Antimutageny – látky zabraňující vzniku mutací …aneb jak se můžeme bránit proti vzniku nádorů…? Poškození DNA (DNA damage) • Genom všech organismů je každodenně poškozován mnoha faktory vnějšího prostředí a produkty vlastního metabolismu. V lidské buňce vzniká v důsledku toho denně asi 100 000 poškození DNA • endogenní procesy • exogenní procesy Mutace - rakovina je onemocnění vzniklé v důsledku poruch genomu Mutace: CNVs - genomové změny - 10−4 až × 10−5 na dělení bodové mutace - 10−6 až 10−7 na dělení Mutace vs. reparace • Většina mutací vzniká vlivem endogenních procesů jako jsou oxidace, depurinace, deaminace, metylace, chybná replikace DNA či rekombinace • Expozice člověka chemickým přírodním látkám a fyzikálním mutagenům byla součástí jeho evoluční minulosti a pomohla mu vytvořit účinné obranné mechanismy (detoxikační pochody, obrovské schopnosti reparace DNA) - poškození DNA vs. reparace • Mutace vznikají pokud dojde k převýšení reparační kapacity DNA • Obranu proti působení mutagenů a vzniku nádorů /pozdní efekty/ je možno cíleně podpořit !!! Schéma mechanizmu mutageneze exogenní faktory a) míra poškození DNA… b) genetická predispozice… např. polymorfismy v enzymech kódujících metabolizující karcinogeny… c) individuální kapacita oprav DNA…. Působení mutagenní látky – vznik mutace důsledek prahového efektu ! Příčina Obranné mechanismy Antimutageny Mutace vs. dělení buněk a rakovina V lidském těle za život – 1016 buněčných dělení V prostředí bez mutagenu je 10-6 pravděpodobnost vzniku mutace na buněčné dělení a gen, takže za život 1010 mutací na každý gen Otázka není proč rakovina vzniká, ale proč vzniká tak málo často?!? Výskyt rakoviny jako funkce věku !!! 1 mutace nestačí Hromadění mutací – nádory Sekvenace genomu zhoubných nádorů kolorekta • Odborný časopis Nature Genetics přinesl (5.9.2011) zprávu o úspěšné sekvenaci genomu zhoubných nádorů kolorekta. Kolorektální karcinom se ve vyspělých zemích řadí k hlavním příčinám úmrtnosti na nádorová onemocnění. • Dr. Matthew Meyerson, který působí na Dana-Farber Cancer Institute v Bostonu (Massachusetts, USA), společně se svými spolupracovníky oznámil, že jeho vědeckému týmu se u devíti pacientů podařilo osekvenovat celý genom primárních nádorů kolorekta a výsledky porovnat s genomem přilehlé nenádorové tkáně. • Experti následně identifikovali řadu míst, kde došlo k přeuspořádání genomu: v průměru bylo u jednoho nádoru odhaleno: 75 somatických mutací, včetně mnoha translokací mezi jednotlivými páry chromozomů. • Ve třech případech z dalších 97 testovaných případů karcinomu kolorekta byla navíc identifikována rekurentní fúze genů VTI1A a TCF7L2. Tato genová fúze zřejmě hraje zásadní roli při růstu buněk a při nádorové progresi. Zdroj: MOU v Brně Rakovina a statistika • Každoročně onemocní rakovinou 10 milionů lidí • Každoročně umírá na rakovinu 7 milionu lidí • analogické 4 haváriím Boeingu 747 každý den V ČR onemocní rakovinou každý 3. člověk !!! Příčiny vzniku nádorů • Rakovina je choroba způsobená poruchou funkce buňky. Při tomto poškození buňka postupně získává některé charakteristické znaky, které ji umožňují růst a napadat okolní tkáně • Zisk těchto rakovinnových vlastností probíhá dlouhou dobu – několik desítek roků ! • Rakovinné buňky jsou v tomto období velmi citlivé – možnost preventivně zasáhnout ! Rakovina jako chronický proces, který můžeme ovlivňovat ! V průběhu života vznikají mikronádory !!! Klinicky němé nádory !!! Jak se můžeme chránit proti rakovině? Primární prevence – životní styl, očkování Sekundární prevence – časná detekce nádorů Rakovina a infekce – příklad karcinom děložního hrdla • celosvětově druhé nejčastější onkologické onemocnění u žen • v České republice je ročně diagnostikováno přes 1000 nových případů a přibližně 400 jich ročně umírá typy karcinomů: - 85-90 % spinocelulární karcinomy - 10-15 % adenokarcinomy • vznik karcinomu: • tzv. transformační zóna • karcinomy postihují různé oblasti děložního hrdla: exocervix a endocervix  vzniku karcinomu předchází změny buněk děložního hrdla, tzv. prekancerózy (přednádorová stádia - dysplazie)  histologicky se hodnotí cervikální intraepiteliální neoplázie tří stupňů dle závažnosti: CIN1, CIN2 a CIN3  cytologicky se hodnotí dlaždicové intraepiteliální léze, které se dělí na „high-grade“ (HSIL) a „low-grade“ (LSIL)  některé prekancerózy revertují z vyšších na nižší stádia nebo v cytologicky normální tkáň, jiné prekancerózy progredují v karcinom  HPV infekce – 99,7 %!!! http://www.ricancercouncil.org/ Kancerogeneze HPV infekce • u člověka se vyskytuje cca 120 typů HPV, z toho 40 v genitoanální oblasti. Dle onkogenního potenciálu rozdělujeme lidské papillomaviry na high risk HPV (typ 16, 18, 31, 33, 35, 39, 45, 51, 52, 56, 58, 59) a low risk HPV (typ 6, 11, 34, 40, 42, 43, 44, 54, 70, 72, 74, 81) • na vzniku karcinomu děložního hrdla se podílí zejména HPV typ 16 a typ 18 cca v 70 % a HPV typy 31, 33, 45, 52 a 58 cca ve 20 % • k rizikovým faktorům patří větší počet sexuálních partnerů, časné zahájení sexuálního života před 16 rokem, multiparita (zejména 3 a více porodů), nízký věk prvního porodu, kouření cigaret, koincidence sexuálně přenosných chorob (např. chlamydie, herpesviry), malou měrou i věk ženy, rodinná zátěž (při postižení matky i dcery je RR 2-3), diety s nedostatkem vit. C, beta karotenu, folátů a další HPV infekce • přenos HPV probíhá především pohlavním stykem (často bývá nazýván v literatuře „sexvirem“), dále byl popsán přenos na pohlavní orgány z rukou a z úst, za porodu i z matky na dítě • v současné době je promořenost populace HPV virem ve věku od 16 do 18 let cca 80 %. Virus bývá po určité době při dobrém imunitním systému jedince přirozeně zničen. Taktéž může v organismu přetrvávat, aniž by způsoboval patologické změny • při oslabeném imunitní systému (stres, opakované záněty, imunoterapie, atd.) se high risk HPV viry zabudují do genomu buněk hostitele, kde odstartují přednádorové až nádorové změny • mechanismus - inaktivace proteinů p53 a pRb – tumor supresorové proteiny. Deregulace exprese těchto dvou onkogenů se projevuje chromozomovou nestabilitou a akumulací mutací • u karcinomu děložního hrdla byla detekována i řada genetických abnormalit, zejména zmnožení či amplifikace – genu pro RNA složku lidské telomerázy hTERC (3q26) (80-95 % případů) (Heselmeyer-Haddad et al., 2003, Yang et al.,2001) – genu MYCC (8q24) (Golijow et al.,2001) • byly prokázány i u některých prekanceróz - hTERC u 63 % vzorků CIN2 a 76 % vzorků CIN3 (Heselmeyer-Haddad, 2003) • zisk genu hTERC a MYCC může předpovědět progresi z nižších stádií prekanceróz (CIN1/CIN2) na vyšší (CIN3) a dále na invazivní karcinom děložního hrdla (Golijow et al.,2001, Hopman et al., 2006, Seppo et al., 2009). → zvažovány jako důležitý genetický marker, který může predikovat maligní transformaci a progresi tohoto onemocnění Cytogenetické změny Vakcinace proti HPV Potraviny jako zbraň proti rakovině • Hlavní úlohu při vzniku rakoviny má individuální životní styl • Asi 1/3 všech nádorů souvisí s výživou ! • Nejjednodušším způsobem, jak nížit riziko ohrožení rakovinou je příjem rozmanité a vyvážené stravy bohaté na ovoce a zeleninu spolu s kontrolou kalorického příjmu Preference určitých potravin…chemoprevence vzniku nádorů? Rakovina a různý životní styl – migrační studie Korelace mezi úmrtím na nádorová onemocnění a konzumací živočišných potravin studie z Jižní Ameriky (AICR) Rakovina, strava a životní styl Průmyslová výroba potravin moderní strava? • 2x více tuků, trans nasycené tuky • nadbytek cukru… • malé množství vlákniny… • snížené množství esenciálních živin, atd… OBEZITA !!! BMI větší než 25 – 10% úmrtí na rakovinu ! Nutriterapie – protinádorové látky v potravě ! Fytochemické skoučeniny v potravě Fytochemické sloučeniny - látky, kterými se brání rostliny proti infekci a poškození způsobené mikroorganizmy, hmyzem nebo jinými škůdci Fytochemické látky, které vykazují největší protinádorovou aktivitu se nacházejí jen v několika specifických potravinách !!! Chemoprevence !!! Příklad - vliv zeleninových extraktů na růst nádoru mozku in vitro- meduloblastomu Příklad – účinek fytoestrogenů v soji – rostlinný tamoxifen ? Soja isoflavon genistein Ženy v Japonsku 20–25 mg/den u nás - 1 mg ! Další příklady chemopreventivních látek a jejich účinky Nutriterapie – specifická protinádorová chemoterapie aneb TOP11 zbarvení ovoce Fytochemický protinádorový koktejl v některých potravinách vůně - citrusy denní příjem 0 až 1 g luštěniny, ženšen Mechanizmus působení antimutagenů některé příklady • např. ochrana před UV zářením (krémy…) • podávání tablet jodu (radiační havárie) KJ • odstraňování mutagenů z tlustého střeva (vláknina) Zabránění vstupu mutagenů do organizmu Normál 50-200ug /den Havárie - 1000x vyšší dávka V případě úniku radioaktivního jódu 131I se jodové tablety podávají všem osobám, včetně těhotných a kojících žen Vláknina • Protože lidský organismus neobsahuje enzymy nezbytné ke trávení těchto látek, procházejí tenkým střevem nezhodnocené a pronikají nestrávené až do tlustého střeva. Nejvíce jich najdeme v pšenici, celozrnných produktech, ovesných vločkách, zelenině (zelí, mrkvi, póru), luštěninách (hrášku, fazolích), bramborách, ořechách a v ovoci (meruňkách, švestkách). (Jitrocel indický – Plantago ovata) Odstraňování mutagenních látek - vláknina Vláknina snižuje riziko vzniku řady civilizačních nemocí: • infarktu a mrtvice (až o třetinu), podobně jako dalších kardiovaskulárních chorob • rakoviny konečníku a tlustého střeva • střevních výchlipek a nezhoubných nádorů střeva • žlučových kamenů (snížení koncentrace žlučových kyselin) • osteoporózy • Odborníci doporučují jíst 25-30 g vlákniny denně • Podle výzkumu vyhoví tomuto doporučení pouhá 2% lidí • 98 % jich konzumuje méně než toto množství • 78 % sní dokonce méně než polovinu Chcete žít do stovky? Jezte vlákninu Ze všech rizikových faktorů, které jsme zkoumali, nejsilnější vliv má rozhodně příjem vlákniny. Doslova jsme zjistili, že ti, kdo měli nejvyšší příjem vlákniny nebo celkový příjem vlákniny žili v následujících deseti letech zdravě a bez potíží s pravděpodobností o osmdesát procent vyšší,“ tvrdí doktorka Bamini Gopinathová z Austrálie. Minimalizace tvorby střevních mutagenů • Jogurty - Lactobacillus bulgaricus a Strepcoccus thermophilus • snižují riziko nádorů tlustého střeva, podpora imunity, redukce cholesterolu Tvorba mutagenů střevními bakteriemi Metagenomika Ilja Mečnikov Test jogurtů • Kvalitní jogurt – nejméně 100 milionů bakterií v 1 g Jogurt 1 Mléko, glukozo-fruktozový sirup, smetana,cukr, meruňková šťáva z koncentrátu, maracujová šťáva z koncentrátu, modifikovaný škrob, jedlá želatina, aroma, jogurtová kultura Jogurt 2 Mléko, jogurtová kultura, ovocná složka Blokování tvorby nitrozosloučenin v trávícím traktu – antioxidanty v potravě ! Konverze dusičnany- dusitany Dusitany - uzeniny… Protirakovinné účinky česneku (prevence vzniku nitrozaminů – silice aliin rakovina trávícího ústrojí) Česnek – vliv na apoptózu nádorových buněk (rakovina žaludku, prostaty) Protizánětlivá aktivita, antioxidační účiny, baktericidní účinky Ovlivnění metabolické aktivace promutagenů Ovlivnění metabolické aktivace promutagenů glukozinoláty – indukce detoxikačních enzymů ! Chemické látky přítomné v brukvovité zelenině - glukozinoláty Krátce vařit !!! Indukce apoptózy - zánik rakovinných buněk !!! rozpadem vznikají Protirakovinné účinky brokolice – glukozinoláty (glukorafanin+myrozináza) = sulforafan Vliv na rakovinu prsu, plic, žaludku, střeva a prostaty Kurkuma • „indický šafrán“ - barvivo, koření získávané z rostliny Curcuma longa • látka kurkumin • důležitou součástí potravy v Indii ( 1-2 g denně) • výrazné protirakovinné účiny • (inhibice cyklooxygenázy 2 (COX-2) – enzymu podporující záněty • chrání před rakovinnou tlustého střeva • podobně aspirin – nesteroidní protizánětlivá sloučenina ! Vychytávání reaktivních sloučenin – volné kyslíkové radikály Oxidativní stres – nadbytek volných kyslíkových radikálů Důsledky působení volných kyslíkových radikálů Ochrana před působením volných kyslíkových radikálů (OFR) Nadbytek OFR: • akutní oxidativní stres • chronický oxidativní stres Antioxidanty Antioxidanty v nápojích - polyfenoly Antioxidanty Stárnoucí buňka může kumulovat více než 67 000 zásahů DNA Člověk s hmotností 70 kg vyprodukuje za rok více než 1,7 kg volných radikálů Vitamín C se podílí na antioxidační ochraně buněk jen z 15 % středně velké jablko vykazuje antioxidační aktivitu ekvivalentní 2250 mg vitamínu C !!! Polyfenoly – nejúčinnější antioxidanty ! Antioxidační vlastnosti ovoce a zeleniny Antioxidační vlastnosti selenu • vnitřnosti (ledviny), ořechy • problémy u vegetariánů Selen – součást enzymu glutathion peroxidázy (GPx) 1999 - 2004 The data presented shows that the group with the highest blood selenium levels had a 31 per cent lower cancer risk, and a 45 per cent lowered risk of dying from cancer, when compared to those in the group with the lowest levels (Cochrane Database Syst Rev 2011:CD005195)". Vztah mezi koncentrací selenu v plazmě a incidencí nádorů Selen zvyšuje aktivitu enzymu GPx ! Zelený čaj - katechiny • Při zpracování zeleného čaje se používají čerstvě sklizené listy asi třetinu jejich hmotnosti tvoří polyfenoly, dále jsou to fluoridy, polysacharidy, vitaminy E a C, tein, hořčík, vápník, železo, fosfor, sodík a chlor. Hlavní polyfenoly zeleného čaje ovlivňují jeho barvu a chuť. Nádory V současné době se hromadí důkazy o tom, že zelený čaj působí proti vzniku a růstu zhoubných nádorů. Jedná se zejména o rakovinu kůže, plic, žaludku, jícnu, dvanácterníku, slinivky, jater, močového měchýře, prsu a tlustého střeva V poslední době bylo zjištěno, že zelený čaj snižuje u pacientek s nádorem prsu výskyt metastáz do podpažních uzlin a zvyšuje účinky hormonální terapie. Velmi důležité je, že podávání sušeného extraktu zeleného čaje zvýšilo účinnost probíhající chemoterapie. Co se týče přesného dávkování - za bezpečnou a účinnou se považuje dávka, která odpovídá minimálně 10 šálkům zeleného čaje za den (více než 2,5 litru čaje). Přičemž terapie nádorů trvá minimálně 6 měsíců a zelený čaj se podává formou práškového extraktu (např. finský Prevesan). Antimutgenní účinky zeleného čaje - polyfenoly Přehozené značení čajů ! Rajčata - lykopen Prevence rakoviny prostaty Lykopen – karotenoid antioxidant rozpustný v tucích !!! Zvyšuje se tepelnou úpravou Ve zralých rajčatech se průměrně vyskytuje 30–75 mg/ kg lykopenu Doporučená denní dávka se pohybuje pro různé účely mezi 10 a 300 miligramy Optimální denní dávku lykopenu získáme až konzumací 12 kusů dobře zralých rajčat Víno - flavonoidy • Víno obsahuje desítky flavonoidů, jejich složení určuje technologie zpracování, odrůda i zeměpisná poloha. K nejznámějším fenolickým látkám patří resveratrol, quercetin, katechin, epikatechin, kaemforol, dále fenolkarbonové kyseliny - gallová, protokachetová, kumarová, kávová, vanilinová a ferulová. Flavonoidy působí jako antioxidanty, které vážou molekulární kyslík a pomáhají redukovat tvorbu okysličeného lipoproteinu, který je hlavní příčinou kornatění tepen a vzniku trombóz (potlačují vznik sraženiny, dokonce dokáží vzniklou krevní sraženinu rozpouštět). • Dalším mechanizmem účinku pití mírného množství vína je příznivé působení na zabránění tvorby ucpávek artérií tromby. Alkohol ve víně snižuje shlukování krevních destiček a působí také na další faktory způsobující ucpávání tepen. • Rakovina - víno má účinky antimutagenní. Ochrana před zhoubným bujením buněk je přičítána látce resveratrol, který potlačuje vznik karcinogenů. Významný protinádorový účinek byl zaznamenán u rakoviny prsu, prostaty, plic, jater, střev, kůže a zhoubného bujení krvetvorných buněk. Pozitivní účinek byl také prokázán u prevence před poškozením jater při léčbě chemoterapií. Příznivé účinky červeného vína „Francouzský paradox“ dvakrát menší počet infartů a koronárních příhod (zvýšení HDL cholesterolu, pokles tvorby krevních sraženin) Antimutagenní účinky piva • Střídmé popíjení piva pomáhá v boji proti rakovině. Prokázal to chemický rozbor vzorků osmnácti českých a zahraničních piv. • "Pivo obsahuje antioxidanty, které likvidují škodlivé volné radikály, zabraňuje tak vzniku rakoviny a kardiovaskulárních chorob. Antioxidanty v pivu u mužů příznivě působí proti vzniku rakoviny tlustého střeva nebo prostaty," uvedl Vladimír Kellner z Výzkumného ústavu pivovarského a sladařského v Praze. • Jeden litr piva denní příjem »zázračných« antioxidantů zvýší asi o deset procent. "Zároveň ale varuji před »nadměrným bojem s rakovinou«. Dva až tři půllitry představují čtyřicet gramů alkoholu. A nebezpečná denní dávka alkoholu je už šedesát gramů," upozornil Kellner s tím, že se mají vypít opravdu jen dvě velká piva za den ! Za »léčivé« pivo se přimlouvají i evropští vědci. Tvrdí, že obsahuje přírodní silikon, který při omezené spotřebě posiluje kosti a brání osteoporóze. Jsou v něm prý i látky snižující riziko vzniku Alzheimerovy nemoci. Prevence vzniku nádorů- doporučení Mutace a nádory - závěr Zdravý životní styl – a skutečně to platí …aneb geny a prostředí? Charlie Watts (70, bubeník): Vykouřil, co se dalo ● Porazil rakovinu hrdla ● Je velmi silný kuřák ● V 70.– 80. letech byl závislý na alkoholu, krátce bral heroin Keith Richards (68, kytarista, zpěvák): Vyšňupal i popel otce ● Dlouhou dobu byl závislý na heroinu i na alkoholu ● Z drog vyzkoušel kokain, opium, marihuanu ● Říká se o něm, že podle všech přírodních zákonů měl být už dávno mrtvý. Sjížděl se totiž vším včetně prášků na menstruaci. Mick Jagger (68, zpěvák): Bral LSD, koks i ženy ● V 60. a 70. letech bral LSD, heroin a kokain Ronnie Wood (64, baskytarista): Pletl si cukr s kokainem ● Už ve čtrnácti byl závislý na alkoholu, nejraději měl rum a whisky ● Později přidal do svého života i drogy, především kokain a heroin