Szerző: Lugasi Andrea
A szabad gyökös reakciók és a szervezetben végbemenő oxidatív stresszfolyamatok már hosszabb ideje az érdeklődés középpontjában vannak. A szakemberek külön figyelmet szentelnek a természetes eredetű antioxidánsoknak, főleg az ilyen hatású vitaminoknak, amelyek képesek megelőzni az oxidatív károsodásokkal összefüggő bizonyos betegségek kialakulását, tehát általános egészségvédő hatásuk van.
Mindannyiunk számára jól ismert, hogy fény és oxigén nélkül nem alakulhatott volna ki az élet Földünkön. Ez a két elem valamennyi élőlény számára nélkülözhetetlen, ugyanakkor a mérgező hatásuk sem elhanyagolható. Egyrészt a levegő oxigénje megfelelő körülmények között oxidálja a biomolekulákat, s ezzel változásokat idéz elő a szerkezetükben, másrészt a földfelszínre érkező fény 4%-a az elektromágneses sugárzás ultraibolya tartományába tartozik, s olyan energiamennyiséget hordoz, amely elegendő a kovalens kötések felszakításához, következésképp a biomolekulák károsításához. (8)
A szabad gyökös reakciók jelentősége
A szabad gyökök olyan molekulák vagy molekularészletek, amelyek párosítatlan elektront tartalmaznak a legkülső elektronhéjukon. Mivel az elektronok párképzésre hajlamosak, a magányos elektront tartalmazó molekulák nagy intenzitással keresnek más molekulákat, amelyektől elektronokat szerezhetnek. Így a szabad gyököknek nagy a reakciókészségük, könnyen és gyorsan kémiai reakcióba lépnek más vegyületekkel. Ilyen gyökök az élő szervezetben is keletkeznek élettani körülmények között is.
Szerepük és feladatuk pontosan körülhatárolható, s elbontásukra, semlegesítésükre többszintű védelmi mechanizmust hozott létre a természet. A külső környezetben is keletkeznek szabad gyökök, például a molekuláris oxigénből redukcióval vagy gerjesztéssel, más molekulákból ultraibolya vagy radioaktív sugárzás, hő és különböző vegyi anyagok hatására. Bizonyos gyógyszerek, vegyszerek, altatószerek, ipari oldószerek és a dohányfüst szintén szabadgyök-forrásnak tekinthetők. A környezetünkben levő szabad gyökök, amelyeket élelmiszerekkel elfogyasztunk, belélegzünk vagy a bőrön át jutnak a testünkbe, befolyásolják szervezetünk biokémiai folyamatait. A szervezet védekezési rendszerének tűrőképessége elég nagy, ezért sokáig képes megakadályozni, hogy a szabad gyökök káros folyamatokat indítsanak el. Az ellenőrzése alól kiszabaduló szabad gyökös reakciók azonban valamennyi biomolekulában károsodásokat idéznek elő, ezért különböző betegségek (szívés érrendszeri, valamint daganatos elváltozások) kialakulását segítik elő. (3, 4)
A szabad gyökök először a lipideket alkotó zsírsavmolekulákat támadják meg, mert a bennük levő kettős kötések nagyon érzékenyek az oxidációra. Ez a gyökös mechanizmusú láncreakció a lipidperoxidáció. A láncreakciók sajátosságaiból következően már néhány szabad gyök is rendkívüli károsodásokat idézhet elő. Az iniciációs folyamatot, vagyis a lipidperoxidáció első lépését valamilyen külső vagy belső hatás (UV-fény, élettani enzimreakció, fémek okozta katalízis) indítja meg. A második lépcső, a propagáció, az előbbinél sokkal intenzívebb folyamatokat foglal magában, ugyanis a szabad gyökök (szuperoxid, hidroxil, hidroperoxid) a telítetlen zsírsavak kettős kötéseivel lépnek reakcióba, s ennek eredményeként újabb szabad gyökök (lipid-hidroperoxidok) keletkeznek. A folyamat a terminációval, vagyis nem gyök jellegű termékek (például aldehidek) képződésével zárul. (3)
A szabad gyökök az élelmiszereket alkotó molekulák szerkezetét is képesek megváltoztatni. Az élelmiszerekben zajló legismertebb oxidációs folyamat az avasodás, amely illat-, színés ízelváltozással jár. A különböző kémiai reakciók során olyan termékek keletkeznek, amelyek egymagukban is károsak lehetnek a szervezetre. Ilyenek például az aldehidek és a ketonok, amelyek a kellemetlen ízért szintén felelőssé tehetők. Az oxidáció azonban nemcsak a zsírsavak szerkezetét változtatja meg, hanem más molekulákat (például vitaminokat és fehérjeépítő aminosavakat) is károsít, ezért az élelmiszer tápértéke számottevően csökkenhet.
Antioxidáns általi védelem
Az élő szervezetnek az oxidációval szembeni legfőbb védekezési mechanizmusa az oxigén alacsony szöveti nyomása (29 Hgmm). Ezenkívül mind a növényi, mind az állati szervezetnek hatékony antioxidánsok állnak rendelkezésére a nemkívánatos oxidáció megakadályozására. (3) Általános megfogalmazás szerint az antioxidáns olyan molekula, amely az oxidálandó szubsztráthoz képest kis koncentrációban van jelen, és szignifikánsan lassítja vagy teljesen meggátolja annak oxidációját.
A másodrendű vagy preventív antioxidánsok például azáltal gátolják az iniciációt, hogy a lipidmolekulák helyett önmaguk oxidálódnak, vagy a reakciók során keletkező átmeneti és végtermékeket alakítják át például redukcióval nem toxikus formává. A másodrendű antioxidánsok a tiszta lipidrendszerben általában nem igazán aktívak, de egyéb mikrokomponensek jelenlétében hatásosak: növelik az elsőrendű antioxidánsok hatásosságát, vagy gátolják a prooxidáns hatású vegyületek működését. A természetes antioxidánsoknak ebbe a csoportjába tartoznak a foszfolipidek, amelyek az elsőrendű antioxidánsokkal szinergizálnak, valamint a citromsav, amely komplexbe köti a prooxidáns hatású átmeneti fémionokat, amelyek már igen kis mennyiségben is képesek katalizálni a lipidperoxidációt. Az antioxidánsokra tehát az jellemző, hogy a többségük többféle hatásmechanizmus révén képes gátolni az oxidációt, és sok esetben egymással szinergizálva hatnak. (5)
| E-vitamin: | növényi olajok, olajos magvakból származó, hidegen sajtolt olajok, búzacsíra, zöldségek, gyümölcsök, marhahús, baromfi, hal. |
| C-vitamin: | gyümölcsök (citrusfélék, szamóca, csipkebogyó), zöldségek (leveles zöldségek), paradicsom, savanyított káposztafélék. |
| Karotenoidok: | béta-karotin: sárga-narancssárga zöldségek és gyümölcsök, sötétzöld zöldségek, alfa-karotin: sárgarépa, likopin: paradicsom, lutein, zeaxantin: sötétzöld levélzöldségek, béta-kriptoxantin: citrusfélék. |
| A-vitamin: | csirke-, marha-, sertésés libamáj, májkészítmények, zsíros sajtok, tojássárgája, tejszín. |
1. táblázat: az antioxidáns vitaminok forrásai
A szabad gyökös reakciókkal szembeni antioxidáns védelmi mechanizmus enzimes és nem enzimes elemekből áll, amelyeknek egy része (vitaminok, flavonoidok) csak a növényekben szintetizálódik, s ezekhez az állati és az emberi szervezet csak a táplálékkal jut hozzá, míg másokat elsősorban enzimeket, szőlőcukrot és húgysavat az állatok és az ember szervezete is képes előállítani. Az enzimes antioxidáns védelmi rendszer legismertebb tagja a kataláz, a glutation-peroxidáz és a szuperoxiddizmutáz, amelyek a különböző szabad gyökök hatástalanítását végzik. De fontosak azok a molekulák is, amelyek a mérgező anyagokat eltávolítják, ilyenek például a glutation-S-transzferázok és a kinonreduktáz, valamint a biomolekulák szerkezetében bekövetkezett károsodásokat helyrehozó úgynevezett javító enzimek. A kis molekulájú antioxidánsok közé tartozik a vitaminok közül a C-, az E- és az A-vitamin, valamint az utóbbi provitaminja, a bétakarotin. Ezeket a vitaminokat az élelmiszerek szolgáltatják. A vitaminokon kívül antioxidáns hatásúak egyebek között a flavonoidok, a fenolsavak és származékaik, az izoflavonoidok, a fitinsav, néhány kéntartalmú aminosav, a redukált glutation, a szelén, bizonyos körülmények között a szőlőcukor, a húgysav, a bilirubin, az ubikinon (Q-10) és a liponsav. (4, 10) Közülük néhányat a növényi élelmiszerek nagy mennyiségben tartalmaznak, ezért a zöldségés gyümölcsfélék rendszeres fogyasztása nagyban hozzájárul a szervezet prooxidáns/antioxidáns egyensúlyának fenntartásához. Az 1. táblázatban néhány étrendi vitaminforrás, a 2. táblázatban pedig egyéb antioxidáns hatású vegyületeket számottevő mennyiségben tartalmazó élelmiszerek találhatók.
| Növény | Komponens |
| szójabab | izoflavonok, fenolsavak |
| zöld és fekete tea | polifenolok, katechinek |
| kávé | fenolsavak |
| vörösbor | fenolsavak, flavonoidok, rezveratrol |
| rozmaring, zsálya | rozmaringsav, egyéb polifenolok |
| citrusfélék | biflavonok, kalkonok, naringenin |
| hagyma | kvercetin, kaempferol |
| olívaolaj | polifenolok |
| zöldségek | kvercetin, kaempferol, apigenin |
| bogyós gyümölcsök | miricetin |
2. táblázat: nem tápanyag jellegű étrendi antioxidánsok forrásai
C-vitamin (aszkorbinsav)
Vízoldékony vitaminként elsősorban elsőrendű antioxidánsként hat, megóvja a sejthártyákat (membránokat) és a lipideket a szabad gyökök károsító hatásától. Számos szabad gyök befogására képes, például semlegesíti a szuperoxid-, a hidroperoxid-, a lipid-hidroperoxid-, a szulfenil-, a hidroxil-, az NO és az NO2-gyököket, valamint a szinglett oxigént. A C-vitamin szinergista kölcsönhatásban van az E-vitaminnal, s regenerálja a tokoferilgyököt. Képes meggátolni a ferrovas kiáramlását a hemből, s megakadályozza a hemoglobinnak és a mioglobinnak a hidrogénperoxid általi károsodását. Gátolja a dohányfüstben levő iniciáló anyagok hatását. Kis koncentrációban, átmeneti fémionok jelenlétében prooxidáns, mert redukálja a változó vegyértékű fémionokat, elősegítve a lipidperoxidáció fémkatalízisét, nagy koncentrációban azonban megfelelő számú fémkötőhely jelenlétében antioxidáns. (1)
Tokoferolok
A tokoferolok a legfontosabb lipidfázisú antioxidánsok. A különféle tokoferol-izomerekre, valamint a szerkezetileg analóg trienolvegyületekre jellemző, hogy a molekulájukban levő fitiloldallánc lipidoldékony, míg a kromángyűrű vízben oldódik, tehát fázishatárokon elhelyezkedve mindkét közegben antioxidáns hatásra képesek. A tokoferol hidrogéndonor tulajdonsága révén elsőrendű oxidánsként is számba jön, de inkább jellemző rá, hogy a propagálási reakciók során a lipidperoxidokat közömbösíti, ezért inkább másodrendű antioxidáns, ezenkívül szinglettoxigén és szuperoxidgyök befogó tulajdonsága is van. Egy tokoferolmolekula ezer lipidmolekulát képes megvédeni az oxidációtól. A C-vitamin mellett a cisztein és a redukált glutation is képes regenerálni a tokoferilgyököt. (9)
Karotinoidok
Legtöbbször a béta-karotinnal van dolgunk, főleg provitamin hatása és gyakorisága miatt. A növényekben azonban nagy számban fordulnak elő egyéb karotinoidok is (például likopin, fukoxantin, kantaxantin, alfa-karotin), amelyek szintén antioxidáns hatásúak. A karotinoidoknak elsősorban az elsőrendű antioxidáns hatása érvényesül, amely főleg a triplett gerjesztett állapot, a szinglett oxigén, valamint a peroxidgyökök közömbösítésében nyilvánul meg. A molekulák telítetlen zsírsavtartalmuk miatt alternatív utat nyithatnak a lipidperoxidációnak. A karotinoidok a sejthártyákba beépülve védik azokat az oxidatív károsodástól. A béta-karotin különleges tulajdonsága a közismert atherogen kockázati tényező LDL-lel (kis sűrűségű lipoproteiddel) szembeni erős affinitása. Nagyon érdekes, hogy a bétakarotin antioxidáns hatása nagyban függ az oxigénnyomástól. Élettani körülmények között 15-20 torr oxigénnyomáson antioxidánsként, míg külső légnyomáson (760 torr) prooxidánsként reagál. (6) Az antioxidáns vitaminok hatásai emberi vizsgálatokban Számos epidemiológiai és intervenciós vizsgálatban tanulmányozták az antioxidáns vitaminok hatását a táplálkozással összefüggő betegségek, elsősorban a szívés érrendszeri bajoknak, valamint a daganatok gyakoriságának, illetve a miattuk bekövetkező halálozásnak az alakulására. E megfigyelések lényege a következőkben foglalható össze. (2) Az antioxidáns vitaminok közül a C-vitamin csupán a hiányállapot esetén atherogen hatású, bizonyos daganatfajták ellen azonban véd, s antioxidáns szerepe főleg a karotin és tokoferol regenerálásában van. A napi szükségleten (60 mg) felüli fogyasztása felesleges. Az E-vitamin a szívés érrendszeri betegségek megelőzésében játszik elsődleges szerepet, ezenkívül kifejezett szívvédő (kardioprotektív) hatása van. A daganatok kivédésében nem meghatározó a jelentősége. Mellékhatása miatt nem indokolt, hogy az egészséges ember a napi szükségletnél (12 mg-nál) több alfa-tokoferolt fogyasszon. A karotinoidoknak a napi szükségletnek megfelelő (6 mg béta-karotin) felvétele nagyon hasznos mind a szívés érrendszeri, mind a daganatos betegségek megelőzésében. Intervenciós célra szánt, nagyobb adagú alkalmazása a szakirodalmi adatok alapján megfontolandó. Az antioxidáns vitaminok együttes adása hatásosabb, mint külön-külön való fogyasztásuk. Az élő szervezetben ugyanis az antioxidánsok, köztük a vitaminok, egységes, egymásra épülő rendszert alkotnak. Ez a rendszer legjobban a természetes (gyümölcs, zöldség, gyógynövények) formában való fogyasztáskor érvényesül. A nagy adagú antioxidáns könnyen prooxidáns hatásúvá válhat. Az egyéb étrendi eredetű, antioxidáns hatású vegyületek hatásmechanizmusáról, valamint a velük kapcsolatos epidemiológiai megfigyelések eredményeiről máskor számolunk be.
Irodalom
1.Brown, L. A. S., Jones, D. P.: The biology of ascorbic acid. Handbook of antioxidants. (Szerk.: Cadenas, E., Packer, L.) Marcel Dekker, New York, 117-156., 1996.
2.Dworschák E., Lugasi A., Blázovics A.: Antioxidáns vitaminok egészségvédő hatása az újabb emberi megfigyelések tükrében. Fitoterápia, 4., 3-6., 1999.
3.Fehér J., Vereckei, A.: Szabadgyökreakciók jelentősége az orvostudományban. Biogal Gyógyszergyár-Biotéka, Debrecen, 1985.
4.Frei, B.: Natural antioxidants in human health and disease. Academic Press, San Diego, 1994.
5.Gordon, M. H.: In: Encyclopaedia of food science, technology and nutrition. (Szerk.: Macrae, R., Robinson, R. K., Sadler, M. J.) Academic Press, London, 212-216., 1993.
6.Handelman, G. J.: Carotenoids as scavenger of active oxygen species. Handbook of antioxidants. (Szerk.: Cadenas, E., Packer, L.) Marcel Dekker, New York, 25-314., 1996.
7.Landwick, S. V., Diplock, A. T., Packer, L.: Efficiacy of vitamin E in human health and disease. Handbook of antioxidants. (Szerk.: Cadenas, E., Packer, L.) Marcel Dekker, New York, 63-90., 1996.
8.Larson, R. A.: Antioxidants in higher plants. Phytochemistry, 27., 969-978., 1988.
9.Niki, E.: a-tocopherol. Handbook of antioxidants. (Szerk.: Cadenas, E., Packer, L.) Marcel Dekker, New York, 3-27., 1996.
10.Shahidi, F.: Natural antioxidants. Chemistry, health effects, and application. AOCS Press, Champaign, IL, 1997.
Lugasi Andrea mérnök
FJOKK Országos Élelmezésés Táplálkozástudományi Intézete
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése