Chcesz wydać pracę doktorską, habilitacyjną czy monografię? Zrób to w Wydawnictwie Borgis – jednym z najbardziej uznanych w Polsce wydawców książek i czasopism medycznych. W ramach współpracy otrzymasz pełne wsparcie w przygotowaniu książki – przede wszystkim korektę, skład, projekt graficzny okładki oraz profesjonalny druk. Wydawnictwo zapewnia szybkie terminy publikacji oraz doskonałą atmosferę współpracy z wysoko wykwalifikowanymi redaktorami, korektorami i specjalistami od składu. Oferuje także tłumaczenia artykułów naukowych, skanowanie materiałów potrzebnych do wydania książki oraz kompletowanie dorobku naukowego.

© Borgis - Postępy Fitoterapii 2/2007, s. 82-90
*Tadeusz Wolski1, Olaf Kalisz2, Marek Gerkowicz2, Marcin Smorawski3
Rola i znaczenie antyoksydantów w medycynie ze szczególnym uwzględnieniem chorób oczu
The role and the significance of antioxidants in medicine with particular respect to eye disorders
1Katedra i Zakład Farmakognozji z Pracownią Roślin Leczniczych Akademii Medycznej w Lublinie
Kierownik Katedry i Zakładu: prof. dr hab. n. farm. Kazimierz Głowniak
2II Klinika Okulistyki Akademii Medycznej w Lublinie
Kierownik Kliniki: prof. dr hab. n. med. Marek Gerkowicz
3Samodzielny Publiczny Szpital Kliniczny im. W. Orłowskiego CMKP w Warszawie
Kierownik Kliniki: dr n. med. Iwona Grabska-Liberek
Summary
Reactive forms of the oxygen can interact with different cellular structures, causing canversion of proteins, perioxidation of lipids or re-modeling of nucleic acids. Chronic oxidating stress might be responsible for development of some: neurodegenerative, cardiovascular diseases, neoplasms, diabetes, atherosclerosis, as well as some ophthalmic diseases like: cataract, glaucoma, age-related macular degeneration. And so, it´s imperative to keep oxydating-antioxidating action balance. Antioxidating enzymes, glutatione, ascrobic acid, vitamin E, carotenoids, flavonoids, melatonine, ubichinone, transferin and ceruloplasmin are the most crucial human´s antioxydants. High-antioxidants diet favours health and prevents from different diseases including ophthalmic ones.
Reaktywne formy tlenu i stres oksydacyjny
Wolne rodniki tlenowe to związki tlenowe zawierające niesparowany elektron. Reaktywne formy tlenu to pojęcie szersze niż wolne rodniki tlenowe. Obejmuje ono także wzbudzony tlen singletowy i nadtlenek wodoru. Produkcja wolnych rodników tlenowych jest naturalną konsekwencją metabolizmu tlenowego i komórkowych reakcji chemicznych. Do najczęstszych reaktywnych form tlenu należą (1):
– anionorodnik ponadtlenkowy – O2?–
– tlen singletowy – 1O2
– nadtlenek wodoru – H2O2
– tlenek azotu – NO?
– rodnik hydroksylowy – ?OH
– rodnik wodoronadtlenkowy – HO2?–
Wolne rodniki tlenowe i reaktywne formy tlenu mogą reagować z różnymi strukturami komórkowymi powodując konwersję białek, peroksydację lipidową czy uszkodzenie struktury kwasów nukleinowych. Z tego powodu komórki angażują naturalne, antyoksydacyjne mechanizmy ochronne, takie jak katalaza, reduktaza glutationowa, dysmutaza ponadtlenkowa, glutation, α-tokoferol czy kwas askorbinowy. W patologicznych sytuacjach, takich jak hyperoksja, stan niedokrwienia/reperfuzji, stany zapalne, czy działanie niektórych czynników zewnętrznych (np. promieniowanie lub chemioterapia), dochodzi do nadmiernej produkcji wolnych rodników, co może powodować uszkodzenie komórek lub indukować proces apoptozy, (1-4). Reaktywne formy tlenu mogą powstawać w wyniku różnych mechanizmów (1) podanych poniżej.
1. Ekspozycja na wysokie ciśnienie tlenu:
– zaburzenia oddychania,
– niedokrwienie serca,
– okres reperfuzji niedokrwiennej,
– obniżone ciśnienie tlenu – wstrząs, niedotlenienie układowe.
2. Działanie związków chemicznych:
– pestycydy,
– benzopiren,
– barwniki azowe,
– czterochlorek węgla,
– skażenie ozonem, tlenkiem azotu, dymem papierosowym.
3. Promieniowanie:
– α, β, γ,
– ultrafioletowe,
– rentgenowskie,
– widmo światła widzialnego.
4. Procesy metaboliczne:
– fagocytoza,
– peroksydacja kwasów tłuszczowych.
5. Zaburzenia metaboliczne:
– awitaminoza,
– starzenie się organizmu,
– stany zapalne,
– infekcje,
– oparzenia,
– obrzęk mózgu,
– obrzęk płuc.
6. Choroby przewlekłe:
– choroby nowotworowe,
– cukrzyca,
– urazy,
– alkoholizm,
– choroba Alzheimera
7. Autooksydacja związków biologicznie czynnych (epinefryny, hemoglobiny).
8. Mikrosomalna oksydacja niektórych leków – np. nitrofurantoina.
9. Reakcje enzymatyczne katalizowane przez:
– oksydazę ksantynową,
– lipooksygenazę,
– cyklooksygenazę.
Za powstawanie wolnych rodników odpowiedzialny jest przede wszystkim endogenny metabolizm tlenowy. Najgroźniejsze są rodniki będące wynikiem redukcji tlenu. Cząsteczka tlenu może ulegać redukcji do anionu ponadtlenkowego, nadtlenku wodoru i rodnika hydroksylowego. Anion ponadtlenkowy jest rodnikiem szczególnie istotnym dla błon biologicznych, natomiast rodnik hydroksylowy jest rodnikiem najbardziej reaktywnym. Rodnik hydroksylowy może powstawać podczas redukcji nadtlenku wodoru przy udziale jonów żelaza lub miedzi w reakcji Fentona.
Nadtlenek wodoru w obecności jonów metali grup przejściowych (Fe2+, Cu2+) ulega rozpadowi tworząc rodnik hydroksylowy:
Fe2+ + H2O2→ Fe3+ + OH? + OH
Utleniony metal pełni rolę katalizatora (może być on później zredukowany):
Fe3+ + O2?–→ Fe2+ + O2
Obydwie te reakcje można przedstawić w reakcji Habera – Weissa
O2?– + H2O2→ O2 + OH? + OH
Szczególnie wrażliwe na działanie wolnych rodników są lipidowe składniki błon biologicznych (łańcuchy boczne kwasów tłuszczowych). Mogą one być uszkadzane w procesie peroksydacji lipidowej. Wolny rodnik pozyskując atom wodoru powoduje destabilizację łańcucha bocznego, co umożliwia działanie rodnikom lipofilnym i prowadzi do uszkodzenia struktury komórek. Może to powodować niestabilność błon komórkowych, zmianę ich przepuszczalności oraz zaburzenia funkcji i transportu przezbłonowego. Wolne rodniki i reaktywne formy tlenu mogą powodować także konwersję białek, powodując zmianę ich struktury i funkcji. Proces ten prowadzi do modyfikacji aminokwasów i białek enzymatycznych, utleniania grup tiolowych i denaturacji białka. Wolne rodniki powodują również przebudowę DNA. Uszkodzenie struktury DNA może prowadzić do mutacji, co zwiększa ryzyko wystąpienia chorób nowotworowych i degeneracyjnych (5).
Stres oksydacyjny jest stanem nadmiernej aktywności reaktywnych form tlenu i zaburzeniem równowagi pomiędzy ich wytwarzaniem a neutralizacją. W warunkach stresu oksydacyjnego może dochodzić do uszkadzania praktycznie wszystkich biomolekół.
Istotnym elementem w walce ze stresem oksydacyjnym są antyoksydanty. Mechanizmy obrony stają się szczególnie istotne wraz z wiekiem – u osoby 75-letniej ryzyko uszkodzenia oksydacyjnego wzrasta w porównaniu z osobą 20-letnią trzykrotnie (6).
Udział reaktywnych form tlenu (RFT) w patogenezie niektórych chorób
Wolne rodniki biorą udział w patogenezie około 100 chorób. Stan przewlekłego stresu oksydacyjnego może być odpowiedzialny za rozwój niektórych chorób neurodegeneracyjnych (choroba Alzheimer´a, Parkinsona), chorób układu krążenia, czy chorób nowotworowych (1, 5). Wolnorodnikowy mechanizm patogenetyczny (6, 7, 8) może być brany pod uwagę także w chorobach wymienionych poniżej.
Choroby naczyń. Wolne rodniki powodują uszkodzenie śródbłonka. Prowadzi to do zmniejszenia aktywności prostacykliny i w efekcie do zaburzeń autoregulacji naczyniowej.
Miażdżyca. Utlenianie lipoprotein frakcji LDL przyspiesza tworzenie blaszki miażdżycowej i powoduje uszkodzenia śródbłonka oraz nasilenie procesu peroksydacji lipidowej.
Reperfuzja po okresie niedokrwienia. W okresie reperfuzji dochodzi do nadmiernej produkcji wolnych rodników, wzrostu przepuszczalności naczyń oraz nasilenia peroksydacji lipidowej.
Choroby układu oddechowego. U osób z chorobami, takimi jak: przewlekłe zapalenie oskrzeli, astma czy przewlekła obturacyjna choroba płuc, zaobserwowano obniżoną aktywność dysmutazy ponadtlenkowej oraz podwyższoną aktywność oksydazy ksantynowej – enzymu odpowiedzialnego za powstawanie rodnika ponadtlenkowego. Nasilenie procesu tworzenia wolnych rodników, będące wynikiem, na przykład palenia papierosów, powoduje uszkodzenie pneumocytów typu II (jedno wciągnięcie dymu papierosowego wprowadza do płuc 1015 wolnych rodników) (6).
Nowotwory. Wolne rodniki prowadzą do uszkodzenia struktury DNA, co może wywoływać mutacje i predysponuje do powstawania chorób nowotworowych.
Choroby układu krążenia. Jak wykazano, udział wolnych rodników w patogenezie chorób układu krążenia jest bardzo istotny. W wielu badaniach stwierdzono wpływ działania wolnych rodników na rozwój choroby niedokrwiennej serca. Oksydacyjna przemiana lipoprotein jest jednym z najważniejszych mechanizmów odpowiedzialnych za rozwój procesu miażdżycowego, który odgrywa kluczową rolę w patogenezie chorób układu krążenia.
Choroby trzustki. Jak dowiedziono, wolne rodniki odgrywają istotną rolę w patogenezie ostrego zapalenia trzustki, a zaburzenia równowagi układu: utleniacze – przeciwutleniacze, korelują z ciężkością choroby.
Cukrzyca. Cukrzycy towarzyszy ogólnoustrojowy stres oksydacyjny. Glikozylowane białka powstające w cukrzycy są przyczyną tworzenia wolnych rodników. Reakcje te są hamowane przez antyoksydanty, a katalizowane przez jony metali grup przejściowych, takich jak żelazo czy miedź. Niektóre z powikłań cukrzycy, jak np. retinopatia cukrzycowa, są prawdopodobnie spowodowane działaniem wolnych rodników.
Choroby ośrodkowego układu nerwowego. Mechanizm uszkodzenia wolnorodnikowego może odgrywać istotną rolę w patogenezie niektórych chorób ośrodkowego układu nerwowego. Niektórzy autorzy sugerowali, że RFT mogą odgrywać istotną rolę w epizodach demielinizacji występujących w przebiegu stwardnienia rozsianego oraz w etiopatogenezie choroby Alzheimera. W osoczu krwi pacjentów cierpiących na to schorzenie wykazano podwyższony poziom nadtlenków lipidów oraz obniżony poziom dysmutazy ponadtlenkowej.
Zaćma. Reaktywne formy tlenu, oddziaływujące z makrocząsteczkami soczewki, są odpowiedzialne za jej zmętnienie. Głównym źródłem wolnych rodników w soczewce są reakcje fotochemiczne. Do głównych antyoksydantów obecnych w soczewce należy witamina C i glutation, jednak z wiekiem ich zapasy wyczerpują się. Obniżenie poziomu antyoksydantów w soczewce prowadzi do utleniania białek i wytrącania się form nierozpuszczalnych w wodzie, co doprowadza do zmętnienia soczewki (9, 10).
Jaskra. Wiele dowodów wskazuje na to, że stres oksydacyjny odgrywa istotną rolę także w patogenezie jaskry pierwotnej otwartego kąta (JPOK) (11, 12, 13). Postępująca utrata komórek beleczkowania u pacjentów z jaskrą może być związana z długotrwałym działaniem stresu oksydacyjnego wywołanego przez wolne rodniki. W badaniach in vivo wykazano, że u ludzi zarówno podwyższenie ciśnienia wewnątrzgałkowego, jak i ubytki w polu widzenia, są związane ze zjawiskiem stresu oksydacyjnego, występującego w komórkach trabekulum (14). Także inne badania potwierdzają, że stres oksydacyjny może zaburzać prawidłowe funkcjonowanie beleczkowania (15, 16). Niektóre czynniki przemawiają za faktem, że jest to raczej przyczyna a nie skutek uszkodzenia jaskrowego – u pacjentów z jaskrą odnotowano bowiem zmniejszenie całkowitego potencjału antyoksydacyjnego w cieczy wodnistej (17), wzrost w surowicy poziomu przeciwciał przeciwko transferazie-S-glutationu (18), obniżenie osoczowego poziomu glutationu (19) i wzrost produktów peroksydacji lipidowej w osoczu (20). Stres oksydacyjny może być także przyczyną uszkodzenia komórek zwojowych siatkówki. Istnieją doniesienia świadczące o tym, że stosowanie preparatów o właściwościach antyoksydacyjnych (np. wyciąg z Ginkgo biloba) może korzystnie wpływać na poprawę parametrów pola widzenia u osób z jaskrą (32, 33).
Zwyrodnienie plamki związane z wiekiem (AMD). Siatkówka jest dobrym miejscem do tworzenia się wolnych rodników ze względu na bardzo wysokie zużycie tlenu przez ten organ. Jak wykazano, chromatofory siatkówki, takie jak retinol i rodopsyna, generują tworzenie wolnych rodników. Komórki siatkówki charakteryzują się bardzo silnym metabolizmem i to prowadzi do powstawania wolnych rodników w trakcie przemian w łańcuchach oddechowych w mitochondriach. Ze względu na ciągłą ekspozycję na światło, szczególnie narażona jest plamka. Innym powodem wzrostu stężenia wolnych rodników w siatkówce jest proces fagocytozy szczytowych segmentów fotoreceptorów. Siatkówka zawiera liczne mechanizmy obronne, takie jak: zwiększone zawartości enzymów antyoksydacyjnych (katalazy, peroksydazy glutationowej i dysmutazy ponadtlenkowej) w warstwie barwnikowej, witaminy C i E, a także karotenoidy (luteina, zeaksantyna). Związki te wykazują aktywność wymiataczy wolnych rodników. Kontrolowane, wieloośrodkowe badanie przeprowadzone na grupie ponad 3500 pacjentów wykazało, że przyjmowanie antyoksydantów oraz cynku, znacząco zmniejsza ryzyko progresji w zaawansowanych stadiach AMD (9, 10, 21).
Mechanizmy obrony antyoksydacyjnej
Antyoksydanty to substancje, które w niewielkich stężeniach chronią przed utlenianiem lub opóźniają utlenianie substratów. Terminem antyoksydanty możemy określić szeroką grupę związków chemicznych, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa, glutation, tokoferole, polifenole, lignany czy terpenoidy. Przeciwutleniaczami nazwiemy także niektóre półsyntetyczne analogi substancji roślinnych, naturalne ekstrakty roślinne, syntetyczne dodatki do żywności oraz leki. Antyoksydanty obecne w żywności wchodzą w reakcje z pierwotnymi produktami utleniania, tworząc mało reaktywne rodniki, co zapobiega powstawaniu związków toksycznych (6, 35).
Obronę antyoksydacyjną można podzielić na 3 grupy (22):
1. Układ zapobiegający inicjacji łańcucha reakcji, w których powstają wolne rodniki. Przykładem może być tu dysmutaza ponadtlenkowa, która zapobiega tworzeniu rodnika hydroksylowego i przekształca anionorodnik ponadtlenkowy (O2?-) w H2O2, a także inne enzymy, takie jak peroksydaza glutationowa i katalaza.
2. Układ przerywający łańcuch reakcji na etapie propagacji. Do układu tego zaliczamy antyoksydanty, takie jak witaminy A, C i E, bilirubinę, glutation, kwas moczowy, karnitynę i flawonoidy.
3. Enzymy naprawiające uszkodzenia wywołane działaniem wolnych rodników, na przykład uszkodzenia DNA. Do nich zaliczana jest polimeraza DNA.
Podstawowymi przeciwutleniaczami obecnymi w żywności są substancje polifenolowe. W badaniach epidemiologicznych wykazano, że polifenole wpływają na zmniejszenie częstości występowania chorób serca, miażdżycy i niektórych typów nowotworów. Działanie tych związków polega na wymiataniu wolnych rodników, wiązaniu jonów (metali przejściowych Fe2+ i Cu2+) i zapobieganiu peroksydacji lipidowej. Najistotniejszą grupą wśród przeciwutleniaczy polifenolowych są flawonoidy. Do niedawna uważano, że jedynie polifenole rozpuszczalne w wodzie mają właściwości antyoksydacyjne. Wykazano jednak, że nierozpuszczalne polifenole są 15-30 razy bardziej aktywne w zmiataniu wolnych rodników. Istotne znaczenie mają także przeciwutleniacze lipofilne. Wykazują one działanie ochronne w stosunku do lipidów oraz zapobiegają autooksydacji cholesterolu. Utleniony cholesterol jest obecny w produktach żywnościowych pochodzenia zwierzęcego i wykazuje działanie mutagenne, kancerogenne i cytotoksyczne (6).
Obronę antyoksydacyjną można podzielić na enzymatyczną i nieenzymatyczną. Do enzymów antyoksydacyjnych należą dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza i peroksydaza glutationowa. Do antyoksydantów nieenzymatycznych należą m.in. witaminy C i E, beta-karoten oraz glutation.
Enzymy antyoksydacyjne. Do głównych enzymów antyoksydacyjnych należą dysmutaza ponadtlenkowa, katalaza i peroksydaza glutationowa. Aktywność enzymów antyoksydacyjnych zależy od prawidłowego poziomu w organizmie takich mikroelementów, jak Mn, Zn i Se. Istnieją dowody wskazujące na istotny udział tych enzymów w zapewnieniu ochrony komórkowej poprzez zapewnienie równowagi oksydacyjnej (6, 23).
Glutation. Związek ten jest jednym z najważniejszych przeciwutleniaczy w ustroju. W organizmie glutation występuje w większości w formie zredukowanej (98%), a stosunek glutationu zredukowanego do utlenionego świadczy o poziomie stresu oksydacyjnego w komórce. Glutation jest niezbędnym elementem systemu odtruwania komórkowego. Jest on również substratem szeregu enzymów. Glutation, oprócz neutralizowania wolnych rodników, odpowiada także za utrzymywanie aktywności antyoksydacyjnej innych przeciwutleniaczy, stabilizując ich formę zredukowaną. W celu uzupełnienia zasobów glutationu w ustroju można spożywać cysteinę, która jest jego prekursorem (24). Zaobserwowano, że glutation poprzez neutralizowanie skutków stresu oksydacyjnego hamuje rozwój retinopatii cukrzycowej (25). Glutation zmniejsza także ryzyko wystąpienia zaćmy, odgrywając istotną rolę w zapobieganiu utleniania białek soczewki. Jest on syntetyzowany w nabłonku soczewki, co warunkuje jego wysokie stężenie w soczewce. Wraz ze zmniejszaniem się poziomu glutationu dochodzi do oksydacyjnego uszkadzania białek i odkładania się złogów, które doprowadzają do powstawania zmętnień soczewki. Ochronne działanie glutationu wynika z utrzymywania grup SH w formie zredukowanej oraz hamowania ich utleniania przez nadtlenek wodoru (6, 9, 10). Zawartość glutationu w niektórych warzywach przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1. Łączna zawartość glutationu i cysteiny w warzywach (wg 6).
WarzywaZawartość glutationu i cysteiny (w mikrorównoważnikach/100 g świeżej masy)
Kapusta brukselka
Kalafior
Kapusta biała (rdzeń)
Brokuł (kwiat)
Szparag
Papryka zielona
Rzodkiewka
Kukurydza
Szpinak
Brokuł (łodyga)
Ziemniak
Cukinia
Kapusta biała (liście)
Pomidor
Fasola szparagowa
Cebula
Marchew
Bakłażan
Ogórek

672
156
150
134
103
76
75
58
55
54
39
27
26
26
20
13
11
8
7

Kwas askorbinowy (witamina C). Jest to przeciwutleniacz egzogenny, który nie może być syntetyzowany u organizmie ludzkim. Jest witaminą rozpuszczalną w wodzie. Wykazuje zdolności neutralizowania wolnych rodników do związków o mniejszej toksyczności (6). Witamina C odgrywa istotną rolę w detoksykacji takich substancji, jak dym tytoniowy, ozon i dwutlenek azotu. Kwas askorbinowy wpływa na regenerowanie witaminy E oraz zapobiega peroksydacji lipidowej (27). Witamina C poprzez działanie antyoksydacyjnie chroni fotoreceptory, zapobiegając uszkodzeniom indukowanym przez światło (21). Suplementacja witaminą C spowalnia także rozwój retinopatii cukrzycowej i zmniejsza ryzyko wystąpienia zaćmy (25, 26). Jej działanie polega na neutralizowaniu wolnych rodników powstających pod wpływem światła (10, 28). Zawartość kwasu askorbinowego w niektórych produktach spożywczych przedstawiono w tabeli 2.
Tabela 2. Zawartość kwasu askorbinowego w produktach spożywczych (wg 6).
ProduktKwas askorbinowy w mg/100 g
Porzeczki czarne
Papryka zielona
Nać pietruszki
Jarmuż
Brukselka
Brokuły
Chrzan
Kiwi
Pietruszka
Rzeżucha
Kalafior
Truskawki
Szpinak
Grejpfrut
Kapusta
Cytryna
Por
Pomidor
Ziemniak
Wątróbka, nerki
Wołowina, wieprzowina
Mleko krowie

200
175
150
150
120
120
120
100
100
79
70
60
55
45
45
40
35
25
20
30
2
1-2

Cynk i selen. Te dwa pierwiastki śladowe odgrywają istotną rolę w metabolizmie siatkówki i warunkują prawidłową aktywność enzymów tego narządu, takich jak dehydrogenaza retinolu i katalaza. Zmniejszona podaż cynku zwiększa ryzyko wystąpienia AMD (25). Wykazano także korzystny wpływ terapii cynkiem u pacjentów z AMD w porównaniu z grupą placebo (21). Istnieją doniesienia świadczące, że obniżenie stężenia selenu w surowicy i płynach ustrojowych zwiększa ryzyko wystąpienia zaćmy (28). Niedobór selenu powoduje także obniżenie aktywności peroksydazy glutationu wpływając na zmniejszenie jej zdolności antyoksydacyjnej (10).
α-Tokoferol (witamina E). Jest przeciwutleniaczem rozpuszczalnym w tłuszczach. Odgrywa istotną rolę w przerywaniu łańcuchowych reakcji wolnorodnikowych i zapobieganiu peroksydacji lipidowej (38). Działa ona ochronnie na błony komórkowe oraz zapobiega oksydacyjnemu uszkodzeniu białek (6). Działanie witaminy E polega również na modulacji aktywności enzymów błonowych, takich jak fosfolipaza A2 oraz kinaza białkowa (29). Podwyższone stężenie witaminy E w surowicy działa ochronnie przeciwko zwyrodnieniu plamki co związane jest z wiekiem, a obniżone stężenie witamin A i E sprzyja odkładaniu złogów lipofuscyny i utracie fotoreceptorów (10, 25).
Karotenoidy. Są grupą barwników roślinnych występujących w owocach i warzywach. Najistotniejsze dla człowieka są: β-karoten, α-karoten, β-kryptoksantyna, likopen, luteina i zeaksantyna. Karotenoidy występują w marchwi, brokułach, papryce, szpinaku i pomidorach. β-karoten (prowitamina A) wykazuje u człowieka wspomagające działanie przeciwutleniające, natomiast likopen i neoksantyna – karotenowy barwnik szpinaku, uznawane są za antyoksydanty o właściwościach antynowotworowych (6). Luteina i zeaksantyna pełnią funkcje ochronne w oku. Chronią one siatkówkę przed szkodliwym działaniem światła słonecznego i inicjowanym przez nie uszkodzeniem oksydacyjnym (9). Zwiększenie ilości tych barwników w siatkówce zapobiega rozwojowi chorób zwyrodnieniowych i degeneracyjnych związanych z procesem starzenia. Wysoki poziom karotenoidów i innych antyoksydantów zmniejsza ryzyko wystąpienia zwyrodnienia plamki związanego z wiekiem (25). Wykazano, że u pacjentów ze zwyrodnieniem barwnikowym siatkówki występuje niedobór witaminy A, a suplementacja tą witaminą wpływa korzystnie na przebieg choroby. Luteina i zeaksantyna spełniają także funkcję ochronną, zapobiegając wystąpieniu zaćmy. Wykazują one zdolność wiązania reaktywnych form tlenu, które powstają pod wpływem działania światła (10).
Melatonina i koenzym Q (ubichinon). Należą do grupy antyoksydantów endogennych. Koenzym Q, zapobiegając peroksydacji lipidów, wpływa ochronnie na błony komórkowe. Poziom ubichinonu zmniejsza się w organizmie w procesie starzenia. Melatonina wykazuje zdolność neutralizowania rodnika hydroksylowego (10).
Flawonoidy. Tworzą obszerną grupę naturalnych antyoksydantów. Aktualnie znanych jest około 7000 struktur flawonoidowych (32). Są one wytwarzane przez rośliny w odpowiedzi na wysokie nasłonecznienie i w większości są odpowiedzialne za zabarwienie roślin. Działają ochronnie, zapobiegając peroksydacji lipidowej, odpowiadają także za utrzymywanie właściwego poziomu glutationu w komórkach. Do flawonoidów i ich pochodnych o najsilniejszym potencjale antyoksydacyjnym należą: delfinina, epikatechina, kemferol, kwercetyna, luteolina. W znacznych ilościach występują w owocach cytrusowych, winogronach, produktach sojowych i czerwonym winie (30).
Dzięki strukturze polifenolowej flawonoidy wykazują silne właściwości antyoksydacyjne. Wykazano, że mogą one hamować powstawanie reaktywnych form tlenu (RFT) co przedstawia ryc. 1. Związki te mogą również tworzyć trwałe kompleksy (chelaty) (ryc. 2) z metalami grup przejściowych (Cu2+, Fe2+) uniemożliwiając w ten sposób przebieg reakcji Habera-Weissa i Fentona. Ponadto flawonoidy mogą przerywać kaskadę reakcji wolnorodnikowych (przez wychwyt rodników lipidowych i alkoksylowych), prowadzących do peroksydacji lipidów, i w ten sposób wpływać ochronnie na inne antyoksydanty na przykład askorbinian w cytozolu i tokoferol w błonach biologicznych.
Ryc. 1. Schemat reakcji blokowania rodników nadtlenkowych przez kwercetynę.
Ryc. 2. Możliwość tworzenia kompleksów kwercetyny z metalami.
Flawonoidy, hamując utlenianie lipidów (LDL), przez wolne rodniki wykazują efekt antymiażdżycowy. Hamują one także lipooksygenazę i cyklooksygenazę oraz syntezę prostaglandyn i degranulację neutrofilów, wykazując efekt przeciwzapalny i przeciwalergiczny (10, 31). Istnieją również doniesienia świadczące, że flawonoidy mogą hamować kancerogenezę i angiogenezę.
Flawonoidy i ich pochodne wykazują działanie przeciwzakrzepowe, zwiększając uwalnianie tlenku azotu i prostacykliny, oraz hamując powstawanie tromboksanu A i prostaglandyn, które wykazują działanie proagregacyjne. Wykazano, że podawanie bioflawonoidów powoduje zwiększenie aktywności antyoksydacyjnej osocza. Flawonoidy (antocyjanozydy) obecne są m.in. w borówkach, czarnych jagodach, truskawkach i wiśniach. Jak wykazano, spożywanie flawonoidów może przyczyniać się do zmniejszenia zapadalności na AMD i poprawy ostrości wzroku. Antocyjany i ich glikozydowe pochodne wpływają także na poprawę adaptacji do ciemności i widzenia po zmierzchu (10, 25). Zaobserwowano, że stosowanie wyciągu z borówki czernicy wpływa korzystnie na stabilizację kolagenu w siateczce beleczkowania, przyczyniając się do poprawy odpływu cieczy wodnistej (28).
Transferyna i ceruloplazmina. Są to białka transportowe, wiążące jony miedzi i żelaza, co zapobiega katalizowaniu reakcji powstawania toksycznych wolnych rodników.
Antyoksydanty w diecie
Ze względu na unikatowe właściwości antyoksydantów oraz ich działanie antynowotworowe (tab. 3) i antymutagenne, stają się one coraz częściej składnikiem codziennej diety. W żywności znajduje się znaczna ilość antyoksydantów, m.in. kwas askorbinowy, tokoferole, karotenoidy, tauryna, poliaminy. Przeciwutleniacze roślinne to głównie fenole, flawonoidy, taniny i katechiny (6, 34, 35).
Tabela 3. Ważniejsze antyoksydanty roślin jadalnych o udokumentowanym działaniu przeciwnowotworowym (wg 6).
Aurapten – sok grejpfrutowy, owoce cytrusowe
Daidzeina – soja
Diosmina – owoce cytrusowe
Kwas elagowy – herbata, leśne jagody, winogrona, wiśnie, orzechy laskowe
Genisteina – soja
Hesperydyna – owoce cytrusowe
Karnozol – liście rozmarynu
Kurkumina – ostryż (kurkuma), składnik przyprawy curry
Kwercetyna – cebula
Likopen – pomidor
Neoksantyna – szpinak
Kwas protokatechowy – orzechy, owoce, warzywa
Resweratrol – ciemne winogrona, grejpfruty, czerwone wino
Sulforafan – brokuły, brukselka, warzywa z rodziny krzyżowych ( Brassicaceae)
Sylimaryna – ostropest
Do naturalnych antyoksydantów zawartych w żywności należą m.in. niektóre przyprawy oraz oleje z nasion zbóż, które są bogatym źródłem tokoferoli. Karotenoidy zawarte są w podrobach (wątroba dorsza, wołowa, wieprzowa), żółtku jaja kurzego, maśle i serach. Bogatym źródłem kwasu askorbinowego są natomiast porzeczki, papryka, brukselka, brokuły, pietruszka, kalafior, kiwi, szpinak, kapusta i cytryna (tab. 2) (6). Wysoką pojemnością antyoksydacyjną charakteryzuje się wyciąg z aronii (np. Aronoks), zielona herbata, oraz ekstrakt z Ginkgo biloba (37). Właściwości antyoksydacyjne surowców roślinnych i otrzymanych z nich ekstraktów w tym przypraw ocenianych indeksem przeciwutleniającym podaje tabela 4, z której wynika, że dodanie zaledwie 1% ekstraktu z rozmarynu ponad dwunastokrotnie opóźnia utlenianie ogrzewanego tłuszczu. Oprócz przeciwutleniaczy naturalnych stosowane są także syntetyczne leki o działaniu antyoksydacyjnym, takie jak ebselen czy probucyl (6).
Tabela 4. Substancje pochodzenia roślinnego o właściwościach antyoksydacyjnych (wg 6).
EkstraktIndeks właściwości antyoksydacyjnych (działanie osłaniające na tłuszcz)
Rozmaryn
Szałwia
Tymianek
Oregano
Imbir
Goździki
Ostryż (kurkuma)
Liść laurowy
Pieprz cayenne

12,6
8,4
5,7
3,4
2,4
2,3
1,8
1,5
1,2

Podsumowanie
Efekt działania wolnych rodników i przewlekły stres oksydacyjny leżą u podłoża wielu chorób, takich jak choroby neurodegeneracyjne, zwyrodnieniowe, czy procesy zapalne. Bardzo ważnym elementem obronnym jest utrzymanie prawidłowej aktywności antyoksydacyjnej. Zaburzenie tych mechanizmów obronnych prowadzi do uszkodzenia lipidów, białek i struktur DNA, przyczyniając się do rozwoju chorób układu krążenia, chorób układu oddechowego, chorób nowotworowych, cukrzycy, chorób układu nerwowego, miażdżycy i niektórych schorzeń narządu wzroku, takich jak zaćma, jaskra, czy zwyrodnienie plamki związane z wiekiem. Nie wszystkie mechanizmy patologiczne związane z aktywnością wolnych rodników są do końca poznane, jednak już teraz wiadomo, że spożywanie antyoksydantów w diecie i utrzymywanie ich prawidłowego poziomu w organizmie ma kluczowe znaczenie dla zachowania zdrowia. Antyoksydanty, takie jak związki polifenolowe, flawonoidy, taniny, kwas askorbinowy, karotenoidy i antocyjanozydy mają korzystne działanie w wielu schorzeniach, w tym także oczu (34, 35, 36, 37).
Piśmiennictwo
1. Bartosz G.: Druga twarz tlenu. PWN, Warszawa 2003. 2. Dawson T.M. i wsp.: Nitric oxide synthase: role as a transmitter/mediator in the brain and endocrine system. Annu. Rev. Med. 1996, 47, 219. 3. Jacobson M.D.: Reactive oxygen species and programmed cell death. Trends. Biochem. Sci. 1996, 21, 83. 4. Osborne N.N. i wsp.: Neuroprotection in relation to retinal ischemia and relevance to glaucoma. Surv. Ophth. 1999, 43, Supl. 1. 5. Fitak E., Grzegorczyk-Jaźwińska A.: Wolne rodniki i ich aktywność w układach biologicznych. Nowa Stomatologia 1999, Nr 3, 27. 6. Ball S.: Antyoksydanty w medycynie i zdrowiu człowieka. Medyk, Warszawa 2001. 7. Zawadzka-Bartczak E. i wsp.: Rola wolnych rodników ponadtlenkowych w wybranych chorobach wewnętrznych. Przegl. Med. Lotn. 2001, 3, 235. 8. Gonet B.: Wolne rodniki i antyoksydanty w zdrowiu i chorobie. Czynniki Ryzyka 1996, 1, 5. 9. Kałużny J., Jurgowiak M.: Udział reaktywnych form tlenu w patogenezie wybranych chorób oczu. Klin. Ocz. 1996, 98, 145. 10. Polaczek- Krupa B., Czechowicz-Janicka K.: Rola antyoksydantów w profilaktyce i leczeniu chorób oczu. Ordynator Leków 2004, 4. 11. Izzoti A. i wsp.: The role of oxidative stress in glaucoma. Mutat. Res. 2006, 612, 105. 12. Izzotti A., Sacca S.C. i wsp.: Oxidative deoxyribonucleic acid damage in the eyes of glaucoma patients. Am. J. Med. 2003, 114, 638. 13. Chen J.Z., Kadlubar F.F.: A new clue to glaucoma pathogenesis. Am. J. Med. 2003, 114, 697. 14. Sacca S.C. i wsp.: Oxidative DNA damage in human trabecular meshwork and its correlation with intraocular pressure and visual field in primary open angle glaucoma. Arch. Ophthalmol. 2005, 123, 458. 15. Tamm E.R. i wsp.: Human and monkey trabecular meshwork accumulate alpha B-crystallin in response to heat shock and oxidative stress. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 1996, 37, 2402. 16. Caballero M. i wsp.: Proteasome inhibition by chronic oxidative stress in human trabecular meshwork cells. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003, 308, 346. 17. Ferreira S.M. i wsp.: Oxidative stress markers in aqueous humor of glaucoma patients. Am. J. Ophthalmol. 2004, 137, 62. 18. Yang J. i wsp.: Serum autoantibody against glutathione-S-transferase in patients with glaucoma. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2001, 42, 1273. 19. Gherghel H.R. i wsp.: Systemic reduction in glutathione levels occurs in patients with primary open-angle glaucoma. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2005, 46, 877. 20. Yildirim O. i wsp.: Role of oxidative stress enzymes in open angle glaucoma. Eye 2005, 19, 580. 21. Age-related Eye Disease Study Group: A randomized, placebo-controlled, clinical trial of high-dose supplementation with vitamins C and E, beta carotene, and zinc for age-related macular degeneration and vision loss: AREDS report no. 8. Arch. Ophthalmol. 2001, 119, 1417. 22. Zachwieja J., i wsp.: Wolne rodniki i mechanizmy antyoksydacyjne – ich rola w patogenezie chorób. Pediatr. Prakt. 2000, 8, 267. 23. Michiels C. i wsp.: Importance of Se-glutathione peroxidase, catalase, and Cu/Zn-SOD for cell survival against oxidative stress. Free Radic. Biol. Med. 1994, 17, 235. 24. Czeczot H.: Antyoksydacyjne działanie glutationu. Farm. Pol. 2003, 59, 4. 25. Head K.: Natural therapies for ocular disorders, part 1: diseases of the retina. Altern. Med. Rev. 1999, 4, 342. 26. Kęcik T. i wsp.: Uwagi dotyczące farmakologicznego leczenia retinopatii cukrzycowej. Okulistyka 1999, 2, 19. 27. Kleszczewska E.: Witamina C jako naturalny antyoksydant. Farm. Pol. 2002, 58, 913. 28. Head K.: Natural therapies for ocular disorders, part 2: cataract and glaucoma. Altern. Med. Rev. 2001, 6, 141. 29. Witkowski S.: Destrukcyjne działanie wolnych rodników w błonach komórkowych. Ochronna rola witaminy E. Farm. Pol. 2002, 58, 922. 30. Ball S.: Naturalne substancje przeciwnowotworowe. Medyk, Warszawa, 2000. 31. Krauze-Baranowska M.: Aktywność farmakologiczna biflawonoidów. Cz. 1. Post. Fitoter. 2003, 4, 11. 32. Kalisz O.: Wpływ neuroprotekcyjnych i antyoksydacyjnych właściwości Ginkgo biloba na przebieg jaskry z normalnym ciśnieniem wewnątrzgałkowym. Rozprawa doktorska, AM Lublin, 2007. 33. Quaranta L. i wsp.: Effect of Ginkgo biloba extract on preexisting visual field damage in normal tension glaucoma. Ophthalmology 2003, 110 (2), 359, 362. 34. Wolski T., Karwat I.D.: Profilaktyka i terapia skutków wadliwego żywienia. Post. Fitoter. 2004, 14, 178. 35. Wolski T., Najda A.: Kontaminacja i suplementacja żywności a zdrowie. Post. Fitoter. 2005, 15, 35. 36. Kalisz O., Wolski T., Gerkowicz M.: Terapia zaburzeń krążenia obwodowego i mózgowego przy użyciu preparatów z miłorzębu dwuklapowego ( Ginkgo biloba). Post. Fitoter. 2005, Nr 3-4, 91. 37. Wawer I.: Aronia polski paradoks. Agropharm, Warszawa 2005. 38. Dudek-Makuch M., Gawron-Gzella A.: The role of natural antioxidants in the prevention of civilization-related diseases., Herba Pol. 2007, 53, 143.
otrzymano: 2007-05-24
zaakceptowano do druku: 2007-05-30

Adres do korespondencji:
*Tadeusz Wolski
Katedra i Zakład z Pracownią Roślin Leczniczych
AM im. Prof. Feliksa Skubiszewskiego w Lublinie
ul. Chodźki 1, 20-093 Lublin
tel. (0-81) 741-23-54, fax: (0-81) 741-03-51
e-mail: twolski@pharmacognosy.org

Postępy Fitoterapii 2/2007
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii