Przeciwutleniacze roślinne w walce z wolnymi rodnikami

Przeciwutleniacze roślinne  w walce z wolnymi rodnikami

Przeciwutleniacze mają niewątpliwie pozytywny wpływ na organizm człowieka. Istnieje jednak wiele wątpliwości odnośnie do stosowania ich w formie syntetycznej.

Pod wpływem naturalnych procesów zachodzących w żywej komórce około 5 proc. tlenu wdychanego z powietrzem przekształca się w wolne rodniki, czyli reaktywne formy tlenu RFT. Należą do nich m.in. rodniki: •O-2, O21 (tlen singletowy jako nierodnikowa, reaktywna forma), •NO czy •OH (rodnik hydroksylowy), z których ten ostatni jest najbardziej agresywny.

Stres oksydacyjny

W normalnych okolicznościach istnieje równowaga potencjału redox w organizmie. Jednak w wyniku nadmiernego, długotrwałego stresu, ekspozycji na zanieczyszczenia, nadużywania alkoholu, palenia papierosów itp. dochodzi do zachwiania wspomnianej równowagi i nagromadzenia się reaktywnych form tlenu. Mówimy wtedy o stresie oksydacyjnym, który jest uważany za przyczynę wielu groźnych chorób, m.in. nowotworów, miażdżycy, cukrzycy, schorzeń o podłożu reumatycznym, choroby Parkinsona i Alzheimera. Wolne rodniki uszkadzają bowiem struktury komórkowe, wchodząc w reakcje z DNA, RNA, białkami, lipidami.

Wtórny metabolizm

Ratunkiem w tej sytuacji mogą być przeciwutleniacze występujące naturalnie w roślinach. Mają one właściwość wychwytywania wolnych rodników. Powstają w roślinach m.in. w wyniku procesów tzw. wtórnego metabolizmu.

Proces ten można prześledzić na przykładzie dobrze poznanego przeciwutleniacza – katecholu, którego wodór wolnej grupy hydroksylowej zostaje odebrany przez rodnik •OH (na rysunku jako ogólna forma •RO). Powstały semichinon jest również rodnikiem, ale jest na tyle bierny chemicznie, że nie wchodzi w reakcję łańcuchową tworzenia dalszych rodników. Ponadto w obecności np. kwasu askorbinowego (AscH) rodnik ten może ulec przemianie w katechol.

Oczywiście reakcje zachodzące w żywym organizmie przy udziale substancji, którym przypisuje się właściwości przeciwutleniające, są bardziej złożone, a przedstawiane schematy są znacznym uproszczeniem.

Rodzaje antyoksydantów

Dzięki ogromnemu postępowi chemii analitycznej udało się zidentyfikować tysiące związków wykazujących właściwości przeciwutleniające – samych flawonoli zidentyfikowano i wyodrębniono już blisko 5000.
Przeciwutleniacze roślinne można podzielić na:

  • polifenole tworzące dwie główne grupy związków – kwasy fenolowe (kwas kawowy, ellagowy, ferulowy) oraz flawonoidy z licznymi podgrupami,
  • karotenoidy (m.in. beta- i alfa-karoten, likopen),
  • kwas askorbinowy i tokoferole.

Nie ma bezpośrednich dowodów na to, że wszystkie przeciwutleniacze mają korzystny wpływ na organizm. Z większym lub mniejszym prawdopodobieństwem można mówić o ich korzystnym oddziaływaniu jedynie na podstawie eksperymentów in vitro, z pojedynczymi substancjami, prowadzonych w laboratoriach. Ponadto efektywność tych związków może być większa, gdy występują w formie naturalnej w roślinach, w postaci kompleksów.

Generalnie przyjmuje się, że antyoksydanty roślinne mogą neutralizować skutki narażenia na ksenobiotyki (mikotoksyny, nitrozoaminy, WWA, metale), hamować wzrost niektórych drobnoustrojów chorobotwórczych, stymulować system odpornościowy. Mogą także wykazywać działanie antykancerogenne.

Francuski paradoks

Niezwykle ciekawym i stosunkowo dobrze zbadanym przeciwutleniaczem jest resweratrol – substancja z grupy polifenoli występująca m.in. w skórce czerwonych winogron i winie oraz w orzeszkach ziemnych i owocach morwy. Wraz z innymi polifenolowymi przeciwutleniaczami, m.in. z kwercetyną, działa on przeciwagregacyjnie na erytrocyty, zmniejszając ryzyko zawału. Dzięki obniżaniu poziomu tromboksanu substancja ta zapobiega zakrzepom, zmniejszając również napięcie ścian naczyń krwionośnych i ciśnienie krwi. Resweratrol wraz z polifenolami w winie zmniejsza poziom frakcji LDL, hamując jednocześnie utlenianie cholesterolu i innych frakcji lipidowych. Sprzyja natomiast powstawaniu frakcji HDL cholesterolu, działając przeciwmiażdżycowo. Ma również właściwości bakteriobójcze.

Dobroczynne działanie tych związków w czerwonym winie potwierdzają obserwacje i wyniki badań epidemiologicznych we Francji. Odnotowuje się tam niską zapadalność na choroby sercowo-naczyniowe, pomimo powszechnego spożywania potraw obfitujących w nasycone kwasy tłuszczowe. Zjawisko to nazywa się francuskim paradoksem. Jego wytłumaczeniem jest właśnie wysokie spożycie wina.

Przypuszcza się, że resweratrol i inne pokrewne mu związki mają właściwości skutecznie hamujące rozwój i proliferację komórek nowotworowych. Wymaga to jednak badań klinicznych z udziałem preparatów tego związku.

Innym przykładem jest likopen należący do grupy karotenoidów. Występuje on głównie w pomidorach, a w mniejszych ilościach także w arbuzach i grejpfrutach. Likopen jest bardzo silnym przeciwutleniaczem i prawdopodobnie zapobiega m.in. chorobom serca (hamuje utlenianie frakcji LDL cholesterolu) i nowotworom (rak prostaty, rak szyjki macicy).

Znaki zapytania

Niezależnie od przytaczanych pozytywnych oddziaływań przeciwutleniaczy, istnieje wiele wątpliwości, a nawet zastrzeżeń co do wpływu tych substancji na organizm człowieka podawanych w formie syntetycznej.

Przede wszystkim należy podkreślić, że przeciwutleniające działanie większości tych syntetyków zostało wykazane w doświadczeniach in vitro w niezwykle wysokich dawkach. Badacze zajmujący się tą problematyką sugerują, że w warunkach in vivo w pewnych sytuacjach może dochodzić do efektów prooksydacyjnych – przy podawaniu dużych dawek. Kwas askorbinowy redukuje Fe (III) do Fe (II) i w takiej formie żelazo jest absorbowane w dwunastnicy. Jednak w wyniku neutralizacji wolnego rodnika powstały jon Fe (II) może wytworzyć z nadtlenkiem wodoru bardzo reaktywny rodnik •OH. Podobnie może reagować z Cu (II). Jest to przykład prooksydacyjnego działania askorbinianu. Może to być również istotne, jeśli chodzi o preparaty witaminowe zawierające jony metali i witaminę C. Oczywiście takie działanie nie jest możliwe w przypadku dostarczania witaminy C z żywnością pochodzenia roślinnego.

Dotyczy to również beta-karotenu i witaminy E, które w pewnych warunkach mogą działać prooksydacyjnie jako wolne rodniki. Badania kliniczne przeprowadzone w jednej z klinik kardiologicznych w USA na około stu tysiącach pacjentów wykazały nieznaczny, ale statystycznie znamienny wzrost śmiertelności w grupie otrzymującej określone dawki beta-karotenu syntetycznego. Badania te wykazały również brak celowości stosowania witaminy E w profilaktyce miażdżycy. Wątpliwości jest oczywiście znacznie więcej, a dotyczą one możliwego szkodliwego działania bardzo wielu związków, np. flawonoidów.

Konkludując, należy stwierdzić, że bezsporny jest korzystny wpływ warzyw i owoców na zdrowie. Są to jedyne bezpieczne źródła przeciwutleniaczy, których działanie jest najbardziej efektywne, gdy występują w mieszaninie i mogą oddziaływać synergicznie. Natomiast wzbogacanie produktów naturalnych w przeciwutleniacze, a tym bardziej suplementację, należy uznać przy obecnym stanie wiedzy za dyskusyjne, ponieważ nie ustalono bezpiecznego poziomu większości z tych substancji.


Schemat reakcji przeciwutleniacza z wolnym rodnikiem

Schemat reakcji przeciwutleniacza z wolnym rodnikiem

autor:
Ludwik Czerwiecki
profesor
Zakład Analizy Żywności Instytutu Biotechnologii Przemysłu Rolno-Spożywczego w Warszawie