Antioxidanty a volné radikály Volné radikály n atomy nebo skupiny atomů s lichým počtem elektronů - vznikají, když kyslík reaguje s molekulami => radikály n vysoce reaktivní radikály poté způsobí řetězovou reakci n Poškozují důležité části buněk, jako je DNA a buněčná membrána -- oxidační stres n Oxidační stres -- rozdíl mezi množstvím radikálů a množstvím těchto forem zlikvidovaných různými zachycujícími systémy Oxidační stres n Příčiny: n Posun rovnováhy v důsledku zvýšené produkce radikálů (chemikálie, léky) n Pokles hladiny antioxidantů (následek inaktivace radikálů, inaktivace enzymů) n Rekreační sport -- příliš intenzivní , bez předchozího zvyšování zátěže n Výkonnostní a vrcholový sport -- vysoká intenzita, nadmořská výška, velké objemy, UV záření n Nemocní lidé (DM, chronická plicní onemocnění, revmatitida, IM, CMP....) -- příilš velká intenzita zátěže n Senioři sportovci -- vysoká intenzita n Nedostatek antioxidantů -- vitaminu C, E, Se a Zn n Čím větší rozdíl tím větší stres pro organismus n Stáří -- prohlubuje se rozdíl n Onemocnění podporovaná volnými radikály n Ateroskleróza n Rakovina n Neurologická onemocnění n DM n Záněty n Onem. Kůže n Plicní onemocnění Volné radikály n ROS -- reactive oxygen species (reaktivní formy kyslíku) n RNS -- reactive nitrogen species (reaktivní formy dusíku) n Látky pohotově reagující s různými biol. strukturami (AK, MK, lipidy, P, nukl. kyseliny, koenzymy....) n Prostředníky v přenosu energie n Faktory imunitní ochrany n Buněčný regulátor n Vznikají v důsledku endogenních či exogenních procesů (léky, záření, cizorodé látky) Příklad reakce O[2] + e^- -> O[2]^*- Superoxid O[2]^*- + e^- -> H[2]O[2 ]^Peroxid vodíku H[2]O[2] + e^- -> OH^- + HO* [Hydroxidový radikál ]HO* + e^- -> OH^- ^Hydroxylový anion [ ]Poškození biomolekul Antioxidační ochranný systém n Enzymově katalyzované reakce n Superoxiddismutáza (likviduje oxidy) n Glutathionperoxidáza (redukuje peroxidy) n Glutathionreduktáza n Kataláza n Vysokomolekulární endogenní antioxidanty -- váží přechodné prvky Fe a Cu n Transferin (v plazmě) n Laktoferin (leukocyty) n Feritin, haptoglobin, ceruloplazmin, albumin, metalothioneiny, chaperony n Nízkomolekulární endogenní antioxidanty n Vitamin C n Alfa-tokoferol a vitamin E n Ubichinon (koenzym Q) n Karotenoidy, beta-karoten, vitamin A n Thioly a disulfidy -- GSH, kyselina lipoová n Melatonin n Bilirubin n Flavonoidy Likvidace radikálů 2 O[2]* + 2 H^+ -> superoxiddismutáza -> H[2]O[2] + O[2 ]Enzym se nachází v bb. kompartmentech a obsahuje vždy anorganický kationt (cytosol Cu2+, Zn2+, mitochondrie Mn2+) [ ]H[2]O[2] + AH[2] -> peroxidáza -> 2 H[2]O + A Redukce peroxidů na úkor jiných látek (askorbát, chinony, cytochrom c) 2 GSH + ROOH -> glutathioperoxidáza -> GSSG + H[2]O + ROH Enzym obsahuje ve svém centru selenocystein GSSG + NADPH + H^+ -> glutathionreduktáza -> 2 GSH + NADP^+ Převádí zpět oxidovanou formu glutathionu na redukovanou ^ 2 H[2]O[2] -> kataláza -> O[2] + 2 H[2]O Detoxikuje peroxid vodíku Vitamin C n Kofaktor enzymů při syntéze kolagenu a přeměně dopaminu na noradrenalin ^n Redukční činidlo -- Fe^3+ na Fe^2+, Cu^2+ na Cu^+ n Redukuje anorganické a organické radikály - hydroxylový radikál, superoxid, hydroperoxyl, peroxyl, oxid dusičitý, , reaguje se singletovým kyslíkem a kys. chlornou n Regeneruje tokoferolový radikál n Mění se na semidehydroaskorbát (askorbový radikál) n Regeneruje se NADPH => askorbát, dehydroakorbát Alfa-tokoferol a vitamin E n Antioxidant membrán n Přeměňuje při peroxidaci lipidů alkylperoxylové radikály na hydroperoxidy n Zneškodňuje tak peroxylové radikály MK dřív než dojde k ataku zdraých lipidů n Tokoferol => tokoferylový radikál n Askorbát zčásti redukuje tokoferylový radikál na tokoferol n Tlumí peroxidaci lipidů v membránách a lipoproteinů Koenzym Q n Rodina benzochinonů, liší se délkou řetězce n Nejrozšířenější je CoQ10 n Přenašeč elektronů v dýchacím řetězci v mitochondriích n Tlumí radikálové reakce v membránách spolu s tokoferolem n Pomáhá regeneraci tokoferylových radikálů na vitamin E Karotenoidy n Alfa-, beta-karoteny, lykopen, retinol A1, dehydroretinol A2 n Odstraňují radikályv lipidech n Nejasný mechanismus působení, snad pomocí tokoferolů Thioly a disulfidy n Thioly - redukovaný glutathion -- GSH n Disulfidy -- oxidovaný glutathion -- GSSG n Glutathion n vzniká z AK cysteinu, glycinu a kys. glutamové) n odstraňuje ROS, regeeneruje askorbát a tokoferol, udržuje v redukované formě sulfhydrylové skupiny proteinů, cysteinu, koenzymu A n Sirné sloučeniny -- lipoamid, taurin, homocystein Vztahy mezi antioxidanty Funkce jednoho antioxidantu velmi často podmiňuje účinek jiného článku soustavy vzájemně se podporují Prevence nádorových a srdečních onemocnění n Epidemiologické studie -- snížené riziko onemocnění u lidí konzumujících dostatek ovoce a zeleniny n Strava obsahuje sloučeniny ,reagující jako antioxidanty a brání tak rozvoji onemocnění n Žádné ze studií však neprokázaly, že suplementace antioxidanty redukuje riziko onemocnění n Zpomalují proces stárnutí -- prevence srdečních nemocí a CMP n Doporučení: n 3-5 porcí ovoce a zeleniny denně Cvičení a oxidativní poškození n Vytrvalostní cvičení může zvyšovat utilizaci kyslíku => tvorba volných radikálů => poškození svalů a jiných tkání n Jak se bránit? n Pravidelné cvičení => zlepšuje antioxidační systém a chrání proti tvorbě volných radikálů n Intenzivní cvičení u netrénovaných jedinců => zvýšená tvorba ROS --lidé sedící přes týden, cvičící přes víkend!!!!!! n Záleží na stupni zátěže, kondici sportovce, stravě Mohou suplementa antioxidantů chránit? n Je známo, že deficit vitaminu způsobuje problémy běhemtréninku a regenerace n Role suplement je kontroverzní n Experimentální studie - konfliktní a závěry nejasné n Zvýšený příjem vitaminu E --chrání proti oxidace, uplatňuje se v procesech regenerace po zátěži n Množství vitaminu je neznámé n Performance n Nejsou užitečné ve zvyšování výkonnosti - snad jen vitamin E ve výškách n Není známa dávka antioxidantů jako prevence -- pozor na interakce a možnou toxicitu n Vysoké koncentrace vitaminu C a beta-karoten = prooxidanty n Organismus si zachovává přesně vyrovnanou bilanci - pozor může být narušena Doporučení n Vyrovnaný pravidelný tréninkový program n 5 porcí ovoce a zeleniny denně n Víkendová cvičenci -- pozor- civčení o nižší intenzitě, popřípadě suplementy n Extrémní disciplíny, adaptace na vysokou nadmořskou výšku -- suplementace vitaminem E (100-200 IU, 10x RDA) denně po několik týdnů n Nepřehánět se suplementy Doporučení n Čím déle cvičíte, čím je trénink intenzivnější, čím máte vyšší procento tělesného tuku, tím více antioxidantů potřebujete n Se stoupající hmotností a věkem se jejich spotřeba také zvyšuje n Pokud trénink trvá denně méně než hodinu a intenzita je kolem 50% maxima, při věku 20-30 let, hmotnosti 40-75 kg a tělesný tuk se pohybuje u mužů pod 10% a u žen pod 15%, tak je přibližná potřeba antioxidantů nižší n Když trénink trvá 1-2 hodiny a intenzita dosahuje 70% maxima, při věku 30-45 let, hmotnosti 75-100 kg a procento tělesného tuku se pohybuje u žen mezi 15-20% a u mužů 10-15%, tak přibližná potřeba antioxidantů je střední n Když trénink trvá přes 2 hodiny a jeho intenzita dosahuje 80% maxima a více, při věku 45 let a více, při váze nad 100 kg, při procentu tělesného tuku u mužů nad 15% a u žen nad 20%, tak přibližná potřeba antioxidantů je vysoká