Antioxidanty a nové biochemické poznatky
ANTIOXIDANTY
Obecné informace biochemicky velmi významné látky chrání buňky před vlivy volných radikálů návaznost na tzv. oxidační stres význam v živých organismech, v buňkách živočišného i rostlinného původu, potravinách ŽP a RP
Volné radikály superoxidový radikál O 2 - vzniká redukcí molekulového kyslíku peroxid vodíku H 2 O 2 vzniká redukcí peroxidu vodíku hydroxylový radikál OH - singletový kyslík O 2 vzniká při fotochemických reakcích, při biochemických reakcích v dýchacím řetězci u aerobních organismů
Volné radikály volné kyslíkové radikály (vkr, ros z angl. reactive oxygen species) RO. alkoxylový radikál ROO. peroxylový radikál LOOH. peroxidy lipidů radikály dusíku NO radikál oxidu dusnatého
Oxidační stres nežádoucí oxidační děje v buňce vznikají vlivem reaktivních kyslíkových částic, průběh = řetězová reakce nejčastější ataky jsou na nenasycené MK a některé AMK (Trp a Met) přirozená ochrana systémem antioxidantů
Oxidační stres Enzymové systémy AOO (Antioxidační ochrany): - superoxiddismutasa - katalasa - peroxidasa - glutathionperoxidasa - glutathiontransferasa
Neenzymové systémy AOO: - vitaminy A, E, C, beta-karoteny, karotenoidy - glutathion - další thioly, flavonoidy, bioflavonoidy - kyselina močová
Enzymové systémy AOO (Antioxidační ochrany): SUPEROXIODDISMUTASA (SOD): - enzym ze třídy oxidoreduktas (katalyzují redoxní reakci) - katalyzuje reakci superoxidu kyslíku: 2O 2 - + 2H + = H 2 O 2 + O 2 - odstraňuje superoxidový radikál - výskyt ve dvou formách: 1) SOD I (Cu,Zn-SOD) dimer, v cytosolu a mezimembránovém prostoru mitochondrií 1) SOD II (Mn-SOD) tetramer, v mitochondriích
KATALASA: - enzym ze třídy oxidoreduktas - katalyzuje reakci: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 - výskyt v erytrocytech a peroxizomech hepatocytů - prostetická skupina hem, má mimořádně významný katalytický účinek - katalytický účinek 1 mol enzymu přemění 5 milionů molekul peroxidu vodíku - obecně katalyzuje peroxidázové reakce
PEROXIDASA: - enzym ze třídy oxidoreduktas - katalyzuje oxidaci substrátu na oxidovaný substrát a vodu - prostetickou skupinou peroxidasy je hem - využití v metodě ELISA - využitá i v enzymatických stanoveních
HEM BIOCHEMICKÉ REPETITORIUM: biosyntéza vychází ze sukcinyl-coa a glycinu cyklická sloučenina ze skupiny porfyrinů koordinačně kovalentní vazbou vázán iont železa reverzibilní vazba molekuly kyslíku na hem degradační produkty hemu bilirubin a další žlučová barviva
GLUTATHIONPEROXIDASA: - GSH peroxidasa v cytosolu, rozkládá hydroperoxidy mastných kyselin - GSH peroxidasa (fosfolipidová) redukce hydroperoxidů fosfolipidové membrány přímo ve struktuře biomembrány GLUTATHIONTRANSFERASA: - výskyt v cytosolu - detoxikace xenobiotik
ANTIOXIDANTY v plazmě
Enzymové: Neenzymové: SOD, Katalasa, GSH - peroxidasa GSH - reduktasa GSH transferasa kyselina askrobová Tokoferol beta-karoten Ubichinol Bilirubin Lykopen Lutein Rutin Kvercetin GSH kyselina močová
1. Kyselina askorbová - gama-lakton kyseliny 2-oxo-L-gulonové - kofaktor řady biochemických reakcí - účast na hydroxylaci prolinu (návaznost na kolagen) - biosyntéza mukopolysacharidů a prostaglandinů - transport iontů Fe, Na, Cl - ochranná funkce na vitamin E (synergistický účinek) - ochrana lipidů struktury biomembrán (fosfolipidů)
2. Tokoferoly (vit. E) - isoprenoidní látka - zabraňuje oxidaci nenasycených mastných kyselin - antioxidační ochrana lipidových struktur - prekursorem biosyntézy je isopentyldifosfát - lipofilní antioxidant - chrání biomembrány strukturně i funkčně - antioxidační ochrana lipoproteinů - největší účinek alfa-tokoferol
3. Vitamin A - provitaminem je beta-karoten - význam retinol, který vychází z beta-karotenu - 2 formy: cis- a trans- (biologicky aktivní =trans-isomery) - lipofilní látky - výskyt v potravinách a surovinách ŽP - doplňkový vztah beta-karoteny a vitamin E
4. Kyselina močová (2,6,8-trihydroxypurin) - vznik odbouráváním v metabolismu purinů - antioxidační účinek vychytává volné radikály - velmi málo rozpustná, v roztocích krystalizuje - z těla vylučována v pevné formě - problematika dny (ukládání kyseliny močové v kloubním systému)
Mechanismus antioxidačního účinku kyseliny močové: přímá vazba volných radikálů (vzniká urátový radikál, který je regenerován kyselinou askorbovou) váže ionty Fe ve formě chelátu a tím brání produkci hydroxylového radikálu Fentn.r. vazba železa chrání před oxidací kyselinou askorbovou chrání před oxidací alfa-tokoferol Poznámka: vznik alantoinu u člověka ve stopových množstvích AOK podíl k.močové 33%
REPETITORIUM BIOCHEMIE KYSELINY MOČOVÉ: Adenosin (nukleosid, báze+cukr)+ enzym Adenosindeaminasa = Inosin + enzym nukleosidfosforylasa = Hypoxanthin + enzym xantinoxidasa = Xantin + enzym xantinoxidasa = Kyselina močová + enzym urikasa = Alantoin (u ostatních savců se kyselina močová mění na alantoin) Druhá cesta vzniku xantinu: Guanosin + enzym nukleosidfosforylasa = Guanin + enzym guanasa = Xantin + dále na kyselinu močovou a alantoin.
Účinek volných radikálů na biomolekuly: lipoperoxidace nenasycených MK = vznik primárních a sekundárních produktů oxidace EHA, MDA destrukce proteinů oxidace glycidů (tzv. glykooxidace) = vznik EGE látek ( AGE z angl. Advanced Glycosilation Products)
Pozitivní účinek volných radikálů v organismu: krvinky bílé řady: bakteriostatické a baktericidní působení na MO remodelace kostí osteoblasty uvolňování kyseliny arachidonové = přeměna na: isoprostany prostaglandiny (cyklooxygenáza) tromboxany prostacykliny pozitivní vliv na průtok krve leukotrieny (účinkem 5-lipoxygenázy) migrace leukocytů
NOVÉ BIOCHEMICKÉ POZNATKY K PROBLEMATICE ANTIOXIDANTŮ
mezi karotenoidy se řadí ASTAXANTHIN - způsobuje růžové a červené zbarvení rybího masa losos, korýši), dále sem patří ZEAXANTHIN produkty GINKGO BILOBA CNS, NS TAURIN AMK, významný antioxidant u koček, ochrana respiračního systému, IMUNOSTIMULACE vliv působení AO, LYKOPEN rajčata, významný AO, FOSVITIN vaječný žloutek, předmět studia, AO aktivita
BIOFLAVONOIDY př. RESVERATROL (červené hroznové víno) - význam v prevenci KVO = předmět výzkumů AO aktivita ZELENÉHO ČAJE TEINOVÉ SLOUČENINY
Význam sledování AO a AOK: sledování antioxidantů a antioxidační kapacity AOK organismu, jednotlivých tkání význam AO v potravinách (fortifikace) AOK potravin a potravinových surovin předmět rozsáhlých výzkumů
Použitá literatura: Murray,R.K. a kol.: Harpers Ilustrated Biochemistry. 27 th edition. 2003, 692 s. Velíšek,J.: Chemie potravin, díly I.-III. Tábor: OSSIS, 1999, 328 s.,304 s., 342 s. Kodíček,M.: Biochemické pojmy. Praha: VŠCHT. Internetové informace náhled 1.6.2007. Harper,H.A.: Přehled fyziologické chemie. Praha: Avicenum, 1977, 640 s. Ďuračková,Z.: Volné radikály a antioxidanty v medicíne (I). Bratislava: Slovak Academic Press, 1998. Štípek,S. et al.: Antioxidanty a volné radikály Praha:Grada Publishing,2000, 314 s. Internetové informace: www.vyzivapsuakocek.cz/antioxidanty - nahlédnuto 1.6.2007. Paznocht,Z.: Moderní antioxidanty v praxi super antioxidanty, 2007. Holeček,V.: Antioxidanty. Internetová informace náhled 1.6.2007.