Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Oxidační stres,

jeho stanovení, nemoci jím způsobené a jeho snižování antioxidanty
 |  9. 6. 2011
 |  Vesmír 90, 357, 2011/6

Devatenácté století objevilo, že příčinou mnoha chorob jsou mikroorganismy – „bacily“. Druhá polovina 20. století objevila volné radikály (viz obr. 1), šířeji reaktivní formy kyslíku a dusíku (viz tab. I). Volné radikály jsou chemické sloučeniny obsahující jeden nebo více nepárových elektronů ve valenční slupce. Proto ochotně reagují s mastnými kyselinami, lipidy, aminokyselinami, DNA, proteiny, enzymy a jinými součástmi živé hmoty. Řetěz reakcí iniciovaný reaktivními formami kyslíku a dusíku s biomolekulami často poškozuje buněčné struktury a tkáně. Reaktivní formy kyslíku a dusíku hrají tedy velkou roli v mnoha fyziologických a patologických procesech. Proti jejich působení existují v organismech obranné mechanismy, jichž se zúčastňuje řada antioxidantů. To jsou látky, které chrání biomolekuly před oxidací způsobovanou reaktivními formami kyslíku a dusíku. Můžeme rozlišovat antioxidanty preventivní (které zabraňují vzniku řetězových radikálových reakcí) a antioxidanty přerušující již probíhající radikálové reakce.

Antioxidanty

Antioxidanty, jichž je veliké množství, eliminují volné radikály, ale ne každý antioxidant působí na kterýkoli volný radikál. Působí jako vychytávače (přemění zachycené reaktivní formy na neradikálové formy), lapače (přemění zachycené reaktivní formy na relativně stabilní radikály) a zhášeče (nabídnou volný elektron k stabilizaci reaktivní formy kyslíku).

Antioxidanty příznivě působí na úrovni buňky i tkáně. Svými účinky ovlivňují funkce žláz s vnitřní sekrecí, činnost jednotlivých orgánů i endotel lymfatických a žilních cest, zlepšují fyzikální vlastnosti cév žilního a lymfatického řečiště a snižují permeabilitu kapilár mízního řečiště; tlumí místní vznik prozánětlivých prostanoidů (prostaglandinů, leukotrienů) i produkci imunoglobulinů třídy E. Antioxidanty také „hasí“ buněčné a tkáňové minizáněty, tedy „požáry založené nanožháři“ – volnými radikály. Antioxidanty fungují jako jakési molekulární minimaxy. „Pracují“ buď samy, nebo ještě účinněji jako složky antioxidačních enzymových systémů, zejména glutathionperoxidázy, superoxiddismutázy a myeloperoxidázy.

Volné radikály v lidském těle působí podobně jako teroristická organizace v rámci státu. Už proto je s nimi nutné bojovat a základem účinné prevence nemocí je systematické potírání volných radikálů. Nesmíme však ztratit ze zřetele, že volné radikály jsou také neoddělitelným důsledkem životních procesů samotných, jsou součástí imunologických sebeobranných mechanismů imunitního systému.

Oxidativní stres

nastává při relativní převaze volných radikálů a reaktivních metabolitů nad antioxidanty (viz obr. 2).

Oxidativní stres je příčinou (ne vždy jedinou) mnoha nemocí či jejich komplikací a poškození důležitých tkání. Např. při oxidaci lipidů vznikají kancerogenní aldehydy, které se vážou i na bílkoviny, a tak vytvářejí vysoce imunogenní látky. Proti nim se vytvářejí patologické protilátky, jejichž působením mohou vzniknout onemocnění, jako je systémový lupus erythematodes, diabetes mellitus, revmatická artritida aj. Hypoxické podmínky, jako např. nízký tlak kyslíku ve vysokých polohách, zvyšují produkci volných radikálů a zrychlují apoptózu závislou na mitochondriích (zvláště v lymfocytech) a snižují též nitrobuněčné antioxidační hladiny. Radiace a ozáření působí pokles antioxidantů a zvýšení lipoperoxidace. Ozáření X-paprsky vyvolá oxidativní stres, který poškodí bílkoviny kosterního svalstva. Vzestup volných radikálů může působit i anestezie nebo ultrazvukové vyšetření stejně jako extrémně nízká frekvence elektromagnetických polí, která působí vznik volných radikálů.

Stanovení oxidativního stresu ihned u lůžka pacienta nebylo do nedávné doby prakticky možné. Nyní je k dispozici několik metod umožňujících kvantitativně stanovit množství volných radikálů a antioxidační kapacitu.

Inteligentní autoprevence před oxidativním stresem

Omezení příčin vzniku oxidativního stresu, změna životního stylu, diety a podání vhodných antioxidantů může výrazně příznivě ovlivnit budoucí klinický stav.

Mají potravní doplňky a fytofarmaka význam pro prevenci?

Antioxidant resveratrol (Vesmír 89, 326, 2010/5) z červeného vína do jisté míry chrání před karcinomem plic, zvláště u kuřáků, protože zvýšením syntézy glutathionu chrání hepatocyty od buněčné smrti, ale ve vysokých koncentracích může sám být mírně cytotoxický. V přiměřených dávkách resveratrol snižuje frekvenci ischemických příhod, zvyšuje NO v krevních destičkách, snižuje aktivitu NADPH oxidázy, která produkuje superoxid. I bílé víno má antioxidační kapacitu. V testech ovocných džusů v USA měly nejvyšší antioxidační schopnost šťáva z granátových jablek a mošt z červeného vína.

Významným antioxidantem, v české potravě nedostatkovým, je selen. Jeho účinek záleží na složení příslušné sloučeniny a na její koncentraci. Důvodem karcinostatické aktivity seleničitanu je jeho schopnost způsobit apoptózu účinkem superoxidu v mitochondriích. Reakce selenu s glutathionem v nádorových buňkách, které selen zvýšenou měrou absorbují, podporuje jejich zánik.

Melatonin a jeho deriváty mají velmi nízkou toxicitu, působí protektivně i proti Parkinsonově a Alzheimerově nemoci. Hladina melatoninu se zvyšuje po aplikaci L-tryptofanu.

Zajímavým zdrojem antioxidantů jsou houby, které kromě fenolických složek obsahují i tokoferoly, kyselinu askorbovou a karotenoidy. Listy jahod obsahují látky, které mají antiseptické, diuretické, adstringentní i antioxidační vlastnosti. Též extrapanenský olivový olej, který je bohatý na polyfenoly, má antioxidační vlastnosti. Zlepšuje poměr redukovaného glutathionu k oxidovanému a zvyšuje aktivitu některých antioxidačních enzymů. Dobré antioxidační účinky mají kvercetin, pycnogenol, zelený čaj. Naopak nižší má citron a citrusové flavonoidy.

Ovšem flavonoidů je několik tisíc a rostliny nám stále poskytují další. Mechanismus účinků flavonoidů není dosud přesně znám, pravděpodobně inhibují metabolickou dráhu vzniku superoxidu. Lze je využít u aterosklerózy a u nádorů. Účinkují přímo proti volným radikálům nebo chelátově váží kovy. Extrakt ze zeleného čaje obsahující polyfenoly regeneruje oxidovaný vitamin E a následně vitamin C. Katechiny z čaje inhibují klíčové enzymy pro biosyntézu lipidů a snižují jejich intestinální absorpci, regulují vaskulární tonus, brání vaskulárnímu zánětu, potlačují adhezi leukocytů na endotel, inhibují proliferaci vaskulárních hladkých svalů a inhibují trombogenezi. Antioxidační kapacitu, zvláště u diabetu a hypertenze, zvyšuje i česnek. V poslední době se mezi potravinovými doplňky objevil i extrakt z antarktické planktonní krunýřovky (Euphausia superba) obsahující biologicky aktivní omega-3 nenasycené mastné kyseliny, které mají klíčovou roli v řadě životních procesů v lidském těle. Jeho antioxidační kapacita je výrazně vyšší, než mají vitamin A, vitamin E a většina rybích olejů.

Zmiňme se ještě přímo o souvislosti antioxidantů se dvěma závislostmi:

Alkoholismus působí jak vzestup volných radikálů, tak i souběžný pokles glutathionu i dalších antioxidantů, pokud nejsou dodávány spolu s alkoholem (např. fenolické látky a flavonoidy ve víně). Oxidací alkoholu vznikne lokální nedostatek kyslíku spojený se vzestupem koncentrací laktátu a poklesem pH, poklesem vylučování kyseliny močové, ale jejím souběžným vzestupem v krvi. Alkoholové poškození se biochemicky projevuje poklesem hladin selenu a zinku a vzrůstem koncentrace oxidovatelné frakce LDL-cholesterolu („špatného cholesterolu“). Přiměřené dávky alkoholu způsobují vzestup hladin HDL-cholesterolu a zlepšení vstřebávání antioxidantů (hlavně polyfenolů) ve střevě.

Kouření působí pokles antioxidační kapacity, vitaminu C a E, kyseliny listové, glutathionu a zvýšení adhezivity monocytů na cévní endotel. Hladina vitaminu B12 bývá nezměněna. Zvýšení aktivity elastázy poškozuje α1-antitrypsin a může vzniknout až emfyzém. Přestane-li se s kouřením, během krátké doby se zvyšuje hladina vitaminu C, γ-tokoferolu, β-karotenu, celková antioxidační kapacita, ale neupraví se hladina α-tokoferolu a zvýšená oxidovatelnost LDL-cholesterolu mědí.

Antioxidační terapie

Terapie antioxidanty je doporučována i kritizována. Proč? Např. u kardiovaskulárních studií se α-tokoferol často neosvědčil. Zřejmě měla být podávána celá škála antioxidantů, včetně γ-tokoferolu, který je protizánětlivý a jehož hladina v krevní plazmě je nepřímo úměrná riziku kardiovaskulárních chorob. γ-tokoferol je totiž hlavní formou vitaminu E v rostlinách, dobře se vstřebává a akumuluje i v lidských tkáních, účinkuje protizánětlivě. α-tokoferol se vyskytuje hlavně v lidských tkáních.

Antioxidační extrakt z jinanu (Ginkgo biloba) má příznivý vliv na profylaxi aterosklerózy.

Je známý i antioxidační účinek HDL-cholesterolu, („dobrého cholesterolu“). Při chronických zánětech, u diabetu, chronické renální nedostatečnosti a koronárního srdečního onemocnění se ateroprotektivní funkce HDL snižuje. Tedy v těchto případech je důležitější kvalita HDL než kvantita. Lidé s vysokou hladinou HDL nemusí být chráněni před srdečními problémy. Rovněž aspirin působí antioxidačně, zlepšuje endotelovou dysfunkci u hypercholesterolemie. Udržuje vyšší hladinu GSH, snižuje lipoperoxidaci.

Bylo by tedy vhodné dbát určitých zásad antioxidační terapie. Důležité jsou:

  • volba vhodného antioxidantu podle extracelulární či intracelulární tvorby volných radikálů;
  • vhodný okamžik podání antioxidantů;
  • doba podávání antioxidantu (krátkodobě nebo dlouhodobě);
  • volba vhodných antioxidantů podle druhu působících volných radikálů;
  • volba vhodné dávky antioxidantů;
  • kombinace antioxidantů.

Antioxidanty v organismu chrání před účinky volných radikálů. Základem účinné prevence nemocí je udržování rovnováhy mezi antioxidanty a volnými radikály. Ty vznikají nejen v životním prostředí, ale i v samotném organismu; jsou totiž neoddělitelným důsledkem životních procesů a součástí imunologických sebeobranných mechanismů. V co se promění, to záleží na kvalitě homeostázy, tzn. poměru mezi volnými radikály a antioxidanty. Negativní, ba i smrtící dopady volných radikálů mohou převážit, pokud se zanedbá terapie a prevence formou antioxidantů. A právě nezvládnuté působení volných radikálů v organismu je častou příčinou mnoha těžkých stavů a chorob.

Podporováno výzkumným záměrem MŠMT 0021620816.

Literatura

Ve Vesmíru (Vesmír 85, 617, 2006/10) jsme se zabývali nemocemi, na jejichž patogenezi se podílejí rozhodující měrou právě volné radikály (např. diabetem, záněty, aterosklerózou, nádorovými onemocněními, neurologickými onemocněními, stárnutím aj.).

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Medicína

O autorech

Petr Nohel

Richard Rokyta

Václav Holeček

René Vlasák

Doporučujeme

Přemýšlej, než začneš kreslit

Přemýšlej, než začneš kreslit

Ondřej Vrtiška  |  4. 12. 2017
Nástup počítačů, geografických informačních systémů a velkých dat proměnil tvorbu map k nepoznání. Přesto stále platí, že bez znalosti základů...
Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné