Antioxidanty v ľudskej výžive

Posledné desaťročia priniesli nový pohľad na vznik mnohých ochorení. Ukázalo sa, že niektoré zdanlivo úplne rozdielne nemoci (infarkt srdcového svalu, mozgová porážka, rakovina pľúc, očný zákal, cukrovka a mnohé ďalšie) majú podobnú príčinu: pri ich vzniku hrajú rozhodujúcu úlohu voľné kyslíkové radikály. Voľné radikály sú molekuly, ktoré obsahujú jeden alebo viacero nespárovaných elektrónov a následkom toho sú chemicky extrémne reaktívne. Tvoria sa v tele pri dýchaní, ale vznikajú aj pod vplyvom cudzorodých látok, nadbytku slnečného a iného žiarenia, ako aj pri vdychovaní cigaretového dymu a výfukových zplodín. Voľné radikály sú normálnou súčasťou látkovej premeny a prostredníctvom niektorých svojich foriem, napr. oxidu dusnatého NO, prenášajú rad životne dôležitých informácií do buniek (Vesmír 72, 255, 1993/5) a sú tiež významnou súčasťou imunitných systémov. Keď biela krvinka pohltí baktériu, začne tvoriť obrovské množstvo kyslíkových radikálov, ktoré baktériu doslova „spália“. Ak však organizmus stratí nad tvorbou a likvidáciou voľných radikálov kontrolu, môže byť jeho zdravotný stav vážne ohrozený „bombardovaním“ buniek a veľkých molekúl voľnými radikálmi.

Do skupiny „voľnoradikálových chorôb“ sa dnes zaraďujú ateroskleróza a trombóza, niektoré druhy rakoviny (hlavne rakovina pľúc), diabetes závislý na inzulíne, zákaly rohovky, poruchy imunitných systémov a vlastne aj „choroba všetkých“ – starnutie. Medzi voľné kyslíkové radikály patrí superoxidový anión O₂^–, veľmi agresívny hydroxylový radikál .OH a nepriamo i jeho prekurzor, príslušník veľkej skupiny tzv. aktívnych foriem kyslíka, peroxid vodíka H₂O₂ . Do tejto skupiny patrí aj singletový kyslík, ktorého periférne elektróny sú excitované na vyšší orbital so zmeneným spinom. Nespárovaný elektrón v elektrónovom obale atómového jadra podmieňuje vysokú chemickú reaktivitu radikálov, ktoré atakujú mnohé bielkoviny a nukleové kyseliny. Touto cestou voľné radikály môžu narušovať prenos genetickej informácie a poškodzujú aj štrukturálne bielkoviny a enzýmy. Hlavným terčom kyslíkových radikálov sú fosfolipidy, ktoré vytvárajú membrány vnútrobunkových štruktúr (mitochondrie, endoplazmatické retikulum a iné). Nenasýtené mastné kyseliny v membránových fosfolipidoch sa týmto zásahom menia na lipidperoxidy. Membrána obsahujúca lipidperoxidy stráca svoje pôvodné vlastnosti, mení sa aktivita enzýmov naviazaných na membrány i transport metabolitov do buniek. Touto cestou vyvolávajú kyslíkové radikály celú kaskádu ďalších voľnoradikálových reakcií, ktoré vedú k nekontrolovateľnému zmnožovaniu sekundárnych radikálov a k vážnemu ohrozeniu normálnych fyziologických procesov.

Starší pohľad na vznik cievnych ochorení zdôrazňoval tri hlavné rizikové faktory: vysokú hladinu krvného cholesterolu (hlavne jeho nebezpečnej frakcie, prenášanej v krvi guľovitými časticami lipoproteínov nízkej hustoty, LDL), vysoký krvný tlak a fajčenie. Mnoho kardiakov má však v krvi často pomerne nízke hladiny cholesterolu, mnohí z nich nefajčia a nemajú ani vysoký krvný tlak, ale napriek tomu sú ich cievy ateroskleroticky zmenené. Údaje získané rozsiahlym výskumom v poslednom desaťročí ukázali, že jedným z ďalších rizikových faktorov kardiovaskulárnych ochorení je neschopnosť organizmu ochrániť častice LDL pred okysličením. Aterosklerotické usadeniny v cievnych stenách obsahujú veľké množstvo oxidovaného cholesterolu a lipidperoxidov, ktoré vznikli pôsobením radikálov.

Dnes vieme, že hlavne oxidované častice LDL vyvolávajú aterosklerózu a trombózu. Pôvodné, oxidačne nezmenené častice LDL sa odstraňujú z krvi prostredníctvom LDL-receptorov lokalizovaných na povrchu buniek. Touto cestou sa cholesterol dostáva do rôznych orgánov, ktoré ho používajú na výstavbu bunkových stien a výrobu steroidných hormónov. Hlavná časť cholesterolu odchádza do pečene, ktorá ho zneškodňuje premenou na žlčové kyseliny. U osôb s vyváženou výživou každá častica LDL obsahuje vo svojom obale 6 molekúl vitamínu E, ktorý chráni LDL pred útokom voľných radikálov. Vitamín C cirkulujúci v krvi jednak priamo likviduje kyslíkové radikály, jednak regeneruje vitamín E spotrebovaný pri antioxidačnej ochrane LDL-častíc. Nedostatok antioxidantov v potrave a zvýšená tvorba voľných radikálov vedú k nerovnovážnemu stavu, k oxidačnému stresu. Radikálmi oxidované častice LDL pôsobia toxicky na bunky cievnej steny a ukladajú sa do ciev vo forme penových buniek preplnených cholesterolom. Ak tento proces trvá dlhšiu dobu, z penových buniek vznikajú tukové pláty, ktoré sú vlastne prvým štádiom aterosklerotickej prestavby cievneho systému.

Aj keď mnoho základných otázok o vzniku zhubných nádorov zostáva otvorených, vie sa, že v podstate ide o chybný prenos informácie uloženej v bunkovom jadre, v molekule kyseliny deoxyribonukleovej (DNA). Tento informačný omyl môže vyplývať jednak z dedične prenášanej poruchy, ale tiež z nesčíselného množstva faktorov daných životným štýlom, výživou i životným prostredím, ktorých spoločným menovateľom je nadmerná nekontrolovaná tvorba voľných radikálov. Do organizmu vstupujú mnohé cudzorodé látky, napr. benzpyrén z cigaretového dymu, toxické kovy a zvyšky pesticídov z potravín, olovo a oxidy dusíka z výfukových plynov, stovky látok produkovaných v elektrárňach, teplárňach, v chemickom priemysle atď. Okrem toho na ľudský organizmus pôsobia vírusy a rôzne druhy žiarenia. Všetky tieto faktory vyvolávajú zvýšenú tvorbu aktívnych foriem kyslíka, ktoré sú schopné reagovať s DNA v jadre a vyvolať karcinogenézu. Na tieto zložité procesy pôsobia genetické vplyvy, psychický stav a mnoho faktorov pochádzajúcich z výživy, najmä antioxidanty, ktoré môžu riziko zhubného bujnenia zmierňovať.

Organizmus si sám vytvára rad ochranných mechanizmov, ktoré likvidujú voľné radikály tým, že ich viažu alebo priamo rozkladajú (napr. rôzne antioxidačné enzýmy). Okrem toho sa v potrave vyskytuje viacero antioxidačne pôsobiacich látok, ktoré zabraňujú vzniku a zmnožovaniu voľných kyslíkových radikálov, napr. selén, zinok, karotenoidy, vitamín E, vitamín C, bioflavonoidy, látky obsahujúce sulfhydrylové SH-skupiny a mnoho ďalších. Nízka spotreba antioxidantov je asi jednou z príčin zlého zdravotného stavu obyvateľov strednej a východnej Európy. V dennej tlači sa však objavil rad článkov, ktoré nekriticky hodnotia význam antioxidantov v medicíne a pripisujú im až zázračné liečebné účinky. Cieľom tohto prehľadu je podať kritický rozbor súčasného stavu poznania o využití antioxidantov v prevencii kardiovaskulárnych a nádorových ochorení.

Ľudia už od pradávna tušili, že v rastlinách sa nachádzajú látky, ktoré pôsobia priaznivo na cievny systém. Liečitelia v starej Indii používali pre liečbu srdca a ciev koncentráty niektorých plodov. Stáročné skúsenosti Číňanov zaradili medzi „zázračné ovocie“ drobné plody aktinídií, ktoré u nás poznáme pod názvom kiwi. V mnohých krajinách sa oddávna zdôrazňovali liečebné účinky čiernych ríbezlí. Všetky staré učebnice dietetiky doporučujú pri ochoreniach srdca a ciev zaraďovať do jedálnička čo najčastejšie zeleninovo-ovocné dni. Súčasný výskum tieto skúsenosti potvrdzuje. Rozsiahle epidemiologické štúdie opakovane dokázali, že populačné skupiny s vysokou spotrebou ovocia a zeleniny (napr. vegetariáni, budhistickí mnísi a iné) majú hladiny cholesterolu omnoho nižšie než rovnako starí ľudia, ktorí konzumujú bežnú európsku stravu. Výskum v Kalifornii odhalil prekvapivo nízku kardiovaskulárnu úmrtnosť u príslušníkov náboženskej sekty adventistov siedmeho dňa, ktorí sú prevažne vegetariánmi. Rozsiahly prospektívny severoamerický projekt NHANES stanovil príjem vitamínu C u vyše 11 000 osôb a sledoval ich zdravotný stav 10 rokov. Kardiovaskulárna úmrtnosť mužov s najnižším príjmom vitamínu C bola takmer dvojnásobná v porovnaní so skupinou na najvyššom príjme askorbovej kyseliny. Staršie osoby s nízkym príjmom vitamínu C majú podstatne vyššiu úmrtnosť zavinenú mozgovou porážkou. U 747 obyvateľov Massachusetts starších ako 60 rokov stanovili v ich krvi množstvo vitamínu C a sledovali ich ďalších 9 až 12 rokov. Relatívne riziko úmrtia (najmä na infarkt myokardu) bolo u osôb s nízkym zásobením vitamínom C až dvojnásobne vyššie (viď graf). Je preto pravdepodobné, že chronický nedostatok vitamínu C zvyšuje riziko chorobných zmien na cievach a naopak optimalizácia príjmu vitamínu C pôsobí ochranne. Konečnú odpoveď zrejme dajú intervenčné štúdie, v ktorých sa dlhodobe sleduje účinok antioxidantov, napr. doteraz neukončená štúdia u 8000 amerických zdravotných sestier (Women Antioxidant and Cardiovascular Study – WACS), ktorým sa podáva vitamín C, vitamín E a β-karotén.

Vo veľkej medzinárodnej štúdii sledovali švajčiarski autori u šestnástich európskych populácií hladiny antioxidantov a získané výsledky korelovali s kardiovaskulárnou úmrtnosťou (Vitamin Substudy, WHO/MONICA Project). Zistili, že vysoká úmrtnosť sa vyskytovala najmä v oblastiach s nízkym zásobením vitamínom E. Údaje získané v rozsiahlej intervenčnej štúdii v čínskej provincii Linxian naznačujú, že podávanie 60 mg vitamínu E v kombinácii s ďalšími antioxidantami znížilo úmrtnosť zapríčinenú mozgovou porážkou. Dve veľké prospektívne štúdie prevedené v USA na zdravotných sestrách a lekároch ukázali, že osoby, ktoré prijímali denne 100–250 mg tokoferolu, mali až o 40 % znížené riziko koronárneho ochorenia. Nedávno publikovaná veľká anglická štúdia (CHAOS) našla znížené riziko infarktu myokardu u pacientov s koronárnym ochorením, ktorí prijímali denne 400–800 mg α-tokoferolu. Tak vysoké dávky vitamínu E je však možné získať jedine z vitamínových preparátov, nie z potravy. U žien po menopauze však riziko úmrtia na kardiovaskulárne ochorenie signifikantne klesalo so zvyšovaním príjmu vitamínu E iba z potravy.

Je pravdepodobné, že optimálny preventívny účinok vitamínu E sa dosahuje pri hladinách v krvnej plazme nad 25–30 mikromólov na liter. V našej populácii sa tak vysoké hladiny tokoferolu vyskytujú zriedka. Oficiálne doporučené dávky pre dospelých sa pohybujú medzi 8–10 mg α-tokoferolu na osobu za deň. Spotrebu vitamínu E prudko zvyšuje vysoký konzum nenasýtených olejov, ktoré vyžadujú antioxidačnú ochranu. Mnoho autorov sa domnieva, že u osôb, ktoré sa vystavujú alebo sú vystavené rôznym vplyvom (fajčenie, alkohol, cudzorodé látky, niektoré farmaká, rôzne formy žiarenia, infekcie, vysoká telesná aktivita a iné) by mal byť príjem vitamínu E podstatne vyšší, okolo 50 mg/deň.

Do β-karoténu, ako aj do vitamínu A, ktorý z karoténu vzniká, sa vkladalo veľa nádejí, pretože u týchto látok sa očakávali protirakovinové účinky. Novšie údaje získané v rozsiahlych štúdiách vo Fínsku a v USA, v ktorých sa fajčiarom alebo pracovníkom s azbestom podával β-karotén, resp. vitamín E, však priniesli sklamanie: β-karotén neovplyvňoval, alebo dokonca zvyšoval riziko pľúcnej rakoviny a nemal vplyv ani na výskyt kardiovaskulárnych ochorení. Nedávno ukončená, rozsahom impozantná štúdia, v ktorej sa 22 000 americkým lekárom po dobu 12 rokov podával β-karotén, ukázala, že β­karotén nemal ani pozitívny, ani negatívny efekt, a to ani na cievne, ani na nádorové ochorenia. Niektorí odborníci sa však nevzdávajú, pretože okrem β­karoténu sa v prírode nachádza obrovské množstvo iných karotenoidov. Predpokladá sa napr. ochranný účinok lykopénu, hlavného karotenoidu z rajčín. V každom prípade však najlepšia ochrana pred pľúcnou rakovinou je prestať alebo lepšie ani nezačať fajčiť.

Selén (Se) je súčasťou glutationperoxidázy, enzýmu, ktorý rozkladá peroxid vodíku a touto cestou chráni organizmus pred aktívnymi formami kyslíka. Pacienti s infarktom srdcového svalu mávajú v krvnom sére znížené koncentrácie selénu. Veľká prospektívna štúdia vo Fínsku ukázala, že hladiny selénu pod 35 mikrogramov na liter séra zvyšujú riziko úmrtia na ischemickú chorobu srdca takmer sedemnásobne v porovnaní s osobami, ktoré mali hladinu Se nad 35 μg/l. Zaujímavý dôkaz o úlohe selénu pri poruchách kardiovaskulárneho systému podali holandskí autori. Využili skutočnosť, že koncentrácia selénu v nehtoch podáva informáciu o tom, ako vysoká bola hladina selénu v krvi približne pred rokom. Dokázali, že pacienti s akútnym infarktom myokardu mali už rok predtým znížené zásobenie organizmu selénom. Výsledky rozsiahlej čínskej intervenčnej štúdie dokazujú, že podávanie 50 mikrogramov selénu na osobu a deň spoločne s vitamínom E a karoténom znižuje úmrtnosť spôsobenú mozgovou porážkou. Existuje zrejme určitá kritická hladina selénu, pod ktorou sa zvyšuje riziko aterosklerotickej prestavby cievneho systému. Viacerí odborníci tvrdia, že z hľadiska prevencie sú optimálne koncentrácie nad 100 μg Se/l. Obyvatelia väčšiny európskych krajín majú v krvnom sére hladiny od 50 po 110 μg/l. Výsledky, ktoré sme získali u zdravých obyvateľov z oblasti Bratislavy, zaraďujú Slovensko medzi európske štáty s najnižším zásobením selénom. Približne 1/4 vyšetrenej populácie má hladinu selénu v krvnom sére hlboko pod normálom. Optimálnu hladinu nad 100 μg/l nedosahoval ani jeden člen z pomerne veľkého súboru vyšetrených osôb. Nízke hladiny selénu v krvi majú i obyvatelia českých zemí. Na príčine je nízky obsah selénu v našej pôde a následne i v obilí dopestovanom u nás. Jedným z možných riešení je dovoz obilia, ale aj sóje z oblastí, ktoré sú na selén bohaté.

Popri antioxidačných vitamínoch, ktorých prítomnosť v strave je bezpodmienečná pre život, sa v potrave vyskytuje množstvo antioxidačne účinných látok nevitamínovej povahy. Neprítomnosť „neesenciálnych“ látok v potrave síce nevyvoláva prejavy deficitu, ale nebolo by rozumné popierať význam týchto látok pre zachovanie optimálneho zdravotného stavu. Je pozoruhodné, že z kvantitatívneho hľadiska je výskyt týchto látok v potrave vyšší ako obsah „klasických“ antioxidačných vitamínov.

Flavonoidy tvoria veľmi pestrú a rozsiahlu skupinu polyfenolických zlúčenín. Vyskytujú sa v potravinách rastlinného pôvodu, napr. v citrusových plodoch, jabĺčkach, rajčinách, v cibuli, hubách a všetkých druhoch zeleniny, ako aj v nápojoch, napr. v čaji, v pive, v bielom a najmä v červenom víne a v ovocných džúsoch. Chemická štruktúra flavonoidov je veľmi rozmanitá. Boli zverejnené prvé údaje, podľa ktorých zvýšený príjem flavonoidov znižuje riziko ochorenia srdca a ciev. V Holandsku stanovili obsah flavonoidov v potrave mužov, ktorých zdravotný stav potom sledovali 5 rokov. Ukázalo sa, že výskyt infarktu myokardu, ako aj koronárna úmrtnosť zreteľne klesala so zvyšovaním obsahu flavonoidov v potrave. V ďalšej medzinárodnej štúdii (Seven Countries Study) porovnávali priemernú spotrebu flavonoidov s koronárnou úmrtnosťou u 16 skupín mužov z Fínska, Srbska, USA, Grécka, Talianska, Holandska, Chorvátska a Japonska, ktorých zdravotný stav sledovali 25 rokov. Ukázalo sa, že so zvyšovaním spotreby flavonoidov nebola ovplyvnená úmrtnosť na rakovinu, ale na druhej strane štatisticky preukazne klesala úmrtnosť na infarkt srdcového svalu. Denná spotreba flavonoidov v západnej Európe sa pohybuje okolo 25 mg a v Japonsku sa približuje až ku 100 mg za deň. U nás nebola ich spotreba presne kvantifikovaná, ale vzhľadom na nízku spotrebu ovocia a zeleniny je pravdepodobne veľmi nízka.

Prevažná časť epidemiologických údajov naznačuje, že antioxidačne aktívne prírodné látky znižujú riziko kardiovaskulárneho a niekedy i nádorového ochorenia, pričom najzreteľnejší je ochranný účinok vitamínov C a E. Na druhej strane niekoľko doteraz ukončených klinických štúdií už nemá tak jednoznačné výsledky. Isté je, že ani príjem veľmi vysokých dávok antioxidantov nezaisťuje u ľudí vystavených pôsobeniu rôznych rizikových faktorov (napr. fajčeniu, vysokému krvnému tlaku a iným) jednoznačnú ochranu pred ischemickou chorobou srdca, mozgovou porážkou či rakovinou pľúc. Aj skeptickí autori sa však zhodujú v tom, že chronický nedostatok antioxidantov zvyšuje riziko vzniku chorobných zmien na cievnom a imunitnom protirakovinovom systéme. V súčasnosti prebieha spor o to, či v rámci prevencie kardiovaskulárnych a nádorových ochorení sa má širokej verejnosti doporučovať denný konzum antioxidantov vo forme tabliet, koncentrátov a pod. Mnohí profesionáli z oblasti lekárskeho výskumu a praxe tvrdia, že pre definitívne závery o používaní antioxidačných preparátov sú potrebné ďalšie dôkazy, ale často sami „pre istotu“ už antioxidačné preparáty pravidelne užívajú. Rozumné dávky antioxidantov (napr. 100–200 mg vitamínu C, 50 mg vitamínu E, 20 mg karotenoidov a 50 mikrogramov selénu na osobu za deň) nemajú totiž ani pri mnohoročnom užívaní žiadne negatívne vedľajšie účinky. Pri takomto dávkovaní nevzniká na antioxidanty návyk, takže pri náhlom prerušení suplementácie sa žiadné prejavy deficitu neukážu. Využitelnosť antioxidantov z prirodzených a umelých zdrojov sa u niektorých nelíši. U vitamínu E je lepšia z prírodných zdrojov, využitelnosť vitamínu C zo šumivých preparátov je lepšia ako z niektorých prírodných zdrojov, kde sa vitamín C nachádza vo viazanej forme. Konečné slovo o účinnosti antioxidantov v prevencii kardiovaskulárnych a onkologických ochorení povedia rozsiahle intervenčné štúdie, ktoré v súčasnosti prebiehajú a ktorých výsledky budú k dispozícii v najbližších rokoch.

Slovenské i české obyvateľstvo žije v degradovanom životnom prostredí, ktoré je trvalým zdrojom látok vyvolávajúcich tvorbu kyslíkových radikálov, a ďalšie si vyrába nerozumným životným štýlom: vysokou spotrebou cigariet, destilátov, rôznych farmák a prepálených tukov. Na druhej strane spotreba vitamínov a minerálnych látok, ktoré plnia funkciu „zametačov“ voľných radikálov, je u nás a v okolitých postkomunistických štátoch hlboko pod optimálnym príjmom. Skutočnosť, že priemerná dĺžka života obyvateľov Slovenska, Čiech, Poľska, Maďarska a najmä štátov vzniklých na území bývalého ZSSR je najkratšia v Európe, úzko súvisí s touto situáciou. Optimálnym riešením pre zníženie vysokej úmrtnosti na kardiovaskulárne a nádorové ochorenia v Českej republike, na Slovensku a v okolitých posttotalitných štátoch by bola radikálna zmena štruktúry výživy smerom k podstatnému zvýšeniu spotreby hlavných zdrojov prírodných antioxidantov (ovocia, zeleniny, rastlinných olejov, obilnín, orechov, strukovín, húb a pod.), zmena životného štýlu, ako aj ozdravenie životného prostredia. Narušená ekonomika postotalitných štátov však neumožňuje radikálnu nápravu tejto situácie. Za týchto okolností by bolo nesprávne odsudzovať konzum dietetických antioxidačných preparátov obsahujúcich hlavné limitujúce faktory – vitamín C, karotény, vitamín E, selén a bioflavonoidy. Treba si však stále uvedomovať, že ide iba o cenný doplnok, nie však náhradu hlavných preventívnych opatrení, ako je zlepšenie životného a psychosociálneho prostredia, zníženie spotreby alkoholických nápojov, cigariet a živočíšnych tukov, kontrola telesnej hmotnosti, zvýšenie telesnej aktivity a celkové zvýšenie záujmu o vlastné zdravie.