Czym są i jak działają przeciwutleniacze?

Terminy takie jak „przeciwutleniacze” czy „ochrona przed wolnymi rodnikami” ewidentnie kojarzą się nam ze zdrowiem. Tymczasem okazuje się, że taki sposób ich postrzegania jest przesadnie powierzchowny i prowadzi niekiedy do nieuzasadnionych wniosków i idących z nimi w parze – szkodliwych praktyk, polegających na przyjmowaniu bardzo dużych dawek antyoksydantów. Warto więc zapoznać się z podstawowymi informacjami dotyczącymi tego czym są i jaką rolę biologiczną spełniają przeciwutleniacze, by w sposób umiejętnych korzystać z ich dobrodziejstw nie narażając się jednoczenie na negatywne skutki ich nadmiaru.

Przeczytaj koniecznie:

Jesienno-zimowa suplementacja witaminowa

Kilka słów wstępu

Przeciwutleniaczami nazywamy cząsteczki, które wykazują zdolność do wiązania wolnych rodników, zanim dojdzie do uszkodzenia komórki. Ich charakterystyczną cechą jest też to, że zdolność antyoksydacyjną ujawniają w stosunkowo niskich stężeniach (w porównaniu do substancji które ulegają utlenieniu). W najogólniejszym ujęciu przeciwutleniacze dzielimy na enzymatyczne i nieenzymatyczne. W ujęciu szczegółowym można dokonać także bardziej kierunkowego podziału, na podstawie cech takich jak rozpuszczalność (w wodzie bądź tłuszczach), struktura, występowanie, kinetyka reakcji, w których uczestniczą. Warto też wiedzieć, iż niektóre antyoksydanty wykazują zdolność do „regenerowania”. Podobnie też, istotny jest fakt, że w pewnych warunkach przeciwutleniacze zamieniają się w związki o właściwościach pro oksydacyjnych. Niekiedy fakt ten może okazać się źródłem pewnych problemów (tak dzieje się np. w przypadku beta karotenu w pęcherzykach płucnych palaczy).

Przeciwutleniacze enzymatyczne

Nie ulega wątpliwości, że determinujące znaczenie w obronie organizmu przed rodnikami pełnią antyoksydanty endogenne, którymi najczęściej są ustrojowe enzymy. Peroksydaza glutationowa jest najważniejszym wewnątrzustrojowym czynnikiem biorącym udział w enzymatycznej ochronie przed wolnymi rodnikami. W wyniku jej aktywności dochodzi przemiany reaktywnego nadtlenku wodoru do cząsteczki wody, czemu towarzyszy utlenienie cząsteczek glutationu. Wydajność tego procesu nie jest szczególnie wysoka, czego nie można powiedzieć o dwóch innych enzymach antyoksydacyjnych. Przykładem najbardziej wydajnego przeciwutleniacza tego typu jest dysmutaza ponadtlenkowa, która katalizuje reakcję przemiany anionorodników ponadtlenkowych do tlenu cząsteczkowego i nadtlenku wodoru. Kolejnym ważnym enzymem antyoksydacyjnym jest katalaza , która rozkłada nadtlenek wodoru do tlenu cząsteczkowego i wody. Enzym ten także działa z bardzo dużą wydajnością, jedna jego cząsteczka jest w stanie zneutralizować nawet 6 milionów cząsteczek nadtlenku wodoru w ciągu jednej minuty!

Przeciwutleniacze egzogenne

Ważnym ogniwem wspomagającym aktywność antyoksydantów enzymatycznych są przeciwutleniacze nieenzymatyczne, do których należą m.in. witamina C, witamina E, kwas alfa-liponowy (w skrócie: ALA), karoteny, flawonoidy, a także – melatonina i glutation. Co ciekawe związki te mogą „regenerować” się wzajemnie.

Przykładowo, witamina C pomaga w odtwarzaniu aktywnej formy witaminy E. Dodatkowo kwas zwiększa stężenie wewnątrzkomórkowego glutationu, który chroni fragmenty białka przed utlenianiem. Oprócz tego witamina C sama w sobie jest przeciwutleniaczem i neutralizuje wolne rodniki. Witamina E natomiast ochrania komórki przed utlenianiem lipidów oddając atomy wodoru i przekazując je na cząsteczki tłuszczów. W efekcie powstaje utleniona forma tokoferolu, która – jak już zostało to wspomniane - może zostać odtworzona przy obecności witaminy C.

Innym aktywnym związkiem, o którym warto wspomnieć szerzej jest kwas alfa-liponowy - rozpuszczalny zarówno w wodzie jak i w tłuszczach co sprawia, że jest on  dość uniwersalnym antyoksydantem. Oprócz zdolności do wymiatania reaktywnych form tlenu wykazuje on zdolności także do chelatowania jonów metali, a także przywracania prawidłowej funkcji enzymów utraconej w wyniku reakcji wolnorodnikowych.

Zdecydowanie najważniejszym i najbardziej powszechnie obecnym w środowisku komórkowym komórkach przeciwutleniaczem nieenzymatycznym jest glutation. Ma on budowę peptydową, a tworzą go trzy aminokwasy: kwas glutaminowy, cysteina i glicyna. Oprócz zdolności do wymiatania wolnych rodników dodatkowo uczestniczy m.in. w metabolizmie ksenobiotyków, i odtwarzaniu innych przeciwutleniaczy. Nagromadzenie cząsteczek utlenionego glutationu wewnątrz komórek stanowi marker natężenia stresu oksydacyjnego.

Na temat antyoksydacyjnych właściwości melatoniny mówi i pisze się stosunkowo niewiele. Tymczasem jak się okazuje, hormon snu oprócz powiązania z regulowaniem rytmu dobowego chroni struktury DNA i błony komórkowe przed uszkodzeniami. Niestety, w przeciwieństwie do innych przeciwutleniaczy nie ulega regeneracji. Nasilony stres oksydacyjny może więc doprowadzić do obniżenia jej poziomu. Na szczęście, melatonina w przeciwieństwie do związków takich jak witaminy jest produkowana w ustroju przez szyszynkę.

Karotenoidy bez wątpienia posiadają pożądane właściwości antyoksydacyjne. Ich specyficzna budowa (obecność wiązań podwójnych) sprawia, że znakomicie przechwytują cząsteczki tlenu singletowego, a także reagują z rodnikami nadtlenkowymi, ponadtlenkowymi i wodorotlenowymi, chroniąc organizm przed ich destrukcyjnym wpływem. Niemniej, niektóre z karotenów w pewnych okolicznościach zachowywać się mogą jak silne prooksydanty. Tak dziać się może np. przy wysokim ciśnieniu parcjalnym tlenu, które występuje w pęcherzykach płucnych. To właśnie dlatego badania z zastosowaniem dużych dawek beta karotenu u palaczy przyniosły skutek odwrotny do spodziewanego…

Flawonoidy są dość obszerną grupą związków występujących naturalnie w pokarmach roślinnych. Należą do nich flawony, flawanony, flawonole, izoflawony i antocyjanidyny. Przykładami związków tego typu są chociażby rutyna występująca w cytrusach czy katechiny obecne w herbacie. Ich właściwości antyoksydacyjne wynikają ze zdolności do przerywania reakcji rodnikowych i chelatowania jonów metali.

Podsumowanie

Antyoksydanty są nam niezbędne do życia. Bez nich funkcjonowanie organizmu byłoby po prostu niemożliwe. Pomimo iż kluczową rolę w ochronie przed stresem oksydacyjnym pełnią przeciwutleniacze endogenne, to związki egzogenne także mają w tej materii bardzo istotne znaczenie. W kolejnych artykułach przedstawię zbiór informacji na temat tego co w praktyce daje dieta zasobna w antyoksydanty, wskażę najbardziej obfite ich źródła, a także przedstawię dane wskazujące na ewentualne konsekwencje zbyt wysokiego ich udziału.