Stres oksydacyjny – zalety i wady - styczeń 2010

Nie tak dawno temu pisałem w swojej kolumnie o cholesterolu i sposobach na jego obniżenie. Z tematem tym bezpośrednio wiąże się tematyka antyoksydantów i środków spożywczych mogących zredukować ich poziom w organizmie. Jednak zanim zabierzemy się za eksterminację ROS (z ang. reactive oxygen species, reaktywne formy tlenu) upewnijmy się, czy naprawdę należy im się całkowita zagłada.
 
Stres oksydacyjny

Moja wykładowczyni zażartowała na zajęciach z fizjologii, że jedyną osobą, która zmarła z powodu nadmiaru tlenu był Michael Jackson. My jednak zostawimy w spokoju poziom saturacji pęcherzyków płucnych i zajmiemy się wolnymi rodnikami.

Stres oksydacyjny jest stanem braku równowagi pomiędzy działaniem reaktywnych form tlenu a biologiczną zdolnością do szybkiej detoksykacji reaktywnych produktów pośrednich lub naprawy wyrządzonych szkód. Wszystkie formy życia utrzymują w komórkach środowisko redukujące, które jest zachowywane przez aktywność enzymów podtrzymujących stan redukcji, poprzez ciągły dopływ energii metabolicznej. Zaburzenia w prawidłowym stanie redukcji mogą wywołać toksyczne działanie poprzez produkcję nadtlenków i wolnych rodników powodujących oksydacyjne uszkodzenia wszystkich składników komórki, szczególnie dotkliwe dla komórki są uszkodzenia białek, lipidów i DNA.

Stres oksydacyjny ma u ludzi znaczenie w takich chorobach jak: miażdżyca, choroba Parkinsona, choroba Alzheimera, ale może także odgrywać znaczącą rolę w zapobieganiu starzenia się w mechanizmie mitohormezy. Reaktywne formy tlenu mogą przynosić korzyści, ponieważ są m.in. używane przez układ immunologiczny do atakowania i zabijania patogenów. Reaktywne formy tlenu mają także znaczenie w sygnalizacji komórkowej, co określa się jako sygnalizację redoks. Jak to zwykle w nauce bywa, diabeł tkwi w szczegółach. Hormeza to zjawisko polegające na tym, że czynnik występujący w przyrodzie, szkodliwy dla organizmu w większych dawkach, w małych dawkach działa nań korzystnie. Już w XVI w. szwajcarski lekarz Paracelsus stwierdził, że to dawka (a nie substancja) czyni truciznę. Dobroczynny skutek wolnych rodników widoczny jest także przy stosowaniu SAA, gdzie antyoksydanty są niemile widziane z racji blokowania naturalnego procesu przemiany testosteronu w bardziej aktywną formę – DHT. Problem pojawia się w momencie, gdy „dawka” ROS przewyższa normę i organizm podejmuje się wszelkich działań, aby sprowadzić ich poziom do pożądanej ilości.

Za i przeciw

W aspekcie chemicznym stres oksydacyjny jest dużym wzrostem komórkowego potencjału redukcyjnego (staje się mniej ujemny) lub inaczej – dużym spadkiem możliwości redukcyjnych komórkowych ogniw redoks, takich jak glutation. Efekty działania stresu oksydacyjnego zależą od jego zasięgu; większe komórki mogą sobie poradzić z lokalnymi, małymi perturbacjami i odzyskać pierwotny stan. Jednakże większy stres oksydacyjny może spowodować śmierć komórki. Nawet umiarkowana oksydacja może wywołać apoptozę, a silniejszy stres może doprowadzić do martwicy.
Szczególnie destrukcyjnym elementem stresu oksydacyjnego jest produkcja reaktywnych form tlenu, do których zalicza się wolne rodniki i nadtlenki. Niektóre mniej reaktywne formy (takie jak ponadtlenki) mogą zostać zredukowane przez metale przejściowe lub inne reduktory (np. chinony) do bardziej agresywnych form rodników, które mogą spowodować w komórce rozległe uszkodzenia. Większość tych form tlenowych jest produkowana w niewielkiej ilości w trakcie normalnego metabolizmu aerobowego, a uszkodzenia, które wywołują są na bieżąco naprawiane. Jednakże, wysoki poziom stresu oksydacyjnego, który powoduje zmniejszenie puli ATP, uniemożliwia wejście komórki na drogę kontrolowanej, apoptotycznej śmierci, powodując jej martwicę.
Układ odpornościowy wykorzystuje właściwości utleniaczy, które produkują utleniające formy związków, jako centralny punkt mechanizmu zabijania patogenów. W ten sposób aktywowane fagocyty produkują zarówno ROS, jak i reaktywne formy azotu. Należą do nich ponadtlenki (•O2-), tlenek azotu (•NO) oraz ich szczególnie reaktywny produkt, jon azotowy (OONO-). Chociaż użycie tych wysoko reaktywnych związków w cytotoksycznej odpowiedzi fagocytów może spowodować uszkodzenia tkanek gospodarza, to brak specyficzności tych utleniaczy daje korzyść, gdyż niszczą one prawie każdą część komórek, które są ich celem. Zapobiega to uniknięciu przez patogen tej części odpowiedzi immunologicznej przy pomocy mutacji pojedynczej cząsteczki.

Mechanizm produkcji i zużycia utleniaczy

Najważniejszym źródłem reaktywnych form tlenu w warunkach normalnych u organizmów aerobowych jest prawdopodobnie „wyciekanie” zaktywowanego tlenu z mitochondriów w czasie normalnego oddychania tlenowego.
Do innych enzymów, które potrafią produkować ponadtlenki należą oksydaza ksantynowa, oksydazy NADPH i cytochromy P450. Nadtlenek wodoru jest produkowany przez liczne enzymy, w tym kilka oksydaz. Reaktywne formy tlenu odgrywają znaczącą rolę w sygnalizacji komórkowej, w procesie zwanym sygnalizacją redoks. Z tego powodu komórki muszą utrzymywać równowagę pomiędzy produkcją a zużywaniem reaktywnego tlenu, aby zachować homeostazę.
Najlepiej zbadanymi enzymatycznymi antyoksydantami komórkowymi są: dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), katalaza i peroksydaza glutationowa. Słabiej poznanymi (lecz prawdopodobnie tak samo ważnymi) oksydantami enzymatycznymi są peroksydyny i niedawno odkryty sulfideroksin. Inne enzymy o ważnych własnościach (chociaż nie najważniejszych w tym procesie) to paraoksynazy, transferazy glutationowe-S i dehydrogenazy aldehydowe.
Uważa się, że stres oksydacyjny jest powiązany z chorobą sercowo-naczyniową, ponieważ utlenianie LDL w śródbłonku naczyniowym prowadzi do powstania prekursorów blaszki miażdżycowej. Stres oksydacyjny ma także znaczenie w uszkodzeniach związanych z kaskadą ischemiczną powstającą w wyniku reperfuzji następującej po hipoksji. Taka kaskada występuje zarówno w przypadku udaru mózgu, jak i zawału serca.
Wiemy już czym są wolne rodniki i jakie potencjalne zagrożenia mogą spowodować w organizmie ludzkim. Teraz poznajmy naszych sojuszników w walce z nimi.

Galusan epigallokatechiny

Katechiny, z galusanem epigallokatechiny (EGCG) na czele, to chyba najpopularniejszy przeciwutleniacz, stosowany już od tysięcy lat. Spożywanie zielonej herbaty według licznych źródeł jest korzystne dla zdrowia. Zostało wykazane, że powoduje spalanie ludzkiego tłuszczu podczas spoczynku oraz zapobiega otyłości, poprawia także wrażliwość na insulinę u myszy. W czasie badań przeprowadzonych przez Uniwersytet w Birmingham wykazano, że przeciętny poziom spalania tłuszczu po zażyciu ekstraktu zielonej herbaty był o 17% większy niż po zażyciu placebo. Także proporcja energii ze spalania tłuszczu do całkowitej energii wytwarzanej przez organizm była po zażyciu ekstraktu większa. To sugeruje, że spożycie ekstraktu zielonej herbaty nie tylko zwiększa spalanie tłuszczu podczas średnio intensywnych ćwiczeń, ale również poprawia wrażliwość na insulinę i tolerancję glukozy u zdrowych młodych mężczyzn.

Zawartość kofeiny w suchych liściach zielonej herbaty jest około dwukrotnie wyższa niż w suchych ziarnach kawy. Zawartość kofeiny w gotowym napoju zależy jednak od sposobu zaparzania oraz ilości użytego surowca. Na ogół kawę zaparza się w oparciu o większą ilość surowca. W odniesieniu do tej samej objętości gotowego napoju szacuje się, że typowo zaparzona zielona herbata zawiera dwu- lub trzykrotnie mniej kofeiny niż przeciętnie zaparzona kawa. Oprócz kofeiny zielona herbata zawiera także inne związki o działaniu psychoaktywnym, m.in. teobrominę, teaninę i teofilinę.
Zielona herbata w powszechnej opinii ma wiele zdrowotnych zalet, wiele z nich jednak nie zostało potwierdzonych naukowo. Poniżej wymieniono najważniejsze potoczne opinie dotyczące wpływu zielonej herbaty na zdrowie:
powstrzymywanie niektórych neurodegeneracyjnych chorób takich jak choroba Alzheimera oraz choroba Parkinsona
zapobieganie niektórym rodzajom raka, szczególnie rakowi piersi leczenie stwardnienia rozsianego  zapobieganie degeneracji komórek i błon międzykomórkowych przez neutralizację rozprzestrzeniania się wolnych rodników, który to proces ma miejsce podczas utleniania redukcja poziomu złego cholesterolu w organizmie poprzez obniżenie produkcji trójglicerydów i zwiększenie poziomu dobrego cholesterolu  podwyższenie poziomu noradrenaliny wpływającej na przyspieszenie metabolizmu japońscy naukowcy twierdzą, że dzięki piciu 5 filiżanek zielonej herbaty dziennie spala się 7–80 dodatkowych kalorii

Allicyna

Świeże ząbki czosnku zawierają około 60–65% wody, 32% węglowodanów (w tym inulinę) i 5,6–6,45% białka. Spośród witamin w największej ilości obecna jest witamina C. Świeże, obrane już ząbki czosnku zawierają do 31 mg witaminy C w 100 g produktu. Czosnek dostarcza również nieco witamin z grup B (zwłaszcza witaminy B1). Zawiera także pokaźną ilość składników mineralnych, między innymi: potasu, magnezu, żelaza i fosforu. Wyróżnia się także dużą zawartością siarki, która nadaje mu charakterystyczny zapach. Ząbki czosnku zawierają olejek lotny (zwany olejkiem czosnkowym) z alliiną i enzymem allinazą, który po roztarciu czosnku zamienia allinę w allicynę (sulfotlenek dwusiarczku allilu – związek o charakterystycznym zapachu i bakteriobójczych właściwościach) i kwas pirogronowy. Poza tym olejek zawiera także: salicynę, fitosterole, kwas spirogenowy, amoniak oraz szereg cuchnących dwu- i trójsiarczków alkilowych i metylowych (także o właściwościach antybiotycznych).

Główną substancją aktywną jest allina, która przez enzym allinazę rozkładana jest za pośrednictwem produktu niestabilnego do allicyny (w materiałach przetworzonych jest to często główny składnik). Kolejne metabolity to ajoeny będące m.in. inhibitorami agregacji płytek krwi (wydłużają czas krwawienia, działają przeciwzakrzepowo). Czosnek zwiększa wydzielanie soku żołądkowego, chroniąc równocześnie przed zgagą, działa żółciopędnie i przeciwskurczowo, wpływa korzystnie na drogi oddechowe, reguluje florę bakteryjną i sprzyja lepszemu ukrwieniu naczyń wieńcowych. Działa jak łagodny antybiotyk – ma właściwości przeciwbakteryjne, antygrzybicze i przeciwrobacze. Działa profilaktycznie i leczniczo przy zatruciach ołowiem. Zwalcza także infekcje dróg moczowych. Ekstrakt z czosnku zalecany jest jako dodatek do past do zębów lub płynów do płukania jamy ustnej. Stosowany zewnętrznie do lewatywy w leczeniu owsicy i irygacji przy rzęsistkowym zapaleniu pochwy. Świeży sok hamuje także rozwój wirusów grypy. Działa napotnie, obniża gorączkę oraz ciśnienie krwi. Jest silnym przeciwutleniaczem chroniącym wątrobę. Obniża poziom prostaglandyny PG2 zmniejszając ból w czasie menstruacji. Opisywany jest także jako środek przeciwmiażdżycowy, obniżający poziom cholesterolu we krwi. Czosnkowi przypisuje się także działanie antysklerotyczne.
 
Zaleca się stałą obecność czosnku w codziennym jadłospisie w dowolnej postaci. Chcąc osiągnąć działanie lecznicze dawka dzienna czosnku powinna wynosić 3–5 g. Zaleca się np. wypijanie rano i wieczorem po pół szklanki mleka z 1–2 ząbkami czosnku. Na dolegliwości zewnętrzne stosować można kompresy z miazgi ze świeżych ząbków. Dostępne są również tabletki i krople zawierające substancje czynne z czosnku. Przy zwalczaniu pasożytów, leczeniu infekcji dróg oddechowych i innych chorób wewnętrznych zaleca się stosowanie octu czosnkowego (kilka łyżeczek dziennie). Tworzy się go dodając 4 zmiksowane główki czosnku do połowy litra octu jabłkowego, po odstaniu przez 2 tygodnie w temperaturze pokojowej należy odcedzić miksturę. W Rosji przy przeziębieniach wkrapla się do nosa 2–3 krople 3 razy dziennie świeżego soku, a brodawki i nagniotki leczy się miksturą uzyskiwaną ze zmieszania w równych częściach zmiażdżonych ząbków ze smalcem.
 
Polifenole
 
Olej z pestek winogron spośród wszystkich znanych tłuszczy zawiera najwięcej kwasu linolowego. Obniżanie poziomu LDL i uzupełnianie zapasów HDL oraz ochrona przed chorobami serca to nie jedyne pozytywne działania tego naturalnego leku. Olej z pestek winogron jest także (a może nawet przede wszystkim) niezwykle bogatym źródłem witaminy E. Ten składnik kremów odmładzających czy popularnych kapsułek witaminowych jest jednym z najsilniejszych antyutleniaczy.

Bibliografia:
1.Kathi Keville, Zielona apteka, Świat Książki, Warszawa 2002.
2.Packer, Lester; Colman, Carol: The antioxidant miracle: your complete plan for total health and healing, New York, Wiley, (1999).