y los sintéticos (trolox, BHT, BHA), estos compuestos exhibieron una eficacia mayor como antioxidantes. Roginsky (2003), midiendo l'actividá antioxidante de dellos polifenoles naturales, mientres la oxidación del metil-linoleato, atopó que tolos polifenoles estudiaos, amosaron una pronunciada actividá antioxidante, considerando que'l mecanismu molecular subxacente a l'actividá antioxidante de los polifenoles, ye'l d'actuar rompiendo la reaición en cadena. Los polifenoles con dos grupos hidroxilos axacentes o cualesquier otra estructura quelante, pueden xunir metales de transición. Los polifenoles actúen como consumidores del radical hidroxilo, el peroxinitrito y l'ácidu hipocloroso, actuando como axentes reductores.[57]

Actividaes pro-oxidantes

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Los antioxidantes que son axentes d'amenorgamientu pueden tamién actuar como pro-oxidantes. Por casu, la vitamina C tien actividá antioxidante cuando amenorga sustancies oxidantes tales como'l peróxidu d'hidróxenu,[62] sicasí puede tamién amenorgar iones de metales lo que conduz a la xeneración de radicales llibres al traviés de la reaición de Fenton.[63][64]

2 Fe3+ + Ascorbato → 2 Fe2+ + Dehidroascorbato
2 Fe2+ + 2 H2O2 → 2 Fe3+ + 2 OH· + 2 OH−

La importancia relativa de les actividaes de los antioxidantes como pro-oxidantes y antioxidantes ye una área d'investigación actual, pero la vitamina C, por casu, paez tener una aición mayormente antioxidante nel cuerpu.[63][65] Sicasí hai menos datos disponibles pa otros antioxidantes de la dieta, como los polifenoles antioxidantes,[66] el cinc,[67] y la vitamina E.[68]

Sistemes d'enzimes

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Ruta enzimática pa la detoxificación d'especies reactives del osíxenu.

Descripción

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Como colos antioxidantes químicos, les célules son protexíes contra'l estrés oxidativo por una rede d'enzimes antioxidantes.[8][9] El superóxidu lliberáu por procesos tales como la fosforilación oxidativa, primero conviértese en peróxidu d'hidróxenu y darréu amenórgase pa dar agua. Esta ruta de detoxificación ye'l resultáu de múltiples enzimes cola superóxidu dismutasa catalizando el primer pasu y depués les catalases y delles peroxidases qu'esanicien el peróxidu d'hidróxenu. Como colos metabolitos antioxidantes, les contribuciones d'estes enzimes pueden ser difíciles de dixebrar una d'otra, pero la xeneración de mures trexénicos qu'escarecen solo d'una enzima antioxidante pue ser informativa.[69]

Superóxidu dismutasa, catalasa y peroxirredoxinas

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Les superóxidu dismutasas (SODs) son una clase de les enzimes cercanamente rellacionaes que catalizan el pasaxe del anión de superóxidu en peróxidu d'osíxenu y d'hidróxenu.[70][71] Les enzimes SODs tán presentes en cuasi toles célules aerobies y nel líquidu estracelular.[72] Les enzimes superóxidu dismutasa contienen iones metálicos como cofactores que, dependiendo de la isoenzima, pueden ser cobre, cinc, manganesu o fierro. Nos seres humanos, les SODs de cinc/cobre tán presentes nel citosol, ente que les SODs de manganesu atópase nes mitocondries.[71] Tamién esiste una tercer forma de SODs en líquidos estracelulares, que contién el cobre y el cinc nos sos sitios activos.[73] La isoenzima mitocondrial paez ser la más importante biolóxicamente d'estos trés, yá que los mures qu'escarecen d'esta enzima muerren pocu dempués de nacer.[74] Sicasí, los mures qu'escarecen de SODs de cinc/cobre son vidables anque mengua la so fertilidá, ente que los mures ensin SODs estracelular tienen defectos mínimos.[69][75] En plantes, les isoenzimes de SODs tán presentes nel citosol y les mitocondrias, con SODs de fierro atopaes en cloroplastos y ausentes nos vertebraos y les lleldos.[76]

Les catalases son enzimes que catalizan la conversión del peróxidu d'hidróxenu n'agua y osíxenu usando fierro o manganesu como cofactor.[77][78] Esta proteína alcontrar nos peroxisomes de la mayoría de les célules eucariotes.[79] La catalasa ye una enzima inusual una y bones anque'l peróxidu d'hidróxenu ye'l so únicu sustratu, sigue un mecanismu de ping-pong. El so cofactor ye aferruñáu por una molécula de peróxidu d'hidróxenu y dempués refechu tresfiriendo l'osíxenu enllazáu a una segunda molécula de sustratu.[80] A pesar de la so evidente importancia na eliminación del peróxidu d'hidróxenu, los seres humanos con defectu xenéticu de la catalasa –"acatalasemia"– o los mures xenéticamente modificaos pa escarecer dafechu de catalasa sufren de pocos efeutos negativos.[81][82]

Estructura decamérica de AhpC, una 2-cisteín peroxirredoxina de Salmonella typhimurium.[83]

Les peroxirredoxines son peroxidases que catalizan l'amenorgamientu de peróxidu d'hidróxenu, hidroperóxidu orgánicu y peroxinitrito.[84] Estremar en tres clases: les típiques 2-cisteín peroxirredoxinas; les atípiques 2-cisteín peroxirredoxinas; y les 1-cisteín peroxirredoxinas.[85] Estes enzimes comparten el mesmu mecanismu catalíticu básicu, nel cual una cisteína redox-activa nel sitiu activu ye aferruñada a un ácidu sulfénico pol sustratu del peróxidu.[86]

Les peroxirredoxinas paecen ser importantes nel metabolismu antioxidante, pos los mures qu'escarecen de peroxirredoxina 1 o 2 encurtien la so esperanza de vida y sufren d'anemia hemolítica, ente que les plantes utilicen peroxirredoxinas pa quitar el peróxidu d'hidróxenu xeneráu nos cloroplastos.[87][88][89]

Sistemes tiorredoxina y glutatión

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El sistema de la tiorredoxina contién la proteína tiorredoxina de 12-kDa y la so tiorredoxina reductasa compañera.[90]

Les proteínes rellacionaes cola tiorredoxina tán presentes en tolos organismos secuenciaos, con plantes tales como la Arabidopsis thaliana que tien una diversidá particularmente grande d'isoformes.[91] El sitiu activu de la tiorredoxina consiste en dos cisteínas vecines, como parte d'un motivu estructural CXXC altamente calteníu que puede ciclar ente una forma activa del ditiol amenorgada y la forma ferruñosa del disulfuro. Nel so estáu activu, la tiorredoxina actúa como un axente d'amenorgamientu eficiente removiendo especies reactives del osíxenu y calteniendo otres proteínes nel so estáu amenorgáu.[92] Dempués de ser ferruñosu, la tiorredoxina activa ye refecha pola aición de la tiorredoxina reductasa, usando NADPH como donante del electrones.[93]

El sistema del glutatión inclúi glutatión, glutatión reductasa, glutatión peroxidasa y glutatión S-transferasa.[43] Esti sistema atopar n'animales, plantes y microorganismos.[43][94] La glutatión peroxidasa ye una enzima que contién cuatro cofactores de seleniu que catalizan la rotura del peróxidu d'hidróxenu y de hidroperóxidos orgánicos. Hai a lo menos cuatro distintos isoenzimes de glutatión peroxidasa n'animales.[95] La glutatión peroxidasa 1 ye la más abondosa y ye un bien eficiente removedor del peróxidu d'hidróxenu, ente que la glutatión peroxidasa 4 ye la más activa coles hidroperóxidos de lípidos. Ablucantemente, la glutatión peroxidasa 1 nun ye indispensable, yá que mures qu'escarecen d'esta enzima tienen esperances de vida normales,[96] pero son hipersensibles al estrés oxidativo inducíu.[97] Amás, les glutatión S-transferasas son otra clase d'enzimes antioxidantes dependientes de glutatión qu'amuesen una elevada actividá colos peróxidos de lípidos.[98] Estes enzimes atópase en niveles particularmente elevaos nel fégadu y tamién sirven nel metabolismu de la detoxificación.[99]

Estrés oxidativo y enfermedaes

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Piénsase que l'estrés oxidativo contribúi al desarrollu d'una amplia gama d'enfermedaes incluyendo la enfermedá d'Alzheimer,[100][101] la enfermedá de Parkinson,[102] les patoloxíes causaes pola diabetes,[103][104] l'artritis reumatoide,[105] y neurodexeneración n'enfermedaes de les neurones motores.[106] En munchos d'estos casos, nun ye claru si los oxidantes desencadenen la enfermedá, o si prodúcense de resultes d'esta y provoquen los síntomes de la enfermedá;[11] como alternativa plausible, una enfermedá neurodexenerativa puede resultar del tresporte axonal defectuosu de les mitocondrias que realicen reaiciones d'oxidación. Un casu nel cual esto encaxa ye nel particularmente bien entendíu papel del estrés oxidativo nes enfermedaes cardiovasculares. Equí, la oxidación de la lipoproteína de baxa densidá (LDL) paez remanar el procesu del aterogénesis, que da llugar a l'aterosclerosis, y finalmente a la enfermedá cardiovascular.[107][108] De la mesma, numberosos estudios repararon que'l estrés oxidativo promueve l'apoptosis per distintes víes de señalización.[109]

Una dieta con poques caloríes enllarga la esperanza de vida media y máxima en munchos animales. Esti efeutu puede implicar un amenorgamientu nel estrés oxidativo.[110] Ente que hai bona evidencia que sofita'l papel del estrés oxidativo nel avieyamientu n'organismos modelu tales Drosophila melanogaster y Caenorhabditis elegans,[111][112] la evidencia en mamíferos ye menos clara.[113][114][115] Dietes abondoses en frutes y vexetales, que tienen elevaos niveles d'antioxidantes, promueven la salú y amenorguen los efeutos del avieyamientu,[116] sicasí, la suplementación antioxidante de la vitamina nun tien nengún efeutu perceptible nel procesu d'avieyamientu, asina que los efeutos de les frutes y vexetales pueden nun tar rellacionaos col so conteníu d'antioxidantes.[117][118]

Efeutos na salú

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Tratamientu d'enfermedaes

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El celebru ye únicu tocantes a la so gran vulnerabilidá a daños oxidativos por cuenta de la so alta tasa metabólica y a niveles elevaos de lípidos poliinsaturados que son el blancu de la peroxidación de lípidos.[119] Poro, los antioxidantes son d'usu xeneral en medicina pa tratar delles formes de mancadures cerebrales. Los análogos de la superóxidu dismutasa,[120] como'l tiopentato de sodiu y propofol son usaos pa tratar daños por reperfusión y mancadura cerebral traumática,[121] ente que la droga esperimental NXY-059[122][123] y ebselen[124] son utilizaes nel tratamientu de los accidentes cerebrovasculares. Estos compuestos paecen prevenir el estrés oxidativo en neurones y prevenir l'apoptosis y el dañu neurolóxicu. Los antioxidantes tamién se tán investigando como posibles tratamientos pa les enfermedaes neurodexeneratives tales como la enfermedá d'Alzheimer, la enfermedá de Parkinson y la esclerosis llateral amiotrófica.[125][126]

Prevención d'enfermedaes

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Estructura del polifenol antioxidante resveratrol.

Los antioxidantes pueden anular los efeutos perxudiciales de los radicales llibres nes célules,[9] y la xente con una dieta de frutes y vexetales ricos en polifenoles y antocianinas tienen un riesgu más baxo de contraer cáncer, enfermedaes cardiaques y delles enfermedaes neurolóxiques.[127] Esta observación suxirió qu'estos compuestos pudieren prevenir enfermedaes tales como dexeneración macular,[128] inmunidá suprimida por cuenta de una nutrición probe,[129] y neurodexeneración, que son causaos pol estrés oxidativo.[130] Sicasí, a pesar del papel claru del estrés oxidativo nes enfermedaes cardiovasculares, estudios controlaos usando vitamines antioxidantes nun amosaron nengún amenorgamientu claru nel progresu o riesgu de contraer enfermedaes cardiaques.[131] Esto suxer qu'otres sustancies nes frutes y los vexetales (posiblemente los flavonoides) a lo menos espliquen parcialmente la meyor salú cardiovascular de quien peracaben más frutes y vexetales.[132]

Piénsase que la oxidación de lipoproteínas de baxa densidá nel sangre contribúi a les enfermedaes cardiaques y n'estudios d'observación iniciales atopóse que xente que tomaba suplementos de la vitamina E tenía riesgos más baxos de desenvolver enfermedaes cardiaques.[133] Por consiguiente realizáronse a lo menos siete grandes ensayos clínicos conducíos pa probar los efeutos del suplementu antioxidante con vitamina E, en dosis que s'estendíen dende los 50 a los 600 mg per día. Sicasí, en nengún d'estos ensayos atopó un efeutu estadísticu significativu de la vitamina E sobre el númberu total de muertes o nes muertes por cuenta d'enfermedaes cardiaques.[134]

Ente que dellos ensayos investigaron suplementos con altes dosis d'antioxidantes, l'estudiu "Supplémentation en Vitamines et Mineraux Antioxydants" (EL SO.VI.MAX) testeó l'efeutu de la suplementación con dosis comparables a les d'una dieta sana.[135] Más de 12.500 homes y muyeres de Francia tomaron tanto dosis baxes de antioxidates (120 mg d'ácidu ascórbico, 30 mg de vitamina E, 6 mg de beta-caroteno, 100 g de seleniu, y 20 mg de cinc) o píldores de placebo por un permediu de 7,5 años. Los investigadores atoparon que nun había nengún efeutu estadísticu significativu de los antioxidantes na esperanza de vida media, cáncer, o enfermedaes cardiaques. Sicasí, un analís d'un subgrupu demostró un amenorgamientu del 31% nel riesgu de cáncer n'homes, pero non en muyeres.

La producción d'antioxidantes naturales y los antioxidantes que se llogren cola alimentación, nun ye abonda pa la mayoría de les persones, por esa razón munches compañíes alimentarias y de nutracéuticos vienden formulaciones d'antioxidantes como suplementos dietéticos y estos son llargamente consumíos nos países industrializaos.[136] Estos suplementos pueden incluyir químicos específicos antioxidantes, como'l resveratrol (de les granes d'uva), combinaciones d'antioxidantes, como'l "ACES" productos que contienen beta-caroteno (provitamina A), vitamina C, vitamina Y y Selenio, o yerbes especiales que se sabe que contienen antioxidantes, como'l té verde y el jiaogulan. Anque dalgunos de los niveles de vitamines antioxidantes y minerales na dieta son necesarios pa la bona salú, hai considerables duldes sobre si los suplementos antioxidantes son beneficiosos y, en casu afirmativu, qu'antioxidantes ser y en qué cantidaes.[127][137][138]

La terapia antioxidante ye una de les temes de mayor actividá investigadora nos últimos años, nos qu'empezaron a sumase la presencia de diversos nanomateriales con potenciales propiedaes farmacolóxiques.[139]

Exerciciu físicu

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Mientres l'exerciciu, el consumu d'osíxenu puede aumentar por un factor mayor a 10.[140] Esto da llugar a un gran aumentu na producción d'oxidantes y los resultaos de los daños que contribúi a la fatiga muscular mientres y dempués del exerciciu. La respuesta inflamatoria que se produz dempués de trabayosos exercicios tamién ta acomuñada col estrés oxidativo, especialmente nes 24 hores dempués d'un periodu de sesiones d'exerciciu. La respuesta del sistema inmunitariu a los daños causaos pol exerciciu llega al so máximu de 2 a 7 díes dempués del exerciciu, el periodu d'adautación mientres el cual el resultáu d'una mayor aptitú ye mayor. Mientres esti procesu los radicales llibres son producíos polos neutrófilos pa esaniciar el texíu estropiáu. Como resultancia, elevaos niveles d'antioxidantes tienen el potencial pa tornar los mecanismos de recuperación y adautación.[141]

Les pruebes de los beneficios de los suplementos antioxidantes nel exerciciu brengosu refundiaron resultaos contradictories. Hai fuertes nicios de qu'una de les adautaciones derivaes d'exerciciu ye'l fortalecimientu de les defenses antioxidantes del organismusobremanera'l sistema de glutatión, pa faer frente al aumentu de estrés oxidativo.[142] Ye posible qu'esti efeutu pueda ser en cierta midida una proteición contra les enfermedaes que tán acomuñaes al estrés oxidativo, lo que podría apurrir una esplicación parcial de la menor incidencia de les enfermedaes más comunes y una meyora na salú de les persones que realicen exerciciu regularmente.[143]

Sicasí nun se repararon beneficios en deportistes que tomen suplementos de vitamina A o E.[144] Por casu, a pesar del so papel clave na prevención de la peroxidación de los lípidos de membrana, en 6 selmanes de suplementación con vitamina E nun se reparen efeutos sobre'l dañu muscular en corredores de maratón.[145] Anque paez ser que nun hai un aumentu nes necesidaes de vitamina C nos atletes hai delles pruebes de que los suplementos de vitamina C aumenten la cantidá d'exerciciu intensu que puede faese y que'l suplementu de vitamina C antes d'estos exercicios puede amenorgar la cantidá de dañu muscular.[146][147] Sicasí, otros estudios nun atoparon tales efeutos y dalgunos suxeren que los suplementos con cantidaes tan altes como 1.000 mg inhiben la recuperación.[148]

Efeutos adversos

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Estructura del quelante ácidu fítico.

Ácidos reductores relativamente fuertes pueden tener efeutos negativos na nutrición al xunise colos minerales de la dieta como'l fierro y el cinc nel tracto gastrointestinal, lo que-yos torguen ser absorbíos.[149] Ente los exemplos más notables tán el ácidu oxálico, los taníns y ácidu fítico, que s'atopen en cantidaes elevaes en dietes vexetarianes.[150] Defectos de fierro y calciu son frecuentes nes dietes de los países en víes de desarrollu, onde la dieta tien menos carne y hai un eleváu consumu d'ácidu fítico de los frijoles y el pan ensin lleldu de granu enteru.[151]

Alimentos Ácidu reductor presente
Chocolate, espinaca, nabu y ruibarbo.[152] Ácidu oxálico
Granos enteros, maíz, llegumes.[153] Ácidu fítico
Té, frijoles, repollu.[152][154] Taníns

Antioxidantes non polares como'l eugenol, un importante componente del aceite de clavo de golor tien llendes de toxicidá que pueden ser superaos col mal usu de los aceites esenciales ensin esleir.[155] La toxicidá acomuñada con elevaes dosis d'antioxidantes solubles n'agua tal como l'ácidu ascórbico ye muncho menos común, una y bones estos compuestos pueden ser escretaos rápido na orina.[156] Dosis bien altes de dellos antioxidantes pueden tener efeutos nocivos al llargu plazu. Los analises d'ensayos de la eficacia de la beta-caroteno y retinol (CARET poles sos sigles n'inglés) en pacientes con cáncer de pulmón demostraron que los fumadores que tomen suplementos de beta-caroteno aumenten les sos probabilidaes de contraer esti tipu de cáncer.[157] Estudios posteriores confirmaron estos efeutos negativos n'el fumadores provocaos pol beta-caroteno.[158]

Estos efeutos nocivos tamién pueden trate nos non fumadores, según un recién metaanálisis de los datos incluyendo datos d'aproximao 230.000 pacientes amosóse que la suplementación con beta-caroteno, vitamina A, o vitamina E acomúñense a una mayor mortalidá, pero nun se ve un efeutu significativu cola vitamina C.[159]

Nun se repararon riesgos pa la salú cuando tolos estudios aleatorios esamináronse xuntos, pero un aumentu na mortalidá detectóse namái cuando los ensayos d'alta calidá y baxu error sistemáticu analizar por separáu. Sicasí, como la mayoría d'estos ensayos trataben con persones mayores, o que yá sufríen dalguna enfermedá, estos resultaos pueden nun ser aplicables a la población polo xeneral.[160] Estos resultaos son consistentes con dellos metaanálisis precedentes, que tamién suxirieron que la suplementación con vitamina E aumentaba la mortalidá,[161] y que los suplementos antioxidantes aumenten el riesgu de cáncer de colon.[162] Sicasí, los resultaos d'esti metaanálisis son inconconsistentes con otros estudios, como l'ensayu EL SO.VI.MAX, que suxer que los antioxidantes nun tienen nengún efeutu sobre les causes de mortalidá.[135][163][164][165] Polo xeneral el gran númberu d'ensayos clínicos llevaos a cabu sobre los suplementos antioxidantes suxeren que cualesquier d'estos productos nun tienen nengún efeutu sobre la salú o que causen un pequeñu aumentu na mortalidá nos vieyos o en grupos de la población vulnerables.[127][137][159]

Ente que l'alministración de suplementos antioxidantes utilízase llargamente nos intentos pa torgar el desarrollu de cáncer, propúnxose que los antioxidantes pueden, paradóxicamente, interferir colos tratamientos contra'l cáncer.[166] Créese qu'esto asocede yá que la redolada de les célules canceroses causa altos niveles de estrés oxidativo, faciendo qu'estes célules sían más susceptibles a un mayor estrés oxidativo inducíu polos tratamientos. De resultes, al amenorgar el estrés redox nes célules canceroses, créese que los suplementos antioxidantes mengüen la eficacia de la radioterapia y la quimioterapia.[167] Sicasí, esta esmolición nun paez ser válida, yá que foi encetada por múltiples ensayos clínicos qu'indiquen que los antioxidantes pueden ser neutrales o beneficioses nel tratamientu del cáncer.[168][169]

Discutinios

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Nun son pocos los espertos que caltienen posiciones crítiques sobre los supuestos efeutos beneficiosos atribuyíos a los suplementos d'antioxidantes. Naide alderica güei qu'hai pruebes de que los antioxidantes conteníu en frutes y hortolices tienen probablemente ciertos efeutos beneficiosos sobre distintos aspeutos de la salú. Consecuentemente, acéptase como un encamientu de consumu saludable la de tomar de forma regular estos productos naturales, frutes y verdures.

Pero afirmar, por estensión, que'l consumu de suplementos d'antioxidantes tien esos mesmos efeutos beneficiosos resulta científicamente rebatible. Ensin dulda son necesarios más y meyores pruebes científiques sobre esta cuestión:[170]

  • La American Heart Association reconoz que nun hai pruebes de que los suplementos d'antioxidantes tengan nengún papel na prevención del riesgu cardiovascular, y nun los encamienta, ya inclusive menta que dellos datos llindaos indiquen ciertos riesgos acomuñaos a estos productos.[171]
  • El National Cancer Institute, de la mesma forma, destaca que les evidencies p'afirmar que los suplementos d'antioxidantes xueguen dalgún papel na prevención del cáncer son insuficientes, y que, por tanto, tien de siguise una dieta saludable basada nos alimentos vexetales ensin recurrir a los suplementos.[172]

Midida y niveles nos alimentos

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Frutes y verdures son bones fontes d'antioxidantes.

La midida d'antioxidantes nun ye un procesu direutu, como ésti ye un grupu diversu de compuestos con diverses reactividades a diverses especies reactives del osíxenu. En teunoloxía de los alimentos, la capacidad de absorbancia de radicales del osíxenu (ORAC poles sos sigles n'inglés) convirtióse nel estándar actual de la industria pa determinar la capacidá d'antioxidantes n'alimentos, zusmios y aditivos alimenticios.[173][174] Otres pruebes de midida inclúin el reactivu de Folin-Ciocalteu y l'ensayu de capacidá antioxidante equivalente al trolox.[175][176] En medicina, una gama de diversos analises utilizar pa determinar la capacidá antioxidante del plasma sanguineu y de éstos, l'analís de ORAC ye'l más confiable.[177]

Los antioxidantes atópase en cantidaes que varien n'alimentos tales como vexetales, frutes,[178] ceberes del granu, llegumes y nueces. Dellos antioxidantes tales como licopeno y l'ácidu ascórbico pueden destruyise si son almacenaos enforma tiempu, o por cocción enllargada.[179][180] Otros compuestos antioxidantes son más estables, por casu los antioxidantes polifenólicos n'alimentos tales como ceberes, trigu integral y té.[181][182] Polo xeneral los alimentos procesaos contienen menos antioxidantes que los alimentos frescu y crudu, yá que los procesos de la preparación esponen l'alimentu al osíxenu.[183] Esiste un mercáu creciente n'alimentos funcionales, lo que traxo l'apaición de productos arriquecíos n'antioxidantes, como pueden ser diverses margarines o aceite d'oliva arriquecíu con licopeno.[184]

Compuestos antioxidantes Alimentos[154][185]
Vitamina C (ácidu ascórbico) Frutes y vexetales
Vitamina E (tocoferoles, tocotrienoles) Aceites vexetales
Antioxidantes polifenólicos (resveratrol, flavonoides) Té, café, soya, fruta, chocolate, oriéganu y vinu tinto.
Carotenoides (licopenu, carotenos) Frutes y vexetales

Dellos antioxidantes producir nel cuerpu y nun son absorbíos nel intestín. Un exemplu ye'l glutatión, que ye producíu a partir d'aminoácidos. Ente que cualesquier glutatión nos intestinos ye biforcáu pa lliberar cisteína, glicina y ácidu glutámico antes de ser absorbíu, inclusive les dosis orales grandes tienen pocu efeutu na concentración del glutatión nel cuerpu.[186] El ubiquinol (coenzima Q) tamién s'absuerbe mal nos intestinos y ye producíu nel home pola ruta del mevalonato.[36]

Usos en teunoloxía

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Conservadores d'alimentos

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Los antioxidantes utilícense como los aditivos alimenticios p'ayudar a caltener los alimentos. La esposición al osíxenu y la lluz del sol son los dos factores principales que causen la oxidación d'alimentos, asina que l'alimentu ye calteníu calteniéndolo na escuridá y sellándolo n'envases o entá cubrir en cera, como colos pepinos. Sicasí, como l'osíxenu ye tamién importante pa la respiración de la planta, almacenar los materiales de planta en condiciones anaerobies produz sabores y colores desagradables.[187] Polo tanto'l empaquetado de frutes fresques y vexetales contién una atmósfera d'osíxenu de 8%. ~Los antioxidantes son una clase especialmente importante de conservantes yá que a diferencia de les refugayes de bacteries o fungi, les reaiciones de la oxidación entá asoceden relativamente rápido n'alimentos conxelaos o esfrecíos.[188] Estos conservantes inclúin l'ácidu ascórbico (AA, Y300), el propil gallato (PG, Y310), los tocoferoles (Y306), la butilhidroquinona terciaria (TBHQ), la butil hidroxianisola (BHA, Y320) y el butil hidroxitolueno (BHT, Y321).[189][190]

Les molécules más comunes atacaes pola oxidación son les grases ensin encher; la oxidación volver rancies.[191] Puesto que los lípidos ferruñosos se descoloran de cutiu y tienen un gustu desagradable tal como sabores metálicos o sulfurados, ye importante evitar la oxidación n'alimentos ricos en grases. Asina, estos alimentos son raramente calteníos en secu; nel so llugar son calteníos afumaos, salaos o lleldaos. Los alimentos inclusive menos grasos tales como frutes se rocían colos antioxidantes sulfurados antes del ensugáu al aire. La oxidación ye catalizada de cutiu polos metales, que ye la razón pola cual les grases tales como la mantega nunca se deben envolubrar en papel d'aluminiu o caltener n'envases del metal. Dellos alimentos grasos tales como aceite d'oliva son protexíos parcialmente contra la oxidación pol so conteníu natural d'antioxidantes, pero siguen siendo sensibles a la fotooxidación.[192]

Usu industrial

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Dellos antioxidantes amestar a productos industriales. Un usu común ye como estabilizador en combustibles y llubricantes pa prevenir la oxidación, y na gasolina pa prevenir la polimerización que conduz a la formación de residuos nos motores.[193] Tamién s'utilicen pa prevenir la degradación oxidativa del cauchu, los plásticos y los pegamentos que causa una perda de la fuercia y flexibilidá d'estos materiales.[194] Los conservantes antioxidantes tamién s'amiesten a los cosméticos a base de grasa tales como llapiceros llabiales y cremes hidratantes pa prevenir la rancidez.

Aditivu !Componentes[195] Aplicaciones[195]
AO-22 N,N'-di-2-butil-1,4-fenilenediamina Aceites de turbinas y tresformadores, fluyíos hidraúlicos, ceres y grases
AO-24 N,N'-di-2-butil-1,4-fenilenediamina Aceite de baxa temperatura
AO-29 2,6-di-tert-butil-4-metilfenol Aceites de turbinas y tresformadores, fluyíos hidraúlicos, ceres, grases y gasolina
AO-30 2,4-dimetil-6-tert-butilfenol Combustible d'aviones
AO-31 2,4-dimetil-6-tert-butilfenol Combustible d'aviones
AO-32 2,4-dimetil-6-tert-butilfenol y 2,6-di-tert-butil-4-metilfenol Combustible d'aviones
AO-37 2,6-di-tert-butilfenol Combustible d'aviones llargamente utilizáu

Referencies

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Llectures complementaries

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Enllaces esternos

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