Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Vybraná nutriceutika v prevenci rakoviny

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Vybraná nutriceutika v prevenci rakoviny Bakalářská práce Vedoucí práce: prof. MVDr. Ing. Tomáš Komprda, CSc. Vypracovala: Kateřina Havlíčková Brno 2012

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Vybraná nutriceutika v prevenci rakoviny vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. dne. podpis.

3 PODĚKOVÁNÍ Ráda bych poděkovala především vedoucímu této bakalářské práce prof. MVDr. Tomáši Komprdovi, CSc. za cenné rady, připomínky a odborné vedení práce. Děkuji také své rodině za podporu a zázemí, které mi poskytovala po celou dobu studia.

4 ABSTRAKT Bakalářská práce se zaměřuje na nutriceutika, účinné složky potravin, a jejich možnosti využití v prevenci rakoviny. Úvod práce se zabývá vlastnostmi neoplastické buňky, objasněním mechanismu přeměny zdravé buňky v buňku nádorovou a popisuje jednotlivé fáze karcinogeneze. V další kapitole je přiblížen vliv výživy na vznik rakoviny jsou vyjmenovány faktory působící kladně, zejména jsou však uvedeny faktory s negativním účinkem (karcinogeny potravin). Část práce je věnována popisu funkčních potravin a je přiblížen postup posuzování jejich preventivního působení. Stěžejní kapitolu práce tvoří výčet významných skupin antikarcinogenních nutriceutik především jejich chemické struktury, mechanismu působení a doporučeného denního příjmu. Klíčová slova: karcinogeneze, antikarcinogenní, funkční potraviny, výživa ABSTRACT This bachelor s thesis focuses on nutraceuticals the active food ingredients, and their usage options in cancer prevention. The characteristics of a neoplastic cell are dealt with in the introduction of the thesis; the transformation mechanism of a normal cell into the tumour cell and different stages of carcinogenesis are described in the introduction, too. The influence of nutrition on the cancer is described in the next chapter not only positive factors are listed, but a special attention is devoted to factors with a negative effect (food carcinogens). A part of the thesis is dedicated to the description of functional food. The assessment procedure of their preventive action is expounded here. The main chapter of the thesis consists of a list of important anticarcinogenic nutraceutical groups their chemical structure, action mechanism and the recommended daily intake is clarified. Key words: carcinogenesis, anticarcinogenic, functional food, nutrition

5 Obsah OBSAH ABSTRAKT... 7 OBSAH ÚVOD CÍL PRÁCE PATOLOGIE NÁDOROVÉHO RŮSTU VLASTNOSTI NEOPLASTICKÉ BUŇKY MOLEKULÁRNÍ MECHANISMY VZNIKU NÁDOROVÉ PŘEMĚNY Protoonkogeny a onkogeny Tumor supresorové geny (antionkogeny) Geny regulující apoptózu FÁZE KARCINOGENEZE Iniciace Promoce Progrese VLIV VÝŽIVY NA VZNIK ZHOUBNÝCH NÁDORŮ KARCINOGENY POTRAVY Anorganické karcinogeny Organické karcinogeny Karcinogeny vznikající při přípravě potravin RAKOVINA TLUSTÉHO STŘEVA RAKOVINA ŽALUDKU KARCINOM JÍCNU RAKOVINA SLINIVKY BŘIŠNÍ RAKOVINA PLIC FUNKČNÍ POTRAVINY NUTRICEUTIKA Metodologie posouzení účinnosti nutriceutik NUTRICEUTIKA S ANTIKARCINOGENNÍM ÚČINKEM POTRAVNÍ VLÁKNINA Rezistentní škrob ANTIOXIDANTY Vitaminy SEKUNDÁRNÍ ROSTLINNÉ LÁTKY... 39

6 Obsah Fenolické sloučeniny Glukosinoláty KONJUGOVANÁ KYSELINA LINOLOVÁ (CLA) FYTOCHEMIKÁLIE SÓJI Lektiny Lunasin MINERÁLNÍ LÁTKY A STOPOVÉ PRVKY Selen Vápník ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK... 53

7 Kapitola první 1 ÚVOD První odhalení souvislosti mezi stravou a vznikem rakoviny (tehdy jen u zvířat) je datováno na počátek 20. století. Největšího růstu poznání podílu výživy na vzniku rakoviny bylo dosaženo v 70. letech 20. století, kdy byly zjištěny velké rozdíly ve výskytu rakoviny v populaci, které byly v přímé korelaci se změnami stravovacích návyků. Člověk, stejně jako všechny organismy, přijímá potravu a využívá ji ke svému prospěchu jako zdroj energie, ale i k růstu a správné funkci všech tělesných buněk. Její složení je proto bezpochyby pro zdraví zásadní. Správnou stravou lze až z 35 % ovlivnit vznik rakoviny, celosvětově nejčastějšího onemocnění způsobujícího smrt. Ročně rakovinou onemocní minimálně 10 milionů lidí a téměř 8 milionů jich na tuto nemoc zemře. Dle organizace WHO je předpoklad, že v roce 2030 vzroste tento počet na 12 milionů obyvatel. Jednou z možností, vhodnou nejen v prevenci vzniku rakoviny, ale i mnoha dalších onemocnění, je konzumace funkčních potravin. Pojem funkční potravina označuje potraviny obohacené o účinné složky, které ovlivňují minimálně jednu funkci lidského organismu. Účinné složky jsou pak nazývány nutriceutika. Je vědecky mnohokrát ověřeno, že nutriceutika mají pozitivní vliv zejména v prevenci rakoviny tlustého střeva a konečníku. Rostoucí zájem o zdravý životní styl a s ní spojená informovanost obyvatel v ekonomicky rozvinutých zemích podporuje růst trhu s funkčními potravinami. Vyjma těžko ovlivnitelných faktorů, jako je dědičnost, profesionální, infekční a léková rizika či znečištění životního prostředí, je právě strava jedním z těch, které člověk může svým uvážlivým jednáním výrazně ovlivnit ve svůj prospěch. -7-

8 Kapitola druhá 2 CÍL PRÁCE Hlavním cílem bakalářské práce, psané na téma Vybraná nutriceutika v prevenci rakoviny, je zpracovat literární rešerši zaměřující se nejprve na podstatu vzniku zhoubných nádorů a poté objasnit vliv výživy na jejich vznik. Práce představuje postupy při ověřování pozitivních účinků nutriceutik a možnosti využití funkčních potravin a konkrétních skupin nutriceutik v prevenci rakoviny. -8-

9 Kapitola třetí 3 PATOLOGIE NÁDOROVÉHO RŮSTU Pojem rakovina zahrnuje skupinu onemocnění způsobených nekontrolovatelným dělením nádorových buněk. Nekontrolovaný růst vyvolává vznik nádoru, který pokud není léčen, může ohrozit okolní zdravé tkáně, vyvíjet tlak na ostatní tělesné struktury či se šířit do ostatních částí těla přes krevní oběh a lymfatický systém. Samotný název rakovina vznikl z překladu slova cancer (v překladu rak ), avšak nádory prsu připomínají svým tvarem spíše kraba. V medicíně je termín rakovina považován za označení lidové, nepřesné a je proto používáno správnější označení zhoubný nádor (ALTANER, 2008; Anonym 1, 2010; ŽALOUDÍK, 2008). Podstatou nádorového bujení je nekontrolovaný růst buněk, který je výsledkem působení vnitřních a zejména vnějších faktorů. Jejich působení na DNA vyvolává přeměnu normální buňky na buňku nádorovou v důsledku změny genetické informace (PETRUŽELKA et al., 2003). Léčba je vždy velmi náročná s mnoha nepříjemnými a závažnými důsledky. I přes stále nové poznatky pomáhající získat vyšší efektivitu při léčení dosahuje počet nemocných umírajících na rakovinu až 60 %. Tedy pouze 40 % pacientů se uzdraví. Uvedené statistiky platí nejen pro úmrtnost ve vysokém věku, ale i pro mladší věkové skupiny (FIALA, 2004). 3.1 Vlastnosti neoplastické buňky Všechny somatické buňky mají identický genom. U dospělého organismu jsou fenotypy všech somatických buněk a jejich počet v homeostatické rovnováze. Stav buněčné homeostázy je dán dynamickou rovnováhou, na které se podílí proliferace buněk, apoptóza a terminální diferenciace buněk. Všechny tyto vlastnosti jsou podmíněny geny. Při neoplastické transformaci buňky dojde k narušení poměru produkce a zániku buněk a k rozmanitým fenotypickým projevům, kterým předcházejí změny genotypu somatické buňky. Dojde tedy k narušení homeostázy. Jednotlivé odlišnosti neoplastické buňky lze sledovat laboratorně při studiu nádorů přenesených do tkáňových nebo buněčných kultur (in vitro), nebo přímým pozorováním hostitele a sledováním vztahu nádoru a hostitele (in vivo), či lze provádět analýzu čerstvě odebraných tkání nebo tělních tekutin (ex vivo). Snížená schopnost reparovat mutace a reparace při replikaci -9-

10 Kapitola třetí DNA mají za následek genetickou nestabilitu neoplastických buněk (PETERA et al., 2005; REJTHAR et al., 2002). Pro správné dělení musí normální, zdravá buňka obdržet signál, který vysílá růstový faktor. Signál je zachycen na receptoru, který se aktivuje a poté přenese příslušný signál do jádra buňky, kde dochází k vyjádření informace genu potřebného pro množení buňky. Dochází k tzv. expresi genu. Za neoplastickou buňku lze považovat buňku, která se dělí, i když nebyl růstovým faktorem vyslán signál, a ignoruje signály potlačující dělení (KOMPRDA, 2009). Obrázek 1: Rozdíl mezi normální a rakovinnou buňkou (ALBERTS et al., 2001) Dle biologického chování se nádory rozdělují na nezhoubné (benigní) a zhoubné (maligní). U nádorů benigních se buňky množí více a bez ohledu a omezení na potřeby organismu, avšak neporušují okolní tkáně, pouze je roztlačují. Maligní nádory se množí bez kontroly organismu, ale navíc se vyznačují schopností invazivity a prorůstáním do okolních tkání. Oproti nádoru benignímu vytváří tzv. metastázy, neboli vzdálená ložiska, způsobená právě kolonizací jiných lokalit v těle (PETERA et al., 2005; CHOCENSKÁ et al., 2009). I přes velkou různorodost fenotypických projevů lze najít vlastnosti charakteristické pouze pro buňky nádorové, kterými se liší od zdravých somatických buněk. Základními vlastnostmi nádorové buňky je autonomní chování, ztráta diferenciace, zvýšená invazivita, zvýšená proliferační aktivita, snížený rozsah programované buněčné smrti, -10-

11 Kapitola třetí nesmrtelnost, nestabilita genetické informace, ztráta kontroly při kontaktu s okolními buňkami a schopnost zakládat vzdálená ložiska (metastazování) (PETRUŽELKA et al., 2003; PETERA et al., 2005). 3.2 Molekulární mechanismy vzniku nádorové přeměny DNA, nositelka genetické informace, je tvořena strukturními jednotkami geny, obsahujícími genetickou informaci pro vznik proteinů podílejících se nejen na stavbě buňky, ale i na řízení jejích životních pochodů na všech úrovních. Za normálních okolností tyto geny nemají přímý vztah ke vzniku nádoru, ale vliv mutace nebo jejich nevhodná aktivace může zapřičinit vznik nádoru. Tyto geny lze rozdělit do tří základních skupin: onkogeny (resp. protoonkogeny), tumor supresorové geny (antionkogeny) a geny regulující apoptózu (PETRUŽELKA et al., 2003) Protoonkogeny a onkogeny Protoonkogeny jsou strukturní geny kódované proteinem, který ovlivňuje regulaci a diferenciaci buněk, a jejich přítomnost je podmínkou normálního růstu, dělení a diferenciace buněk. Jejich změna má vliv na fenotyp buňky (PETRUŽELKA et al., 2003; PETERA et al., 2005). Protoonkogeny lze podle jejich úlohy a lokalizace v buňce rozdělit do následujících čtyř skupin (ALTANER, 2008): růstové faktory, receptory růstových faktorů, přenašeči signálu uvnitř buňky, transkripční faktory. Onkogeny jsou mutované varianty protoonkogenů, které vyvolávají nekontrolovatelné buněčné množení. Mutace proonkogenů mohou vést k (ALTANER, 2008): nadprodukci růstových faktorů, narušení vazbové schopnosti růstových faktorů, přesycení buňky růstovými signály, nekontrolované stimulaci přenosů vnitřních buněčných signálů, nepřetržitému růstu buněk v důsledku zvýšené hladiny transkripčních faktorů. -11-

12 Kapitola třetí Obrázek 2: Lokalizace a funkce produktů onkogenů v buňce (ALTANER, 2008) Proteiny poškozených buněčných onkogenů se nazývají transformační bílkoviny a způsobují zpravidla kombinací uvedených poruch spolu s dalšími změnami, jako je např. inaktivace nádorového supresorového genu, spolupráce několika druhů onkogenu nebo poruchy v genech zúčastňující se oprav DNA. Vznik karcinogenních onkogenů může být způsoben bodovou mutací, delecí jedné anebo několika částí genu, přeskupením chromozomu, amplifikací genu (zmnožení kopií protoonkogenu v buňce), inzerční mutagenezí v důsledku inzerce viru a inzercí silného promotoru do blízkosti protoonkogenu (ALTANER, 2008) Tumor supresorové geny (antionkogeny) Funkcí tumor supresorových genů je negativní regulace buněčného množení, regulace buněčného cyklu a odpovědi na stresové podněty. Vliv mutace v nádorových supresorových genech nebo delece chromozomů způsobuje ztrátu hlavních funkcí antionkogenů a přispívá tak k nádorovému bujení (PETRUŽELKA et al., 2003; KOMPRDA, 2008). Oproti protoonkogenům ke vzniku nádorové buňky nedochází mutací pouze jedné alely, ale obou normálních alel. Na vyřazení první alely se zpravidla podílí bodová -12-

13 Kapitola třetí mutace, ke ztrátě druhé alely dochází ztrátou rozsáhlejší části chromozomální DNA (PETERA et al., 2005). Mezi antionkogeny patří: proteiny regulující buněčný cyklus (např. p53), negativní regulátory přenosu signálu (např. APC), bílkoviny odpovědné za interakci mezi buňkami nebo mezi buňkami a mezibuněčnou hmotou (např. E- kadherin), bílkoviny indikující apoptózu a bílkoviny cytoskeletu (PETRUŽELKA et al., 2003) Geny regulující apoptózu Apoptóza, neboli programovaná buněčná smrt, je důležitý regulační mechanismus v buněčném cyklu a je běžným ukončením života většiny buněk v našem těle. Defekty apoptózy mohou prodloužit životnost buňky a přispět tak k neoplastické buněčné expanzi. Podstatou morfologických změn při apoptóze je série regulovaných proteolytických štěpení. Při štěpení jsou zasaženy regulační a strukturní bílkoviny, které jsou důležité pro správnou existenci buňky. Při apoptóze je na rozdíl od nekrózy vyžadována aktivní účast buňky (REJTHAR et al., 2002; PETRUŽELKA et al., 2003). Molekuly proteolytických enzymů kaspázy, vznikající aktivací z prokaspáz, jsou základními výkonnými molekulami zajišťujícími zahájení apoptózy. U člověka je známo 13 kaspáz. Aktivované kaspázy proteolyticky aktivují další prokaspázy a dochází tak k zesílení apoptického signálu. Pro regulaci apoptózy jsou důležité proteiny skupiny bcl-2 a protein p53 (PETRUŽELKA et al., 2003). 3.3 Fáze karcinogeneze Maligní transformace buňky je geneticky podmíněný proces, ale ovlivňují ho i tzv. mutagenní faktory, které jsou fyzikální, chemické či biologické povahy. Vznik a vývoj nádorového onemocnění je vícestupňový proces, který lze rozdělit do tří základních fází: iniciace, promoce a progrese (PETERA et al., 2005) Iniciace Iniciací se rozumí prvotní změna transformace buňky. V této etapě se objevují první mutace. Ne všechny iniciované buňky jsou dostatečně aktivované, a tudíž je nelze považovat za rakovinotvorné, ale mají potenciál začít tvořit nádory, pokud by docházelo k opakovanému působení toxických látek (BÉLIVEAU et al., 2008). -13-

14 Kapitola třetí V této fázi dochází k ireverzibilní změně genotypu buňky, ovšem fenotyp může zůstat nezměněn. Po iniciační mutaci je většina buněk rozpoznána a buňka je přirozeným mechanismem eliminována nebo je napravena mutace (PETERA et al., 2005). Po fázi iniciace přichází období latence, které představuje časový úsek, ve kterém může pokračovat působení iniciátoru, dochází k opakované eliminaci vzbuzených buněk anebo může docházet i k prvním změnám následující etapy promoce. Období latence je individuálně dlouhé, spolu s obdobím iniciace trvá 15 až 30 let (REJTHAR et al., 2002) Promoce Fáze promoce vyžaduje působení dalších faktorů (kokancerogenů, růstových faktorů, fyzikální iritace, virové infekce). Dochází k nárůstu buněčné atypie, dediferenciace a dysplazie (PETERA et al., 2005). Je vyžadován obvykle docela dlouhý účinek promotoru, látky, která bez předchozí iniciace nádorovou přeměnu neindukuje. Podstata funkce promotoru je především ve stimulačním účinku na dělení iniciované buňky. Zvýšení intenzity proliferace vede ke zvýšení počtu mitóz a tím ke zvýšení pravděpodobnosti upevnění genetické chyby podmíněné iniciační mutací a vznikají vhodné podmínky pro vznik dalších genomových změn (REJTHAR et al., 2002). Charakter tumorového promotoru může být různý. Řadí se zde traumata, ionizující záření, reaktivní kyslíkaté částice, chemické látky působící v játrech (polychlorované dibenzodioxiny), žaludku (vysoké dávky NaCl) a ve střevě (vysoký příjem nasycených tuků) (KOMPRDA, 2008) Progrese Fázi progrese lze rozdělit do dvou etap, které se však nemusí objevit u všech nádorů a jejich přesný přechod není dosud znám. Etapa invaze trvá 1 3 roky a je charakterizována lokálním infiltrativním nebo destruktivním růstem bez diseminace. Pro další etapu diseminaci je charakteristický metastatický rozsev. Délka diseminace je uváděna v rozmezí 1 až 5 let (REJTHAR et al., 2002). -14-

15 Kapitola třetí Fáze progrese je výsledek genetické nestability, vede ke zhoubnému dělení buněk a plnému rozvoji nádorového onemocnění (PETRUŽELKA et al., 2003). Na průběh maligního bujení mají vliv nejen maligní buňky, ale významnou roli má i obranyschopnost organismu, především potom schopnost eliminace poškozených buněk (PETERA et al., 2005). -15-

16 Kapitola čtvrtá 4 VLIV VÝŽIVY NA VZNIK ZHOUBNÝCH NÁDORŮ Ačkoliv je rakovina primárně onemocněním genů, na vznik zhoubných nádorů má vliv velké množství zevních faktorů, zejména životní styl a stravovací návyky. Odhaduje se, že 30 až 40 % případů výskytu rakoviny lze předcházet vhodnou stravou, nepřejídáním se a fyzickou činností (GONZALES, 2006). Potraviny obsahují jednak látky působící preventivně proti vzniku nádoru, ale také látky podporující vznik nádoru karcinogeny (ALTANER, 2008). Výsledky globálních studií uvádějí, že vnější vlivy mají až 90% podíl na vzniku nádorů. Zpravidla tyto faktory může každý jedinec ovlivnit svým jednáním. Studie zjistily, že u migrující společnosti, která přijala stravovací návyky nové populace a změnila tak svůj životní styl, došlo ke změnám v četnosti výskytu zhoubných nádorů. Tím byly podpořeny důkazy, že geografické rozdíly ve výskytu rakoviny nejsou určeny pouze geny, ale také životním stylem a především stravou. Podíl vlivu jednotlivých faktorů ovlivňujících úmrtnost na rakovinu přibližuje tabulka 1 (FIALA, 2004; COLDITZ, 2005; KOMPRDA, 2009). Tabulka 1: Vnější faktory ovlivňující úmrtnost na rakovinu (KOMPRDA, 2009) Faktor Podíl na úmrtnosti (%) výživa 35 kouření 30 infekce 10 pohlavní chování 7 povolání 4 alkohol 3 geofyzikální faktory 3 kontaminanty prostředí 2 léky, léčebné zákroky 1 ostatní 5-16-

17 Kapitola čtvrtá Preventivní účinek, potlačující vznik nádoru, mají tyto faktory (ALTANER, 2008): konzumace čerstvé zeleniny a ovoce, dostatek vlákniny ve stravě, vitaminy A, C, E, selen, potraviny obsahující celozrnné obilniny, fyzická aktivita. Tabulka 2: Výživové faktory potenciálně snižující riziko rakoviny (KOMPRDA, 2008) Dietární faktor potravní vláknina vitaminy A, C, E inhibitory proteáz vápník, vitamin D folacin lykopen karotenoidy fytoestrogeny Tkáň, orgán kolon/rektum množství orgánů kolon/rektum kolon/rektum kolon/rektum prostata plíce prsa Vznik nádoru podporuje (ALTANER, 2008): nadměrná spotřeba živočišných tuků, zvýšená konzumace červeného masa, nadváha, nepřiměřená konzumace alkoholu, sedavý způsob života, málo pohybu. Interakce mezi stravou a biologickými procesy vedoucí ke vzniku rakoviny jsou velmi složité, ale je možné uvažovat tři hlavní faktory. Prvním z nich je přítomnost karcinogenních látek v potravinách. Karcinogeny hrají důležitou roli při poškození buněk a vyvolání nádorů. Druhým faktorem je adekvátnost příjmu živin a možnost, že některé nedostatky mohou ovlivnit individuální citlivost na rakovinu. Za třetí platí, že náchylnost k rakovině bude zvýšena o nedostatečný přísun biologicky aktivních složek -17-

18 Kapitola čtvrtá potravy, které vyvíjejí protikarcinogenní účinky, ale které nejsou v současné době klasifikovány jako živiny v obvyklém slova smyslu (JOHNSON, 2001). Tabulka 3: Výživové faktory potenciálně zvyšující riziko rakoviny (KOMPRDA, 2008) Dietární faktor přejídání, obezita alkohol tuk (nasycený) červené maso sůl heterocyklické aminy Tkáň, orgán děloha, prsa, kolon, močový měchýř játra, jícen, kolon, rektum, prsa kolon/rektum, prsa, prostata kolon/rektum žaludek kolon/rektum 4.1 Karcinogeny potravy Odhad celkového počtu známých chemických látek je vyšší než 7 milionů a je známo, že velká většina z nich je přirozeně se vyskytující. Pouze u malé části, necelé 0,01 %, byl testován karcinogenní potenciál. U velkého počtu byl výsledek pozitivní. I proto lze předpokládat, že existuje velké množství přirozeně se vyskytujících karcinogenů v potravinách (ANDERSON et al., 2005). Mechanismy vzniku nádoru jsou připisovány nepříznivým účinkům složek potravy. Jedná se především o tyto účinky (ALTANER, 2008): poškozující účinek žlučových kyselin na sliznici střev, poškození DNA produkty oxidace tuků, snížená ochrana střevní sliznice v důsledku nepřítomnosti antioxidantů, změny v metabolismu bakterií kolonizujících tlusté střevo v důsledku změny poměru vhodných a nevhodných bakterií. Zjištění, že chemická látka má mutagenní či karcinogenní účinky, nepodává dostatečné informace o jejím riziku. Hodnocení skutečného významu jednotlivých -18-

19 Kapitola čtvrtá faktorů nejvhodněji popisuje tzv. populační atributivní riziko. Tento ukazatel zohledňuje informaci o míře zvýšení rizika v souvislosti s určitou expozicí a její pravděpodobností výskytu v populaci. Často je totiž výskyt dané expozice nižší, tudíž se snižuje i význam karcinogenity dané látky (FIALA, 2004) Anorganické karcinogeny Velkou část kontaminantů potravin tvoří kovové prvky. Do potravin se dostávají z řady zdrojů, zejména pak z vody využívané při zpracování potravin, zbytků půdy, dále pak při balení a výrobě potravin. Je prokázáno, že kovy a některé jejich soli mají karcinogenní účinky, zejména potom na vznik rakoviny plic. Patří mezi ně arsen, kadmium, chrom a nikl. Mechanismus jejich karcinogenního působení není zatím přesně znám, ale předpokládá se, že některé kovové ionty ovlivňují účast enzymů při biosyntéze DNA. Mezi karcinogenní radioaktivní prvky patří uran, radium a radon. Poškozují DNA přímo nebo zvýšením reaktivity některých radikálů (ANDERSON et al., 2005) Organické karcinogeny Organické karcinogeny potravin mohou být jak živočišné, tak i rostlinné povahy. Rostlinných látek, které lze považovat za karcinogenní pro člověka, není prozatím známo mnoho, ale díky výzkumům využívajícím analytických metod se jejich počet neustále zvyšuje. Příkladem jsou zrna kávy, ve kterých bylo identifikováno asi tisíc chemických látek. Třetina z nich byla testována na případnou karcinogenitu a u 70 % látek byl výsledek pozitivní. Rostlinnými karcinogeny jsou často sekundární metabolity, které jsou součástí přírodních rostlinných obranných látek proti predaci (přírodní pesticidy) a dále jsou rozšířeny v ovoci, zelenině či koření (ANDERSON et al., 2005) Karcinogeny vznikající při přípravě potravin Karcinogeny se mohou dostat do potravin také při jejich zpracování. Dosud jsou nejlépe prostudovány procesy uchování masa a ryb solením, uzením, grilováním a smažením v rostlinných olejích. Při těchto tepelných úpravách vznikají látky označované jako prekarcinogeny. Jsou to látky, které samy o sobě nevyvolávají vznik rakoviny, ale z nichž v procesu látkové přeměny vznikají vlastní rakovinotvorné látky (KOMPRDA, 2009). -19-

20 Kapitola čtvrtá Při uzení masa a ryb vznikají nedokonalým spalováním organických látek polyaromatické uhlovodíky, které jsou považovány za karcinogenní, ačkoliv přímé důkazy mezi zvýšeným příjmem uzeného masa a výskytem rakoviny stále chybí (KOMPRDA, 2009; ANDERSON et al., 2005). V průběhu smažení a grilování masa, především při teplotách nad 200 ºC, vzniká velké množství dusíkatých heterocyklických látek z bílkovin, peptidů a aminokyselin. Jedná se o jedny z nejsilnějších bakteriálních mutagenů a je prokázáno, že vyvolávají řadu nádorů u zvířat. Předpokládá se, že způsobují vznik rakoviny tlustého střeva a prsu u lidí. Velká část z nich je těkavá, proto představují riziko již při samotné přípravě. Při využití nerafinovaného řepkového nebo sojového oleje, které obsahují značné množství polynenasycené kyseliny linolové, dochází k uvolňování aldehydů, včetně formaldehydu, acetaldehydu, akroleinu, dále se uvolňuje 1,3-butadien, benzen a další (ANDERSON et al., 2005; KALAČ, 2003). Je prokázána souvislost mezi vyšším příjmem soleného masa a výskytem rakoviny úst a hltanu. Příčinou je pravděpodobně reakce sodíku dusičnanů či dusitanů, využívaných ke konzervaci masa, a alkylamidů obsažených v mase. Reakcí dochází k tvorbě karcinogenních nitrosaminů a N-nitrosamidů (ANDERSON et al., 2005). Také nesprávné skladování potravin umožňuje kontaminaci potravin některými druhy plísní a vede tak k poškození potravin mykotoxiny (ALTANER, 2008). 4.2 Rakovina tlustého střeva Protože strava při zpracování v organismu prochází zažívacím traktem, ovlivňuje zejména vznik nádorů střev. Především nádory tlustého střeva patří mezi nejčastější zhoubné nádory jak u mužů, tak i u žen a jejich počet se stále zvyšuje (ALTANER, 2008). Konzumace červeného masa zvyšuje vznik nádorů tlustého střeva, protože toto maso je bohaté na tuky s obsahem nasycených mastných kyselin. Přítomný tuk zvyšuje vylučování žlučových kyselin, které spolu s mastnými kyselinami mohou poškodit epitel výstelky střev, což vede ke zvýšené proliferaci těchto epiteliálních buněk a tedy v konečném důsledku ke zvýšenému riziku mutace v onkogenech a nádorových supresorových genech. Vysoký obsah bílkovin a hemoglobinu zvyšuje metabolismus -20-

21 Kapitola čtvrtá kyslíku katalyzovaného ionty železa a tak vznikají mutagenní kyslíkové radikály (ALTANER, 2008). Závěr studie sledující vztah spotřeby červeného masa a vzniku rakoviny tlustého střeva je, že při každodenní spotřebě 100 g červeného masa se riziko vzniku rakoviny zvýší o % (GONZALES, 2006). 4.3 Rakovina žaludku Zvýšený výskyt rakoviny žaludku souvisí s vyšším příjmem nakládané zeleniny, uzeného, nasoleného či sušeného masa a ryb. Takto konzervované potraviny obsahují dusitany nebo N-nitroso sloučeniny. Vliv na vznik rakoviny žaludku mají také polycyklické aromatické uhlovodíky vznikající při grilování potravin (HUANG, 2005). Rakovina žaludku je jediným nádorovým onemocněním, jehož výskyt i úmrtnost u nás v posledních desetiletích stále klesá (ŽALOUDÍK, 2008). 4.4 Karcinom jícnu Pro výskyt karcinomu jícnu je charakteristické, že se vyznačuje výraznou regionální závislostí, která souvisí se specifickými dietetickými zvyklostmi. Vysoký výskyt je převážně v Číně, Mongolsku, Turecku a Iránu. U nás je výskyt méně častý a tvoří asi 1 % všech nádorů (PETRUŽELKA et al., 2003). Mezi faktory způsobující chronické podráždění a zánět sliznice jícnu patří kouření, achalázie, pití extrémně horkých nápojů, konzumace pálivého koření a časté pití alkoholu. Avšak mechanismus, kterým alkohol zvyšuje riziko rakoviny, není dosud objasněn. Známým karcinomem alkoholu je acetaldehyd. Alkohol může způsobit chronické podráždění jícnu, což může vést ke zvýšené proliferaci buněk, čímž tak dojde ke zjednodušení průchodu karcinomů k buňkám. Riziko vzniku spinocelulárního karcinomu je nejvyšší u konzumentů lihovin, poté u konzumentů vína a následně u konzumentů piva. Dalším faktorem je konzumace příliš soleného masa, nakládané zeleniny a uzeného masa, neboť obsahují látky uvedené v kapitole a 4.3 (HUANG, 2005). -21-

22 Kapitola čtvrtá 4.5 Rakovina slinivky břišní Větší riziko výskytu rakoviny slinivky břišní je spojeno s vyšším příjmem tuků, cukrů, živočišných bílkovin, smažených jídel či uzeného masa. Souvislost mezi konzumací alkoholu, čaje či kávy a rakovinou slinivky břišní nebyla prokázána (HUANG, 2005). 4.6 Rakovina plic Karcinom plic je v České republice nejčastějším typem karcinogenního onemocnění (PETRUŽELKA et al., 2003). Ačkoliv hlavní rizikový faktor, vyvolávající rakovinu plic, je kouření, i nevhodná strava může podpořit tvorbu karcinomu. Studie na zvířatech prokázaly, že konzumací alkoholu dochází ke změnám lipidů plic, povrchově aktivních látek a hladiny enzymů, které mohou aktivovat prokarcinogeny a mutageny (ALBERG et al., 2005). -22-

23 Kapitola čtvrtá Tabulka 4: Úrovně důkazů pro hlavní formy rakoviny o vlivu stravy, výživových a nevýživových látek a ukazatelů souvisejících s výživou (COLDITZ, 2005) Nasvědčující důkazy Silné důkazy Přesvědčivé důkazy Zvyšující riziko Hlavní skupiny potravin - cereálie žaludek - maso slinivka tlusté střevo - vejce a vaječné žaludek produkty - cukry tlusté střevo Hlavní složky potravy - živočišné bílkoviny tlusté střevo, slinivka, děložní sliznice - sacharidy žaludek, slinivka - nasycené mastné tlusté střevo, plíce, prostata kyseliny děložní sliznice Látky bez výživové hodnoty - alkohol jícen, slinivka dutina ústní, tlusté střevo, děložní čípek, prsa - sůl žaludek nosohltan Souvislost s výživou - výška vaječníky, prostata prsa, tlusté střevo tlusté střevo, prsa před menopauzou = nepřímý vztah po menopauze = přímý vztah, - obezita - horké nápoje jícen Snižující riziko Hlavní skupiny potravin - zelenina játra, slinivka, prsa, děložní sliznice, děložní čípek, vaječníky, prostata - ovoce játra, slinivka, prsa, děložní sliznice, děložní čípek, vaječníky, ledviny Hlavní složky potravy - vláknina tlusté střevo, slinivka - mononenasycené prsa mastné kyseliny Souvislost s výživou - fyzická aktivita děložní sliznice, prostata jícen, žaludek, hrtan, plíce, močový měchýř dutina ústní, jícen, žaludek, hrtan prsa děložní sliznice, ledviny, jícen dutina ústní, tlusté střevo, ledviny tlusté střevo, plíce, močový měchýř tlusté střevo, prsa - foláty tlusté střevo, prsa -23-

24 Kapitola šestá 5 FUNKČNÍ POTRAVINY Pojem funkční potravina byl zaveden poprvé v Japonsku na počátku 80. let 20. století. Funkční potravina se liší od konvenční potraviny tím, že kromě výživové hodnoty má také pozitivní vliv na zdraví, fyzický a duševní stav konzumenta. Je vyrobena z přirozeně se vyskytujících složek a její účinnost je podmíněna pravidelnou konzumací (KALAČ, 2003). Potravinu lze označit za funkční, obsahuje-li některou z níže uvedených složek (KOMPRDA, 2008): nepostradatelnou makro-živinu se specifickým fyziologickým účinkem (rezistentní škrob, n-3 PUFA), nepostradatelnou mikro-živinu konzumovanou v množství přesahujícím doporučenou denní dávku, složku, která ohledně své nutriční hodnoty není oficiálně klasifikována jako nepostradatelná (některé oligosacharidy), složku bez nutriční hodnoty (živé mikroorganismy, některé chemické sloučeniny rostlinných tkání). Funkční potraviny nelze řadit mezi léky, neboť jejich cílem není nemoci léčit, ale předcházet jim. Příznivé účinky funkčních potravin se mohou projevit během týdnů, někdy však až během desítek let. Mezi pozitivní účinky konzumace funkčních potravin patří (KALAČ, 2003): posílení přirozených obranných mechanismů proti škodlivým vlivům prostředí, prevence proti nemocím, zpomalení procesu stárnutí, pozitivní ovlivnění fyzického a duševního stavu. 5.1 Nutriceutika Pojmem nutriceutika jsou označovány účinné složky funkčních potravin. Název nutraceutical (v češtině nutriceutika ) byl v roce 1989 odvozen ze slova nutrition -24-

25 Kapitola šestá (výživa) a pharmaceutical (léčivý). Nutriceutikem je jakákoliv látka, která je potravinou nebo její součástí a má pozitivní zdravotní účinek (KOMPRDA, 2008; PANDEY et al., 2010). Jako nutriceutika lze označit širokou škálu látek minerály, vitaminy, oligo- a polysacharidy včetně vlákniny, aminokyseliny a bílkoviny, mastné kyseliny či živé bakterie (tzv. probiotika). Účinek těchto látek spočívá v přímém působení na různé orgány a systémy lidského těla, v interferenci s buňkami a tkáněmi, v doplnění esenciálních či chybějících látek. Konkrétně se účinek projeví prevencí chorob, tlumivým či stimulačním účinkem na centrální nervový systém, převážně stimulačním účinkem na imunitní systém (vitaminy), ovlivněním metabolismu cholesterolu a tuků (antioxidanty). Řadí se sem i látky působící na trávicí trakt, játra, žlučník a žlučové cesty, látky ovlivňující tělesnou hmotnost a složení těla a látky s působením na urogenitální systém (KOHOUT, 2010) Metodologie posouzení účinnosti nutriceutik Pro konstatování, že vliv určité látky na prevenci vzniku rakoviny je považován za prospěšný, platí přesně daná kritéria. U nutriceutik je třeba zhodnotit jejich účinnost, zdravotní nezávadnost, ale ovšem i jejich vedlejší účinky (KOMPRDA, 2008; FIALA, 2004). Účinnosti nutriceutik je posuzována nejprve v rámci preklinického ověřování, kdy je testována akutní chronická toxicita na zvířatech. Sleduje se karcinogenita, mutagenita, reprodukční toxicita a imunotoxicita. Nutriceutikum je následně testováno ve čtyřech na sebe navazujících fázích v rámci klinického ošetřování. V první fázi je na probandech ověřována tolerance organismu a kompatibilita látky. Zkoumá se biologická využitelnost, dosažitelná koncentrace v plasmě, resorpce, metabolismus, velikost dávky a interval dávkování. Ve druhé fázi klinického ověřování se testuje účinnost a zdravotní nezávadnost na pacientech. Na základě získaných dat jsou exaktně formulovány hypotézy. Cílem třetí fáze je statisticky prokázat zdravotní nezávadnost látky, zisk přesných informací o indikaci, kontraindikaci a vedlejších účincích. Ve čtvrté fázi je po schválení a uvedení léčiva na trh sledován jeho účinek, zdravotní nezávadnost a případné interakce s jinými látkami (KOMPRDA, 2008). -25-

26 Kapitola šestá Nelze však přisuzovat všem publikovaným studiím o pozitivním vlivu určité látky na organismus stejnou průkaznou hodnotu. Pro relevantnost důkazů se jednotlivé studie dělí na základě své kvality (FIALA, 2004). Metody klinického ošetřování lze rozdělit do dvou skupin, a to na studie retrospektivní a prospektivní (KOMPRDA, 2008) Retrospektivní studie Podstatou retrospektivní studie je zkoumání vztahu mezi jedním (obvykle aktuálním) jevem nebo stavem s jevem, který již nastal v minulosti (Anonym 3). Retrospektivní studie zkoumá vliv studovaného faktoru aplikovaného v minulosti (výsledek léčby u určité nemoci). Metoda je levnější a jednodušší, protože spočívá pouze ve sběru, analýze a interpretaci dat. Nevýhodou retrospektivních studií je jejich poměrné malá vypovídající hodnota (DUŠKA, 2008). Retrospektivní studie využívá již existujících dat, která byla zaznamenána z jiného důvodu, než je výzkum. Příkladem je studie případů a kontrol (case-control study). (KOMPRDA, 2008) Studie případů a kontrol Studie případů a kontrol využívá srovnání dvou skupin případů a kontrol. Skupina kontrol a skupina případů musí být porovnatelné ve všech popisných ukazatelích (Anonym 2). Studie zahrnuje identifikaci jednotlivců, kteří vyzkoušeli zkoumané nutriceutikum (případy) a kteří ne (kontroly). Pacienti jsou poté zkoumáni zpátky v čase a sleduje se, jak bylo ovlivněno jejich vystavení se rizikovým faktorům srovnávají se případy s kontrolami (Anonym 3). Zpětně se potom určí možný vztah mezi příjmem nutriceutika a jeho účinkem (KOMPRDA, 2008) Prospektivní studie Prospektivní studie začíná v současnosti a pokračuje do budoucnosti, čímž se liší od studie retrospektivní. Jejím účelem je určit vztah mezi podmínkami a určitými vlastnostmi, které sdílí někteří členové dané skupiny (Anonym 4). -26-

27 Kapitola šestá Při využití prospektivní studie je nejprve sestaven protokol včetně detailní metodiky a přesné charakteristiky studovaných subjektů. Až poté jsou vybrány jednotlivé subjekty a začíná vlastní studie (DUŠKA, 2008). Příkladem je studie kohortová ( cohort study ) (KOMPRDA, 2008) Kohortová studie Kohortová studie sleduje dvě či více skupin od expozice až do získání výsledku. Je porovnávána skupina, která byla vystavena určitému faktoru se skupinou, která mu vystavena nebyla. Má-li vystavená skupina vyšší nebo nižší frekvenci výskytu než skupina neexponovaná, je pak vztah mezi expozicí a výsledkem zřejmý (Anonym 5). Výhodou kohortové studie je, že s její pomocí lze studovat vzácné expozice, může se pomocí ní sledovat více efektů jedné expozice, studie mohou měřit riziko a umožňují přímé měření výskytu onemocnění. Nevýhodou ovšem je, že jsou nedostatečné pro studium vzácných onemocnění (potřeba velkého množství lidí v rámci sledované skupiny), mohou být časově náročné a nákladné, v neposlední řadě jejich platnost může být vážně ovlivněna ztrátami při sledování (Anonym 5)

28 Kapitola šestá 6 NUTRICEUTIKA S ANTIKARCINOGENNÍM ÚČINKEM Složky potravin, které se uplatňují v prevenci rakoviny, se nazývají antikarcinogeny. Antikarcinogeny potravy lze považovat za blokující mechanismy, které se dělí podle toho, v jaké fázi karcinogeneze působí, do tří skupin a to na látky aktivující, látky bariérové a látky potlačující. Látky aktivující zvyšují aktivitu enzymů fáze II. Tyto enzymy jsou při dostatečné aktivitě schopné převést karcinogeny na produkty, které DNA nepoškozují a nejčastěji se vyloučí močí nebo stolicí. Při karcinogenezi se však uplatňují také enzymy fáze I, které svým působením mohou přeměnit prokarcinogeny buď na látky neškodné, nebo látky karcinogenní. Druhou skupinou antikarcinogenů jsou látky bariérové, které zabraňují styku karcinogenu s DNA. Do této skupiny se řadí především antioxidanty. Látky potlačující brání zhoubnému bujení buněk, na které již karcinogen působí (KALAČ, 2003). Obrázek 3: Schéma pochodů vedoucích k tvorbě nádorů nebo k detoxikaci organismu (KALAČ, 2003) -28-

29 Kapitola šestá Jak již bylo uvedeno v kapitole 3.3, karcinogeneze je vícestupňový proces trvající mnoho let. Vzhledem ke složitosti karcinogeneze existuje mnoho kritických úrovní, ve kterých látky potravin a jejich metabolické procesy mohou ovlivnit sled událostí tak, že se karcinogeneze zrychlí, zpomalí či dokonce zvrátí (JOHNSON, 2001). Obrázek 4: Hypotetická místa interakce mezi antikarcinogeny a postupnými fázemi karcinogeneze (blokující agens zabraňují zahájení, zatímco potlačující agens potlačují vznik nádoru z již pozměněných buněk) (JOHNSON, 2001) 6.1 Potravní vláknina Vláknina je souhrnným označením pro nevyužitelné složky potravy v trávicím traktu. Jedná se především o přírodní polysacharidy, které mohou být rozpustné (část hemicelulos a beta-glukanů, pektin, rostlinné slizy, polysacharidy mořských řas, modifikované škroby a modifikované celulosy) či nerozpustné ve vodě (celulosa a část hemicelulos). Výjimkou je lignin, který svojí strukturou patří mezi polyfenoly (KALAČ, 2003; KRITCHEVSKY, 1999). Souvislost mezi příjmem vlákniny a snížením rizika rakoviny je již dobře prozkoumána. World Cancer Research Fund odhaduje, že kdyby byly dodržovány zásady správné stravy a životního stylu, bylo by možné předejít % případů výskytu rakoviny tlustého střeva. Řada epidemiologických studií prokázala přímou -29-

30 Kapitola šestá souvislost mezi příjmem vlákniny a snížením rizika rakoviny tlustého střeva, konečníku, prsu a slinivky břišní (JEFFERSON et al., 2006). Fyziologické vlastnosti vlákniny závisí do velké míry na jejích fyzikálních vlastnostech rozpustnosti a molekulární struktuře. Ačkoliv se předpokládalo, že fyziologický účinek vlákniny je omezen pouze na střevní lumen, novější důkazy naznačují, že deriváty metabolismu vlákniny mohou ovlivnit více vnitřních operací (JALILI et al., 2000). Vysoký příjem nerozpustné vlákniny zvyšuje objem stolice a zrychluje průchod tráveniny trávicím traktem. Zkracuje se tak doba působení toxických látek, které mohou být v trávenině přítomny, na střevní sliznici. Fermentací rozpustné vlákniny vznikají těkavé mastné kyseliny s krátkým řetězcem (především máselná, octová a propionová), které snižují ph, inhibují přeměnu buněk sliznice střeva na buňky rakovinové a při jejich dostatku zanikají buňky zhoubných i nezhoubných nádorů (KALAČ, 2003; JEFFERSON et al., 2006). Nejčastější rakovinou u žen v západních zemích je rakovina prsu. Její výskyt může být spojen s příjmem tuků. Rostlinná strava, obsahující vlákninu, vitaminy a různé fytochemikálie, jej snižuje. Epidemiologické studie prokázaly inverzní vztah mezi příjmem tuků a vlákniny vzhledem k riziku vzniku rakoviny prsu (tj. potraviny s vysokým obsahem tuku a nízkým obsahem vlákniny pravděpodobně riziko zvyšují, zatímco potraviny s nízkým obsahem tuku a vysokým obsahem vlákniny zdá se riziko snižují). Vláknina může změnit množství estrogenů recyklovaných ze střev do jater, zvýšit exkrece estrogenu a snížit hladinu estrogenu cirkulujícího. Snížené riziko rakoviny prsu je totiž asociováno s nízkou hladinou estrogenů (JEFFERSON et al., 2006). Ačkoliv je třeba ve výzkumu pokračovat, aby mohl být plně vyhodnocen vztah příjmu vlákniny a tuků s rakovinou prsu, předpokládá se, že strava s nízkým obsahem tuků a vysokým obsahem vlákniny je vhodnou prevencí (JEFFERSON et al., 2006) Rezistentní škrob Rezistentní škrob je škrob odolávající trávicím enzymům v tenkém střevě. Je přirozenou součástí mnoha obilovin, stejně tak již zpracovaných potravin, jako jsou například -30-

31 Kapitola šestá extrudované obiloviny. Rezistentní škrob u lidí snižuje fekální vylučování žlučových kyselin (ESKIN et al., 2006). Young a Leu ve své recenzi (2004) konstatovali, že spotřeba rezistentního škrobu významně ovlivnila buňky lumen tlustého střeva tím, že usnadňuje apoptické vypuštění geneticky poškozených buněk tlustého střeva. Protekční účinek před vznikem rakoviny je spojen také se schopností snižovat střevní ph (ESKIN et al., 2006). Obrázek 5:Fermentace a její dopady na fyziologii tlustého střeva (GUILON et al., 2000) 6.2 Antioxidanty Halliwell a Gutteridgel definují antioxidanty jako jakoukoliv látku, přítomnou v nízké koncentraci v porovnání se snadno oxidovatelným substrátem, zabraňující oxidaci substrátu. Enzymové a neenzymové antioxidanty chrání buňky před poškozením kyslíkovými radikály (SABLIOV et al., 2008). Volné radikály jsou nestálé reaktivní částice s volným nepárovým elektronem. Vznikají při metabolických pochodech nebo jako součást přirozené obrany proti mikrobům, virům a parazitům. Podílejí se na syntéze důležitých látek bílkovin, hormonů a nukleových kyselin (KALAČ, 2003). Kyslíkové radikály jsou přínosné při buněčném metabolismu. Ovlivňují růst buněk a tvorbu energie. Mohou být však škodlivé pro různé tkáně, neboť se podílejí na oxidaci -31-

32 Kapitola šestá lipidů a sacharidů, způsobují proteinové změny a oxidace DNA vyvolává mutace a zvyšuje se tak riziko vzniku nádoru (SABLIOV et al., 2008; KALAČ, 2003). I přes dostatek důkazů potvrzujících vliv volných radikálů na vznik rakoviny není zatím znám přesný mechanismus, kterým oxidační stres rakovinu vyvolává. Ke karcinogenezi může vést nesprávná oprava mutované DNA nebo její replikace. Tělo využívá řadu enzymatických a strukturálních antioxidantů, spolu s exogenními antioxidanty stravy, proti oxidačnímu poškození. Tato obrana není však dokonalá, a pokud rychlost oxidace DNA překročí rychlost obranných mechanismů, nastane komplikace. Postupem času se poškození DNA stává kumulativním a předpokládá se, že způsobuje zvýšený výskyt rakoviny u starších lidí. Další možný mechanismus zahrnuje poškození kritických proteinů nebo enzymů, spojených s běžnou opravou DNA. Třetí mechanismus spočívá v enzymatické přeměně sloučenin na karcinogeny vlivem volných radikálů (TOMAINO et al., 1999). Antioxidanty převádějí volné radikály na nereaktivní, nebo méně reaktivní formy a významně tak zvyšují obranu organismu. Lze je dělit na přirozené a syntetické, nebo na přirozeně přítomné či doplňované jako přísady. Pokud je to možné, jsou upřednostňovány antioxidanty přirozené. Z hlediska rozpustnosti se dělí na hydrofilní a lipofilní (KALAČ, 2003) Vitaminy Ačkoliv se vitaminy neřadí mezi základní živiny, jsou pro lidský organismus nepostradatelné, protože zajišťují životně důležité funkce (KOMPRDA, 2009). Chemické struktury vitaminů jsou velmi rozmanité, mezi jednotlivými vitaminy nejsou žádné strukturální vztahy. Koncentrace vitaminů v potravinách jsou zpravidla nízké a většina z nich je citlivá na různé fyzikálně chemické vlivy. Obsah vitaminů v surovinách i potravinách je indikátorem kvality a správnosti technologického postupu. Potřeba vitaminů se liší u jednotlivých organismů např. kyselina askorbová je vitaminem pouze pro člověka, primáty a morče (HLÚBIK et al., 2004). -32-

33 Kapitola šestá Vitamin E Vitamin E je souhrnné označení pro alfa- až delta-tokoferol a alfa- až delta-tokotrienol. Všechny tokoferoly a tokotrienoly obsahují aromatický kruh nesoucí hydroxyl, který poskytují volným radikálům. Vitamin E je rozpustný v tucích a poprvé byl izolován z oleje pšeničných klíčků. Epidemiologické studie ukazují na silný inverzní vztah mezi příjmem vitaminu E a vznikem rakoviny. Toto tvrzení není prozatím prokázáno pro potravní doplňky (JOHNSON, 2001). Obrázek 6: Chemické struktury tokolu, tokoferolů a tokotrienolů (STRATIL, 2010) Hlavní fyziologickou úlohou vitaminu E je reagovat s volnými radikály v buněčných membránách a chránit polynenasycené mastné kyseliny před degradací vlivem oxidace. Nejsilnějším antioxidantem je α-tokoferol a představuje asi 90 % vitaminu v tkáních. Jedna molekula alfa-tokoferolu zabrání oxidaci až molekul fosfolipidů. Důvodem je, že reakční rychlost mezi antioxidantem a hydroxylovým radikálem je krát rychlejší než reakce mezi hydroxylovým radikálem a uhlovodíkovým řetězcem. Dochází tak k zastavení kaskádové povahy oxidace a lze předejít oxidačnímu poškození (ORAL et al., 2009). Alfa-tokoferol se kromě vychytávání volných radikálů vyznačuje řadou dalších funkcí zneškodňuje singletový kyslík, posiluje imunitní systém, chrání LDL, -33-

34 Kapitola šestá stabilizuje poměr cholesterolu a fosfolipidu v membráně, čímž ji chrání (KOMPRDA, 2008). Tokotrienoly brání růstu nádorových buněk různých linií bez ovlivnění normální buňky a vyvolávají apoptózu v celé řadě nádorových buněk buněk prsu, jater, žaludku, kůže, slinivky břišní a prostaty. Různé studie a výsledky naznačují, že gama- a delta-tokotrienol vykazují vyšší protinádorovou aktivitu než alfa- a beta-tokotrienol (AGGARWAE et al., 2010). Předpokládá se, že vitamin E ovlivňuje karcinogenezi mimo jiné tím, že spolu s vitaminem C brání endogennímu vzniku nitrosaminů potenciálních karcinogenů, selektivně redukuje rakovinu prostaty a blokuje přeměnu některých karcinogenů na epoxidy vyvolávající maligní bujení (WILHELM, 2004). Vitamin E zpomaluje působení klíčových enzymů podporujících vznik rakoviny. Mezi tyto enzymy patří proteinkináza C, která se podílí na bujení rakovinových buněk. Vitamin E zpomaluje také vznik látek způsobujících záněty, jako je prostgladin E a ostatní látky (PAPAS, 1999). Potřeba vitaminu E závisí na příjmu nenasycených mastných kyselin potravou. Doporučený denní příjem je 15 mg pro osoby s denním příjmem těchto mastných kyselin g (VELÍŠEK et al., 2009) Vitamin A Vitamin A patří mezi vitaminy rozpustné v tucích. Chemicky se řadí mezi alkoholy obsahující ve své molekule šestičlenný β-jononový kruh s bočním řetězcem, který je tvořen ze dvou isoprenoidních jednotek. Vitamin A je nejdéle známým vitaminem a v 50. letech 20. století pro něj IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) doporučila název retinol. Vitamin je přijímán přímo v potravě nebo ve formě provitaminu β-karotenu (HLÚBIK et al., 2004). Štěpné produkty provitaminů (apokaroteoidy) jsou široce rozšířeny v živých organismech a u živočichů plní funkci vitaminů, vizuálních pigmentů, signálních molekul při dělení buněk, růstu a diferenciaci tkání a kontrole reprodukce (VELÍŠEK et al., 2009). -34-

35 Kapitola šestá Obrázek 7: Retinol (STRATIL, 2010) Vitamin A a jeho prekurzory je považován za účinný, běžně se vyskytující antikarcinogen. Jsou mu přisuzovány protektivní účinky, chránící organismus před vznikem zhoubných nádorů plic, močových cest, jícnu, kardie žaludku a provedené studie přisuzují vitaminu A a jeho prekurzorům při zvýšeném příjmu také ochranný vliv před nádorovým onemocněním tlustého střeva a rekta (WILHELM, 2004). Bylo zjištěno, že v patofyziologii kolorektálního karcinomu se uplatňují zejména snížené hladiny vitaminu A a β-karotenu v cílových strukturách. U pacientů s karcinomem rekta byla opakovaně zjištěna nízká koncentrace β-karotenu ve střevní sliznici, což vedlo ke snížení antioxidační kapacity v dané oblasti (HLÚBIK et al., 2004). Doporučená denní dávka vitaminu u dospělých osob je 0,8 1,0 mg. 50 % potřeby vitaminu je kryto provitaminy potravin živočišného původu (VELÍŠEK et al., 2009) Karotenoidy Karotenoidy jsou přírodní pigmenty syntetizované rostlinami a mikroorganismy. Pokud nepočítáme trans- a cis- izomery, počet dosud nalezených karotenoidů v přírodě se odhaduje až na 800, z nichž asi 50 sloučenin vykazuje aktivitu vitaminu A, a proto se označují také jako retinoidy. Svojí chemickou strukturou se řadí mezi tetraterpeny (JORDÁN et al., 2001; KALAČ, 2003; VELÍŠEK et al., 2009). Karotenoidy jsou přírodní antioxidanty, jejich schopnost potlačovat volné radikály je dokonce silnější než u vitaminu E. Rozdělují se na karoteny (β-karoten, lykopen, α- karoten) a xantofyly (violaxanthin, zeaxanthin, lutein, β-kryptoxanthin). Ochranu organismu před rakovinou zajišťují pravděpodobně zamezením růstu abnormálních buněk (JORDÁN et al., 2001; ORTEMBERG, 2000). -35-

36 Kapitola šestá K předpokládaným mechanismům antikarcinogenního působení beta-karotenu a vitaminu A lze zařadit přímé ovlivnění buněčné proliferace, zvýšení aktivity enzymu NADPH-chinon reduktázy a glutathion S-transferázy v nádorových buňkách tlustého střeva, ochranu polynenasycených mastných kyselin před oxidací beta-karotenu a zvýšení počtu přirozeně smrtících buněk (HLÚBIK et al., 2004; DITTRICH et al., 1999). Studie sledující osoby nakažené virovou hepatitidou C, u nichž je hlášený roční výskyt rakoviny asi 7 %, prokázala, že při dlouhodobé konzumaci alfa-tokoferolu a směsi karotenoidů (lykopen, beta-karoten, alfa-karoten) se výskyt nádorů snížil o 50 % (NISHINO, 2008). Je však třeba zmínit, že byla zjištěna zvýšená incidence rakoviny žaludku a plic u nemocných kuřáků užívajících beta karoteny, neboť jejich antioxidační aktivita se změní na prooxidační (WILHELM, 2004). Doporučený denní příjem je 3 mg, avšak skutečný příjem je nižší (KOMPRDA, 2009) Vitamin C Vitamin C neboli kyselina L-askorbová patří do skupiny vitaminů rozpustných ve vodě. Vyskytuje se v ovoci, zelenině a stejně tak i ve zpracovaných potravinách, do kterých se přidává jako antioxidant. Zcela nesporná funkce vitaminu C je v prevenci kurdějí, ale je stále více důkazů, že může poskytovat další ochranné účinky proti jiným onemocněním, včetně rakoviny (JOHNSON, 2001). Obrázek 8: Kyselina L-askorbová (STRATIL, 2010) Kyselina L-askorbová ovlivňuje patogenezi nádorového bujení zejména ve sliznici dutiny ústní, hltanu, žaludku, rektu a prsu. Předpokládané antikarcinogenní působení -36-