Antioxidanty a volné radikály Volné radikály n atomy nebo skupiny atomů s lichým počtem elektronů - vznikají, když kyslík či dusík reaguje s molekulami => radikály n vysoce reaktivní radikály poté způsobí řetězovou reakci za vzniku dalších volných radikálů n Poškozují důležité části buněk, jako je DNA a buněčná membrána -- oxidační stres n Oxidační stres -- rozdíl mezi množstvím radikálů a množstvím těchto forem zlikvidovaných různými zachycujícími systémy Příčiny vzniku volných radikálů n Vnější: n Škodliviny zevního prostředí -- kouř, výfukové plyny, ozón n Ionizační záření, UV záření n Radiové vlny, mikrovlny, ultrazvuk n Jedy, toxické a karcinogenní látky, dusitany n Vnitřní: n Sportovní výkon n Horečka, záněty a infekční choroby n Popáleniny, ischemie, hypoxie tkání n Aerobní metabolismus Oxidační stres n Rekreační sport -- příliš intenzivní , bez předchozího zvyšování zátěže n Výkonnostní a vrcholový sport -- vysoká intenzita, nadmořská výška, velké objemy, UV záření n Nemocní lidé (DM, chronická plicní onemocnění, revmatitida, IM, CMP....) n Senioři sportovci -- vysoká intenzita n Nedostatek antioxidantů -- vitaminu C, E, Se a Zn Volné radikály n ROS -- reactive oxygen species (reaktivní formy kyslíku) n RNS -- reactive nitrogen species (reaktivní formy dusíku) n Látky pohotově reagující s různými biol. strukturami (AK, MK, lipidy, P, nukl. kyseliny, koenzymy....) n Prostředníky v přenosu energie n Faktory imunitní ochrany n Buněčný regulátor n Vznikají v důsledku endogenních či exogenních procesů (léky, záření, cizorodé látky) Příklad reakce O[2] + e^- -> O[2]^*- Superoxid O[2]^*- + e^- -> H[2]O[2 ]^Peroxid vodíku H[2]O[2] + e^- -> OH^- + HO* [Hydroxylový radikál ]HO* + e^- -> OH^- ^Hydroxidový ^ion Poškození biomolekul n Lipidy n Ztráta dvojných vazeb n Peroxidace lipidů a tvorba reaktivních metabolitů (peroxidy, aldehydy) n Proteiny n Fragmentace, štěpení, síťování, agregace n Reakce s hemovým železem n DNA n Štěpení kruhu deoxyribózy n Modifikace a poškození bazí n Zlomy řetězce n Křížové vazby řetězců => mutace, inhibice proteosyntézy Antioxidační ochranný systém n 3 typy ochrany: n Bránění tvorbě ROS a RNS -- např. regulace aktivity enzymů n Záchyt a odstranění radikálů -- vychytávače, zametače, lapače a zhášeče n Reparační mechanismy poškozených biomolekul Antioxidační ochranný systém n Enzymově antioxidační systémy n Superoxiddismutáza - likviduje oxidy 2 O[2]* + 2 H^+ -> superoxiddismutáza -> H[2]O[2] + O[2 ]Enzym se nachází v bb. kompartmentech a obsahuje vždy anorganický kationt (cytosol Cu2+, Zn2+, mitochondrie Mn2+) n Glutathionperoxidáza - redukuje hydroperoxidy MK n Glutathiontransferáza -- detoxikace xenobiotik n Kataláza -- inaktivuje peroxid vodíku 2 H[2]O[2] -> kataláza -> O[2] + 2 H[2]O Antioxidační ochranný systém n Vysokomolekulární endogenní antioxidanty -- váží přechodné prvky Fe a Cu n Transferin (v plazmě), laktoferin (leukocyty), feritin, haptoglobin, ceruloplazmin, albumin, metalothioneiny, chaperony n Nízkomolekulární endogenní antioxidanty n Vitamin C n Alfa-tokoferol a vitamin E n Ubichinon (koenzym Q) n Karotenoidy, beta-karoten, vitamin A n Thioly a disulfidy -- GSH, kyselina lipoová n Melatonin n Bilirubin n Kys. močová n Flavonoidy Vitamin C n Kofaktor enzymů ^n Redukční činidlo -- Fe^3+ na Fe^2+, Cu^2+ na Cu^+ n Redukuje anorganické a organické radikály - hydroxylový radikál, superoxid, hydroperoxyl, peroxyl, oxid dusičitý, reaguje se singletovým kyslíkem a kys. chlornou n Regeneruje tokoferolový radikál n Mění se na semidehydroaskorbát (askorbový radikál) n Regeneruje se NADPH => askorbát n DDD 100mg, kuřáci o 30 mg více n Vyšší FA, infekce, stresy 200 -- 250 mg Alfa-tokoferol a vitamin E n Antioxidant membrán n Přeměňuje při peroxidaci lipidů alkylperoxylové radikály na hydroperoxidy n Zneškodňuje tak peroxylové radikály MK dřív než dojde k ataku zdravých lipidů n Tokoferol => tokoferylový radikál n Askorbát zčásti redukuje tokoferylový radikál na tokoferol n Tlumí peroxidaci lipidů a lipoproteinů v membránách Koenzym Q n Nejrozšířenější je CoQ10 n Organismus ho tvoří i z AMK (tyrosin a methionin) n Přenašeč elektronů v dýchacím řetězci v mitochondriích n Tlumí radikálové reakce v membránách spolu s tokoferolem n Pomáhá regeneraci tokoferylových radikálů na vitamin E n Brzdí postup aterosklerózy, paradentózy n Zdroje v potravě: sójový olej, sardinky, makrely, hovězí maso, kuřecí maso, celozrnné produkty, špenát, brokolice... Karotenoidy n Alfa-, beta-karoteny, lykopen, retinol A1, dehydroretinol A2 n Odstraňují radikály v lipidech n Nejasný mechanismus působení, snad pomocí tokoferolů Thioly a disulfidy n Thioly - redukovaný glutathion -- GSH n Disulfidy -- oxidovaný glutathion -- GSSG n Sirné sloučeniny -- lipoamid, taurin, homocystein n Glutathion n Vzniká z AK cysteinu, glycinu a kys. glutamové) n Kofaktor enzymů n Uplatňuje se v antioxidační ochraně a při detoxikaci xenobiotik (glutathiontransferáza) n Regeneruje askorbát a tokoferol Prevence nádorových a srdečních onemocnění n Epidemiologické studie -- snížené riziko onemocnění u lidí konzumujících dostatek ovoce a zeleniny n Strava obsahuje sloučeniny, reagující jako antioxidanty a brání tak rozvoji onemocnění n Žádné ze studií však neprokázaly, že suplementace antioxidanty redukuje riziko onemocnění n Zpomalují proces stárnutí -- prevence srdečních nemocí a CMP n Doporučení: n 3-5 porcí ovoce a zeleniny denně Cvičení a oxidativní poškození n Vytrvalostní cvičení může zvyšovat utilizaci kyslíku => tvorba volných radikálů => poškození svalů a jiných tkání n Jak se bránit? n Pravidelné cvičení => zlepšuje antioxidační systém a chrání proti tvorbě volných radikálů n Intenzivní cvičení u netrénovaných jedinců => zvýšená tvorba ROS --lidé sedící přes týden, cvičící přes víkend!!!!!! n Záleží na stupni zátěže, kondici sportovce, stravě Mohou suplementa antioxidantů chránit? n Je známo, že deficit vitaminů způsobuje problémy během tréninku a regenerace n Role suplement je kontroverzní n Experimentální studie - konfliktní a závěry nejasné n Zvýšený příjem vitaminu E --chrání proti oxidace, uplatňuje se v procesech regenerace po zátěži n Množství vitaminu je neznámé n Nejsou užitečné ve zvyšování výkonnosti - snad jen vitamin E ve výškách n Není známa dávka antioxidantů jako prevence -- pozor na interakce a možnou toxicitu n Vysoké koncentrace vitaminu C a beta-karoten = prooxidanty n Organismus si zachovává přesně vyrovnanou bilanci - pozor může být narušena Doporučení n Vyrovnaný pravidelný tréninkový program a regenerace n 5 porcí ovoce a zeleniny denně n Víkendová cvičenci -- pozor- cvičení o nižší intenzitě n Extrémní disciplíny, adaptace na vysokou nadmořskou výšku -- suplementace vitaminem E (100-200 IU, 10x RDA) denně po několik týdnů n Nepřehánět se suplementy n Čím déle cvičíte, čím je trénink intenzivnější, čím máte vyšší procento tělesného tuku, tím více antioxidantů potřebujete n Se stoupající hmotností a věkem se jejich spotřeba také zvyšuje