ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚA ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ

Transcript

1 ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚA ΚΑΙ Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥΣ ΣΤΗΝ ΥΓΕΙΑ Κ. Καράτζη, PhD Κλινική Διαιτολόγος-Διατροφολόγος Ε.ΔΙ.Π Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο

2 Ελεύθερες ρίζες Ελεύθερη ρίζα είναι κάθε είδος ατόμου ή μορίου, ή ιόντος, το οποίο περιέχει ένα ή περισσότερα αδέσμευτα ηλεκτρόνια στην εξωτερική του στοιβάδα και έχει τη δυνατότητα ελεύθερης, ανεξάρτητης ύπαρξης. Οι ελεύθερες ρίζες αποτελούν προϊόντα του αερόβιου οξειδωτικού μεταβολισμού και είναι εξαιρετικά ενεργές σε χημικές αντιδράσεις με άλλα μόρια.

3

4

5

6 Ρόλος των ελευθέρων ριζών Οι ελεύθερες ρίζες οξυγόνου παράγονται φυσιολογικά στον οργανισμό ως αποτέλεσμα του κυτταρικού μεταβολισμού και άλλων λειτουργικών διεργασιών και έχουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά σημάτων μεταξύ των κυττάρων, στην κυτταρική απόπτωση, στην έκφραση γονιδίων και στη μεταφορά ιόντων.

7 Είδη ελευθέρων ριζών Ενεργές μορφές οξυγόνου (Reactive Oxygen Species) Ανιόν υδροϋπεροξειδικής ρίζας Ρίζα υδροξυλίου Υπεροξείδιο του υδρογόνου Ενεργές μορφές αζώτου (Reactive Nitrogen Species) Μονοξείδιο του αζώτου Διοξείδιο του αζώτου Ιονισμένο οξυγόνο

8 Σχηματισμός των Ενεργών Μορφών Οι ενεργές μορφές σχηματίζονται καθημερινά στο σώμα κατά τη διάρκεια φυσιολογικών λειτουργιών Άλλες αιτίες σχηματισμού ενεργών μορφών οξυγόνου είναι η έκθεση σε ουσίες όπως: Αιθαλομίχλη Όζον Καπνός-Αέρια της ατμόσφαιρας Χημικά Φυτοφάρμακα Ακτινοβολία Υψηλή συγκέντρωση οξυγόνου

9 Καταστάσεις αύξησης ελευθέρων ριζών Υπερμεταβολικές καταστάσεις (πυρετός, έγκαυμα) Χρόνιες φλεγμονώδεις παθήσεις (ρευματοειδής αρθρίτιδα, συστηματικός ερυθηματώδης λύκος) Καταστάσεις επανα-οξυγόνωσης μετά από περίοδο ισχαιμίας Φάρμακα Κάπνισμα Υπερβολική χρήση αλκοόλ Έντονα αερόβιες καταστάσεις (άσκηση)

10 Οξειδωτικές διαδικασίες Σε φυσιολογικές συνθήκες συνυπάρχουν στα κύτταρα τόσο προ-οξειδωτικά όσο και αντι-οξειδωτικά συστήματα Αντιοξειδωτικά (ενδογενή αντιοξειδωτικά συστήματα) Προ-οξειδωτικά (προϊόντα του φυσιολογικού αερόβιου μεταβολισμού)

11 Οξειδωτικές διαδικασίες Όταν πραγματοποιούνται επιπρόσθετα οξειδωτικά γεγονότα αυξάνονται τα επίπεδα προ-οξειδωτικών σε βάρος των αντι-οξειδωτικών συστημάτων Αντι-οξειδωτικά Προ-οξειδωτικά Όταν αυξάνεται σημαντικά η συγκέντρωση προ-οξειδωτικών συστημάτων στον οργανισμό ΟΞΕΙΔΩΤΙΚΟ ΣΤΡΕΣ

12 Συνέπειες οξειδωτικού στρες στα βιολογικά μακρομόρια Αλλοιώσεις στη δομή Πρωτεϊνών Λιπών Υδατανθράκων DNA

13 ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ ΜΟΡΙΑ ΑΛΛΟΙΩΣΕΙΣ Πολυακόρεστα λιπαρά οξέα Απώλεια ρευστότητας μεμβράνη Πολυμερισμός Γήρανση κυττάρων Αλλοίωση μεταβολισμού προσταγλανδινών, θρομβοξανών Αυξημένη συσσώρευση αιμοπεταλίων Νουκλεϊκά οξέα Μεταλλάξεις DNA Καρκίνος Θειούχες πρωτεΐνες Ένζυμα Μετουσίωση Απώλεια ενζυμικής δραστικότητας Απενεργοποίηση αναστολέων πρωτεϊνασών Ευθραυστότητα ερυθροκυττάρων Υδατάνθρακες υποδοχέων Αλλοίωση δομής Αλλοίωση δομής λειτουργίας υποδοχέων Αλλοίωση δράσης ορμονών Αλλοίωση ανοσοαποκρίσεων

14 Συνέπειες δράσης ελευθέρων ριζών στην υγεία του οργανισμού

15 Συνέπειες δράσης ελευθέρων ριζών στην υγεία του οργανισμού Καρδιαγγειακά νοσήματα (αρτηριοσκλήρυνση) Υπέρταση Διάφορες μορφές καρκίνων Σακχαρώδης διαβήτης Νευρολογικές παθήσεις Αυτοάνοσα νοσήματα Γήρανση

16 Αντιοξειδωτικά Τα αντιοξειδωτικά μπορεί να είναι μόρια τα οποία έχουν τη δυνατότητα να δέχονται ή να παραχωρούν ηλεκτρόνιο στις ελεύθερες ρίζες αναιρώντας την ύπαρξη ελεύθερου ηλεκτρονίου στην εξωτερική τους στοιβάδα.

17 Αντιοξειδωτικά Δρουν με 3 κυρίως τρόπους: Απευθείας στις ελεύθερες ρίζες απενεργοποιώντας τις, ενώ τα ίδια στη συνέχεια μετατρέπονται σε νέες ρίζες, λιγότερο ενεργές και λιγότερο επικίνδυνες από αυτές που εξουδετέρωσαν, μέχρι κάποιο άλλο αντιοξειδωτικό να τις εξουδετερώσει πλήρως. Έμμεσα ενισχύοντας την έκφραση ή τη δράση άλλων αντιοξειδωτικών ενζυμικών συστημάτων Έμμεσα μειώνοντας την έκφραση ή τη δράση των ενζύμων παράγωγής ελευθέρων ριζών

18 ΑΝΤΙΟΞΕΙΔΩΤΙΚΗ ΑΜΥΝΑ Ενζυμικά συστήματα ανίχνευσης και εξουδετέρωσης ελευθέρων ριζών Μη ενζυμικά συστήματα Πρόσληψη έτοιμων αντιοξειδωτικών ουσιών μέσω της διατροφής

19 Αντιοξειδωτική άμυνα Ενζυμικά συστήματα Υπεροξειδική δισμουτάση (ecsod) Βρίσκεται στο κυτταρόπλασμα (όπου έχει ως βασικά συστατικά το Cu και τον Ζn) και στα μιτοχόνδρια Οξειδάση γλουταθειόνης Ενζυμικό σύστημα που έχει ως βασικό συστατικά του το σελήνιο και παράγωγα της γλουταθειόνης Καταλάση

20 Αντιοξειδωτική άμυνα Μη ενζυμικά συστήματα - Αντιοξειδωτικά πλάσματος Βιταμίνη Ε Βιταμίνη C Καροτενοειδή (β-καροτένιο, λυκοπένιο, λουτεΐνη, ξανθίνες) Σελήνιο Φλαβονοειδή

21 Τρόφιμα - Πηγές αντιοξειδωτικών Βιταμίνη Α Β-καροτένιο Βιταμίνη C Βιταμίνη Ε Αυγά Γάλα και γαλακτοκομικά προϊόντα Συκώτι, Λιπαρά ψάρια, Ιχθυέλαια Φρούτα, κυρίως εσπεριδοειδή (πορτοκάλια, μανταρίνια, κίτρα) Λαχανικά, ιδιαίτερα τα κίτρινα και πορτοκαλί (καρότα) Φρούτα, κυρίως εσπεριδοειδή, φραγκοστάφυλα, φράουλες Πράσινα φυλλώδη λαχανικά και κραμβοειδή (σπανάκι, μπρόκολο) Φυτικά έλαια, κυρίως ελαιόλαδο Σελήνιο Κρέας, συκώτι, θαλασσινά Φλαβονοειδή Κόκκινο κρασί, Φρούτα, Λαχανικά

22 Ρόλος των αντιοξειδωτικών στην υγεία του οργανισμού

23 Καρδιαγγειακά νοσήματα

24 Φλαβονοειδή και κίνδυνος καρδιαγγειακών παθήσεων Πρόσληψη φλαβονοειδών (mg/d) Seven Countries Study. Arch Intern Med, 1995

25 Καροτενοειδή και κίνδυνος καρδιαγγειακών παθήσεων Voutilainen et al, Am J Clin Nutr, 2006

26 Kaneto et al, 2010

27 Μηχανισμοί δράσης των αντιοξειδωτικών στα καρδιαγγειακά νοσήματα Ανίχνευση ελευθέρων ριζών Προστασία της LDL λιποπρωτεϊνης από την οξείδωση Προστασία της βιταμίνης Ε, του β-καροτενίου και του λυκοπένιου στο μόριο της LDL

28 Αναστολή οξείδωσης της LDL από φαινολικές ενώσεις κρασιού και από α - τοκοφερόλη φαινόλες κρασιού α - τοκοφερόλη (μμ ουσίας) Frankel et al. Lancet, 1993

29 LDL NO αιμοπετάλια Μονοκύτταρα PAI-1 PGL 2 IL-4 IL-1 VCAM-1 ICAM-1 TF Ενδοθηλιακά κύτταρα IL 4 TNF Ox LDL Μακροφάγο Αφρώδη Εσωτερικός χιτώνας IL 4 TNF IL 1

30 Μηχανισμοί δράσης των αντιοξειδωτικών στα καρδιαγγειακά νοσήματα Ανίχνευση ελευθέρων ριζών Προστασία της LDL λιποπρωτεϊνης από την οξείδωση Προστασία της βιταμίνης Ε, του β-καροτενίου και του λυκοπένιου στο μόριο της LDL Αύξηση της έκφρασης των ενζυμικών αντιοξειδωτικών συστημάτων (υπεροξειδάση της γλουταθειόνης, καταλάση ) Σχηματισμός χηλικών ενώσεων με τα ιόντα μετάλλων

31 cgmp (Pmol/mg πρωτεΐνης) Έκκριση ΝΟ από ενδοθηλιακά κύτταρα Χρόνος (sec) χυμός σταφυλιών control αναστολέας σύνθεσης NO χυμός σταφυλιών + αναστολέας NO Fitzpatrick et. al. Am J Physiol 2004

32 Τσάι και ενδοθήλιο Duffy et al. Circulation Hodgson et al. Clin Sci 2002

33 ΔΙΑΒΗΤΗΣ

34 Αύξηση παραγωγής ROS

35 Μείωση έκκρισης ινσουλίνης

36 Αύξηση ινσουλινοαντίστασης

37 ΚΑΡΚΙΝΟΣ

38

39 Μηχανισμός δράσης αντιοξειδωτικών στον καρκίνο 1. Προστατεύουν το γενετικό υλικό από οξειδωτικές βλάβες λόγω παρουσίας ελευθέρων ριζών 2. Μειώνουν το οξειδωτικό στρες 3. Αναστέλλουν τον πολλαπλασιασμό των καρκινικών κυττάρων

40 Συμπληρώματα διατροφής Myung et al, Ann Oncol, 2010

41 Νευροεκφυλιστικές νόσοι Parkinson, Alzheimer, σκλήρυνση κατά πλάκας

42 Νευροεκφυλιστικές νόσοι Νευρικά κύτταρα πιο ευαίσθητα στην επίθεση των ελευθέρων ριζών Οξειδωτική καταστροφή νευρικών κυττάρων οδηγεί σε: α)μείωση της λειτουργικότητας του συστήματος (αταξία) β)μείωση της αισθητικότητας (άνοια)

43 Οξειδωτικό στρές Η οξείδωση του DNA, RNA, των πρωτεϊνών και των λιπών στο φλοιό του εγκεφάλου ασθενών με νόσο Alzheimer, βρέθηκε περισσότερο αυξημένη σε σχέση με υγιείς εθελοντές Dumont M, J Alzheimer s Dis, 2010 Ασθενείς με ήπια επηρεασμένη πνευματική λειτουργία έχουν αυξημένη οξείδωση στα μόρια του DNA, του RNA, των πρωτεϊνών και των λιπών Butterfield DA, Brain Res, 2007 Pratico D, Arch Neurol, 2002 Keller JN, Neurology, 2005

44 Αντιοξειδωτικές ουσίες που χρησιμοποιούνται ερευνητικά Βιταμινη Ε Βιταμίνη Α Βιταμίνη C Β-καροτένιο Φλαβονοειδή Ψευδάργυρος Σελήνιο

45 Αντιοξειδωτικές ουσίες που χρησιμοποιούνται ερευνητικά One potential explanation for a slight increase in mortality might be that antioxidants may also act as pro-oxidants under the right circumstances. For example, vitamin C combined with ferrous iron is a standard free-radical generating system. An additional consideration is that antioxidant systems normally form a complex network. High dose supplementation with a single antioxidant vitamin in isolation could disrupt the balance of the network. The studies suggesting that antioxidant intake from food is superior to vitamin supplements, support the idea that the entire antioxidant network is important. Dumont M, J Alzheimer s Dis, 2010

46

47

48 ΓΗΡΑΝΣΗ

49 Aging Hypothesis.a chronic state of oxidative stress exists in all cells of aerobic organisms even under normal physiological conditions because of an imbalance between prooxidants and antioxidants. This imbalance leads to the accumulation of oxidative damage to cellular macromolecules that increases during aging and contributes to the progressive decline in the function of cellular processes. Under this mechanistic framework, the regulation of oxidative stress may directly control the aging process. Harman D, J Gerontol, 1956

50

51

52 Συμπληρώματα ή διατροφή?