Výživa a lipidy
Význam lipidů v dietě
N-3 a n-6 vysoce nenasycené mastné kyseliny (VNMK)
Obsah MK ve výživě
N-3 VNMK a onemocnění (kardiovaskulární, nádorová,
diabetes, zánět)
N-3 VNMK a vývoj plodu a novorozence,
poznávací funkce
Faktory ovlivňující
vznik a rozvoj nádorů
(a dalších onemocnění)
Úloha genů a prostředí ve vývoji nádorů
Anand P et al., Pharmaceut Res 2008
Typy nádorů spojované s konzumací
alkoholu a kouřením
Anand P et al., Pharmaceut Res 2008
Různé typy nádorů spojené
s obezitou
Anand P et al., Pharmaceut Res 2008
Různé typy nádorů spojené
s infekcí
Anand P et al., Pharmaceut Res 2008
Různé typy nádorů spojené
s environmentálními karcinogeny
Anand P et al., Pharmaceut Res 2008
Výživa
hraje roli v mnoha typech onemocnění včetně nádorových a to řadou
různých mechanizmů.
Je prokázáno, že vysoký příjem kalorií a tvorba tukových zásob je rizikovým
faktorem.
Příjem, absorpce a metabolismus velkého množství potravy vyžaduje
oxidativní metabolismus a produkuje více reaktivních kyslíkových radikálů,
které poškozují DNA a mají další negativní dopady na metabolismus.
Ukázalo se, že příjem tuků, zejména živočišných zvyšuje riziko
kardiovaskulárních a nádorových onemocnění. Epidemiologické studie
předpokládají pozitivní korelaci mezi příjmem tuků a nádory prsu, kolonu a
prostaty.
Navzdory dlouhé historie studií tuků a nádorů, zůstává řada protikladů.
Ukazuje se, že nejen kvantita, ale i kvalita hraje důležitou roli a že se zde
uplatňují i tuky rostlinné a rybí olej, zejména vysoce nenasycené mastné
kyseliny (PUFAs) tříd n-3, n-6, olivový olej atd.
8
Výživa – složky potravy
Výživa – prevence rakoviny
9
internet
http://bestsyndication.com/MAINpages/
special-features/health/cancer.htm
osvěta
publikace
9
Faktory ovlivňující přeměnu zdravé buňky
v nádorovou v průběhu let
1010
Goodacre R., J Nutr. Suppl., 2007 11
Vnitřní a vnější faktory ovlivňující stav lidského metabolismu
Trujillo E., J Amer Diet Assoc., 106, 2006 12
Rovnováha mezi příjmem a výdejem energie
ovlivňovaná genetickým polymorfismem
Rizikové
faktory pro
chronická
onemocnění
Faktory pro
snížení rizika
Ovoce, zelenina, koření a cerealie
působící protinádorově
Lipidy (lipos, tuk)
Látky biologického původu rozpustné v org. rozpouštědlech, částečně
rozpustné nebo nerozpustné ve vodě.
Tuky, oleje, některé vitamíny, hormony a nebílkovinné složky membrán.
Zatímco proteiny jsou geneticky determinovány, složení lipidů
v organismu je ovlivňováno příjmem z potravy
Mastné kyseliny (MK) – karboxylové kyseliny s dlouhými
uhlovodíkovými řetězci. V přírodě většinou v esterifikované formě.
Ve vyšších rostlinách a živočiších převládají MK s 16 a 18 C (palmitová,
olejová, linolová, stearová)
Více než polovina rostlinných a živočišných MK jsou nenasycené
14
Zdroje tuků
živočišné a rostlinné mastné kyseliny
• s krátkým řetězcem – 6-12 C (SCFA)
okys. máselná,propionová
• nasycené – 12 a více C
okys. palmitová, stearová
• mononenasycené – 16 a 18 C, 1 dvojná vazba
okys. palmitoolejová, olejová
• polynenasycené (PUFA) – 18 a více C, 2 a více dvojných vazeb
okys linoleová, alfa-linolenová – esenciální MK
15
Tuky a mastné kyseliny
16
EPA, DHA:
ryby, měkkýši,
mořské řasy,
plankton
α-linolenová kys.:
lněné, řepkové,
rakytníkové semeno,
sója, vlašské ořechy
Obilninový olej
Světlicový olej
Slunečnicový olej
Olivový olej
Avokádo
Burské oříšky
Mandle
Původ n-3 and n-6 nenasycených mastných kyselin,
biosyntéza eikosanoidů z kys. arachidonové a
eikosapentaenové
1717
Relativní procento různých mastných kyselin v potravě a
změny v průběhu vývoje lidské populace
- od lovců sběračů, zemědělskou společnost a společnost po
průmyslové revoluci
!!!
Simopoulos AP, Exp Biol Med 2008 1818
Vysoce nenasycené mastné kyseliny
(Polyunsaturated fatty acids - PUFAs) - mastné kyseliny s 18 a více C a 2
i více dvojnými vazbami.
Tři hlavní skupiny PUFAs: n-3 (omega-3), n-6 a n-9, podle polohy dvojné
vazby nejbližší ke koncovému metylovanému uhlíku. Tyto jsou
metabolizovány stejným způsobem alternativními desaturačními a
elongačními enzymy.
Nomenklatura:
Např. kyselina arachidonová, 20:4, n-6
20 - počet uhlíků
4 - počet konjugovaných dvojných vazeb
n-6 - poloha první dvojné vazby od metylovaného konce molekuly
Téměř všechny dvojné vazby jsou ve víceméně stabilní cis – konfiguraci.
19
Živočichové nedovedou syntetizovat n-3 a n-6 PUFAs de novo
ani nedovedou přeměnit jednu sérii v druhou.
Tyto PUFAs jsou životně důležité jako složka všech membrán a
permeabilní bariéry pokožky a jako prekursory eikosanoidů a
s nimi souvisejících látek, které hrají důležitou regulační úlohu
ve tkáních.
Protože nemohou být de novo syntetizovány a jsou tak důležité
jsou nazývány
Esenciální mastné kyseliny a musí být obsaženy v potravě
podobně jako vitamíny.
Zdrojem jsou rostlinné tuky (zejména n-6 PUFA) a rybí tuk (n-3
PUFA)
20
Kromě nutričního účinku hrají lipidy strukturální a
regulační úlohu s významným dopadem na fyziologické
funkce organismu
představují tedy mnohem více, nežli jenom zdroj energie.
Imbalance v lipidovém metabolismu hraje roli u mnoha závažných
onemocnění.
Vysoká hladina cholesterolu je spojena s kardiovaskulárními chorobami,
které jsou nejčastější příčinou úmrtí v populaci.
Lipidy produkované buňkami imunitního systému jsou zahrnuty
v zánětlivých onemocněních jako je revmatoidní artritida, sepse, astma,
zánětlivé onemocnění střeva.
Lipidy hrají úlohu také v Alzheimerově nemoci a nádorových
onemocněních.
21
Kys. linolová (18:2, n-6)
Kyselina arachidonová (AA, 20:4, n-6) je zdrojem eikosanoidů
(prostaglandiny, leukotrieny) uplatňujících se u různých nádorů.
V experimentálních systémech prokázán často podpůrný účinek
pro vznik a rozvoj nádorů
Kys. alfa-linolenová (18:3, n-3)
EPA a DHA (n-3) z rybích olejů inhibují metabolismus AA
V experimentálních systémech prokázán často inhibiční účinek pro
vznik a rozvoj nádorů
22
23
rostl.oleje
rybí oleje
plankton, řasy)
dlouhé C řeztězce a 2 i více dvojných vazeb
ESENCIÁLNÍ VYSOCE NENASYCENÉ MASTNÉ KYSELINY (VNMK)
Řada n-6 a n-3
důležitý
poměr
v záp dietě
až 20:1
(1:1)
rostl. oleje
25
Metabolická přeměna a biologické účinky n-6 a
n-3 VNMK
26
27
Účinky dietetické hladiny alfa-linolenové kyseliny na obsah
jejích metabolitů v jaterních lipidech
Obsah mastných kyselin v tucích obilovin a
luštěnin
28
Obsah mastných kyselin v rostlinných olejích
29
Množství celkových a jednotlivých mastných kyselin (MK)
a poměr n-3 a n-6 MK u vybraných druhů masa a ryb
Treska
Sleď
Makrela
Okoun
Štika
Losos
Pstruh
Kuřecí
Hovězí
vepřové
30
31Kris-Etherton PM J Am Diet Assoc 2008 31
ústřice
krevety
treska
platýz
mušle
tuňák
losos
sleď
pstruh duhový
sumec
mořský jazyk
sardinka
makrela
tr. játra
32
J Lunn, JE Theobald Brit Nutr Found, Nutrition bulletin 31, 2006 33
34
Celkové n-3 kyseliny vs. celkové n-6 kyseliny
ve fosfolipidech v plasmě u 10 populací
35
36
n-3 (omega-3) VNMK
• n-3 VNMK jsou esenciální a nemohou být syntetizovány
organizmem, jsou tedy získávány s potravou
• n-3 VNMK z potravy jsou inkorporovány do buněčných membrán
všech tkání. Rozsah inkorporace závisí na příjmu potravou
• Obohacení membrán n-3 VNMK může modulovat funkce
membránových proteinů, buněčné signálování a genovou expresi
• Konzumace doporučeného množství n-3 VNMK může vést ke
zlepšení celkového zdravotního stavu populace
37
Surette ME, CMAJ 2008
Omega-3 VNMK jsou
inkorporovány do fosfolipidové
dvojvrstvy buněčných membrán.
Mohou modulovat aktivitu
membránových proteinů, expresi
genů a proteinů a fungují jako
zásobárna bioaktivních lipidových
mediátorů.
3838
Možné mechanizmy pozitivního působení
n-3 VNMK v organizmu
39
Possible mechanisms of action of omega 3 fatty acids
• Antiarrhythmic
• Antithrombotic
• Antiatherosclerotic
• Anti-inflammatory
• Improves endothelial function
• Lowers blood pressure
• Lowers triglyceride concentrations
Omega 3 PUFAs a kardiovaskulární onemocnění
40
Kardiovaskulární onemocnění
41
Změny cholesterolu po působení různých typů MK
42
43
Patient-oriented research
Higher plasmas docosahexaenoic acid
is associated with reduced
progression of coronary
atherosclerosis in women with CAD
Arja T. Erkkila, Nirupa R. Matthan, David M. Herrington and
Alice H. Lichtenstein
44
Recommendations for intake of omega 3 fatty acids:
• Patients without documented coronary heart disease: Eat
a variety of (preferably oily) fish at least twice weekly.
Include oils and foods rich in α linolenic acid
• Patients with documented coronary heart disease:
Consume 1 g of eicosapentanoic and docosahexanoic acid
daily, preferably from oily fish. Supplements could be
considered in consultation with a doctor
• Patients with hypertriglyceridaemia: Take 2-4 g of
eicosapentanoic acid and docosahexanoic acid daily,
provided as capsules under a doctor’s care
These are the recommendations of the American Heart
Association
45
Zánětlivá onemocnění
Nádorová onemocnění
46
Prevence Terapie
Epidemiologické studie – snížená
incidence nádorů (kolonu) v
populacích konzumujících velké
množství ω-3 VNMK z mořské
stravy
Experimentální studie
● ω-3 VNMK inhibují karcinogenyindukovanou
karcinogenezi
● redukují růst transplantovaných
nádorů u laboratorních zvířat
● snižují proliferaci a indukují
apoptózu u nádorových buněk
kolonu in vitro.
Klinické studie – EPA a DHA
inhibují proliferaci epiteliálních
buněk kolonu u pacientů s adenomy
a vysokým rizikem nádorového
onemocnění
Při chirurgických zákrocích
předoperační perorální nebo
pooperační enterální či parenterální
dieta s ω-3 VNMK zlepšuje
postoperační zánětlivou a imunitní
odpověď a snižuje infekci.
Dieta s ω-3 VNMK zlepšuje
nádorovou kachexii a kvalitu života
Kombinace se standartní terapií
(chemoterapie, záření)
● dieta s ω-3 VNMK netoxický způsob
zvýšení účinků terapie
● samotné použití ω-3 VNMK
užitečný přístup, jestliže je
vyloučena toxická standartní
terapie.
47
Epidemiologické, klinické a laboratorní studie poukazují na důležitost
množství a druhu konzumovaných tuků v etiologii a přežívání
některých druhů nádorů (zvláště prsu, kolonu a prostaty).
Zatímco nasycené mastné kyseliny mohou stimulovat iniciaci
karcinogeneze, nenasycené mastné kyseliny mohou působit
v promoční a progresívní fázi v dávkové závislosti.
Epidemiologické studie předpokládají, že nízkotuková dieta
v kombinaci s nenasyc. MK n-3:n-6 je 1:1 souvisí s nižší mortalitou
nádoru prsu a kolonu.
Některé tuky, zvláště s obsahem mononenasycených MK nebo n-3
MK nemají promoční účinky, i když jejich obsah v potravě je vysoký.
48
Modely nádorů na zvířatech
indukované karcinogeny nebo transplantované nádory.
Výsledky ukazují, že n-3 MK snižují výskyt nádorů a snižují rychlost
jejich růstu i velikost.
Naopak u n-6 MK byl prokázán podpůrný účinek na tvorbu a vývoj
nádorů.
n-3 MK v dietě snižují tvorbu PGE2 a zabraňují nebo zpožďují tvorbu
transpl. nádorů u lab. zvířat.
Ve studiích s buňkami lidského nádoru prsu na nahých myších měly
myši krmené n-3 tukovou dietou méně plicních metastáz, snížený
obsah estrogenu a prolaktinu v séru, méně PGE v nádoru a
redukovanou konc. m-RNA pro c-myc onkogen v buňkách nádorové
tkáně.
49
50
Úmrtí na nádory prsu (per 100 000)
vs. konzumace ryb
Prokázány změny ve složení a metabolismu
lipidů!!!!
•v plazmě nádorových pacientů
•v nádorové tkáni a buňkách ve srovnání s nenádorovými
Zejména snížení obsahu ω-3 VNMK (DHA) ve srovnání s ω-6 (kys.
linolová a arachidonová)
Integrovaný pohled na komplexní lipidové interakce, které určují
výsledný tzv. LIPIDOM – lipidový profil jednotlivce.
S protekcí určitých typů nádorů (např. prsu) spojen složený indikátor
kombinující zvýšené mononenasycené MK a nízký poměr omega6/omega 3.
Tento lipidom by se mohl stát templátem pro detekci rizika nádorů prsu ve
vztahu k dietě.
51(Bougnoux P. et al, Diet, Cancer and Lipidome Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 15, 2006)
Účinky inhibice cyklooxygenáz a lipoxygenáz
na nádorové buněčné populace
• Řada nádorů má změněný metabolismus nenasycených MK a
produkuje zvýšené množství metabolitů AA, které indukují růst a
invazivitu (epiteliální nádory - prsu, kolonu, plic, prostaty)
• Frekvence exprese jednotlivých typů enzymů (COX1, COX2, 5-, 12-
15- LOX, FLAP, P450) se liší podle typu a histologického stupně nádoru
• Mitogenní a viabilitní faktory (EGF, HGF atd.) a prozánětlivé cytokiny
(TNF-a, IL-1) indukují uvolňování AA a tvorbu eikosanoidů, které slouží
jako přenašeče nebo modulátory signálů regulujících proliferaci a
apoptózu
52
• Nesteroidní antiflogistika (NSAID - aspirin, sulindac, indometacin,
ibuprofen , piroxicam) inhibují aktivitu COX a mají preventivní a
terapeutické účinky na rozvoj nádorů, zejména kolonu - využití
inhibitorů COX2 (inducibilní)
• NSAID - snižují proliferaci a indukují apoptózu mechanismy
závislými i nezásvislými na aktivitě COX
• Účinky mohou být přímé nebo nepřímé - zprotředkované např.
změnami aktivity imunitního systému
• Inhibitory LOX (NDGA, esculetin, MK-886) inhibují proliferaci a
indukují apoptózu řady nádorových línií
• Produkty 5-LOX fungují jako „second messengers“ řady růstových a
viabilitních faktorů
• Produkty 12-LOX se uplatňují v procesu invaze a tvorby metastáz ovlivnění
exprese proteáz, adhezívních molekul - využití inhibitorů
53
54
55
Melanoma growth is reduced in fat-1 transgenic mice:
Impact of omega-6/omerag-3 essential fatty acids
56
57
58
59
60
Diabetes
Key points:
Unsaturated fatty acids and diabetes
• fatty acids have an effect on
number of different metabolic
pathways, including those involved
with glycaemic control.
• Dietary recommendations for
individuals with diabetes are to
consume a low saturated fat diet
because of the increased risk of
developing CVD on diets high in
SFAs
• High-MUFA diets have been
associated with improvements in
glycaemic control. However,
currently there is insufficiet
evidence to make dietary
recommendations.
61
Vývoj plodu a novorozence
62
63
Poznávací funkce a chování
64
Nenasycené mastné kyseliny a zdraví veřejnosti
65
Dietetická doporučení
Zdraví a prevence chorob
(Nedostatek a nadbytek potravy, správná výživa)
Terapeutické využití –nutriční farmakologie
(Adjuvantní terapie, „disease specific nutrition“,
Nosiče léků
Parenterální a enterální výživa
66
Význam složení tuků v parenterální výživě
pacientů
LCT - “long chain” triglyceridy - z rostlinných olejů s vysokým obsahem
PUFA (důležitý poměr n-3 : n-6) - regulační funkce, mohou zyšovat nebo
snižovat např. produkci TNF (kachektin) - prozánětlivý cytokin spojený s
kachexií
MCT - “short chain” triglyceridy - nasycené MK (6-12 uhlíků) - zdroj
energie, působí proti supresi imunitních a fagocytárních funkcí u silně
stresovaných pacientů.
1)Složení lipidových výživ ovlivňuje spektrum lipidů v plasmě i v
buněčných membránách, přičemž metabolismus a obrat fosfolipidů v
membránách transformovaných-nádorových buněk se zásadně liší od
buněk netransformovaných-nenádorových.
67
2) Změny ve složení fosfolipidů membrán mění její vlastnosti (fluiditu,
produkci volných reaktivních radikálů a biologicky aktivních metabolitů
- eikosanoidů), což se dále odráží ve schopnosti příjmu a přenosu
signálů důležitých regulačních molekul s následnými účinky na důležité
biologické procesy jako jsou buněčný růst, diferenciace a apoptóza a
dále funkce buněk imunitního systému
3) PUFAs a jejich metabolity mohou být důležitými regulátory genové
exprese. Předpokládá se, že tyto látky jsou schopny ovlivňovat aktivitu
transkripčních faktorů, které se pak váží na klíčové elementy spojené
se specifickými geny.
4) Změny membrán a růstových vlastnosti nádorových buněk
po působení PUFA mohou modulovat jejich citlivost k různým
terapeutickým zásahům
5) Inhibitory metabolismu AA, tj. produkce eikosanoidů, k nimž patří i
řada běžně v klinice využívaných NSAID, mohou významným
způsobem modulovat zmíněné procesy.
68
Složení a využití lipidových emulzí
Směsi přírodních olejů (sojový –LCT, kokosový – MCT),
emulgované fosfolipidy (vaječný lecitin, sojové fosfolipidy),
izotonizační přísada (glycerol)
Tukové částice podobné chilomikronům
Parenterální výživa – emulze součást tzv. „all-in-one“ vaků
Funkce - zdroj energie a esenciálních MK
Na základě nových poznatků o regulační úloze lipidů využití jako
farmaka
69
Trendy budoucího vývoje v oblasti lipidových
výživ
řešení stability emulzí, zejména otázky oxidačních procesů a lipidové
peroxidace, která je vážným problémem při podávání pacientům
(zvláště novorozencům s ještě nevyvinutou antioxidační ochranou),
změny vlastností lipidových emulzí v all-in-one vaku.
S tím souvisí:
•dodávání antioxidant – vitamínů, zejména tocopherolu (alpha) –
otázky koncentrací (20-50 mg/l, ve vysokých konc. naopak
prooxidační působení)
•snížení množství fytosterolů (vedlejší účinky)
•strukturované lipidy nebo specifická aditiva: SCFA, MCT, n-3 MK,
rybí olej, olivový olej (kys. olejová, skvalen)
•vše směrováno na tzv. „disease specific nutrition“
•nosiče pro léčiva (hypnotika, cytostatika)
70
Arch Neurol. 2006 Oct;63(10):1402-8.
Omega-3 fatty acid treatment in 174 patients with mild to moderate Alzheimer
disease: OmegAD study: a randomized double-blind trial.
Freund-Levi Y, Eriksdotter-Jonhagen M, Cederholm T, Basun H, Faxen-Irving G, Garlind A,
Vedin I, Vessby B, Wahlund LO, Palmblad J.
Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids. 2006 Oct-Nov;75(4-5):299-308. Epub 2006 Sep 8.
Omega-3 fatty acid status in attention-deficit/hyperactivity disorder.
Antalis CJ, Stevens LJ, Campbell M, Pazdro R, Ericson K, Burgess JR.
Diabetologia. 2007 Feb;50(2):250-8. Epub 2006 Nov 21.
Meta-analysis of the effects of n-3 polyunsaturated fatty acids on haematological
and thrombogenic factors in type 2 diabetes.
Hartweg J, Farmer AJ, Holman RR, Neil HA.
Br J Nutr. 2006 Jul;96(1):182-90.
The effect of docosahexaenoic acid and folic acid supplementation on placental
apoptosis and proliferation.
Klingler M, Blaschitz A, Campoy C, Cano A, Molloy AM, Scott JM, Dohr G, Demmelmair H,
Koletzko B, Desoye G.
Neurobiol Aging. 2006 Nov;27(11):1694-704. Epub 2005 Oct 26.
Dietary intake of unsaturated fatty acids and age-related cognitive decline: a 8.5year
follow-up of the Italian Longitudinal Study on Aging.
Solfrizzi V, Colacicco AM, D'Introno A, Capurso C, Torres F, Rizzo C, Capurso A, Panza F.
71
Obezita a nádorová onemocnění
Nadváha a obezita:
•zvyšuje riziko vývoje některých nádorů
•U pacientů s nádory
•zvyšuje pravděpodobnost návratu onemocnění a horšího přežití
•zvyšuje riziko výskytu komplikací po operaci (hojení, edémy,
kardiovaskulární onemocnění, diabetes)
Statisticky významná souvislost zejména u pacientů s nádory prsu,
kolonu a prostaty.
Mechanismy:
Zvýšená indukce estrogenu a testosteronu, insulinu, insuline-like
růstového faktoru, leptinu a dalších cytokinů v tukové tkáni
Snížení imunitních funkcí a rozdíly ve stravovacích návycích a
fyzické aktivitě u obézních a neobézních pacientů.
Doporučení snížení váhy a fyzická aktivita.
72
73
74
75
76
77
78
Vše, co chcete vědět o lipidech
http://www.cyberlipid.org/
http://www.fatsoflife.com/
79
Výukovou pomůcku zpracovalo
Servisní středisko pro e-learning na MU
http://is.muni.cz/stech/
80