Antioxidanter og Oxidanter

Antioxidants

Antioxidants are a large group of very diverse substances that are found everywhere. Every cell in an environment with oxygen – whether it is in a human, a fish, a plant, or is a single-celled organism such as a bacterium – contains antioxidants. Paradoxically, oxygen is vital for most cells on earth, and at the same time oxygen is a very reactive substance which can form oxidants substances that easily can oxidize other substances nearby. Oxidation can damage the function of a substance. This paradox is called the paradox of aerobic1 livs paradoks”. I hver celle er der derfor et antioxidativ netværk af stoffer som kan forhindre, hæmme eller udbedre de oxidative skader, som oxygen kan give på cellulære komponenter. 

Antioxidants are defined by their ability (in relatively low concentrations) to prevent or reduce oxidation of other molecules caused by oxidants. This can occur by preventing the formation of oxidants, or by neutralizing the oxidants and thus preventing them from oxidizing other molecules. A slightly broader definition of antioxidants also includes substances which remedy the damage caused by oxidants - e.g. DNA repair enzymes - and some also include other substances which in a more indirect way help in the antioxidant defense - e.g. metals which are necessary to some antioxidants work, substances that bind certain metals that can otherwise contribute to the formation of oxidants and substances that can increase the activity of antioxidants. Here, the focus will be on the substances that fall under the first definition.

1Aerob betegner biologiske processer, der kræver ilt. Anaerob betegner biologiske processer, der ikke kræver ilt. 

Products with Antioxidants

Serum Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Serum Vitamin C
Serum Vitamin C
Serum Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Serum Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Serum Vitamin C
Serum Vitamin C
Serum Vitamin C | PUCA - PURE & CARE

Serum Vitamin C

€7,95
Hydrogel EyeMask Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Ultra Hydrogel Eye Mask I PUCA - PURE & CARE
Hydrogel Eye Mask Ultra Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Hydrogel Eye Mask Ultra Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Hydrogel EyeMask Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Hydrogel EyeMask Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Ultra Hydrogel Eye Mask I PUCA - PURE & CARE
Hydrogel Eye Mask Ultra Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Hydrogel Eye Mask Ultra Vitamin C | PUCA - PURE & CARE
Hydrogel EyeMask Vitamin C | PUCA - PURE & CARE

Hydrogel Eye Mask Ultra Vitamin C

€5,95
Vitamin C Mist | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Mist | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Mist | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Mist | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Mist | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Mist | PUCA - PURE & CARE

Vitamin C Mist

€4,95
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE
Vitamin C Toner | PUCA - PURE & CARE

Vitamin C and Ferulic Acid Brightening Toner

€5,95
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Pomergranate | PUCA - PURE & CARE

Red Quadruple Antioxidant Sheet Mask

€3,95
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Avokado | PUCA - PURE & CARE

Combination Antioxidant Boost Sheet Mask

€3,95
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE
Sheet Mask Antioxidant Coconut | PUCA - PURE & CARE

Broad Range Antioxidant Skin Boost Sheet Mask

€3,95
Pomegranate Antioxidant Sheet Mask I PUCA - PURE & CARE
Pomegranate Antioxidant Sheet Mask I PUCA - PURE & CARE

Pomegranate Sheet Mask

€3,95

The balance between oxidants and antioxidants

Den balance, der er mellem oxidanter og antioxidanter – den såkaldte redox-balance - er vigtig for cellens funktioner. Tipper balancen til fordel for oxidanterne opstår såkaldt oxidativ stress, hvilket er blevet sat i forbindelse med mange forskellige lidelser. Balancen kan også gå den anden vej, men dette er ikke undersøgt ret meget. Som i de fleste andre sammenhængen, når det gælder livet, så handler det om at finde og bibeholde en balance, for oxidanter er ikke kun problematiske, som man først troede, men er også nødvendige for en række livsvigtige processer; og antioxidanter er ikke kun af det gode, men kan også i for stor koncentration give negative effekter. 

Many studies have been carried out with antioxidants to, for example, find out whether they can prevent or treat diseases. Clinical studies with humans have shown mixed results, so it is still debated whether antioxidants in the form of food supplements can promote health. There is no doubt that foods containing antioxidants promote health, but it does not seem to be the antioxidants alone that provide the positive effects.

The use of antioxidants

Antioxidanter findes i og tilsættes fx til fødevarer og mange antioxidanter anvendes også i kosmetik, hvor de menes at kunne afhjælpe den aldring som oxidanter menes at kunne forårsage. PUCA PURE & CARE anvender mange forskellige antioxidanter i sine produkter, hvoraf mange af dem er i form planteekstrakter af fx the-busken Camellia Sinensis, Troldnød-planten Hamamelis og Aloe Vera og andre er en form af de isolerede stoffer såsom Coenzym Q10 (Ubiquinone) og derivater af Vitamin C og E.

Oxidanter og antioxidanter - kemisk introduktion 

Oxidanter er her en bred betegnelse for stoffer, som kan oxidere andre stoffer – de kan også kaldes pro-oxidanter. I biologisk sammenhæng nævnes ofte frie radikaler, ROS og de lidt mindre kendte RNS. ROS står for Reactive Oxygen Species; reaktive oxygenforbindelser og RNS står for Reactive Nitrogen Species; reaktive nitrogenforbindelser (hvoraf de biologisk relevante også indeholder oxygen). Disse tre betegnelser overlapper delvist hinanden, således at fx nogle frie radikaler også er ROS og RNS, men der findes også frie radikaler, som ikke går under ROS/RNS-betegnelserne og der er ROS og RNS, der ikke er radikaler. Ofte bruges ordet ”ROS” som en fællesbetegnelse for de biologisk relevante oxidanter. 

How do the oxidants work?

For at forklare oxidanters virkning skal man se lidt nærmere på atomers opbygning og redox-reaktioner: Et atom indeholder generelt et antal protoner og neutroner, som udgør kernen og deromkring er et antal elektroner, som kort beskrevet bevæger sig i bestemte baner, som er ordnet i skaller, med forskellige afstand til kernen. Normalt findes elektronerne i par, men i frie radikaler er der en eller flere uparrede elektroner i den yderste skal, hvilket gør radikalet ustabilt og reaktivt. For at opnå stabilitet skal der normalt findes en elektron til den uparrede elektron – og det finder radikalet typisk i et nabo-molekyle eller -atom. Denne reaktion hvor en elektron bliver overført fra et stof til et andet kaldes en redox-reaktion. Se figur 1. ”Redox” er en sammentrækning af ordene ”reduktion” og ”oxidation”. Radikalet, som tager elektronen bliver reduceret, mens nabo-molekylet eller -atomet, som afgiver en elektron, bliver oxideret – og samtidig, hvis nabo-molekylet eller -atomet ikke i forvejen var et radikal, bliver da en radikal selv. Således kan dette nye radikal fortsætte reaktionen og tage en elektron fra et andet molekyle osv. Dette kaldes en radikal kædereaktion og denne vil fortsætte indtil det er to radikaler, som indgår i redoxreaktionen eller det er en type antioxidant, som kan håndtere at miste en elektron uden at blive reaktiv, der indgår i redoxreaktionen. På lignende måde kan ikke-radikale ROS molekyler indgå i redoxreaktioner eller omdannes til radikaler, som derefter indgår i redoxreaktioner. 

Figure 1: Illustration of a redox reaction between a radical (illustrated by a brown atom), which has an unpaired electron, and a substance (the blue atom), which can, for example, be a molecule with antioxidant properties, which can deal with losing an electron without becoming a reactive radical. The bottom figure (the green atom) represents a neighboring substance which cannot give up an electron without becoming an unstable and reactive radical.

Antioxidanter er både molekyler, som kan forhindre at et reaktiv radikal bliver dannet ud fra fx et ROS og molekyler, der, som beskrevet ovenfor, kan indgå i redoxreaktioner med ROS inklusiv radikaler – disse kaldes ofte også free-radical scavengers – og bliver i processen oxideret og agerer som såkaldte reducerende stoffer (de reducerer radikalet). I den proces kan antioxidanten risikere at blive en pro-oxidant og dermed kunne oxidere andre stoffer i stedet for at reducere dem. I kroppen har man et komplekst netværk af antioxidanter som hjælper hinanden med at håndtere ROS og dermed bibeholde redox-balancen. I de følgende to afsnit vil ROS og antioxidanter blive beskrevet mere detaljeret. 

ROS

- Free radicals

Reactive oxygen compounds, ROS, are generally relatively small molecules that want to take an electron and thus oxidize a neighboring molecule or atom, which, can lead to a radical chain reaction. The molecules and atoms involved in such a reaction may risk being changed and thereby lose their function. The substances that ROS most often attack are unsaturated lipids2 (fedtstoffer), proteiner og Nukleinsyrer (DNA og RNA). Lipider og proteiner udgør størstedelen af hver celles membran og derfor kan oxidation af disse have stor betydning for cellens funktion. Lipider udgør også en stor del af fx hudens sebum og oxidation af dette kan påvirke huden og er fx en del af akne-udviklingen. Proteiner udfører en meget lang række af funktioner i kroppen. Alle kroppens enzymer, som katalyserer utrolig mange processer og fx immunsystemets antistoffer er proteiner. Der findes strukturmolekyler som er proteiner og hormonelle proteiner. Således kan oxidation af proteiner påvirke meget forskelligt i kroppen. Oxidation af nukleinsyrer kan forårsage mutationer, som – hvis det ikke bliver rettet – kan medvirke i udviklingen af fx kræft. Oxidation og andre former for skader på molekyler sker hele tiden i kroppen, hvilket systemet håndterer ved at reparere skaderne eller fjerne og erstatte molekylerne som er skadet. Det er naturligvis ressourcekrævende og en balance, der skal bibeholdes, så der ikke akkumuleres mange skadede molekyler. Ved oxidativ stress er balancen tippet således at der er mere ROS end hvad det antioxidative forsvar kan håndtere, så der kommer flere skader på molekyler end hvad kroppens reparations- og oprydnings-system kan følge med til. 

What are the functions of free radicals?

ROS are often described as something that must be fought and removed, but it is important to point out that ROS are also necessary for the body, as they are part of various vital processes. For example, the immune system uses ROS to fight micro-organisms and ROS are also cell signaling substances in, for example, muscle contraction and in regulating blood pressure. Therefore, the body need a balanced level of ROS3.

ROS are formed naturally in the body (endogenous ROS) in connection with, for example, metabolism, where oxygen must be used - especially in the cells' mitochondria, where the body's energy "currency", ATP4, dannes via den såkaldte elektrontransportkæde. I denne proces flyttes elektroner mellem forskellige molekyler og i den forbindelse dannes fx ROS-molekylet superoxide anion radikal, som et biprodukt, hvis en elektron slipper ud af elektrontransportkæden og reagere med oxygen (O2). ATP og ROS produceres hele tiden i kroppen – og ekstra meget ved fx infektion, hvor også immunsystemet producere ROS og under træning, hvor cellerne forbruger mere ATP. Dannelsen af ROS kan også induceres af udefrakommende påvirkninger (exogen ROS) såsom forurening og solens stråler. 

The following list contains some of the biologically most important ROS:

Superoxide anion (02-·) er en ROS og også et radikal. Det dannes fx I elektrontransportkæden i cellernes mitokondrier og ved solens UV stråler. Superoxid anion radikalet er forløberen (precursor) for de flest andre ROS.

Hydrogen peroxide er en lidt mere stabil ROS. De kan dannes ud fra superoxid anion via antioxidant-enzymerne superoxid dismutase, som et led i bekæmpelsen af ROS.

Hydroxyl radical (·OH) er et meget reaktivt ROS og også et frit radikal, som reagerer meget hurtigt og ikke-specifikt med de fleste molekyler. Hydroxyl radikal dannes fx ud fra hydrogen peroxid i en metal-katalyseret redoxreaktioner5, hvor hydrogen peroxid omdannes til hydroxyl radikal og hydroxid ion (OH-).

Hypochlorous acid (HClO) er ROS, som fx dannes i immunceller til at bekæmpe mikroorganismer.

Nitric oxide (NO·) er en radikal RNS, som både er vand- og fedt-opløselig og kan således let komme rundt i kroppen. Det er et vigtigt signalmolekyle i kroppen, sm kontrollerer forskellige fysiologiske funktioner såsom blodtryk og afslapning af visse muskler og det spiller også en vigtig funktion i immunsystemet i forbindelse med inflammation. Produktionen af Nitrogenmonoxid reguleres normalt stramt.

Peroxynitrite (ONOO-) er en meget reaktiv RNS-anion, som fx kan dannes ud fra hydrogenperoxide og nitrit. Det kan dannes ved at superoxid anion reagerer med nitrogenmonoxid.

Peroxyl radical (ROO·) er betegnelse for en type af de radikaler, som fx lipider kan omdannes til, når de reagerer med en ROS og dermed bliver oxideret til et radikalt molekyle, som kan indgå i en radikal kædereaktion og dermed oxidere andre molekyler. 

2Umættede lipider er fedtstoffer som indeholder en eller flere dobbeltbinding, som ROS kan tage en elektron fra. Lipid peroxidation kaldes denne proces hvor den radikale kædereaktion sker med lipider, som nedbryder disse. 

3Man kan læse en meget grundig historisk og teknisk gennemgang af vidensudviklingen indenfor oxidanter i følgende artikel: Evolution of the Knowledge of Free Radicals and Other Oxidants. Skrevet af Di Meo, S. & Venditti, P. i journalen 'Oxidative medicine and cellular longevity'. 2020, Artikel ID 9829176. 

4ATP står for AdenosinTriPhosphat.  

5Metallet i disse reaktioner er typisk jern og kobber. To meget kendte reaktioner danner hydroxyl radikal – disse kaldes Fenton og Harber-Weiss reaktioner. 

The antioxidants

- The three lines of defense

The antioxidants are the body's response to the oxidants, ROS – the balance between them is important for the functions of each cell. This response can be divided into three "defense" lines: First are the antioxidants that inhibit the formation of oxidants - these are, for example, enzymatic antioxidants. The next line is the antioxidants which inhibit the oxidants from reacting with other molecules and thus break the radical chain reaction – these are, for example, smaller molecules that can give up an electron. The third line is the substances (which are not always classified as antioxidants) which have a more indirect effect by repairing the damage and promoting the formation and/or activity of antioxidants. Several different interactions take place between the different antioxidants. For example, some antioxidants help other antioxidants to be regenerated to their reduced form, so that they are again ready to donate an electron to an oxidant6

The different properties of the antioxidants

The antioxidative properties of antioxidants can be measured in many different ways7 og hver målemetode har sine fordele og ulemper. Antioxidanter har forskellig affinitet til de forskellige oxidanter, så én antioxidant kan ikke håndtere alle oxidanter. Dette afspejles også ofte i mange studier idet man kommer frem til at antioxidanter generelt virker bedre i sammenspil. Man kan gruppere antioxidanter på mange måder. Der er fx de vandopløselige og de fedtopløselige – dette er afgørende for hvor i kroppen de virker, idet de vandopløselige generelt vil være i vandholdige områder såsom inde i cellen, mens de fedstopløselig generelt vil være i fx cellemembranen. Man kan også inddele dem i de antioxidanter som kroppen selv danner og de antioxidanter som man må indtage for at få gavn af. Antioxidanter kan også inddeles i dem, som er enzymer og dem som ikke er – og dem som er kemisk fremstillet og udviklet af mennesker (syntetiske) og dem som fremstilles naturligt i naturen (naturlige). Langt de fleste antioxidanter er naturlige, men der er også nogle som er blevet udviklet af mennesker og som fx er brugt i del i fødevarer og kosmetik.  

6Læs fx om sammenspillet mellem Vitamin E og C i beskrivelserne af disse ingredients

7Dette kan man læse meget mere om i følgende artikel: Rasheed, A., & Azeez, R. F. A. A Review on Natural Antioxidants. Kapitel 5 i C. Mordeniz, Traditional and Complementary Medicine. IntechOpen. 2019.

The following list contains examples of important antioxidants and groups of antioxidants:

Superoxide dismutase (SOD)

Is a group of enzymes that catalyze the conversion of superoxide anion to oxygen and hydrogen peroxide, which can then be handled by other enzymes. Superoxide dismutase is found in almost all aerobic organisms and, for example, in food such as cabbage and wheat. The human body itself is capable of producing these enzymes, which are distributed throughout the body - also in the skin, where they also play an important role in the formation of fibroblasts. To function, the various sod enzymes must use specific metal ions as cofactors. The metals used are copper, zinc, iron, manganese or nickel. Therefore, superoxide dismutases are so-called metalloenzymes.

Catalase (CAT)

Is another group of enzymes that the human body can produce itself and which are also metalloenzymes because they need manganese or iron as cofactors. Catalase takes over the further processing of hydrogen peroxide from Superoxide dismutase and converts it into water and oxygen. This process happens very quickly and efficiently so that a catalase enzyme can convert approximately 6 million molecules of hydrogen peroxide into oxygen and water every minute – this is one of the highest turnover rates among enzymes.

Peroxiredoxins

Are a group of peroxidase enzymes which can also catalyze the breakdown of hydrogen peroxide and also peroxynitrite. These enzymes do not depend on a metal-ion cofactor and they are produced in the human body.

Glutathione peroxidase (GPx)

Is another group of enzymes that the body produces itself and that use selenium as a cofactor. Like catalase, glutathione peroxidase has a high affinity for hydrogen peroxide, which it can convert to water. Furthermore, they can also convert lipid peroxides into lipid alcohols. Glutathione peroxidase is part of the glutathione system, which consists of a collaboration with the tri-peptide glutathione, which acts as a coenzyme (auxiliary substance) for glutathione peroxidase and the enzyme group glutathione reductase, which takes care of reducing glutathione to its reduced active form. This system is found in humans, animals, plants and microorganisms.

Thioredoxin reductase

Is another enzyme group which, together with the antioxidant protein thioredoxin (Trx), forms part of the thioredoxin system, which constitutes a central antioxidant system in many organisms. This system can reduce disulfide bonds in e.g. oxidized proteins. The thioredoxin reductase enzyme uses NADPH8 som elektron-donor til at katalysere reduktionen og dermed aktiveringen af thioredoxin.

Coenzyme Q10

Which in reduced, partially oxidized and oxidized form is also called ubiquinol, semi-quinone and- or ubiquinone. This coenzyme group is produced in both humans, animals and most bacteria and plays a very important role in the electron transport chain, which ensures the production of the body's energy currency, ATP. Compared to proteins, it is a very small and fat-soluble molecule. It acts as an antioxidant as it can give up two electrons (therefore it exists in three redox stages).

Glutathione (GSH)

Is a small water-soluble and sulfur-containing tri-peptide (consists of three amino acids) which can be reversibly oxidized and reduced and thus act as a redox-active antioxidant. This substance is probably one of the body's most important antioxidants, which is produced in most aerobic organisms. It is in itself an antioxidant and, as mentioned, it is also part of the glutathione system, where it acts as a coenzyme for glutathione peroxidase, which uses it to reduce and thus neutralize oxidants. In that reaction, glutathione is oxidized and forms a bond with another oxidized glutathione via a disulfide bond, which can then be reduced back to the active glutathione form – this reaction is catalyzed by the enzyme glutathione reductase, which uses the coenzyme NADPH to donate the electrons.

Uric Acid

Is a small water-soluble compound that is produced in the body and occurs in very high concentration in the blood, where it acts as an antioxidant against hydroxyl radicals, peroxynitrite and hypochlorous acid, for example.

Melatonin

Is a small natural hormone that, for example, controls the circadian rhythm and which the body produces. It works both as a direct antioxidant by being able to give up an electron (but, unlike many other antioxidants, it cannot be re-reduced and is thereby a terminal antioxidant) and as an indirect antioxidant as it can, for example, stimulate the activity of antioxidant enzymes.

Melanin

Is a group of compounds that give the color to the skin and protect the skin against the sun's rays and can thereby reduce the formation of oxidants in the skin. Melanin is thus not a classic antioxidant.

Vitamin C, E and A

Are groups of well-known antioxidants9. Vitaminer produceres generelt ikke i kroppen, og derfor skal disse indtages med føden. Vitamin C er en vandopløselig redox-aktiv antioxidant, som fx kan reducere hydrogen peroxid og desuden samarbejder med fx Vitamin E og glutathion for at bibeholde redox-balancen. Man har opserveret at der generelt er højere koncentration af Vitamin C i epidermis i forhold til dermis. Vitamin A og E er fedtopløselige og særligt vitamin E er kendt for at beskytte fedtstofferne i cellemembraner ved at hæmme lipid peroxidation. Vitamin E kan gen-reduceres til den aktive form ved hjælp af fx Vitamin E, coenzyme Q10 and beta-carotene.

Carotenoids

Are a large group of fat-soluble, yellow-orange-red substances, which are found, for example, in many vegetables. There are over 700 naturally occurring carotenoids – examples include lycopene, lutein, zeaxanthin and probably the most studied carotenoid, beta-carotene. Six of these make up over 95% of the carotenoids that are found in the blood of humans10 og disse er også at finde i huden. Dyr producerer ikke selv karotenoider. Omkring 16 % af det indtagne beta-karoten bliver omdannet i menneskekroppen til retinol – dvs beta-karoten er en precursor for retinol (en vitamin A derivat). Sammen med vitamin E hjælper de til at hæmme lipid peroxidation – og desuden har beta-caroten også andre funktione i fx immunsystemet. Phenoler er en meget stor gruppe af meget forskellige stoffer, som især produceres i planter – hvoraf nogle af dem har antioxidative egenskaber.

Phenols

Phenols are a very large group of very different substances which are mainly produced in plants - some of which have antioxidant properties. Phenols can generally be grouped into four subgroups:

  • Phenolic acids; e.g. Caffeic Acid and Salicylic Acid
  • Phenolic monoterpenes; e.g. Eugenol and Menthol – these are typically volatile substances in e.g. essential oils.
  • Phenolic diterpenes; e.g. Canosol

Polyphenoles, which also can be grouped into four sub-groups:

  • Flavonoids, which are a group of over 5000 substances; e.g. Quercetin, Curcumin, and Catechin.
    Some of the flavonoids have been shown to be antioxidants and some are also anti-inflammatory, anti-vital, anti-carcinogenic and chelating agents (bind metals).
  • Tannins, which are found, for example, in wine and tea.
  • Lignans, which are found, for example, in seeds and whole grains
  • Stilbenes; e.g. Resveratrol, which is a known antioxidant in e.g. grapes.

Synthetically produced antioxidants

Synthetically produced man-made antioxidants such as Butylated Hydroxyanisole (BHA) and Butylated Hydroxytoluene (BHT). These have been and are still used in e.g. food, but are gradually being replaced by natural antioxidants, as some studies indicate that they can be harmful to humans.

Metal-bindende stoffer er ikke antioxidanter, men kan virke i det antioxidative system ved at binde metaller såsom jern og kobber, som ellers kan katalysere dannelse af ROS. Eksempler på metal-bindere er Citric Acid (Citronsyre), EDTA og Phytic Acid.

Selen og zink bliver nogle steder nævnt som mineralske antioxidanter. De er ikke antioxidanter i klassisk forstand, men medvirker ved at være cofaktorer for antioxidative enzymer (fx glutathion reductase og superoxid dismutase).  

8NADPH er den reducerede form af stoffet Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate, som er coenzymer, der indgår i over 40 reduktion-reaktionsprocesser i kroppen. 

9Man kan læse mere om disse vitaminer i beskrivelserne af disse på denne website.

10These six carotenoids are beta-carotene, beta-cryptoxanthin, alpha-carotene, lycopene, lutein and zeaxanthin.

Oxidative stress, health and aging

- Imbalance between oxidants and antioxidants

Oxidative stress is believed to be an important factor in many different diseases and conditions, but it is not clear in all cases whether the oxidative stress is a factor in the development of the condition or occurs as a consequence of the condition. Examples of diseases and conditions where oxidative stress is thought to play a role are, for example, alzheimer's, parkinson's, rheumatoid arthritis, diabetes, asthma, some forms of cancer and eye diseases and various inflammatory diseases and also in aging. Since oxidative stress is the imbalance between oxidants and antioxidants, research is conducted, and speculation is made as to whether antioxidants can remedy and/or prevent the conditions. Many in vitro studies suggest it, but it has not been proven clearly in the clinical in vivo studies done with humans. They have shown mixed results, which is why it is still debated whether antioxidants in the form of dietary supplements can promote health. In particular, clinical studies have been carried out with vitamin antioxidants as dietary supplements and they do not show that they can, provide a significant reduction in risk or the development of, for example, cardiovascular diseases. Some studies suggest, on the contrary, that dietary supplements with some antioxidants (vitamin a and beta-carotene) can cause a small increase in mortality among elderly and vulnerable groups and that beta-carotene can increase the incidence of lung cancer among smokers. Overall, studies suggest that a healthy lifestyle with adequate nutrition is important for health and is associated with the prevention of certain diseases, but it is not only because of the content of certain antioxidants it is more complex.11.   

Oxidative stress and aging in the skin

I forhold til aldring af kroppen inklusiv huden findes den såkaldte ”free radical theory of aging” – en teori, som er blevet udviklet med tiden og ny viden, om at oxidanter og de skader de forårsager er en afgørende faktor aldringen. Det er stadig en teori, men mange studier underbygger det og generelt er forskere enige om at celleskader forårsaget af oxidanter og oxidativ stress medvirker til aldringen. Det stemmer også med, at studier indikerer, at aktiviteten antioxidanter som dannes i kroppen og dermed det endogene antioxidative forsvar reduceres med alderen og samtidig ser man flere oxidative skader i kroppen. Det er derfor plausibelt, at antioxidanter kan hæmme aldringen. 

Aldring af huden sker som følge at flere komplekse mekanismer, som ofte deles op i iboende (intinsic) og udefrakommende (extrinsic) mekanismer af aldring. Den iboende eller kronologiske aldring er den uundgåelige aldring, der sker som følge at interne fysiologiske faktorer såsom gener og hormoner og menes at udgøre omkring 5 % af aldringen i form af fx tyndere og tørre hud med fine rynker. Den udefrakommende aldring sker som følge af forskellige miljøpåvirkninger såsom forurening, ernæring og sollys, hvoraf solens UV-stråler menes at udgøre ca 80 % af den udefrakommende aldring. Den udefrakommende aldring menes at være årsag til grovere rynker, reduktion af hudens elasticitet, ændring af hudens tekstur og hudtone og eventuelt øgningen af tykkelsen af epidermis (det yderste hudlag). 

Contributing factors to the aging of the skin

Oxidativ stress er en medvirkende proces i aldringen, men står ikke alene, i både de iboende og udefrakommende aldringsmekanismer. Af andre processer kan fx nævnes fænomenet ”inflamm-aging”, som er et lavt niveau af inflammation over længere tid og de såkaldte AGE, hvilket står for Advanced Glycation End products, som er proteiner, lipider eller nukleinsyrer, som har fået et sukkermolekyle bundet på sig, hvilket hæmmer molekylets funktion. De primære synlige aldringstegn i huden er rynker, ændring af elasticitet/tekstur og ujævn hudtone – og ROS menes at have en rolle i dem alle, hvorfor antioxidanter menes at kunne hæmme aldringen af huden. Det er derfor intuitivt at anvende antioxidanter i fx kosmetiske produkter, som netop smøres på huden og der skulle kunne neutralisere nogle af de oxidanter som dannes i huden fx som følge at solens UV-stråler. Der er studier, som tyder at topikal12 brug af nogle antioxidanter kan reducere aldringsprocessen forårsaget af sollys – de fleste studier er in vitro studier, som har set på specifikke cellulære processer med forbindelse til aldringsprocessen. Der er også in vivo studier med fx vitamin C, Resveratrol og ekstrakt af grøn the (indeholder polyphenoler), som har vist, at disse kan reducere solens skadelige virkninger13. Andre studier har vist, at sådan reduktion primært finder sted, hvis antioxidanter påføres huden før UV-bestråling og at antioxidanter generelt virker bedst, når flere kombineres. In vivo studier i mennesker har også vist, at man opnår større virkning, hvis antioxidanter bruges både topikalt og oralt samtidig i forhold til topikal eller oral brug alene. Og det er lettere at forebygge ydre aldringstegn end at reducere tilstedeværende aldringstegn. Topikal brug af antioxidanter har sine begrænsninger fx i forhold til rynker, som især dannes som følge af ændringer i hudens dermis, som ikke alle antioxidanter særlig let nå ind til ved topikal brug. Ud over de antioxidanter man kan smøre på huden, er der også de antioxidanter som kroppen selv producere og de antioxidanter, som indtages oralt. Huden er udstyret med et netværk af antioxidanter – både dem som kroppen producerer og dem som er indtaget med føden og derefter via blodet fordelt i kroppen. Generelt er der højere koncentration af antioxidanter i epidermis i forhold til dermis14. And if you look more closely at the very outermost layer of the epidermis, the stratum corneum, you find both water-soluble and fat-soluble and primarily the non-enzymatic antioxidants with the highest concentration in the deeper layers of the stratum corneum. Deeper in the epidermis, you find both the enzymatic and non-enzymatic antioxidants.

Factors with positive signs of aging in the skin

Et interessant studie har vist at 50-årige personer med en relativ høj koncentration af antioxidanter i huden har færre aldringstegn i forhold til personer med relativt lavt niveau af antioxidanter i huden. I et andet observationsstudie med personer inddelt i to grupper: dem under 45 og dem over 45 og max 55 år ved studiets start; så man på sammenhængen mellem indtag af fødevarer med højt indhold af antioxidanter og hudens aldring forårsaget af solens stråler. Over de 15 år, som studiet varede, så man en øgning af hudens aldring forårsaget af solen fra 42 % til 88 % generelt. Personer over 45 år, som spiste mad med højt indhold af antioxidant havde ca. 10 % færre tegn på aldring forårsaget af solens stråler over de 15 år i forhold til dem som spiste mad med lavt indhold af antioxidanter. Man fandt ikke samme forskel for personer under 45 år. Da en stor del af hudens aldring forårsages af solens stråler, tyder dette stude på at for den modne befolkning kan indtag af fødevarer med højt indhold af antioxidanter have en positiv virkning på hudens aldring.  

11Man kan læse mere om antioxidanter i forhold til kosttilskud, fødevarer og sygdomme here: https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/antioxidants/  

12Topical use means that a product is used by placing it on the body's surfaces; thus, all cosmetics are used via topical administration.

13UV filters in sunscreens can also contribute to the inhibition of the signs of skin aging.

14Læs evt mere om hudens opbygning i beskrivelsen af glycerin på denne website.

The use of antioxidants today

Antioxidanter findes mange forskellige produkter – både fra naturens side i fx fødevarer og tilsat i fremstillede varer. Fødevare kan indeholde både naturlige antioxidanter og naturlige og/eller syntetiske tilsatte antioxidanter – eksempelvis vitamin E som findes i mange olier, men også kan være tilsat og benævnes da E306. Andre eksempler på naturligt indhold af antioxidanter i fødevare er vitamin C i appelsin og broccoli, karotenoiderne beta-karoten og lycopene i tomater og Coenzyme Q10 i fx kød og nødder. Ud over fødevarer findes antioxidanter – både naturlige og syntetisk fremstillede – også i fx drikkevarer, kosttilskud som vitaminpiller, lægemidler, foder til dyr og kosmetik – og andre nok mindre almenkendte områder er fx i plastik-industrien, samt i brændstof, smøremidler, gummi og latex. De tilsættes generelt for at bevare kvaliteten af varen, som ellers kan blive forringet af oxidation – fx harskning af olier. 

Natural antioxidants

Especially within food and cosmetics, people are gradually moving more towards natural antioxidants (which can both be directly from nature in the form of e.g. extractions from plants or nature-identical synthetically produced antioxidants) - probably especially because some of the synthetically produced man-made antioxidants in studies suggest that they may be harmful at higher consumption levels.

The use of antioxidants within cosmetics

I kosmetik bruges mange forskellige antioxidanter – både i form af råvarer indeholdende én specifik antioxidant såsom vitamin C eller Coenzym Q10 og i form af komplekse antioxidant-rige ekstrakter såsom gulerodsekstrakt, kaffeekstrakt, the-ekstrakt og mange flere. De kan tilsættes både for at bevare produktets kvalitet og for at have en virkning på huden. Antioxidanter kan være svære at stabilisere og den biologiske tilgængelighed (optagelsen i huden) kan være lav pga. antioxidantens fysisk-kemiske egenskaber. Disse udfordringer udvikles der efterhånden løsninger på ved brug af forskellige teknikker til at stabilisere og levere antioxidanter og andre aktiver på. Normal brug af antioxidanter i kosmetiske produkter er generelt sikkert og mange studier tyder på at antioxidanter kan have flere positive effekter på huden. Men der er endnu ikke klar klinisk dokumentation for at de har de effekter, som man forventer ud fra den viden og de teorier man har om oxidanter og antioxidanter. Det må fremtidige studier undersøge nærmere.  

Sources

Alkadi H. A Review on Free Radicals and Antioxidants. Infectious disorders drug targets. 2020 20(1), 16–26.

Allemann, I. B.; & Baumann, L. Antioxidants Used in Skin Care Formulations. Skin Therapy Letter. 2008 september, vol 13, 7.

Website:
https://www.skintherapyletter.com/aging-skin/antioxidants/
Lokaliseret 25. november 2022.

Birangane, R.S.; Chole, D.G.; Reddy, K.; & Khedkar, S. A Review of Antioxidants. Journal of Indian Academy of Oral Medicine and Radiology. 2011; 23. S351-S353.

Bowe, W. P.; & Logan, A. C. Clinical implications of lipid peroxidation in acne vulgaris: old wine in new bottles. Lipids in health and disease. 2010; 9, 141.

Chen, J.; Liu, Y.; Zhao, Z.; & Qiu, J. Oxidative stress in the skin: Impact and related protection. International journal of cosmetic science. 2021; 43(5), 495–509.

Di Meo, S.; & Venditti, P. Evolution of the Knowledge of Free Radicals and Other Oxidants. Oxidative medicine and cellular longevity. 2020, 9829176.

Garrido-Maraver, J.; Cordero, M. D.; Oropesa-Avila, M.; Vega, A. F.; de la Mata, M.; Pavon, A. D.; Alcocer-Gomez, E.; Calero, C. P.; Paz, M. V.; Alanis, M.; de Lavera, I.; Cotan, D.; & Sanchez-Alcazar, J. A. Clinical applications of coenzyme Q10. Frontiers in bioscience (Landmark edition). 2014, 19(4), 619–633.

Goodarzi, S.; Rafiei S.; Javadi M.; Khadem Haghighian H.; & Noroozi S. A Review on Antioxidants and Their Health Effects. Journal of NItritiun and Food Security. 2018; 3 (2): 106-112.

Hoang H.T.; Moon J.-Y.; & Lee Y.-C. Natural Antioxidants from Plant Extracts in Skincare Cosmetics: Recent Applications, Challenges and Perspectives. Cosmetics. 2021; 8(4):106.

Hoeven, H.; & Prade, H. Aging Better: Clinical Approaches to the Visible Signs of Skin Aging. SOFW Journal – Home & Personal Care Ingredients & Formulations. 2022, 06, 20-24.

Hughes, M. C. B.; Williams, G. M.; Pageon, H.; Fourtanier, A.; & Green, A. C. Dietary Antioxidant Capacity and Skin Photoaging: A 15-Year Longitudinal Study. The Journal of investigative dermatology. 2021; 141(4S), 1111–1118.e2.

Lademann, J. Modern Trends in Sunscreens. Fra A Selection from the Lecture Block of the Cosmetic Science Conference of the DKG e.V. SOFW Journal – Home & Personal Care Ingredients & Formulations. 2022, 1/2, 7.

Lobo, V.; Patil, A.; Phatak, A.; & Chandra, N. Free radicals, antioxidants and functional foods: Impact on human health. Pharmacognosy reviews. 2010; 4(8), 118–126.

Michalak M. Plant-Derived Antioxidants: Significance in Skin Health and the Ageing Process. International journal of molecular sciences. 2022; 23(2), 585.

Oresajo, C.; Pillai, S.; Yatskayer, M.;Puccetti, G.; & McDaniel, D. H. Antioxidants and Skin Aging: A review. Cosmetic Dermatology. 2009; 22 (11), 563-570.

Poljšak, B.; & Dahmane, R. Free radicals and extrinsic skin aging. Dermatology research and practice. 2012, 135206. Rasheed, A., & Azeez, R. F. A. A Review on Natural Antioxidants. Kapitel 5 i C. Mordeniz, Traditional and Complementary Medicine. IntechOpen. 2019.

Reiter, R. J.; Tan, D. X.; Mayo, J. C.; Sainz, R. M.; Leon, J.; & Czarnocki, Z. Melatonin as an antioxidant: biochemical mechanisms and pathophysiological implications in humans. Acta biochimica Polonica. 2003; 50(4), 1129–1146.

Saljoughian, M. An Overview go Antioxidants. U.S. Pharmacist. 2008, 33 (10) HS22-HS28.

Sindhi, V.; Gupta, V.; Sharma, K.; Bhatnagar, S.; Kumari, R.; & Dhaka, N. Potential applications of antioxidants – A review. Journal of Pharmacy Research. 2013; 7, 828-835.

Trüeb R. M. Oxidative stress and its impact on skin, scalp and hair. International journal of cosmetic science. 2021; 43 Suppl 1, S9–S13.

Website:
https://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/antioxidants/
Lokaliseret 25. november 2022.

Wikipedia websites:
https://en.wikipedia.org/wiki/Antioxidant
https://en.wikipedia.org/wiki/Radical_(chemistry)#History_and_nomenclature
https://en.wikipedia.org/wiki/Coenzyme_Q10#Interactions
https://en.wikipedia.org/wiki/Reactive_oxygen_species
https://en.wikipedia.org/wiki/Free-radical_theory_of_aging
Lokaliseret 27. november 2022.

Yadav, A.; Kumari, R.; Yadav, A.; Mishra, J.P.; Srivastava, S.; & Prabha, S. Antioxidants and its functions in human body - A Review. Research in Environment and Life Science. 2016; 9. 1328-1331.

Zhang, S.; & Duan, E. Fighting against Skin Aging: The Way from Bench to Bedside. Cell transplantation. 2018; 27(5), 729–738.