WSPÓŁDZIAŁANIE ANTYOKSYDANTÓW EGZOGENNYCH I ENDOGENNYCH W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA

Transkrypt

1 Nowiny Lekarskie 2008, 77, 1, BOGNA GRYSZCZYŃSKA, MARIA ISKRA WSPÓŁDZIAŁANIE ANTYOKSYDANTÓW EGZOGENNYCH I ENDOGENNYCH W ORGANIZMIE CZŁOWIEKA INTERACTION BETWEEN EXOGENOUS AND ENDOGENOUS ANTIOXIDANTS IN THE HUMAN BODY Zakład Chemii Ogólnej Katedra Chemii i Biochemii Klinicznej Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu Kierownik Zakładu: dr hab. n. med. Maria Iskra Streszczenie Powstawanie wysoce reaktywnych form tlenu (rft) oraz wolnych rodników w organizmach żywych jest wynikiem wielu zachodzących w nim niezbędnych reakcji biochemicznych. Ze względu na ich wysoką reaktywność oraz zdolność do uszkadzania komórek i tkanek, organizm ludzki wyposażony został w enzymy o działaniu antyoksydacyjnym chroniące przed niekorzystnymi efektami reakcji wolnorodnikowych. Wyniki badań epidemiologicznych i klinicznych wskazują, że substancje egzogenne mogą również chronić organizm przed działaniem reaktywnych form tlenu. Rolę taką spełniają antyoksydanty dostarczane do organizmu wraz z produktami żywnościowymi, takimi jak czerwone wino, zielona herbata, owoce i warzywa, bogate w związki polifenolowe. Zainteresowanie tymi składnikami żywności i ich korzystnym wpływem na zdrowie nie słabnie. Wiele z nich obniża ryzyko wystąpienia chorób serca, raka, alergii, a także może działać przeciwzapalnie. Wyniki wielu badań wskazują na związek między spożywaniem żywności i napojów bogatych w polifenole a ich profilaktyczną rolą związaną z aktywnością antyoksydacyjną. Antyoksydanty pochodzenia egzogennego mogą wpływać na aktywność układu redoks i całkowitą zdolność antyoksydacyjną organizmu, choć wzajemne oddziaływania między związkami polifenolowymi i enzymami oraz innymi antyoksydantami nadal wymagają wielu badań. Niniejsza praca przedstawia wzajemne oddziaływania pomiędzy antyoksydantami egzogennymi oraz enzymami i innymi niskocząsteczkowymi antyoksydantami endogennymi obecnymi w organizmie człowieka. Zwrócono uwagę na współdziałanie witaminy E i C, Cu,Zn-SOD i Cp, polifenoli z GPx, SOD i CAT oraz rolę wolnych jonów Fe(II)/Fe(III) w prawdopodobnej zmianie antyoksydacyjnych właściwości polifenoli na prooksydacyjne. SŁOWA KLUCZOWE: związki polifenolowe, witamina E, witamina C, selen, enzymy antyoksydacyjne. Summary Production of the highly reactive oxygen-containing species (ros) is a normal consequence of a variety of essential biochemical reactions. Human body is equipped with antioxidant enzymes capable to protect against highly reactive free radical species and their potential damage to cell and tissues. Clinical trials and several epidemiologic studies suggest that exogenous substances can also play a protective role against the reactive oxygen species in the human body. A similar effect is produced by some components of dietary beverages and products rich in polyphenolic compounds, such as red wine, green tea, fruit and vegetables. An increasing interest is noted in health benefits of polyphenol-rich food, because many of them may reduce the risk of cardiovascular heart diseases, cancer, allergy and inflammation. Results of many studies have suggested an association between consumption of polyphenol-rich food and beverages and their prophylactic role. Their beneficial effect is connected with the antioxidant activity. The interaction between phenolic compounds of biological significance and enzymes in plasma or other antioxidants of biological fluids and tissues are poorly recognized. Supplementation of humans with the exogenous antioxidants may affect the activity of the redox system and the total antioxidant status of the body. This review shows the interaction between exogenous antioxidants of biological significance and enzymes and low molecular weight antioxidants in the human body and the role of free ions Fe(II)/Fe(III). The relationship between vitamin E and C, Cu, Zn-SOD, polyphenols and GPx, SOD, CAT is presented. Possible change of antioxidant to prooxidant properties of polyphenols is also discussed. KEYWORDS: polyphenolic compounds, vitamin E, vitamin C, selenium, antioxidant enzymes. Antyoksydanty egzogenne Związkami dostarczanymi do organizmu z dietą i wykazującymi właściwości antyoksydacyjne są witaminy A, C, E, -karoten oraz związki należące do grupy polifenoli. Witamina C dostarczana jest do organizmu wraz z pożywieniem. Jej stężenie zależy od sposobu odżywiania, przebytych chorób i natężenia procesów metabolicznych. Reaktywność witaminy C wobec O 2 -, H 2 O 2, OH, HOCl, rodników nadtlenkowych i tlenu singletowego jest możliwa dzięki silnie redukującym właściwościom. Witamina E (α tokoferol) chroni przed

2 Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka 51 utlenieniem fosfolipidy obecne w błonach komórkowych, lipidach i lipoproteinach, utrzymuje odpowiedni potencjał oksyredukcyjny, zmiata wolne rodniki organiczne, wygasza tlen singletowy. Głównymi postaciami witaminy A dostarczanymi do organizmu są estry retinolu i prowitaminy, głównie β-karotenu. Karotenoidy posiadają zdolność wygaszania tlenu singletowego, reagują z organicznymi rodnikami powstającymi w wyniku peroksydacji lipidów chroniąc komórki przed nowotworami i starzeniem się. Aktywność antyoksydacyjna flawonoidów wynika przede wszystkim z obecności i odpowiedniego położenia względem siebie grup hydroksylowych, metylowych i połączeń glikozydowych [1]. Obok flawonoidów znaczącą grupę stanowią kwasy polifenolowe, zwłaszcza pochodne kwasu hydroksybenzoesowego (kwas galusowy, kwas protokatechowy) i hydroksycynamonowego (kwas kawowy, kwas p-kumarowy, kwas ferulowy). Zawartość pochodnych kwasu hydroksybenzoesowego w truskawkach, malinach, jeżynach oraz herbacie, szczególnie bogatej w kwas galusowy, jest znacząca, a niewielka w roślinach jadalnych. Natomiast kwasy hydroksycynamonowe są znacznie bardziej rozpowszechnione wśród roślin, dominują w zbożach i owocach. Właściwości antyoksydacyjne polifenoli Rozwój badań nad właściwościami antyoksydacyjnymi związków polifenolowych był związany z poszukiwaniem przyczyn istotnej różnicy w częstości występowania chorób układu sercowonaczyniowego między mieszkańcami krajów śródziemnomorskich i krajów wysokouprzemysłowionych Europy Zachodniej. Badania prowadzone w roku 1970 w ramach projektu Seven Countries Study wykazały niższą zachorowalność na chorobę wieńcową w krajach śródziemnomorskich, co przypisano charakterystycznemu dla tego regionu Europy sposobowi odżywiania [2]. Natomiast w roku 1979 St. Leger i współpracownicy zaobserwowali odwrotną zależność między umieralnością na choroby serca a spożyciem wina [3]. Określenie francuski paradoks wprowadzone przez Richarda w 1987 roku miało na celu podkreślić, iż pomimo spożywania znacznej ilości tłuszczy zwierzęcych, Francuzi rzadziej chorują na miażdżycę w porównaniu z mieszkańcami innych krajów Europy Zachodniej, co może być związane ze znacznym spożyciem czerwonego wina [4]. Kolejne podejmowane projekty badawcze miały na celu wyjaśnienie szczególnych właściwości czerwonego wina. Okazało się, iż jest ono bogate w związki polifenolowe, szczególnie resweratrol i kwercetynę, dzięki którym wykazuje właściwości antyoksydacyjne, rozszerzające naczynia krwionośne i przeciwzapalne [5, 6]. Działanie takie przejawia się przede wszystkim w regulacji stężenia lipoprotein dużej i małej gęstości (HDL i LDL), zapobieganiu utleniania LDL, hamowaniu adhezji i agregacji płytek krwi [7]. Intensyfikacja badań nad związkami polifenolowymi i wyjaśnienie przyczyn i mechanizmów korzystnego działania czerwonego wina na organizm człowieka spowodowało, iż zainteresowanie tą grupą związków nie słabnie. Poszukiwane są przede wszystkim nowe polifenolie oraz ich źródła, a także badane są ich antyoksydacyjne właściwości w kierunku zapobiegania lub ograniczania rozwoju różnych chorób. Innym bardzo bogatym źródłem tej grupy związków jest czekolada [8]. Zaobserwowano, iż przechowywanie czekolady nie wymaga stosowania dodatkowych antyoksydantów, ponieważ taką rolę pełnią właśnie obecne w niej polifenole. Waterhouse wykazał, iż filiżanka gorącej czekolady, 18 g kakao lub 30 g czekolady posiada aktywność przeciwutleniającą odpowiadającą 100 ml czerwonego wina [9]. Dzięki dużej zawartości flawonoidów (tabliczka czekolady mlecznej o masie 100 g zawiera 170 mg flawonoidów i flawanoli [10]), czekolada może obniżać ryzyko wystąpienia chorób serca (tab. 1.). Innym bogatym źródłem związków polifenolowych są owoce jagodowe, bardzo wysoko cenione przez dietetyków ze względu na bogactwo witamin oraz związków mineralnych. Aktywność przeciwutleniająca związana ze stężeniem polifenoli w poszczególnych gatunkach owoców, zależy przede wszystkim od ich odmiany, sposobu uprawy, warunków klimatycznych, stopnia dojrzałości i nierzadko od części owocu. Wykazano, iż maleńkie pesteczki w zewnętrznej części owocu truskawki, stanowiące zaledwie 1% masy owocu, zawierają 11% ogólnej zawartości związków fenolowych, a ich aktywność antyoksydacyjna stanowi 14% aktywności całkowitej tego owocu [15]. Wykazano, iż zawartość kwasu kawowego, p-kumarowego oraz ferulowego jest największa w młodych owocach czarnej porzeczki, truskawki czy maliny i maleje w miarę ich dojrzewania. Odwrotną sytuację obserwuje się w przypadku antocyjanin, których poziom w dojrzałych owocach jest znacznie wyższy w porównaniu z młodymi. Podobnie jak antocyjanidyny zachowują się flawonole: kwercetyna i mirycytyna [16]. Po dokonaniu zbioru największy wpływ na stężenie polifenoli wykazuje sposób i czas ich przechowywania [17]. Wiele doniesień literaturowych wskazuje na to, iż związki z grupy polifenoli obecne w owocach jagodowych wykazują właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe, przeciwbólowe, obniżające ciśnienie krwi i uodporniające skórę na szkodliwe działanie promieniowania UV [18]. Prooksydacyjne właściwości związków polifenolowych Mimo iż korzystne właściwości związków polifenolowych zostały niejednokrotnie udowodnione, w piśmiennictwie wskazuje się, że w określonych warunkach biochemicznych mogą one wykazywać

3 52 Bogna Gryszczyńska, Maria Iskra Tab. 1. Wybrane projekty badawcze oceniające właściwości prewencyjne czekolady i kakao w chorobach sercowo-naczyniowych Table 1. The preventive properties of chocolate and cocoa in cardiovascular diseases. The chosen Feeding Trials Autor Rok Liczba uczestników projektu Osakabe [11] Czas trwania Sposób podawania Wyniki codziennie, 2 tygodnie Mursu [12] codziennie, 3 tygodnie Grassi [13] codziennie, 15 dni Fraga [14] codziennie, 14 dni aktywność prooksydacyjną. Galati i współpracownicy dowiedli, iż semichinonowe rodniki polifenoli zawierających ugrupowanie katecholowe w swej strukturze (kwas kawowy, kwercetyna) mogą łatwiej utleniać askorbinian, w porównaniu z ich odpowiednikami zawierającymi pierścień fenolowy (kwas p-kumarowy, kempferol) [19]. Wykazali także, iż flawonoidy zawierające w swej strukturze pierścień katecholowy, nie zawierające jednak 2 3 wiązań podwójnych znacznie słabiej katalizują utlenianie askorbinianu. Utlenianie wewnątrzkomórkowego askorbinianu przez kwercetynę i kampferol może wskazywać na to, iż rodniki semichinonowe tych flawonoidów są prawdopodobnie odpowiedzialne za wyczerpanie askorbinianu w hepatocytach. Związki polifenolowe obecne w diecie, zawierające pierścienie fenolowe, mogą być metabolizowane przez peroksydazę do rodników fenolowych mających charakter prooksydacyjny, które są na tyle reaktywne, aby utleniać GSH i NADH w hepatocytach. Inkubacja komórek wątrobowych ze związkami polifenolowymi zawierającymi pierścienie fenolowe prowadziła do utlenienia GSH do GSSG, natomiast reakcja prowadzona ze związkami polifenolowymi zawierającymi ugrupowanie katecholowe obniżyła stężenie GSH poprzez formowanie konjugatów z GSH. Badacze zaobserwowali również, że polifenole zawierające fenolowe pierścienie znacznie łatwiej utleniają ludzką oksyhemoglobinę oraz przyczyniają się do hemolizy erytrocytów. Cao i współpracownicy udowodnili, iż te same flawonoidy mogą wykazywać silne właściwości antyoksydacyjne, jak i również prooksydacyjne, co uzależnione jest od ich stężenia i źródła wolnych rodników. Prooksydacyjne właściwości flawonoidów ujawniały się kakao (36 g/ dzień) vs. cukier ciemna czekolada, ciemna czekolada wzbogacona w polifenole vs. biała czekolada ciemna czekolada (100 g, 500 mg polifenoli) vs. biała czekolada (90 g, 0 mg polifenoli) mleczna czekolada (105 g, 168 mg flawanoli) vs. czekolada (< 5 mg flawanoli) Obniżenie utleniania LDL wzrost stężenia HDL niższe skurczowe ciśnienie krwi, wzrost wrażliwości na insulinę, obniżenie insulinooporności niższe średnie ciśnienie krwi, obniżenie stężenia cholesterolu frakcji LDL, obniżenie stężenia markerów stresu oksydacyjnego w przypadku czekolady o dużym stężeniu flawanoli również w obecności jonów metali przejściowych. Wykazali oni, iż aktywność antyoksydacyjna oraz aktywność prooksydacyjna flawonoidów inicjowana przez jony Cu +2 ściśle zależy od ich struktury [20]. Flawony i flawanony, które w swych strukturach nie posiadają ugrupowania OH nie wykazały ani aktywności antyoksydacyjnej ani prooksydacyjnej inicjowanej Cu +2. O-metylacja i prawdopodobnie inne O-modyfikacje flawonoidów inaktywują ich aktywność antyoksydacyjną i prooksydacyjną. W żywności flawonoidy występują przede wszystkim jako O-glikozydy, w których to cukier przyłączony jest do węgla C-3. Inaktywacja prooksydacyjnej aktywności flawonoidów, inicjowanej przez metale przejściowe, poprzez metylację lub glikozydowe modyfikacje tych związków może więc mieć fizjologiczne i farmakologiczne znaczenie. Wydaje się, iż taka aktywność prooksydacyjna flawonoidów oraz innych antyoksydantów (kwas askorbinowy, α-tokoferol) inicjowana jonami Cu +2 nie ma większego znaczenia in vivo, gdzie jony Cu +2 powinny być w dużym stopniu związane. Wyniki uzyskane przez innych badaczy potwierdziły hipotezę, iż obecność jonów metali przejściowych może sprzyjać ujawnianiu się właściwości prooksydacyjnych związków polifenolowych, czego dowodem jest zdolność katalizowania procesów degradacji DNA i modyfikacji zasad purynowych i pirymidynowych przez kwas kawowy i kwercetynę [21, 22, 23]. Mechanizm reakcji obrazującej prooksydacyjną aktywność kwercetyny zaproponował Hodnick sugerując, iż autooksydacja kwercetyny oraz powstawanie rodników kwercetyny poprzez interakcje z mitochondrialnym transportem elektronów prowadzi do powstania O 2 -. Kwercetyna może redukować jony Fe(III) do Fe(II), co sprzyja generowaniu najbardziej reaktywnego rodnika

4 Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka 53 hydroksylowego OH w reakcji Fentona i Habera-Weissa [24]. możliwe jest jej oddziaływanie z askorbinianem obecnym w fazie wodnej. Rys. 1. Udział kwercetyny w generowaniu wolnych rodników w obecności O 2 lub Fe(III) [24]. Fig. 1. The participation of quercetin in generation of free radicals in presence of O 2 or Fe(III) [24]. Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych Wysoce wyspecjalizowany enzymatyczny system obronny organizmu, w skład którego wchodzą wewnątrzkomórkowa (Cu, Zn-SOD) oraz mitochondrialna dysmutaza ponadtlenkowa (Mn-SOD), wewnątrzkomórkowa, żołądkowo-jelitowa i osoczowa peroksydaza glutationowa (GPx) oraz katalaza T i kataliza (CAT), wspomagany jest również przez metalotioneinę, albuminę, ceruloplazminę oraz antyoksydanty niskocząsteczkowe, takie jak: glutation, kwas moczowy, melatoninę, bilirubinę oraz żeńskie hormony płciowe. Witamina E i C Ochrona organizmu przed reaktywnymi formami tlenu często wiąże się ze współdziałaniem antyoksydantów hydrofobowych z hydrofilowymi, a także współpracą enzymów antyoksydacyjnych z antyksydantami małocząsteczkowymi oraz antyoksydantów endogennych z egzogennymi [25]. Przykładem współpracy antyoksydantów hydrofobowych i hydrofilowych jest zdolność regeneracji rodnika tokoferylowego przez askorbinian. Bruno i współpracownicy wykazali, iż przyspieszony ubytek stężenia - i -tokoferolu w organizmie palacza jest wynikiem stresu oksydacyjnego [26]. Zapotrzebowanie na obie witaminy u palaczy jest dużo większe w porównaniu z osobami niepalącymi. Podawanie palaczom witaminy C w dawce 500 mg przez 2 tygodnie znacznie spowolniło proces utraty witaminy E (odpowiednio o 25% dla - tokoferolu i 45% -tokoferolu). Obserwacje te potwierdzają hipotezę, iż kwas askorbinowy regeneruje rodnik tokoferylowy do tokoferolu przedłużając w ten sposób jego okres półrozpadu. Dzięki ułożeniu grupy chromanowej cząsteczki tokoferolu na granicy faz Rys. 2. Współdziałanie witaminy C i E w zmiataniu wolnych rodników [26]. Fig. 2. Interaction of vitamin C and E in free radicals scavenging [26]. Witamina E i Se Właściwości antyoksydacyjne selenu uwarunkowane są przede wszystkim jego rolą jako niezbędnego składnika centrum aktywnego peroksydazy glutationowej [27]. Wskazuje się także na zdolność Se do regeneracji witaminy E w układach biologicznych. Wykazano bowiem, iż wzbogacanie mięsa mieszaniną witaminy E i Se w celu zahamowania procesów oksydacyjnych, a w konsekwencji stabilizacji barwy, jest bardziej efektywne niż samą witaminą E czy Se [28]. Postuluje się, że Se i witamina E mogą odgrywać istotną rolę w zapobieganiu raka prostaty. Badania prowadzone w ramach projektu The Alpha- Tocopherol, Beta-Carotene Cancer Prevention (ATBC) Trial wykazały, że podawanie 50 jednostek witaminy E dziennie spowodowały statystycznie istotne obniżenie ryzyka wystąpienia raka prostaty u palaczy [29]. Natomiast takiej zależności nie stwierdzono w ramach programu The Heart Outcomes Prevention Evaluation (HOPE) Trial mimo podawania witaminy E w jeszcze wyższej dawce 400 IU. Należy zadać sobie pytanie czy palenie papierosów nie jest jednak czynnikiem ograniczającym właściwości prewencyjne witaminy i czy nie są one silnie skorelowane z jej dawką. Dowodem wskazującym na silne właściwości prewencyjne Se są wyniki uzyskane w The Nutritional Prevention of Cancer (NPC) Trial, świadczące o 52% obniżeniu ryzyka wystąpienia raka prostaty u mężczyzn, którzy przyjmowali 200 g Se/dzień średnio przez 6,4 lat. W ramach projektu VITamins And Lifestyle (VITAL) mającego na celu ocenę wpływu suplementacji witaminy E i Se na obniżenie ryzyka wystąpienia raka prostaty, uzyskano odwrotną zależność między suplementacją witaminy E oraz stopniem zawansowania choroby zaobserwowaną tylko w grupie niepalących oraz byłych palaczy. Podobnej zależności nie stwierdzono w odniesieniu do selenu. Rozbieżne wyniki uzyskane w różnych projektach badawczych sugerują, iż wielkość dawki witaminy E nie jest bez znaczenia i może ona odgrywać decydująca rolę. Ustalenie korzystnej dawki wydaje się bardzo zasadne także z powodu literaturowych doniesień wskazujących na niekorzystne oddziaływanie

5 54 Bogna Gryszczyńska, Maria Iskra witaminy E, w dawkach powyżej 400 IU [30, 31]. Trudność w porównywaniu wyników badań oceniających wpływ witaminy E spożywanej z dietą oraz suplementowaną na różne schorzenia związana jest z różnicą w stosowanych stężeniach, a także z jej przyswajalnością. Podobnie jest z Se, gdyż mimo wielu źródeł tego pierwiastka w pożywieniu (zboża, produkty mleczne, jaja, drób, ryby), trudno jest ocenić stężenia, w jakich zostaje on przyswojony przez organizm. Utrudnienia te są ściśle związane z różnicami w jego zawartościach w glebach i wodach całego świata, a co za tym idzie w pożywieniu. SOD i Cp Warto również wspomnieć o współdziałających ze sobą enzymach katalizujących rozkład reaktywnych form tlenu. Istotne są nie tylko korzyści dla organizmu wynikające ze współdziałania SOD i enzymów rozkładających generowany przez nią nadtlenek wodoru, ale i wzajemne uzupełnianie się w sytuacji wzmożonego wykorzystania czy zmniejszonej syntezy białka enzymatycznego. Iskra [32] wykazała, iż niedokrwienie umiarkowane oraz krytyczne kończyn dolnych u mężczyzn z miażdżycą tętnic wywiera wpływ na aktywność ceruloplazminy, stężenie Cu w surowicy oraz aktywność Cu,Zn-SOD w erytrocytach. Wzrost aktywności ceruloplazminy oraz stężenia Cu w porównaniu z grupą kontrolną związany jest reakcją ostrej fazy towarzyszącą stanowi zapalnemu w niedokrwieniu krytycznym. Aktywność Cu,Zn-SOD w erytrocytach również wzrasta, ale tylko w przypadku niedokrwienia umiarkowanego. Nagły spadek aktywności tego enzymu w niedokrwieniu krytycznym prawdopodobnie związany jest ze zwiększonym wykorzystaniem i osłabioną syntezą tego enzymu. W związku ze wzrastającą aktywnością ceruloplazminy w obu stopniach niedokrwienia w porównaniu z grupą kontrolną, można przypuszczać, iż w niedokrwieniu krytycznym to właśnie ceruloplazmina przejmuje rolę głównego antyoksydanta we krwi. Polifenole i enzymy antyoksydacyjne Enzymatyczny system antyoksydacyjny wspomagany jest również przez polifenole. Wykazano bowiem, że kurkumina i kwercetyna powodują wzrost aktywności GPx, SOD, CAT in vivo i in vitro [33, 34]. Molina i współpracownicy [35] zaobserwowali, że długotrwałe podawanie etanolu (5 g/kg masy ciała) myszom spowodowało znaczący wzrost stężenia utlenionego glutationu (GSSG) oraz wzmagało proces peroksydacji lipidów, przy równoczesnym obniżeniu aktywności CAT, SOD i GPx. Okazuje się, że proces uszkodzenia wątroby inicjowany przez etanol ma podłoże wolnorodnikowe. Suplementacja kwercetyny przez podawanie etanolu wpłynęła na wzrost aktywności CAT i GPx. Zaobserwowano również wzrost poziomu GSH, spadek stężenia produktów peroksydacji lipidów oraz zmniejszenie poziomu GSSG. Choć mechanizm współdziałania kwercetyny i GPx nie jest poznany, przypuszcza się, iż jest to wynik współdziałania obu antyoksydantów, czego potwierdzeniem może być wzrost poziomu GSH silnie związany ze podawaniem kwercetyny oraz indukowanie wzrostu aktywności GPx przez glutation. Sugeruje się również, że kwercetyna może przerywać ciąg reakcji wolnorodnikowych w warstwie lipidowej komórki a także chelatować jony metali przejściowych zapobiegając inicjowanym przez nie reakcjom generującym wolne rodniki. Takiej zależności nie zaobserwowano u myszy, którym kwercetynę podawano dopiero po spożyciu etanolu. Duże ilości RFT generowane są w momencie reperfuzji i w ciągu kilku pierwszych minut po tym zdarzeniu. Uszkodzenia białek, lipidów i kwasów nukleinowych będące wynikiem tego procesu stwierdzono przede wszystkim w takich narządach, jak: serce, jelito, nerka i wątroba [33]. Wykazano, że enzymy antyoksydacyjne (SOD, CAT) mogą znacznie zmniejszać, a nawet zapobiegać uszkodzeniom tych narządów w wyniku niedokrwienia/reperfuzji, co ma ogromne znaczenie przy transplantacji narządów. Ekspresja tych enzymów, a także ich aktywność w tkankach, może być zwiększona przez kurkuminę. Ten polifenol pochodzenia roślinnego, główny składnik kurkumy może spowalniać proces peroksydacji lipidów, obniżać stężenie MDA, co może sugerować, iż wpływa ona na wzrost aktywności enzymów antyoksydacyjnych w wątrobie po jej uszkodzeniu w wyniku niedokrwienia/reperfuzji. Melatonina Jak wykazały doświadczenia, melatonina efektywnie hamuje procesy utleniania lipidów, białek i DNA [36], może także pośredniczyć w stymulowaniu aktywności antyoksydacyjnej enzymów. Badania prowadzone przez Gitto i współpracowników [37] miały na celu ocenić efektywność współdziałania melatoniny, glutationu, witaminy C i E w zapobieganiu procesu peroksydacji lipidów inicjowanego przez H 2 O 2 i FeSO 4 w wątrobie szczurów. Wykazano, że połączenie melatoniny z innymi antyoksydantami wyraźnie redukuje ten proces. Okazało się również, że jest to działanie synergicznie, ponieważ ochrona przed peroksydacją lipidów inicjowaną jonami Fe(II) była istotnie wyższa, nawet przy niskich stężeniach melatoniny, w porównaniu z układami, w których analizowano wpływ każdego antyoksydanta osobno. Zwrócono także uwagę na to, iż w takich warunkach witamina C może wykazywać działanie prooksydacyjne, w zakresie stężeń μm promowała bowiem peroksydację lipidów. Co ciekawe, kiedy do układu modelowego dodano melatoninę nawet w najniższych analizowanych stężeniach, zaobserwowano silny efekt antyoksydacyjny, który wzrastał wraz z podwyższaniem jej stężenia. Prawdopodobnie witamina C może przyczyniać się do regeneracji melatoniny, co tłumaczy synergiczny sposób oddziaływana obu antyoksydantów. Mimo, iż zainteresowanie tematyką związków o charakterze antyoksydacyjnym do dziś nie słabnie, wiele kwestii zostaje jeszcze niewyjaśnionych. Choć

6 Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka 55 mechanizmy reakcji antyoksydacyjnych z udziałem związków polifenolowych są dość dobrze poznane in vitro, ich współdziałanie in vivo wymaga jeszcze wielu badań. Przede wszystkim wyjaśnień wymagają mechanizmy współdziałania antyoksydantów w walce z wolnymi rodnikami, a także warunki sprzyjające ujawnianiu się właściwości prooksydacyjnych, co pozwoli w przyszłości lepiej zrozumieć ich dwojaką naturę. Piśmiennictwo 1. Mrózek-Ryszawa N., Kawczyńska-Dróżdż A., Biernacka B. i wsp.: Roślinne polifenole-przeciwutleniacze na które czekamy? Czyn. Ryzyka, 2008, 2, Keys A.: Coronary heart disease in seven countries. Circulation, 1970, St Leger A.S., Cochrane A.L., Moore F.: Factors associated with cardiomortality in developer countries with particular reference to the consumption of wine. Lancet, 1979, Renaud S., de Lorgeril M., Delaye J. et al.: Cretan mediterranean diet for prevention of coronary heart disease. Am. J. Din. Nutr., 1995, 61, 1360S-7S. 5. Ignatowicz E., Baer-Dubowska W.: Resveratrol, a natural chemopreventive agent against degenerative diseases. Pol. J. Pharmacol., 2001, 53, Olas B., Wachowicz B.: Resveratrol, a phenolic antioxidant with effects on blond platelet function. Platelets, 2005, 26, Frankel E.N., Kanner J., German J.B. et al.: Inhibition of oxidation of human low-density lipoprotein by phenolic substanses in red wine. Lancet, 1993, 341, Ding E.L., Hutfless S.M., Ding X. et al.: Chocolate and prevention of cardiovascular disease: a systematic review. Nutr. Metab., 2006, 3:2, Waterhouse A.L., Shirley J.R., Donovan J.L.: Antioxidants in chocolate. Lancet, 1996, 348, Steinberg F.M., Bearden M.M., Keen C.L.: Cocoa and chocolate flavonoids: implications for cardiovascular health. J. Am. Diet. Assoc., 2003, 103, Osakabe N., Baba S., Yasuda A. et al.: Daily cocoa intake reduces the susceptibility of low-density lipoprotein to oxidation as demonstrated in healthy human volunteers. Free Radic. Res., 2001, 34(1), Mursu J., Voutilainen S., Nurmi T. et al.: Dark chocolate consumption increases HDL cholesterol concentration and chocolate fatty acids may inhibit lipid peroxidation in healthy humans. Free Radic. Biol. Med., 2004, 37(9), Grassi D., Lippi C., Necozione S. et al.: Short-term administration of dark chocolate is followed by a significant increase in insulin sensitivity and a decrease in blood pressure in healthy persons. Am. J. Clin. Nutr., 2005, 81(3), Fraga C.G., Actis-Goretta L., Ottaviani J.L. et al.: Regular consumption of a flavonol-rich chocolate can improve oxidant stress in young soccer players. Clin. Dev. Immunol., 2005, 12(1), Kłopotek Y., Otto K., Böhm V.: Processing strawberries to different products alters contents of vitamin C, total phenolics, total anthocyanins, and antioxidant capacity. J. Agric. Food Chem., 2005, 53, Starke H., Harmann K.: Change in flavonol concentration during fruit development. Z. Lebens. Unters. Forsch., 1976, 161, Häkkinen S.: Flavonols i phenolic acids in berries and berry products. Medical Sciences, 2000, 221, Niedworak J., Brzozowski F.: Badania nad biologicznymi i fitoterapeutycznymi właściwościami antocyjanin aronii czarnoowocowej E. Post. Fitoter. 2001, 5, Galati G., Sabzevari O., Wilson J. X. et al.: Prooxidant activity and cellular effects of the phenoxyl radicals of dietary flavonoids and other polyphenolics. Toxicology, 2002, 177, Cao G., Sofic E., Prior R. L.: Antioxidant and prooxidant behavior of flavonoids: structure-activity relationship. Free Radic. Biol. and Med., 1997, 22, Sahu S.C., Washington M.C.: Quercetin-induced lipid peroxidation and DNA damage in isolated rat-liver nuclei. Cancer Lett., 1991, 58, Said Ahmed M., Fazal F., Rahman A. et al.: Activities of flavonoids for the cleavage of DNA in the presence of Cu(II): correlation with generation of active oxygen species. Carcinogenesis, 1992, 13, Yoshino M., Haneda M., Naruse M. et al.: Prooxidant activity of flavonoids: copper dependent strand breaks and the formation of 8-hydroxy-2`-deoxyguanosine in DNA. Mol. Genet. Metab., 1999, 68,

7 56 Bogna Gryszczyńska, Maria Iskra 24. Hodnick W.F., Ahmad S., Pardini R.S.: Induction of oxidative stress by redox active flavonoids. Adv. Exp. Med. Biol., 1998, 439, Han X., Shen T., Lou H.: Dietary polyphenols and their biological significance. Int. J. Mol. Sci., 2007, 8, Bruno R.S., Leonard S.W., Atkinson J. et al.: Faster plasma vitamin E disappearance in smokers is normalized by vitamin C supplementation. Free Radic. Biol. Med., 2006, 40, Barceloux D.G.: Selenium J. Toxicol. Clin. Toxicol., 1999, 37, Surai P.F.: Natural antioxidants in avian nutrition and reproduction. UK. Nottingham University, Peters U., Foster C.B., Chatterjee N. et al.: Serum selenium and risk of prostate cancer - a nested case-control study. Am. J. Clin. Nutr., 2007, 85, Miller E.R.III, Pastor -Barriuso R., Dallal D., et al.: Metaanalysis: high-dosage vitamin E supplementation may increase all-causa mortality. Ann. Intern. Med., 2005,142, (1), Lonn E., Bosch J., Yusuf S et al..: Effects of long-term vitamin E supplementation on cardiovascular events and cancer: a randomized controlled trial. JAMA, 2005, 293, Iskra M., Majewski W.: Aktywność wybranych enzymów miedziozależnych oraz stężenia miedzi w ścianie tętniczej i surowicy krwi w miażdżycy tętnic i tętniakach aorty. Biul. Magnezol., 2001, 6(4), Shen S.Q., Zhang Y., Xiang J.J. et al.: Protective effect of curcumin against liver warm ischemia/reperfusion injury in rat model is associated with regulation of heat shock protein and antioxidant enzymes. World J. Gastroenterol., 2007, 13, Nishinaka T., Ichijo Y., Ito M. et al.: Curcumin activates human glutathione S-transferase P1 expression through antioxidant response element. Toxicol Lett., 2007, 170, Molina M.F., Sanchez-Reus I., Iglesias I., et al.: Quercetin, a flavonoid antioxidant, prevents and protects against etanolinduced oxidative stress in mouse liver. Biol. Pharm. Bull., 2003, 26, Tan D.X., Chen L.D., Poeggeler B. et al.: Melatonin: a potent, endogenous hydroxyl radical scavenger. Endocr. J., 1993, 1, Gitto E., Tan D., Reiter R. J. et al.: Individual and synergistic antioxidative actions of melatonin: studies with vitamin E, vitamin C, glutathione and desferrrioxamine (desferoxamine) in rat liver homogenates. J. Pharm. Pharmacol., 2001, 53, 139. Adres do korespondencji: Zakład Chemii Ogólnej UM ul. Grunwaldzka Poznań

8 Współdziałanie antyoksydantów egzogennych i endogennych w organizmie człowieka 57