Pomorski Uniwersytet Medyczny

Reaktywne formy tlenu

Zakład Chemii Medycznej

Pomorski Uniwersytet Medyczny

Tlen – pierwiastek chorób i śmierci Negatywne działanie tlenu na organizm ludzki:

zwłóknienie pozasoczewkowe prowadzące do ślepoty u niemowląt: zwężenie naczyń krwionośnych oka obumarcie naczyń doprowadzających krew do siatkówki wykształcenie się nowych naczyń krwionośnych wrastanie w ciało szkliste oka odrywanie się siatkówki

uszkodzenie płuc prowadzące do ich zwłóknienia: uszkodzenie pęcherzyków płuc i ich obrzęk obumieranie nabłonka wyściełającego pęcherzyki płucne wzmożenie wytwarzania kolagenu zwłóknienie płuc

głuchota w następstwie krwotoków do ucha wewnętrznego

uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego

2

Tlen – pierwiastek chorób i śmierci

Negatywne działanie na rośliny: hamuje rozwój chloroplastów,

zmniejsza żywotność nasion

zmniejsza rozwój korzeni

stymuluje opadanie liści

zwiększa częstość wystąpienia anomalii wzrostu

3

Tlen –zastosowanie w lecznictwie

w zatruciu tlenkiem węgla

w niedotlenieniu tkanek

leczenie zgorzeli gazowej (zakażenie wywołane

w większości przez bakterię Clostridium perfringens)

w terapii nowotworów

stwardnienia rozsianym

w niektórych chorobach płuc

4

Terapia tlenem hiperbarycznym

zwiększa dopływ tlenu do uszkodzonego obszaru,

poprawia ukrwienie w obszarze uszkodzonym poprzez zwężenie naczyń centralnych, a zwiększenie przepływu przez tkanki uszkodzone

zmniejsza obrzęk uszkodzonych tkanek,

hamuje namnażanie się bakterii i zwiększa skuteczność antybiotykoterapii,

aktywuje neoangiogenezę,

powoduje proliferację fibroblastów i zwiększenie produkcji kolagenu,

powoduje wzrost zależnej od granulocytów obojętnochłonnych aktywności przeciwbakteryjnej,

zwiększa aktywność osteoblastów i osteoklastów,

zmniejsza okres półtrwania karboksyhemoglobiny,

powoduje zmniejszenie objętości pęcherzyków gazu we krwi

5

tlen trypletowy – możliwe są trzy orientacje względem zewnętrznego pola magnetycznego tym ustawieniom odpowiadają trzy różne poziomy

energetyczne cząsteczki względnie stabilny chemicznie

tlen singletowy – wszystkie elektrony cząsteczki mają

sparowane spiny wypadkowy spin jest równy zero bardziej reaktywny

Wzbudzenie trypletowej cząsteczki tlenu do stanu

singletowego: pochłonięcie kwantu promieniowania nadfioletowego

(i promieniowania o mniejszej długości fali – większej energii)

niektóre reakcje chemiczne

FORMY WYSTĘPOWANIA TLENU:

rozkład elektronów na orbitalach

tlen trypletowy 3 O 2 p *2p

tlen singletowy 1 O

2 p *2p

Wolne rodniki tlenowe

Wolne rodniki:

na ogół są bardzo reaktywne dążą do sparowania elektronów

poprzez pozbycie się nadmiarowego elektronu przyłączenie elektronu od innej cząsteczki

zazwyczaj szybko wchodzą w reakcje z wieloma

różnymi cząsteczkami

7

WOLNY RODNIK - jest to atom (lub cząsteczka) zdolny

do samodzielnego istnienia, mający jeden lub więcej

niesparowanych elektronów (na orbicie walencyjnej).

Tlen może ulegać pełnej, czteroelektronowej redukcji:

8

O2 + 4e- + 4 H+ 2 H2O

O2 + e- O2-. anionorodnik ponadtlenkowy

O2 + 2e- +H+ H2O2 nadtlenek wodoru

O2-. + e- + H+

O2 + 3e- +H+ .OH rodnik hydroksylowy

Reakcje wolnorodnikowe

Inicjacja zachodzi w wyniku: radiolizy - rozpad cząsteczek wody i substancji w niej

rozpuszczonych pod wpływem promieniowania jonizującego

fotolizy - działanie promieniowania świetlnego prowadzące do wzbudzenia, jonizacji lub rozpadu cząsteczek

sonolizy związków organicznych – działanie ultradźwiękami na roztwory wodne, prowadzące do powstawania w nich reaktywnych form tlenu

jednoelektronowych reakcji redoks homolizy – rozpad cząstek inicjatorów

9


Propagacja polega na zmianie nosicieli niesparowanych

elektronów, przy nie ulegającej zmianie całkowitej liczbie

wolnych rodników.

Q* + RH → QH + R*

H2*C-CH2OH

H3C-CH2OH + *OH → H3C-*CHOH + H2O

H3C-CH2O*

10

przeniesienie atomów lub grupy atomów


Propagacja

11

addycja – przyłączenie się wolnego rodnika do cząsteczki

Q

I

Q* + R – C = C – R1 R – C* – C – R1 I I I I

H H H H

b- eliminacja - rozerwanie wiązania w położeniu b względem niesparowanego elektronu w stabilnej cząsteczce przekształconej w wolny rodnik

R – C – C* R* + C = C


Propagacja

12

jednoelektronowe reakcje redoks

R* + Q R + Q*

przegrupowania wewnątrzcząsteczkowe

(Ar)3C – *CH2 (Ar)2C* – CH2 – Ar


Terminacja – reakcja między dwoma wolnymi rodnikami, kończąca proces prolongacji

13

R1* + R2

* R1 – R2

Naturalne (komórkowe) źródła wolnych rodników

lizosom mieloperoksydaza

mitochondria

system transportu elektronów

cytoplazma oksydaza ksantynowa, ryboflawina, aminy katecholowe,

hemoglobina

retikulum endoplazmatyczne oksydaza transportująca elektrony cytochrom P-450

błona komórkowa

lipoksydazy, syntaza prostaglandynowa, oksydaza błonowa NADPH

14

Pozakomórkowe źródła wolnych rodników

Promieniowanie: ultrafioletowe, jonizujące

Warunki związane ze zmienną ilością tlenu atmosferycznego: komory hiperbaryczne stany zubożenia tlenowego

Zanieczyszczenia powietrza np.:

ozon, dwutlenek siarki, tlenki azotu, dym tytoniowy

Środki spożywcze skażone np. pestycydami, insektycydami, konserwantami

Niektóre leki i chemikalia tworzące rodniki w przemianach enzymatycznych np.:

paracetamol, cytostatyki z grupy antracyklin: adriamycyna, daunorubina

Czynniki wywołujące stres fizyczny i psychiczny

Ksenobiotyki środowiska domowego – kosmetyki, barwniki tekstylne, materiały

izolacyjne i uszczelniające, rozpuszczalniki, środki ochrony drewna

15

16

Anionorodnik ponadtlenkowy

O2-. anionorodnik ponadtlenkowy

HO2

. rodnik wodoronadtlenkowy (postać uprotonowana) Reakcja dysproporcjonowania O2

-* + O2-*

HO2

*+ HO2* H2O2 + O2

HO2

* + O2-*

W roztworach wodnych znajduje się w równowadze ze swą uprotonowaną formą, rodnikiem wodoronadtlenkowym. W pH=7,4 ok. 0,2% anionorodników ponadtlenkowych jest w formie uprotonowanej, łatwiej przenikającej przez błony niż obdarzony ładunkiem anionorodnik ponadtlenkowy.

17

Anionorodnik ponadtlenkowy podobieństwa i różnice

O2-* HO2

*

reaktywność dość duża stabilny reaktywność z anionami trudna łatwa przechodzenie przez błony trudno łatwo inicjacja peroksydacji lipidów nie zachodzi łatwo

anionorodnik rodnik ponadtlenkowy wodoronadtlenkowy

Nadtlenek wodoru – nie jest wolnym rodnikiem!

ulega reakcji dysproporcjonowania:

H2O2 + H2O2 2 H2O + O2

utlenia grupy tiolowe, indolowe, fenolowe i tioestrowe

łatwo przenika przez błony komórkowe

utlenia jony metali przejściowych Fe+2 + H2O2 OH* + OH- + Fe+3 Cu+1 + H2O2 OH* + OH- + Cu+2

Rodnik hydroksylowy

19

jeden z najsilniejszych utleniaczy niska bariera energetyczna mała specyficzność reakcji główne reakcje:

oderwanie atomu wodoru od alkanów H2C

* – CH2OH H3C – CH2OH + *OH H3C – *CHOH + H2O H3C – CH2O

* addycja do podwójnego wiązania (np. kwasu oleinowego) H3C – (CH2)7 – HC = CH – (CH2)7COOH + *OH

H3C – (CH2)7 – HC* – CH – (CH2)7COOH

OH

Inne aktywne formy tlenu

alotropowa odmiana tlenu – ozon O3 – występuje w atmosferze,

pochłania promieniowanie ultrafioletowe, jest silną trucizną

tlenek azotu NO powstaje w komórkach, w reakcjach z udziałem

syntazy tlenku azotu (NOS), w dymie tytoniowym utlenia się do *NO2 ,

uczestniczy w powstawaniu rodników węglowych i ROO*

1O2 - tlen w stanie wzbudzenia, powstaje z rozpadu nadtlenków, pod

wpływem światła, utlenia cholesterol, uszkadza aminokwasy: histydynę,

metioninę, tyrozynę, cysteinę, ulega reakcji addycji do alkenów i

wielonienasyconych kwasów tłuszczowych tworząc nadtlenki

kwas nadtlenoazotawy HONO2 - w reakcjach katalizowanych przez

jony metali reaguje z grupami –SH białek, jest dawca grupy -NO2 w

reakcji nitrowania nienasyconych kwasów tłuszczowych

kwas podchlorawy HOCl – wytwarzany głównie przez granulocyty

obojętnochłonne w reakcji katalizowanej przez MPO, utlenia grupy tiolowe

(–SH) białek i GSH (zredukowany glutation)

20

Tlenek azotu NO*

połączenie: atomu tlenu z ośmioma elektronami atomu azotu z siedmioma elektronami

reaguje z białkami:

zawierającymi centra żelazowo-siarkowe, jony metali przejściowych grupy hemowe

nietrwały w obecności tlenu 2NO* + O2 2NO2

*

w organizmie powstaje przy udziale enzymów - syntaz NO

21

Ditlenek azotu NO2*

2NO* + O2 2NO2*

reaguje ze związkami nienasyconymi (np. lipidami) tworząc wolne rodniki, z elektronem na atomie węgla

H H H H

NO2* + R – C = C – R1 R – C – C* –R1

NO2

rodniki organiczne powstające w reakcjach z tlenem:

rodniki nadtlenkowe ROO*

rodniki alkoksylowe RO* (+ NO2)

w wodzie dysproporcjonowanie:

2NO2* + H2O NO2

- + NO3- + 2H+

22

Nadtlenoazotyn – nie jest wolnym rodnikiem!!!

Tlenek azotu reaguje z anionorodnikiem ponadtlenkowym:

NO* + O2-* ONOO-

krótki czas półtrwania – 1s

silne właściwości utleniające

reaguje z grupami tiolowymi białek

reaguje z wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi

nitruje reszty tyrozylowe białek (katalizatory reakcji - jony metali przejściowych)

hamuje działanie oksydazy cytochromowej i innych elementów łańcucha oddechowego

reaguje z anionem HCO3- tworząc rodnik wodorowęglanowy HCO3

-*

23

Efekt działania reaktywnych form tlenu na komórki

24

utlenianie związków niskocząsteczkowych degradacja kolagenu utlenianie hemoglobiny inaktywacja enzymów i białek transportowych pęknięcia nici DNA, uszkodzenia zasad DNA, degradacja rybozy

G.Bartosz, „Druga twarz tlenu” uszkodzenia chromosomów peroksydacja lipidów błon modyfikacja właściwości antygenowych komórki zaburzenia struktury cytoszkieletu transformacja nowotworowa komórek powstawanie mutacji liza erytrocytów

G.B

art

osz:”

Dru

ga tw

arz

tle

nu”

Efekt działania reaktywnych form tlenu na organizm

choroba niedokrwienna serca, zawał mięśnia sercowego

miażdżyca,

choroby z autoagresji:

reumatoidalne zapalenie stawów

toczeń rumieniowaty

cukrzyca

dystrofia mięśniowa

następstwa grypy

choroby oczu – zaćma, retinopatie, jaskra

choroby neurologiczne - choroba Alzheimera, Parkinsona, zespół Downa, stwardnienie rozsiane

choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy

choroby nowotworowe

25

Wzmożone wytwarzanie wolnych rodników Stres oksydacyjny

stan organizmu związany z wytworzeniem wolnych rodników i reaktywnych form tlenu RFT

zaburzenie równowagi pro- i antyoksydacyjnej na korzyść stanu prooksydacyjnego

wzmożenie procesów prooksydacyjnych i zmiany degradacyjnych w komórkach

aktywacja białek stresu oksydacyjnego i niebiałkowych antyoksydantów

Komórki odpornościowe (makrofagi, fagocyty i neutrofile wytwarzają wolne rodniki w celu niszczenia czynników chorobotwórczych – wirusów, bakterii, grzybów

Wolne rodniki uczestniczą w: transporcie tlenu przez hemoglobinę aktywacji cytochromu P-450 syntezie prostaglandyn

26

Wybuch tlenowy reperfuzja - ischemia

Reperfuzja po niedokrwieniu (ischemii) następuje przy

niedrożności naczyń krwionośnych przy udarze, zawale

transplantacji narządów

zabiegach chirurgicznych

długim stosowaniu opaski uciskowej

niewłaściwej pozycji „drętwienie kończyn”

długotrwałym wysiłku fizycznym

27

Powstający stres oksydacyjny bardzo silnie uszkadza tkanki!!

Systemy obrony przed wolnymi rodnikami

28

I. Zapobieganie powstawaniu rodnika hydroksylowego usuwanie substratów reakcji – nadtlenku wodoru

i anionorodnika ponadtlenkowego wiązanie jonów metali przejściowych (ograniczenie

ciągu reakcji Fentona)

II. Inaktywacja wolnych rodników systemy enzymatyczne antyoksydanty niskocząsteczkowe „trzecia linia obrony” – naprawa uszkodzonego

materiału (genetycznego)


29

II. Białka chroniące przed reaktywnymi formami tlenu

1. dysmutaza ponadtlenkowa (SOD)

SOD

O2-. + O2

-. + 2H+ H2O2 + O2

2. katalaza (CAT)

CAT

2 H2O2 2 H2O + O2

Dysmutaza ponadtlenkowa SOD

SOD jest metaloproteiną składająca się z:

części białkowej (apoenzym)

katalitycznej grupy prostetycznej w formie atomu metalu pełniącej funkcję centrum aktywnego.

Reakcja przebiega dwuetapowo:

I etap - redukcja jonu metalu i uwolnienie O2

M(n+1) +-SOD + O2−* → Mn+ -SOD + O2

II etap - utlenienie jonu metalu z udziałem

O2−* i H+ i wytworzenie H2O2

Mn+ -SOD + O2−* + 2 H+ → M(n+1) +-SOD + H2O2

gdzie: M = Cu +; Mn 2+; Fe 2+; Ni 2+ 30

Katalaza CAT

enzym z grupy oksydoreduktaz katalizujący proces rozkładu H2O2 do H2O i O2

homotetramer, zbudowany z czterech identycznych podjednostek

każda z podjednostek katalazy ma układ hemowy z położonym centralnie atomem żelaza (Fe3+)

Fe3+ w miejscu aktywnym związany czteroma wiązaniami koordynacyjnymi z azotem struktury hemu, piąte wiązanie tworzy z tyrozyną w łańcuchu polipeptydowym białka katalazy

podstawowa funkcja katalazy w komórkach - udział w reakcji dysproporcjonowania nadtlenku wodoru:

2 H2O2 → 2 H2O + O2

31


32

II. Białka chroniące przed reaktywnymi formami tlenu

3. peroksydaza glutationowa (GSH-Px)

GSH-Px

2 GSH + H2O2 GSSG + 2 H2O

białko – SH + GSSG białko – S – SG + GSH

białko + GSSG białko + 2 GSH

SH SH S – S

HSe-CH2-CH-COO-

+NH3

selenocys-

steina

Peroksydaza glutationowa GPx (GSH-PX)

rodzina enzymów katalizujących reakcję redukcji H2O2 do wody z jednoczesnym przejściem zredukowanego glutationu GSH w utleniony disulfid glutationu (GSSG):

2GSH + H2O2 → GSSG + 2H2O

redukują nadtlenki organiczne (np. nadtlenki lipidów) do alkoholi:

GSH + ROOH → ROH + GSSG + H2O

zawierają selen pod postacią selenocysteiny w centrum aktywnym - selenoperoksydazy

33

GPx

GPx

HSe-CH2-CH-COO-

+NH3

Selenocysteina (Sec): aminokwas obecny w licznych białkach enzymatycznych budowa podobna do cysteiny, ale w miejscu atomu siarki cysteiny obecny jest atom selenu.


II. Białka chroniące przed reaktywnymi formami tlenu 4. reduktaza glutationowa (GR) reduktaza glutationowa GSSG + NADPH + H+ 2 GSH + NADP+ wykorzystuje NADPH jako czynnik redukujący (źródło

elektronów) występuje w cytozolu i mitochondriach główna funkcja - utrzymywanie prawidłowego stężenia GSH

w komórkach poprzez przekształcenie GSSG w GSH udział w mechanizmach antyoksydacyjnych

potwierdzony zwiększeniem mRNA dla GR równocześnie z nasileniem ekspozycji na czynniki prowadzące do stresu oksydacyjnego


35

III. Antyoksydanty niskocząsteczkowe

1. antyoksydanty hydrofilowe

glutation - g - glutamylocysteinyloglicyna

kwas askorbinowy – witamina C

kwas moczowy

2. antyoksydanty hydrofobowe

tokoferole – witamina E

karotenoidy

ksantofile

likopen

Glutation g-glutamylocysteinyloglicyna (g-glu-cys-gly)

najbardziej rozpowszechniony niskocząsteczkowy związek tiolowy w przyrodzie;

występuje we wszystkich komórkach prokariotycznych i eukariotycznych

grupa tiolowa (–SH) zredukowanego GSH może szybko ulec utlenieniu; powstaje forma utleniona - disulfid glutationu GSSG

2 GSH + H2O2 → GSSG +2H2O

36

Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe

Glutation g-glutamylocysteinyloglicyna (g-glu-cys-gly)

Detiolacja (deglutationylacja) - przywracanie grup tiolowych białek do postaci zredukowanej

37


Neutralizacja wolnych rodników i RFT grupa tiolowa może reagować z O2

*-, *OH, H2O2 RSH + O2

*- + H+ → RS* + H2O2

2 RSH + H2O2 → 2 RS* + 2H2O RSH + *OH → RS* + H2O 2 RS* → RSSR

organizm odtwarza GSH za pomocą reduktazy glutationowej


38


w płynach ustrojowych jest prawie całkowicie zdysocjowany (99%) i występuje w postaci anionu askorbinianowego (AH–)

askorbinian (AH–) ma właściwości redukujące: z czynnikami utleniającymi w wyniku redukcji

jednoelektronowej może tworzyć wolny rodnik askorbylowy (A*-) o małej reaktywności chemicznej

w redukcji dwuelektronowej powstaje kwas dehydroaskorbinowy (DHA), nietrwały i może się rozpadać do kwasu 2,3-diokso-L-gulonowego, który jest podatny na dalsze utlenianie, prowadzące do powstania kwasu szczawiowego i L-treonowego


39


Ma bardzo silne właściwości redukujące w stosunku do:

anionorodnika ponadtlenkowego, rodnika hydroksylowego,

nadtlenku wodoru,

rodników nadtlenkowych

w wysokich stężeniach zmiata wolne rodniki regulując potencjał oksydacyjno-redukcyjny

może wykazywać właściwości prooksydacyjne


Witamina C - działanie prooksydacyjne !

w niskich stężeniach askorbinian może wykazywać działanie prooksydacyjne

aktywność prooksydacyjna jest związana ze zdolnością do interakcji z jonami metali przejściowych, głównie Fe3+ i Cu2+ :

Fe3+ + AH– → Fe2+ + A*- + H+

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + *OH + OH– reakcja Fentona

powstające RFT w pewnych warunkach mogą niszczyć komórki zwierzęce, w tym komórki nowotworowe

mieszanina askorbinianu z jonami metali przejściowych, w badaniach in vitro ma zdolność inaktywacji wielu białek, niszczenia tłuszczów i DNA

w warunkach laboratoryjnych mieszanina jonów żelazowych i askorbinianu jest używana w celu indukowania powstawania rodnika *OH 40


41

kwas moczowy

wiąże jony żelaza

reaguje z oksydantami

anionorodnik moczanowy jest stabilny

kwas moczowy

alantoina

Hydrofilowe antyoksydanty niskocząsteczkowe. Kwas moczowy

w fizjologicznym zakresie pH występuje w formie zdysocjowanej jako anion moczanowy, który jest bardziej stabilny i nie reaguje z O2

anionorodnik moczanowy jest stabilny

reaguje z oksydantami: 1O2, *OH, H2O2, LOOH, HOCl, ONOO-

nie reaguje z O2*-

wiąże jony żelaza

w obecności ONOO- kwas moczowy jest bardzo szybko degradowany, a produkty jego rozkładu mogą być cytotoksyczne.

w wysokich stężeniach lub w obecności jonów Cu+/Cu2+ kwas moczowy (lub jego pochodne) może nasilać peroksydację lipidów – działanie prooksydacyjne

42

Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe

43

Bilirubina

u ssaków bilirubina powstaje wskutek degradacji części porfirynowej hemu, po uprzednim wyłączeniu i zmagazynowaniu jonu żelaza

degradacja hemu prowadzi do powstania zielonkawej biliwerdyny, która następnie ulega redukcji do bilirubiny przy udziale enzymu – reduktazy biliwerdynowej – i NADPH (dawcy protonu)


44

Bilirubina jako antyoksydant

jest jednym z głównych antyoksydantów obecnym w osoczu krwi i w błonach komórkowych

chroni przed peroksydacją kwas linolenowy (jedna cząsteczka bilirubiny chroni co najmniej 100 cząsteczek kwasu)

dezaktywuje tlen singletowy

sprzężona z glukoronianem reaguje z kwasem HClO

reaguje z rodnikami nadtlenkowymi

ROO* + Brb ROOH + Brb*

Brb* + ROO* Brb-OOR

Brb* + O2 Brb-OO*

Witamina E - tokoferole główny antyoksydant rozpuszczalny w lipidach

obejmuje 8 różnych postaci - każda zbudowana jest z układu pierścieniowego 6-chromanolu i szesnasto węglowego– fitylowego łańcucha bocznego

łańcuch boczny jest nasycony – tokoferole (różnią się liczbą i położeniem grup -CH3)

łańcuch boczny zawiera trzy wiązania podwójne - tokotrienole

45


jeden z głównych związków chroniących nasz organizm przed stresem oksydacyjnym

uczestniczy w pierwszej linii obrony przed RFT efektywnie wygaszając 1O2

nie dochodzi do jego reakcji z resztami wielonienasyconych kwasów tłuszczowych fosfolipidów błon komórkowych oraz

hamowana jest reakcja peroksydacji i generowania ich rodników

w drugiej linii obrony szybko reaguje z wolnymi rodnikami nadtlenkowymi lipidów:

unieczynnia je

przerywa ich wytwarzanie oraz

hamuje ciąg wolnorodnikowych reakcji łańcuchowych uszkadzających komórki

46

Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Antyoksydacyjne działanie a-tokoferolu

Tokoferole mogą działać prooksydacyjnie !

podczas redukcji Fe3+ do Fe2+ i Cu2+ do Cu+ tokoferole stymulują powstawanie rodników *OH

rodnik a-T* poprzez stosunkowo wolną reakcję jest zdolny oderwać wodór z cząsteczki wielonienasyconego kwasu tłuszczowego - działa jako słaby promotor utleniania tłuszczów bogatych w nienasycone kwasy tłuszczowe:

a-T* + RH → R* + a-TH

47

Hydrofobowe antyoksydanty niskocząsteczkowe Prooksydacyjne działanie a-tokoferolu


Witamina A – retinol jako antyoksydant

48

działa zarówno w I jak i II linii obrony przed RFT (podobnie jak witamina E)

w procesach prewencyjnych efektywnie wygasza tlen singletowy

w reakcjach wolnorodnikowych na etapie terminacji neutralizuje wolne rodniki powstające podczas peroksydacji lipidów

właściwości antyoksydacyjne witaminy A wynikają z obecności w cząsteczce sprzężonych układów wiązań C=C w łańcuchu bocznym

retinol ma większą zdolność usuwania rodnika peroksylowego w porównaniu z witaminą E

48


Karotenoidy należą do izoprenoidów;

obejmują kilkaset związków, z których około 50 występuje w żywności

różnią się położeniem wiązań podwójnych oraz brakiem lub obecnością pierścienia alicyklicznego (β-jononu) w cząsteczce

a, b i g -karoten wykazują aktywność prowitaminy A, zaliczane są do odżywczych składników żywności, likopen jest naturalną substancją nieodżywczą

50

Ksantofile (oksykarotenoidy)

pochodne tlenowe karotenów (hydroksylowe, ketonowe, aldehydowe, karboksylowe)

powstają podczas utleniania karotenów przy pomocy enzymów

występują, obok karotenoidów, w tkankach roślinnych (stanowią 60-70%

związków karotenoidowych) i zwierzęcych:

luteina - 3,3’-dihydroksy pochodna α-karotenu - występuje praktycznie w

tkankach wszystkich roślin zielonych

zeaksantyna - izomer luteiny - wyizolowana z nasion kukurydzy

astaksantyna – barwnik pancerzy skorupiaków, jeżowców, piór i nóg ptasich

kryptoksantyna - pomarańczowy barwnik owoców papryki i pomarańczy

fukoksantynę – barwnik brunatnic uczestniczący w fotosyntezie

kapsorubina i kapsantyna - główne barwniki papryki

51


Antyoksydacyjne funkcje karotenoidów i ksantofili

dzięki obecności skoniugowanej struktury podwójnych wiązań, mogących delokalizować niesparowany elektron usuwają wolne rodniki (*OH, O2

-*, RO*)

są silnymi wygaszaczami tlenu singletowego (I linia obrony)

zabezpieczają przed powstawaniem nadmiernej ilości reaktywnych form tlenu podczas fotosyntezy (szczególnie tlenu singletowego)

w badaniach in vitro wykazano, że b-karoten hamuje peroksydację lipidów przy małym stężeniu tlenu, lecz nie hamuje tego procesu gdy stężenie tlenu jest duże

badania wykazały, że b-karoten nie zabezpiecza dostatecznie frakcji lipidowych krwi (LDL) przed peroksydacją 52

„Kolorowe” antyoksydanty

POMIDOR – karotenoidy, głównie likopen, wit.C

SZPINAK, KAPUSTA WŁOSKA, BOTWINA – wit. B, kwas foliowy (obniża poziom homocysteiny), fitozwiązki – luteina, zeaksantyna

BROKUŁY– fitozwiązki ( indol-3-karbinol ), b - karoten, wit.C, błonnik. Rośliny krzyżowe zmniejszą zapadalność na raka piersi, żołądka, okrężnicy

MALINY – antocyjany, polifenole, wit. C, B, PP, mikroelementy – żelazo, magnez, kwas ellagowy – właściwości antywirusowe i antybakteryjne

ORZECHY – wit. E, kwasy mono- i wielonienasycone poprawiają poziom „dobrego” cholesterolu, orzechy włoskie mają kwas ellagowy inicjuje on proces apoptozy komórek nowotworowych

ZIELONA HERBATA – polifenole tzw. katechiny (moc antyoksydacyjna 100 razy większa niż wit. C), powstrzymują dopływ składników pokarmowych do guzów we wczesnym stadium rozwoju

CZERWONE WINO – polifenole m.in. resveratrol podnoszą poziom HDL

RYBY – łosoś, makrela, tran

55

Documents

Pomorski Uniwersytet Medyczny