Prof. Mgr. Tomáš Kašparovský, Ph.D. Mýty a fakta o zdravé stravě, aneb mezidruhová komunikace přes potravní řetězec Výživová hodnota potravin Rostliny jako zdroj živin • Veškerá výživa pro člověka pochází z rostlin • Planeta uživí cca 10 mld. obyvatel • Využití vodních ploch pro pěstování rostlin • Důležitá efektivita využití (přežvýkavci) • Rostliny jsou daleko odolnější vůči toxinům • Bioremediace Látka člověk rostliny bakterie voda 60 75 70 bílkoviny 18 4 15 nukleové k. 1.5 1 7 sacharidy 0.5 16 3 lipidy 16 1 2 org. látky 1 1 2 anorg. látky 3 2 1 Složení organizmů Barevný atlas biochemie , Koolman Jan Trávení a vstřebávání živin • Geneticky podmíněné prostředí • Paleogenom, hladovění • Epigenetika • Adaptivní mikroflóra (úprava dle stravy) • Transportní systémy • Přecitlivělost x alergie • Celiakie • Laktózová intolerance • volný (strukturní funkce) • esterifikovaný (transportní metabolit) • výskyt v membránách, stěny cév, žlučové konkrementy (patologie - stanovení). • Metabolicky • mateřská látka ostatních steroidů. Cholesterol Cholesterol – hodný nebo zlý ? • Lipidy = tuky • LDL – proč škodí? • HDL Cirkulace žlučových kyselin Resorpce je snížena vlákninou (pektiny) v potravě. Krátkodobé / dlouhodobé snížení Omega-3 (6) nenasycené mastné kyseliny (PUFA) • Nachází se v rostlinách (vlašské ořechy, řepka, sója a jejich oleje) • Významné jsou rybí PUFA Kyselina eikosapentaénová (EPA) Kyselina dokosahexaenová (DHA) (losos, makrela, sleď, pstruh) Doplňky stravy • Placebo efekt (70 % osob cítí účinek, ačkoli žádná účinná látka přidána nebyla) • Někdy obsahují látky běžně obsažené ve vyvážené stravě • Vyvážená strava – živočišné a rostlinné zdroje • Proteiny (bílkoviny) • Cukry (pomalé x rychlé) • Tuky • Vitamíny • „Makro“ a „mikro“ prvky (Na, K, Ca, Mg .....) Jak zdravě žít • Snížení tělesné hmotnosti při nadváze či obezitě • Snížení přijmu sodíku (pod 6 g NaCl/den). • Snížení přijmu alkoholu: Maximálně 20 g za den (250 ml vína nebo 720 ml piva) u žen a 30 g u mužů. • Pravidelná fyzická aktivita: Doporučuje se aktivita vytrvalostního charakteru (rychlá́ chůze, běh, lyžování, plavaní, turistika apod.) po dobu 30–45 minut třikrát až čtyřikrát týdně. Naopak nevhodné je například kopání, zvedaní břemen apod. • Abstinence nikotinu. Vede ke snížení celkového kardiovaskulárního rizika. • Další́ opatření jako je omezení stresu či různé dietní úpravy (zvýšení přísunu ovoce, zeleniny, ryb a snížení přijmu cukrů a tuků). Bezpečnost potravin : http://www.potravinynapranyri.cz http://www.bezpecnostpotravin.cz/rizika/seznam-rizik.aspx Sekundární metabolity Primární a sekundární metabolismus Biochemie sekundárních metabolitů el.skripta VŠCHT Primární Sekundární Sekundární metabolity • Sekundární metabolity – netvoří se stále, energeticky náročné • Každá rostlina má jiné spektrum látek • Pro patogen jsou vždy toxické • Pro člověka jsou některé toxické některé naopak do určité koncentrace zdraví prospěšné • Rostliny obsahují z funkčního hlediska většinu dostupných léčiv • spojené s obrannou reakcí rostlin • terpenoidy, saponiny, isoflavony, stilbeny atd. • antibakteriální, antimykotické, antivirové i fytotoxické účinky • narušení plazmatické membrány a rozpad mitochondrií • rozpojovače transportu elektronů a oxidační fosforylace • vyvolávají u hub programovanou buněčnou smrt • u živočichů vykazují antioxidační a protinádorovou aktivitu a napomáhají k ochraně kardiovaskulárního systému Sekundární metabolity rostlin 17 Sekundární metabolity rostlin • Chrání tělo před dopadem reaktivních forem kyslíku • Některé oxidace jsou přirozené • Nadbytek = ochromení funkce organizmu, možné prooxidační účinky • Rostliny jako hlavní zdroj Antioxidanty Chemoprotektivní látky v potravinách Flavonoidy • Sloučeniny tvořené rostlinami • Vyšší příjem potravin bohatých na flavonoidy je spojován s nižším rizikem vzniku KVO a některými chronickými nemocemi • Slabé antioxidační účinky • Ovlivnění tzv. signálních drah (buněčná dělení, růst, …) • Protizánětlivé Flavonoidy v potravinách • Anthokyany: borůvky, červený rybíz, modré hroznové víno, červené víno, lilek, brukvovité • Proanthokyanidiny: čokoláda, jablka, bobulové ovoce, modré hroznové víno, červený grep • Flavanoly: čaje (zvláště zelený a bílý), čokoláda, hroznové víno, bobulové ovoce, jablka čaje (zvláště černý a oolong) • Flavanony: citrusové ovoce a džusy, např. pomeranče, grepy, citróny • Flavonoly: žlutá cibule, pórek, kapusta, brokolice, jablka, bobulové ovoce, čaje • Flavony: pažitka, tymián, celer, pálivé papričky • Isoflavony: sójové boby, výrobky ze sóji, luštěniny Produkce sekundárních metabolitů vyvolaná elicitory Elicitor II Elicitor I 23 Resveratrol Resveratrol a lidské zdraví • protizánětlivé, protinádorové a antioxidační vlastnosti, které lze využít jako prevence proti chronickým onemocněním • spouští expresi širokého spektra antioxidačních enzymů a přispívá k celkovému snížení oxidačního stresu, ovlivňuje metabolismus lipidů • patří mezi fytoestrogeny • mezi hlavní zdroje patří především réva vinná, opakované a mírné podání je lepší než podání jedné vyšší dávky, bezpečná a účinná dávka je 1 – 5 g denně Převzato : Nutrients 2018, 10(12), 1892 Vstřebávání resveratrolu Funkční potraviny Funkční potraviny lze definovat jako dietní položky, které kromě dodávání živin a energie příznivě modulují jednu nebo více cílených funkcí v těle tím, že zvyšují určitou fyziologickou reakci a / nebo snižují riziko onemocnění. • popsány poprvé ve 1932 v souvislosti s tzv. jetelovou nemocí • alternativní terapie pro celou řadu hormonálně závislých onemocnění • menopauzální symptomy • kardiovaskulární choroby • rakovina prsu a prostaty • osteoporóza • endokrinní disruptory (blokují účinky hormonů) Fytoestrogeny Fytoestrogeny Vliv fytoestrogenů na endokrinní systém (a) štítná žláza, (b) játra, (c) vaječníky, (d) kosti, (e) hypothalamo-hypofyzární systém, (f) slinivka, (g) tuková tkáň, (h) prostata PE: fytoestrogeny, FSH: folikulostimulační hormon, GnRH: gonadoliberin, IGF-1: somatomedin C, LH: luteinizační hormon, OC: osteokalcin, PSA: prostatický specifický antigen, SHBG: sexuální hormony vážící globulín, T3: trijodotyronin, T4: tyroxín, TPO: tyreoidální peroxidáza Převzato: Nutrients 2020, 12, 2456 Převzato: Nutrients 2020, 12, 2456 Účinky fytoestrogenů v různých fázích života NAFLD non-alcoholic fatty liver disease Countries Isoflavones Lignans (mg/day per person, expressed as mean ± SD) Mediterranean countries (Greece, Spain, Italy, and Southern France) 0.46 ± 0.05 1.02 ± 0.01 Non-Mediterranean European countries (Northern France, Germany, the Netherlands, Denmark, Sweden, Norway) 0.76 ± 0.03 1.26 ± 0.01 United Kingdom 2.34 ± 0.16 1.60 ± 0.04 China 40.8 ± 28.7 (in women) 36.2 ± 24.4 (in men) n.d. Japan (range) 20.8–46.2 n.d. Převzato: Nutrients 2019, 11(8), 1709 Denní příjem fytoestrogenů ve vybraných zemích stilbeny lignany kumestany OH OH OH resveratrol O OH OH O enterolactone O O OH O OH coumestrol daidzein izoflavony β-estradiol 17β-estradiol Dělení fytoestrogenů podle struktury Glykosylované formy izoflavonů Převzato :Nutrients 2019, 11(8), 1709 Metabolismus fytoestrogenů u člověka • FE mají až 5x vyšší afinitu k podtypu ER-β než ER-α • dle afinity k ER jsou FE a equol seřazeny: estradiol > genistein a equol > glycitein > daidzein • koncentrace FE a equolu v plazmě je v rozmezí 0,1nM-1mM • pro účinnou aktivaci genové exprese vyvolané ER je potřeba cca 10 nM equol, nebo 60 nM daidzein • jejich estrogenní aktivita je oproti estradiolu: equol – 0,18%, genistein – 0,11% a daidzein – 0,08 % Vazba fytoestrogenů na estrogenní receptory Převzato a upraveno, Clin. Pharmacol Ther. 2011 Jan;89(1):44-55. EQUOL Daidzein Equol • člověk = 30 – 50% populace, přežvýkavci – 100% (equol producenti, koncentrace v plazmě je cca. 10 nM) • oproti daidzeinu vyšší efektivní koncentrace v plazmě pomalejší odbourávání • zdroj fytoestrogenů: jetel luční, sója luštinatá atd. bakterie člověk – střevo přežvýkavci - rumen O OH OH (1) daidzin, (2) glycitin, (3) genistin, (4) daidzein, (5) glycitein, (6) equol, (7) genistein, (8) 4-hydroxybenzofenon Stanovení fytoestrogenů pomocí LC-MS-TOF daidzein daidzin glycitein glycitin genistein genistin equol Srovnání obsah isoflavonů v mléku Daidzein (ng/mL) 11.8 47.8 Genistein (ng/mL) 4.7 10.0 Glycitein (ng/mL) 2.7 31.9 Equol (ng/mL) 77.8 186.3 PLOS One, 2016, roč. 11, č. 4, s. 1-17. 41 Příjem : Kontrolní Pokusné SEM Daidzein g/d 3.40 10.06 0.10 Genistein g/d 4.38 4.59 0.13 Glycitein g/d 0.60 0.79 0.02 Celkem izoflavonů g/d 8.40 16.00 0.25 Koncetrace v bachorové tekutině : Daidzein µg/L 21.06 119.99 19.61 Glycitein µg/L 0.08 0.71 0.49 Genistein µg/L 0.52 0.97 0.21 Equol µg/L 337.91 662.55 65.71 Celkem izoflavonů µg/L 359.67 784.33 73.74 Koncentrace v mléku: Daidzein µg/L 11.78 47.85 5.35 Genistein µg/L 4.63 9.99 1.82 Glycitein µg/L 2.69 31.94 11.11 Equol µg/L 77.78 186.30 19.29 Celkem izoflavonů µg/L 96.89 276.07 25.37 Prostupnost izoflavonů * ** P < 0.01 * P < 0.05 * * ** ** ** * * * PLOS One, 2016, roč. 11, č. 4, s. 1-17. Obsah equolu v mléku srovnání konvenční a bioprodukce Hoikkala a kol.: 411± 65 µg/l (finské bio-mléko) Antignac a kol.: 191±72 µg/l (francouzské bio-mléko) Antignac a kol.: 14-293 µg/l (konvenční produkce) Naše laboratoř: 120 ± 48 µg/l (konvenční produkce) Bioreaktor s ruminální tekutinou Bioreaktor Sartorius Stedim Biotech, Biostat A plus Program bioreaktoru MicroDCU MFCS/DA Program pro elektrodu měřící redoxní potenciál iSense Průtok CO2 6 litrů/min Průtok pufru 0,73 mL/min Objem BT 1 litr Teplota kultivace 39 °C Intenzita míchání 20 ot/min Intenzita míchání (odběr vzorků; přidání krmiva) 100 ot/min Čas krmení 8:00 a 15:00 hod Čas odběru vzorků 11:00 Journal of Biotechnology, 2016, roč. 234, s. 43-49. Výhody equolu v jogurtech Jogurty: • delší trvanlivost • mají vyšší biologickou hodnotu proteinů • lepší stravitelnost živin • lepší organoleptické vlastnosti Mléčné kultury: • při fermentaci laktózy produkují kyselinu mléčnou • snížení pH a zabraňují tak zkažení produktu. • solubilizace vápníku Nejčastější mléčné kultury: Streptococcus thermophilus a Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus další: Lactobacillus (L. acidophilus) nebo Bifidobacterium (B. infantis, B. longum, B. bifidum) Pasterizace Sterilizace Teplotní stabilita (až do 120 °C) Odstřeďování Fermentace Zrání MLÉKO Procesy měnící obsah isoflavonů Procesy neměnící obsah isoflavonů Hladiny equolu ve vzorcích čerstvých a zrajících jogurtů ve skupině pokusné (P1 – P6) a kontrolní (K1 – K6). Hladiny equolu v jogurtech 0 50 100 150 200 250 300 350 P1 P2 P3 P4 P5 P6 K1 K2 K3 K4 K5 K6 Equol (µg/L) Vzorek čerstvý zrající Endokrinní disruptory • narušují fyziologické funkce endogenních hormonů • Látky přirozeně se vyskytující (např. fytoestrogeny) • Látky syntetické - PCB (průmyslová produkce), DDT (insekticid), bisfenol A (obaly potravin) • Hormonální antikoncepce β-estradiol DDT testosteron ftaláty Přírodní toxiny • botulin nebo klobásový jed je toxická polypeptidická dvojsložková směs • produkovaná bakteriemi Clostridium botulinum, bez přístupu vzduchu 30oC. • jeden z nejúčinnějších jedů (nejedovatější) • smrtelná dávka je 1,3–2,1 ng/kg nitrožilně, 10–13 ng/kg při inhalaci • je odolný vůči žaludeční šťávě a trávení • neporušený se vstřebává střevní sliznicí a následně je transportován po těle krví • Botulin je ale termolabilní a ničí ho teplota nad 60 °C Botulotoxin Přírodní toxiny