Stres oksydacyjny i antyoksydanty

Przez: Tadeusz - Kategorie SUPLEMENTACJA

Funkcjonowanie organizmu ludzkiego od dawna opisywane w mocno dychotomicznym i zarazem sfabularyzowanym ujęciu. Zarówno procesy zachodzące w ustroju jak i biorące w nich udział endogenne i egzogenne substancje przedstawiane są jako dobrzy i źli bohaterowie naszej egzystencji. W praktyce, choć czyni to opisy biochemicznych uwarunkowań bardziej przystępnymi to jednocześnie prowadzi do dalekich uproszczeń. W efekcie finalne wnioski oraz podejmowane na ich podstawie działania stają się nierzadko karykaturą przyświecających im intencji. Znakomicie obrazuje to casus antyoksydantów, stresu oksydacyjnego i jego konsekwencji. Okazuje się bowiem, że ani stres wolne rodniki nie są takie złe jak się powszechnie uważa, ani też przeciwutleniacze nie zawsze działają na naszą korzyść. Temat jest znamienny i zarazem niezwykle intrygujący a zgłębienie jego istoty może okazać się bardzo pomocne we wspieraniu prawidłowego funkcjonowania organizmu co może przekładać się i na poprawę zdrowia i na polepszenie wyników sportowych.


Odwieczni wrogowie czyli wolne rodniki…


W powszechnym przekonaniu „wolne rodniki” przedstawiane bywają zazwyczaj jako „złośliwe szkodniki”, których podstawowym zadaniem jest uszkadzanie struktur komórek i zaburzanie prawidłowego przebiegu procesów biochemicznych. W przepastnych zasobach internetowych zbiorów wiedzy o wszystkim znaleźć można niezliczone ilości artykułów, a nawet prac naukowych opisujących, w jakiż to sposób wspomniane indywidua chemiczne rujnują nasze zdrowie, powodując rozwój licznych schorzeń, z nowotworami miażdżycą i włącznie. Mało tego, wolne rodniki dodatkowo sprawiać mają, iż przy tym wszystkim upływ czasu przedwcześnie odciskać zaczyna na nas swoje piętno. W latach 50. minionego wieku powstała i natychmiast upowszechniła się koncepcja wiążąca procesy starzenia ze stresem oksydacyjnym [1]. W efekcie tego wolne rodniki zaczęły skupiać uwagę również i tej części społeczeństwa, która nie tyle troszczyła się o swoje zdrowie, co po prostu chciała zawsze świeżo czuć się i młodo wyglądać. Wspomniana koncepcja wraz z upływem czasu i rozwojem nauki zaczęła ewoluować, a jej treść została skorygowana i mówiła już nie tyle o fragmentarycznie przedstawianym stresie oksydacyjnym, co koncentrowała się na braku równowagi między tworzeniem reaktywnych form tlenu i azotu, a ich neutralizacją [2-4]. To właśnie zaburzenie wspomnianej równowagi miało być jednym z kluczowych zagrożeń dla naszego zdrowia. Późniejsze badania dodatkowo wykazały, iż wolne rodniki nie zawsze są szkodliwe, ale o tym więcej w dalszych częściach niniejszego opracowania. Tu należy jeszcze raz podkreślić, iż w powszechnym przekonaniu stres oksydacyjny stał się synonimem ogólnoustrojowej degrengolady i jako taki utracił fachową definicję na rzecz nacechowanego pejoratywnie i emocjonalnie wyobrażenia, które nijak się ma do wiedzy opartej na dowodach naukowych.

Przyjaciele: antyoksydanty

Skoro stres oksydacyjny oraz nierozerwalnie z nim związane wolne rodniki postrzegane są jako śmiertelne zagrożenie dla naszego zdrowia i urody, to nie powinno dziwić, że substancje pozwalające na ich neutralizację, traktuje się jako zdecydowanie pozytywne. W myśl tej zasady antyoksydanty bywają przedstawiane w samych superlatywach i to często nie tylko w obiegowych opracowaniach, ale nierzadko również w publikacjach pretendujących do miana fachowych. Szczególnym uznaniem cieszą się witaminy C i E, a także karotenoidy (w tym beta-karoten), NAC (acetylowana forma cysteiny), ALA – kwas alfa-liponowy), koenzym Q10, rezweratrol, katechiny z zielonej herbaty, a także inne związki fenolowe. Okazuje się jednak, że ta bezwarunkowa miłość do przeciwutleniaczy może niekiedy prowadzić na manowce, a beztroskie aplikowanie sobie preparatów w nie zasobnych, w skrajnych wypadkach jest źródłem poważanych problemów zdrowotnych. I nie jest to bezpodstawna histeria, powyższe twierdzenia mają dobre wsparcie nie tylko w jednostkowych badaniach, ale i pracach przeglądowych [5, 6].

Czy oznacza to jednak, że przeciwutleniacze są złe i powinniśmy ich unikać? Otóż absolutnie nie. Jeśli przyszło Ci to do głowy po przeczytaniu powyższego fragmentu, to może to znaczyć, że możliwe, że ulegasz pokusie zerojedynkowego myślenia..?

Żeby zrozumieć istotę powyższej zależności, trzeba najpierw precyzyjnie zdefiniować stres oksydacyjny, następnie wypunktować jego pozytywne oraz negatywne skutki, a przede wszystkim konieczne jest odrzucenie tak pociągającego i jednocześnie tak fałszującego obraz rzeczywistości dychotomicznego podziału na „dobrych” i „złych” bohaterów historii o procesach leżących u podłoża naszej codziennej egzystencji. Przyswojenie tej wiedzy może okazać się milowym krokiem w zindywidualizowanych i opartych na racjonalnych przesłankach żywieniu i suplementacji.

RNS, ROS – antyoksydanty w fachowym ujęciu

Bez tlenu nie byłoby życia, przynajmniej takiego, jak współcześnie znamy, mimo to jednak pierwiastek ten może mieć dobre, a także złe oblicze. Powyższy fakt jest dość znamienny, bo przecież stres oksydacyjny, jak sama nazwa wskazuje, powiązany jest właśnie z… tlenem. Wolnymi rodnikami nazywane są indywidua chemiczne posiadające na swojej zewnętrznej orbicie niesparowany elektron, którego obecność odpowiada za ich wyjątkową skłonność do błyskawicznego wchodzenia w rozmaite reakcje [7]. Tutaj jako ciekawostkę można zaznaczyć, że termin „wolne rodniki” w powszechnym ujęciu okazał się wyjść istotnie poza treść rdzennej, chemicznej definicji. I tak oto dzisiaj rodnikami nazywane bywają również i te indywidua chemiczne, które w istocie nimi nie są. W praktyce zatem często do tej grupy zaliczane bywają zarówno reaktywne formy tlenu (ROS – reactive oxygen species), jak i reaktywne formy azotu (RNS – reactive nitrogen species). Stąd też postuluje się, by adekwatnie do sytuacji używać określeń fachowych, czyli – reaktywne formy tlenu zamiast wolne rodniki, ale postulat ten zazwyczaj ugina się pod presją „terminologicznej tradycji”.

Z definicją przeciwutleniaczy także wiążą się pewne sprzeczności terminologiczne, ale o tym więcej za chwilę. Najpierw należałoby podkreślić, iż przeciwutleniaczem nazwana być może każda substancja, która już w dość małej, w stosunku do utlenianego substratu ilości znacząco opóźnia lub hamuje jego utlenianie. Efekt ten może wynikać z różnych mechanizmów. Przykładowo niektóre substancje wywierają działanie antyoksydacyjne poprzez [7-9]:

- wiązanie jonów Fe2+ lub Cu1+ (co hamuje inicjację reakcji Fentona i tworzenie -OH),

- neutralizację rodników (np. -OH, hamując tym samym peroksydację lipidów),

- zmianę rodników peroksylowych w produkty nierodnikowe, np. w alkohole,

- obniżenie zużycia tlenu.

Wymienione powyżej właściwości posiadają nie tylko powszechnie znane i często wymieniane witaminy E i C, karotenoidy, NAC, Q10, ALA czy polifenole, ale także [7-9]:

- enzymy antyoksydacyjne – SOD, katalaza, GSH-Px,

- białka nośnikowe – transferyna, ceruloplazmina,

- kwas moczowy,

- bilirubina,

- no i oczywiście glutation, o którym w sumie pisze i mówi się wiele.

Drobne nieporozumienie terminologiczne dotyczące antyoksydantów polega na używaniu tego terminu zamiennie z pojęciem „zmiatacze wolnych rodników”. Tak naprawdę jednak zmiataczami wolnych rodników nazywać powinno się związki chemiczne, które wpływają na przebieg reakcji oksydacyjnych poprzez błyskawiczne wiązanie się z wolnymi rodnikami, co prowadzi do ich neutralizacji.

Reaktywne formy tlenu i ich biologiczna rola

Mając na uwadze aktualny stan wiedzy, można śmiało zaryzykować twierdzenie, iż bes tlenu nie byłoby życia (w znanej nam postaci). Co więcej, idąc dalej możemy też stwierdzić, że sytuacja wygląda podobnie w przypadku… wolnych rodników. Powstawanie reaktywnych form tlenu, bo gwoli ścisłości o nich tutaj mowa, to nieodłączny element metabolizmu, co dobitnie obrazuje kazus oksydazy zredukowanego fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADPH), pełniącej kluczową rolę w procesach oddychania komórkowego [10]. Mówiąc wprost – te chemiczne indywidua powstają również i w ludzkim organizmie i nie jest to samo w sobie czymś z gruntu szkodliwym. Mało tego, niekiedy reaktywne formy tlenu dosłownie chronią nasze zdrowie, a nawet – nasze życie. Za przykład posłużyć tutaj może anionorodnik ponadtlenkowy, który produkowany jest przez komórki naszego układu immunologicznego (makrofagi, granulocyty obojętnochłonne i eozynofile), w mechanizmie tlenowego zabijania drobnoustrojów chorobotwórczych [11]. Gdybyśmy zablokowali proces powstawania wspomnianego związku, to pierwsza linia obrony przed inwazją bakterii byłaby w zasadzie z góry skazana na porażkę. Warto wspomnieć, iż nasz układ immunologiczny wykorzystuje ROS w walce z komórkami nowotworowymi (w zamian komórki nowotworowe mogą wykorzystywać tak wychwalaną obecnie autofagię do naprawy swoich uszkodzonych struktur, ale to temat na osobny artykuł) [11, 12].

To jeszcze nic!

Istnieją dowody wskazujące, iż suplementacja bardzo dużymi dawkami niektórych antyoksydantów w formie suplementów diety może zwiększać ryzyko chorób nowotworowych [13-15]. Za przykład mogą posłużyć badania z użyciem preparatów selenu czy beta-karotenu, gdzie suplementacja zamiast zmniejszać to zwiększała ryzyko powstawania nowotworów. Nie, to nie jest żart: suplementacja antyoksydantami w niektórych studiach badawczych okazywała się szkodliwa.


Najbardziej dobitne, a zarazem tragiczne okazały się w tej materii wyniki randomizowanego, podwójnie ślepego badania klinicznego „CARET” (Beta-Carotene and Retinol Efficacy Trial), zaprojektowanego i prowadzonego w latach 90. ubiegłego wieku przez ekspertów z U.S. National Cancer Institute. Autorzy postanowili sprawdzić, czy suplementacja beta-karotenem może zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia raka płuc u aktualnych lub byłych palaczy papierosów oraz u osób narażonych na kontakt z azbestem. W studium wzięło udział ponad 18 tys. ochotników. Grupa eksperymentalna codziennie przyjmowała beta-karoten (30 mg na dobę) wraz z witaminą A (25 IU na dobę), natomiast grupa kontrolna otrzymywała placebo. Studium przerwano już po 4 latach, ponieważ okazało się, że liczba zachorowań na raka płuc w grupie otrzymującej beta-karoten jest o 28% wyższa niż w grupie kontrolnej, a liczba zgonów z tego powodu jest wyższa o 17% [14]. Jakby tego było mało, pomimo zaniechania suplementacji negatywne jej skutki okazały się być trwałe. Stan zdrowia uczestników badania monitowano jeszcze przez 6 lat po zakończeniu interwencji. Zwiększone ryzyko zachorowania na raka płuc i śmierci utrzymywały się dalej. Po 6 latach od przerwania suplementacji ryzyko wystąpienia raka płuc było o 12 proc. większe niż u osób z grupy placebo, a ryzyko zgonu nowotworowego o 8 proc. większe. Najprawdopodobniej u osób palących i osób narażonych na kontakt z azbestem beta-karoten i witamina A powodują nieodwracalne niekorzystne zmiany w komórkach. Badania z zastosowaniem witaminy E oraz selenu także okazywały się być niepokojące [15]. Oczywiście fakt ten nie przeszkadza w reklamowaniu suplementów zawierających przeciwutleniacze jako środków poprawiających „ogólny stan zdrowia” i chroniących przed rozwojem wielu groźnych chorób.

Czy to zatem można stwierdzić, że antyoksydanty są szkodliwe, a reaktywne formy tlenu są korzystne dla naszego zdrowia?

Niestety, tak jak już to zostało kilkukrotnie wspomniane, żeby zrozumieć istotę omawianych zagadnień trzeba wyzbyć się naiwnej, dychotomicznej fabularyzacji, w ramach której świat podzielony jest symetrycznie na „dobrych” i „złych”. Reaktywne formy tlenu, podobnie jak Ksiądz Robak w „Panu Tadeuszu”, to bohaterowi dynamiczni. I skutki aktywności ROS oraz RNS mogą być zarówno pożądane, jak i mogą być również niekorzystne. Przykładowo w etiopatogenezie miażdżycy kluczową rolę odkrywa powstawanie oxLDL, czyli utlenionych form lipoproteiny o niskiej gęstości. Podejmowanie „antyoksydacyjnych działań” ma zatem istotne znaczenie w prewencji chorób układu krążenia o podłożu miażdżycowym. Podobnie też nadmierny stres oksydacyjny wiązany jest z procesami neurodegeneracyjnymi. Zatem umiejętne wykorzystywanie właściwości przeciwutleniających niektórych substancji może stanowić element prewencji choroby Alezheimera. Pewne znaczenie może mieć też zmyślne wykorzystywanie antyoksydantów w sporcie. I jest to temat wymagający precyzyjnego opracowania co też zostało poczynione w osobnym artykule.--> LINK


Czy zatem istnieje salomonowa pointa?

Pomimo, iż przedstawiony obraz sytuacji wydawać się może trochę niepokojący, to tak naprawdę – na podstawie dostępnych danych – możemy wyprowadzić pewne praktyczne wnioski i zasugerować określone działania. Jakie starania należy zatem poczynić, by zachować równowagę pomiędzy aktywnością ROS i RNS a podażą i działaniem przeciwutleniaczy? Po pierwsze należy unikać czynników, które generują nadmierny stres oksydacyjny, a więc poleca się unikać:

  • palenia papierosów,

  • nadmiernej konsumpcji alkoholu,

  • nadmiernej podaży energii (znacząca nadwyżka kaloryczna powoduje wzrost produkcji ROS),

  • agresywnej obróbki termicznej (zwłaszcza z użyciem olejów zasobnych w PUFA, jak olej lniany).

Dodatkowo, w świetle dostępnej literatury, należy zachować daleko posuniętą ostrożność przy stosowaniu suplementów diety będących skoncentrowanym źródłem przeciwutleniaczy, zwłaszcza takich, jak przede wszystkim (stosować je tylko w określonych przypadkach):

  • beta-karoten (uważać powinny osoby palące papierosy),

  • witamina E,

  • selen.

Wiele wskazuje też na to, że dywersyfikacja dowozu przeciwutleniaczy i dostarczanie ich z konwencjonalnej żywności w ramach urozmaiconej, opartej w dużej mierze na pokarmach roślinnego pochodzenia diety, jest kluczem do zachowania ogólnie pojętego zdrowia i ustrojowej homeostazy. Zatem poleca się codzienne menu opierać na pokarmach takich, jak:

  • świeże i poddane nieagresywnej obróbce warzywa,

  • świeże owoce,

  • pełnoziarniste produkty zbożowe,

  • orzechy i nasiona,

  • oliwa Extra Virgin.

Korzystnym uzupełnieniem diety w antyoksydanty będą także:

  • kawa,

  • herbata,

  • kakao,

  • wybrane przyprawy (w tym imbir, kurkuma, bazylia i inne).

Dodatkowo osoby aktywne fizycznie i dbające o zdrowie mogą rozważyć suplementację poniższymi składnikami:

  • NAC, (przydatny zwłaszcza w sportach walki i sportach sylwetkowych),

  • Koenzym Q10 (zalecany zwłaszcza po 40 roku życia, ale nie tylko),

  • ALA (kwas alfa liponowy przydać się może przede wszystkim w przypadku problemów z gospodarką insulinowo-glukozową).



Bibliografia

[1]. Harman D. Aging: a theory based on free radical and radiation chemistry. J Gerontol 11: 298–300, 1956.

[2]. Pérez VI, Van Remmen H, Bokov A, Epstein CJ, Vijg J, and Richardson A.The overexpression of major antioxidant enzymes does not extend the lifespan of mice. Aging Cell 8: 73–75, 2009.

[3]. Gems D. and Doonan R.Antioxidant defense and aging in C. elegans: is the oxidative damage theory of aging wrong? Cell Cycle 8: 1681–1687, 2009.

[4]. Speakman JR. and Selman C.The free-radical damage theory: accumulating evidence against a simple link of oxidative stress to ageing and lifespan. Bioessays 33: 255–259, 2011.

[5]. Bjelakovic G. Nikolova D. Gluud LL. Simonetti RG. Gluud C. Mortality in randomized trials of antioxidant supplements for primary and secondary prevention: systematic review and meta-analysis. JAMA. 2007;297:842–857.

[6]. Bjelakovic G. Nikolova D. Simonetti RG. Gluud C. Antioxidant supplements for prevention of gastrointestinal cancers: a systematic review and meta-analysis. Lancet. 2004;364:1219–1228.

Pozostałą część bibliografii dostępna u autora.