Poniższy artykuł jest zapisem webinaru (część 4), który odbył się 13.12.2021 r.
W poprzednich częściach skupiliśmy się na ogólnych informacjach dotyczących stresu oksydacyjnego. Poniższy artykuł zagłębia się w bardziej szczegółowe i skomplikowane aspekty tego tematu. Aby lepiej zrozumieć niniejsze informacje, zachęcamy do zapoznania się z częścią pierwszą (reakcje redoks w organizmach żywych), drugą (znaczenie i skutki stresu oksydacyjnego) i trzecią.
W kontekście stresu oksydacyjnego będziemy używać terminu „wolne rodniki”, mimo że naukowo poprawne są określenia „reaktywne formy tlenu” lub „reaktywne formy azotu”. Jest to podyktowane chęcią uproszczenia przekazu i uniknięcia zbędnego komplikowania języka.
Spis treści
- Nieenzymatyczna część układu antyoksydacyjnego w komórce
- Stężenie witaminy C we krwi
- Glutation jako trójpeptyd
- Współpraca witaminy C i glutationu
- Odtwarzanie glutationu w komórce
- Cykl askorbinowo-glutationowy
- Wpływ witaminy B3 na proces odtwarzania glutationu
- Kielich Graala – kombinacja składników antyoksydacyjnych
- Dawkowanie witaminy C
- Znaczenie cysteiny
- Magnez – niezbędny składnik chlorofilu
- Witamina B3 i jej funkcje
- Suplementacja magnezu, cysteiny i witaminy B3
- Inne składniki systemu antyoksydacyjnego
- Enzymatyczna część układu antyoksydacyjnego
- System antyoksydacyjny – trzy linie obrony
- Znaczenie systemu antyoksydacyjnego w organizmie
- Wpływ środowiska zewnętrznego na stres oksydacyjny
- Styl życia a stres oksydacyjny
Nieenzymatyczna część układu antyoksydacyjnego w komórce
Przechodzimy teraz do praktycznego aspektu – nieenzymatycznej część układu antyoksydacyjnego wewnątrz komórki. Kluczowymi składnikami tego systemu są kwas askorbinowy (witamina C) i glutation. Neutralizują one wolne rodniki.
Witamina C, będąca małą cząsteczką, zawiera grupy hydroksylowe (OH), które są aktywne w roli antyoksydantu. Po oddaniu wodoru witamina C zmienia się w monodehydroaskorbinian, a następnie w dehydroaskorbinian – utlenioną i nieaktywną formę. Ta forma witaminy C musi zostać zregenerowana poprzez przywrócenie grup OH. W tym procesie kluczową rolę odgrywa glutation, który pomaga w odtwarzaniu aktywności witaminy C.
W cyklu askorbinowo-glutationowym te dwie substancje współpracują ze sobą w procesie recyklingu i ochrony komórek. Teoretycznie, gdyby było idealnie, obie substancje odtwarzałyby się w zamkniętym cyklu. Jednak zawsze są pewne straty, dlatego kwas askorbinowy musimy regularnie uzupełniać w diecie.
Stężenie witaminy C we krwi
Zaskakującym faktem jest to, że stężenie witaminy C we krwi jest 20-50 razy mniejsze niż wewnątrz komórek. Ze względu na trudności w pomiarze stężenia witaminy C wewnątrz komórek, jako ważny parametr do oceny stresu oksydacyjnego wykorzystuje się poziom witaminy C we krwi.
Glutation jako trójpeptyd
Glutation, będący trójpeptydem, zbudowany jest z trzech aminokwasów, z których kluczowym jest cysteina zawierająca grupę siarkową (SH). Cysteina, będąc aminokwasem egzogennym, musi być dostarczana z pożywieniem. Bez wystarczającej ilości cysteiny, glutation nie może być wytworzony w komórce, co osłabia układ antyoksydacyjny. Glutation po oddaniu swojego wodoru łączy się w formie zredukowanej i teoretycznie działałby jednorazowo.
Współpraca witaminy C i glutationu
Witamina C i glutation są ściśle powiązane i współpracują razem. Jeśli brakuje glutationu, nawet duże ilości przyjmowanej witaminy C nie będą wystarczające, ponieważ będzie ona użyta tylko jednorazowo, a jej nadmiar zostanie wydalony z moczem. Dlatego należy utrzymać odpowiedni poziom obu tych substancji w organizmie. Wspomaga to efektywność układu antyoksydacyjnego.
Odtwarzanie glutationu w komórce
W komórce istnieje mechanizm odtwarzania glutationu, który odbywa się za pomocą dwóch enzymów: reduktazy glutationowej i peroksydazy glutationowej. Proces ten polega na rozbijaniu i regenerowaniu utlenionych cząsteczek glutationu, dzięki czemu powstaje aktywny glutation zdolny do neutralizowania wolnych rodników oraz odtwarzania innych antyoksydantów, w tym witaminy C.
Cykl askorbinowo-glutationowy
Cykl askorbinowo-glutationowy jest jednym z kluczowych mechanizmów zapewniających odtwarzanie sił antyoksydacyjnych komórki. Jest on ściśle związany z obecnością magnezu, który odgrywa ważną rolę w funkcjonowaniu enzymów.
Wpływ witaminy B3 na proces odtwarzania glutationu
Enzym reduktaza glutationowa potrzebuje koenzymu NADP do swojego działania, a do jego budowy niezbędna jest witamina B3 (nikotynamit). Brak witaminy B3 prowadzi do osłabienia działania reduktazy glutationowej i w konsekwencji osłabienia całego systemu antyoksydacyjnego.
Witamina B3, znana również jako kwas nikotynowy lub niacyna, jest kluczowa dla utrzymania właściwego poziomu NADP. Aktywną formą witaminy B3 jest nikotynamid, który jest preferowany do suplementacji.
Kielich Graala – kombinacja składników antyoksydacyjnych
Idealny „eliksir młodości” powinien zawierać witaminę C, cysteinę, magnez oraz witaminę B3 (w formie nikotynamidu). To są podstawowe składniki niezbędne do utrzymania efektywnego systemu antyoksydacyjnego.
Dawkowanie witaminy C
Zalecane dzienne dawki witaminy C wahają się od 80 do 100 miligramów do zapobiegania szkorbutowi, ale dla wydolności systemu antyoksydacyjnego potrzebne są wyższe dawki – od 500 do 2000 miligramów, w zależności od stanu zdrowia i funkcjonowania glutationu.
Znaczenie cysteiny
Kluczowym aminokwasem dla produkcji glutationu jest cysteina, którą można pozyskać z pożywienia. Dzienne zapotrzebowanie na cysteinę wynosi około 1,2 do 1,4 grama, a w przypadku zaostrzeń chorób i infekcji może wzrosnąć nawet do 2-3 gramów.
Cysteina, będąca aminokwasem, pełni wiele funkcji w organizmie. Można ją suplementować w postaciach takich jak acetylocysteina, gdzie grupa acetylowa łączy się z azotem, tworząc N-acetylocysteinę. Inną formą dostępną jako lek jest karbocysteina, stosowana m.in. w leczeniu chorób oskrzeli i płuc ze względu na jej właściwości rozrzedzające śluz. Cysteina jest kluczowa nie tylko do syntezy glutationu, ale też pełni inne istotne funkcje w organizmie.
Magnez – niezbędny składnik chlorofilu
Magnez jest obecny w każdej zielonej roślinie jako składnik chlorofilu. W diecie można go dostarczyć, spożywając zielone liście, takie jak szczaw czy sałata. Zapotrzebowanie na magnez wynosi około 370-400 miligramów na dobę. W przypadku niewystarczającego spożycia z pożywienia zaleca się jego suplementację.
Witamina B3 i jej funkcje
Witamina B3, znana również jako nikotynamid, odgrywa ważną rolę w prewencji pelagry, choroby skórnej spowodowanej jej niedoborem. Dzienne zapotrzebowanie na witaminę B3 wynosi około 35 miligramów. Wyższe dawki mogą powodować zaczerwienienie i pieczenie skóry, znane jako „flash”. Dlatego zaleca się ostrożność przy suplementacji i unikanie przekraczania zalecanych dawek.
Suplementacja magnezu, cysteiny i witaminy B3
Suplementacja tych składników w przypadku ich niedoboru w diecie może być konieczna. Magnez znajduje się w zielonych roślinach, orzechach i czekoladzie, cysteinę można uzyskać z białek zwierzęcych i roślinnych, a witamina B3, niezbędna do utrzymania prawidłowego funkcjonowania reduktazy glutationowej, pojawia się w wielu warzywach, mleku i rybach.
Inne składniki systemu antyoksydacyjnego
W kolejnej części omówione zostaną inne istotne składniki, takie jak witamina E, B6, B9, B12, witamina A oraz koenzym Q10. Szczególnie koenzym Q10 jest ważny w mitochondriach. Ponadto, omówiona zostanie rola selenu, manganu i cynku.
Witamina E i jej rola w organizmie
Witamina E, znana również jako alfa-tokoferol, jest witaminą rozpuszczalną w tłuszczach. Obecna jest zarówno w tłuszczach roślinnych, jak i zwierzęcych. Witamina E jest silnym antyoksydantem działającym w błonach komórkowych. Jej główną rolą jest ochrona błon lipidowych przed oksydacją. Gdy zużyta witamina E nie jest regenerowana przez witaminę C i glutation, może stać się prooksydantem, szkodząc komórkom.
Witaminy grupy B: B6, B9, B12 i ich funkcje
Witaminy B6, B9 i B12 odgrywają kluczową rolę w procesie metylacji, który jest ważny dla cyklu związanego z homocysteiną i uzyskaniem cysteiny. Witamina B6 (pirydoksyna) jest koenzymem uczestniczącym w wielu procesach metabolicznych. Kwas foliowy (B9), zwłaszcza w aktywnej formie kwasu lewomefoliowego, jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania syntez i naprawy glutationu. Witamina B12 jest ważna w wielu procesach, w tym w cyklu glutationowym.
Koenzym Q10 i jego znaczenie
Koenzym Q10 jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania mitochondriów, biorąc udział w przenoszeniu wodoru i elektronów podczas procesów spalania substancji energetycznych. Jego niedobór może prowadzić do osłabienia funkcji mitochondriów i zwiększenia produkcji wolnych rodników. Niedobory koenzymu Q10 mogą być szczególnie ważne u osób leczonych statynami, ponieważ te leki mogą hamować jego syntezę. Koenzym Q10 jest dostępny jako suplement w formie ubichinionu i ubichinolu.
Znaczenie suplementacji wit. E, wit. z grupy B i koenzymem Q10
Suplementacja witaminą E, witaminami grupy B oraz koenzymem Q10 może być uzasadniona w przypadku niedoborów w diecie lub specyficznych potrzeb zdrowotnych. Należy jednak utrzymać odpowiedni poziom tych substancji w organizmie, aby wspierać efektywne funkcjonowanie systemu antyoksydacyjnego.
Witamina A i jej funkcje
Witamina A, czyli retinol, odgrywa rolę w ekspresji genów oraz jako antyoksydant w błonach komórkowych, w tym w siatkówce oka. Jej niedobór może być przyczyną chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona.
Enzymatyczna część układu antyoksydacyjnego
Enzymy antyoksydacyjne wymagają koenzymów do prawidłowego działania. Peroksydaza glutationowa wymaga selenu, katalaza żelaza, a dysmutaza nadtlenkowa (SOD) cynku, miedzi i manganu. Te składniki są niezbędne dla efektywnego działania systemu antyoksydacyjnego.
Eksperymenty z muszką owocówką wskazują na możliwość wydłużenia życia poprzez zwiększenie aktywności enzymów antyoksydacyjnych. Badania potwierdzają także, iż osoby z zespołem Downa, posiadające dodatkowy chromosom 21, mogą mieć wyższy poziom dysmutazy nadtlenkowej, co może wpływać na ich zdolności antyoksydacyjne.
System antyoksydacyjny – trzy linie obrony
Podsumowując działanie systemu antyoksydacyjnego, można wskazać na trzy linie obrony przed stresem oksydacyjnym.
- Pierwsza linia obrony to wolne antyoksydanty, o których była mowa wcześniej, działające w mitochondriach, cytoplazmie, i błonach komórkowych.
- Druga linia obrony to enzymy przeciwutleniające.
- Trzecia linia obrony to enzymy naprawcze (nie omówione szczegółowo w tym artykule).
Piramida antyoksydacyjna
Choć często przedstawiana w uproszczonym schemacie piramidy, rzeczywistość jest bardziej skomplikowana. Każda część systemu antyoksydacyjnego jest powiązana i współpracuje ze sobą.
Na górze piramidy znajdują się enzymy antyoksydacyjne i ich koenzymy, takie jak:
- Reduktaza glutationowa: wymaga witaminy B3 jako koenzymu.
- Peroksydaza glutationowa: wymaga selenu.
- Katalaza: zawiera żelazo.
- Dysmutaza nadtlenkowa (SOD): wymaga miedzi, cynku i manganu.
Znaczenie minerałów
Minerały, takie jak selen, mangan, cynk, miedź, są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania enzymów antyoksydacyjnych. Niedobory tych składników mogą zaburzać system antyoksydacyjny.
Selen jest kluczowy dla kilku enzymów, w tym peroksydazy glutationowej. Jest także ważny dla ruchliwości plemników i prawidłowego funkcjonowania tarczycy. Niedobór selenu może prowadzić do problemów z płodnością męską, niedoczynności tarczycy i może wpływać na mutacje wirusów RNA.
Znaczenie systemu antyoksydacyjnego w organizmie
System antyoksydacyjny w ludzkim organizmie składa się z trzech zasadniczych linii obrony. Pierwsza linia to wolne antyoksydanty, które działają w różnych częściach komórki, takich jak mitochondria, cytoplazma czy błony komórkowe. Drugą linię tworzą enzymy przeciwutleniające, a trzecią stanowią enzymy naprawcze.
Skuteczność antyoksydantów z pożywienia
Mimo iż antyoksydanty są kluczowe dla ochrony komórek przed stresem oksydacyjnym, ich skuteczność jest ograniczona przez bariery biologiczne. Antyoksydanty z pożywienia często nie są wchłaniane efektywnie przez organizm lub są modyfikowane przez wątrobę. Dodatkowo, bariera krew-mózg utrudnia dostęp antyoksydantów do neuronów.
Skuteczne antyoksydanty, które wykazują pozytywny wpływ na zdrowie, to witamina E, A, C oraz koenzym Q10. Inne składniki jak luteina, zeaksantyna i kwas alfa-liponowy również odgrywają rolę w ochronie antyoksydacyjnej.
Antyoksydanty endogenne
W organizmie występują naturalnie antyoksydanty endogenne, takie jak kwas alfa-liponowy i ferrytyna. Kwas moczowy, choć związany z dną moczanową, pełni również funkcje antyoksydacyjne, reagując na wolne rodniki.
Wpływ środowiska zewnętrznego na stres oksydacyjny
Stres oksydacyjny mogą wywoływać czynniki środowiskowe, takie jak promieniowanie ultrafioletowe, zanieczyszczenie powietrza czy hałas.
Na przykład, zanieczyszczenia emitowane przez spalane opony i plastiki generują wolne rodniki, a zawodowe narażenie na wibracje, na przykład u drwali, może przyspieszać proces starzenia komórek przez wzrost produkcji wolnych rodników.
Wpływ e-papierosów na stres oksydacyjny
Palenie e-papierosów, które do niedawna uważane było za bezpieczną alternatywę dla tradycyjnego palenia, niesie ze sobą nieoczekiwane konsekwencje w postaci stresu oksydacyjnego. Badania ujawniły, że witamina E, używana w płynach do e-papierosów, po podgrzaniu i wdychaniu transformuje się w wolny rodnik, potencjalnie prowadząc do uszkodzeń płuc. To odkrycie rzuca nowe światło na rozumienie wpływu e-papierosów na zdrowie, podkreślając ich związek ze wzrostem stresu oksydacyjnego w organizmie.
Rola ekspozycji na słońce w stresie oksydacyjnym
Ekspozycja na słońce, chociaż istotna dla produkcji witaminy D3, może również zwiększać stres oksydacyjny w organizmie, zwłaszcza przy nadmiernej ekspozycji. Efekt ten jest szczególnie widoczny na śniegu, który odbija do 85% promieniowania UV, zwiększając ryzyko uszkodzeń oksydacyjnych w siatkówce oka. Aby zapobiegać nadmiernemu stresowi oksydacyjnemu, należy kontrolować ekspozycję na słońce i odpowiednio zabezpieczać skórę.
Styl życia a stres oksydacyjny
Styl życia i dieta mają bezpośredni wpływ na poziom stresu oksydacyjnego w organizmie. Zdrowa dieta bogata w antyoksydanty, umiarkowany wysiłek fizyczny, unikanie szkodliwych substancji oraz odpowiednia ilość snu pomagają utrzymać równowagę oksydacyjną. Włączenie do diety naturalnych antyoksydantów, takich jak witamina C, cysteina, czy koenzym Q10, pomaga w neutralizowaniu wolnych rodników i wspiera naturalną obronę antyoksydacyjną organizmu.
Podsumowując, warto rozumieć i odpowiednio zarządzać czynnikami wpływającymi na stres oksydacyjny. Pomoże to zachować zdrowie i opóźnić procesy starzenia. Odpowiednie wybory w zakresie stylu życia, diety oraz ochrony przed czynnikami środowiskowymi odgrywają zasadniczą rolę w redukcji negatywnych skutków stresu oksydacyjnego.
