Výživa a chronická onemocnění

Pokročilá glykace a lipoxidace

Nejšetrnějšími technologiemi zpracování potravin jsou vaření, vaření v páře a dušení. Při moderních technologiích – jako je ionizace, ozařování, mikrovlnné tepelné zpracování a přidávání různých aditiv pro zvýšení skladovatelnosti, vzhledu (barevnosti) a chutnosti, ale také následné kulinární zpracování (pečení, smažení, grilování, uzení apod.) – vznikají různorodé stabilní sloučeniny. Neví se, do jaké míry mohou tyto látky mít vliv na zdravotní stav. Patří k nim polycyklické aromatické uhlovodíky, heterocyklické aminy, akrylamid, trans-izomery mastných kyselin, ale také velké skupiny různorodých látek vzniklých neenzymatickými procesy (viz též V. Holeček, R. Rokyta, P. Stopka, Vesmír 85, 617, 2006/10, F. Vyskočil Vesmír 88, 713, 2009/11).

Už před sto lety popsal L. C. Maillard glykační dráhu proteinů bez účasti enzymů a vyslovil předpoklad, že takto modifikované metabolity by mohly mít význam v patogenezi chronických chorob, zejména diabetu 2. Této hypotéze se však dostalo ohlasu teprve před nedávnem a detailně se jí specialisté zabývají v poslední době (tab. I.).

Produkty glykace tvoří komplexní, heterogenní a stále se rozrůstající skupinu sloučenin, které vznikají převážně neenzymatickými reakcemi sacharidů s aminokyselinami, peptidy, proteiny a nukleovými kyselinami a vytvářejí přechodné meziprodukty (Amadoriho produkty, viz F. Vyskočil, Vesmír 88, 713, 2009/11), které v průběhu Maillardovy reakce procházejí komplexními přeměnami – např cyklizací, dehydratací, oxidací, kondenzací, zesíťováním a polymerizací a vytvářejí již dále nerozložitelné, stabilní chemické sloučeniny, tzv. Maillardovy produkty. Rozlišují se nízkomolekulární a vysokomolekulární produkty pokročilé glykace; nízkomolekulární se vytvářejí při dušení a vaření (100 °C, 10 minut), vysokomolekulární vznikají při pečení (230 °C, 20 minut). Bylo prokázáno, že vysokomolekulární mají na rozdíl od nízkomolekulárních závažnější nežádoucí účinky u diabetiků.

Také stále přibývá důkazů, že stejné poškozující účinky mají též produkty pokročilé lipooxidace. Jsou to hlavně malondialdehydy a akroleinové addukty lyzinu, histidinu a cysteinu. Zdroje těchto látek jsou uvedeny v tab. II.

V tkáních a v krvi pacientů trpících chronickými chorobami byly identifikovány rozličné produkty neenzymatických reakcí v daleko vyšších koncentracích než u zdravých lidí. Bez ohledu na potravinový zdroj jsou tyto látky dlouhodobě hromaděné v organismu příčinou oslabení imunity vyúsťující v chronické záněty a zvýšený sklon k infekčním chorobám, snížení antioxidační ochrany, narušení mechanismů oprav DNA, hromadění toxických látek, a co je nejdůležitější, urychlení nástupu a vývoje různých chronických onemocnění. Mezi cirkulujícími produkty pokročilé glykace, lipooxidace a oxidace proteinů, které se do těla dostaly z potravin, a zvýšeným výskytem prozánětových projevů je přímá souvislost. Glykované proteiny také indukují téměř 50krát více volných radikálů než neglykované. U hemodialyzovaných pacientů jsou koncentrace volných N-karboxymethyllysinu a N-karboxyethyllysinu v plazmě 8 až 22krát vyšší než u zdravých osob. Nedávné studie rovněž naznačují účast těchto produktů při rozvoji Parkinsonovy choroby, amylotrofické laterální sklerózy, familiární amyloidotické polyneuropatie, Downova syndromu, Huntigtonovy choroby, mozkových příhod, Creutzfeldovy-Jacobovy choroby a také bovinní spongiformní encefalopatie, která vykazuje řadu podobností s Alzheimerovou chorobou (tab. III.).

Bylo mnohokrát prokázáno, že přetrvávající mírný zánět předchází metabolický syndrom, který je spojován s budoucím chronickým onemocněním. Navíc jsou chronická onemocnění provázena zvýšenou expresí genů regulujících oxidační stres. Receptor produktů glykace je členem nadrodiny imunoglobulinových molekul a jako povrchový receptor je přednostním převaděčem prozánětových signálů. Podobně jako receptory podobné Toll (TLR viz Vesmír 83, 134, 2004/3) rozlišující molekulární struktury na patogenních mikrobech aktivuje všudypřítomný prozánětový jaderný transkripční faktor NFκB. Jeho opakovaná aktivace má za následek dlouhotrvající a často permanentní selhání řady buněčných funkcí, což nakonec vede ke vzniku výše zmíněných chronických onemocnění.

Produkty pokročilé glykace, lipooxidace, oxidace proteinů a stárnutí

Ukládání produktů pokročilé glykace, lipooxidace a oxidace proteinů v tkáních vzrůstá s věkem i u zdravých lidí, u chronických nemocných je mnohokrát vyšší a dochází také k vyšší aktivaci receptorů produktů glykace. Nevratné změny, které nastávají v molekulách s dlouhodobou životností (kolageny, myelin a krystalin), způsobují omezení jejich funkce. U kolagenu jde o postupnou ztrátu pružnosti, což vysvětluje úbytek elasticity příslušných tkání v průběhu stárnutí (zvýšená nepohyblivost kloubů, zvýšený systolický a snížený diastolický tlak), u myelinu pokles svalové výkonnosti a u krystalinu změny oční čočky (zákal, omezení akomodace). Tyto procesy jsou ovlivňovány nejen poměrem oxidantů a antioxidantů, ale ve velké míře také podléhají hormonální regulaci. Např. 17β-estradiol signifikantně zvyšuje expresi receptorů produktů glykace, čímž se vysvětlují patologické cévní změny a retinopatie v průběhu těhotenství u diabetiček.

Závěr

Lze konstatovat, že produkty pokročilé glykace, lipooxidace a oxidace proteinů vznikají víceméně při všech technologických postupech zpracovávání potravinové suroviny i při přípravě jídel. Bylo by žádoucí, aby nešetrné technologie byly nahrazeny novými, při kterých by byly maximálně omezeny neenzymatické procesy. Při výrobě potravin by se měly používat takové postupy, při nichž se neničí látky s antioxidačními účinky, které v organismu podporují aktivitu ochranných procesů a zesilují účinek protizánětových faktorů.