[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ŻYWIENIE
WETERYNARIA W PRAKTYCE
dr inż. Jacek Wilczak, dr n. wet. Michał Jank, mgr inż. Dariusz Kamola, mgr inż. Adam Prostek
Zakład Dietetyki Katedry Nauk Fizjologicznych Wydziału Medycyny Weterynaryjnej SGGW w Warszawie
Związki biologicznie
czynne w dietoterapii
chorób dietozależnych – cz. I
Bioactive compounds in a nutritional therapy of diet depending diseases – part I
W ostatnich latach w żywieniu zwierząt
towarzyszących człowiekowi dominują
takie same tendencje jak w przypadku
żywienia człowieka. Duży nacisk jest
kładziony przede wszystkim na sto-
sowanie takich strategii i programów
żywieniowych, które ograniczą za-
chorowalność na wybrane jednostki
chorobowe, u podstaw których leży źle
zbilansowana dieta – i to niezależnie,
czy jest to dieta sucha, mokra, czy przy-
gotowywana w domu na bazie produk-
tów spożywczych. Właściciele zwierząt
najczęściej nie mają dostatecznej wie-
dzy na temat zasad prawidłowego ich
żywienia. Stąd też zaufanie do produ-
centów karm gotowych – którzy dys-
ponując wiedzą, mogą/mogliby wy-
znaczać trendy w racjonalizacji metod
żywieniowych – oraz do lekarzy i diete-
tyków, którzy poprzez konstruowanie
zbilansowanych diet mogą nie dopusz-
czać do powstawania chorób z niedo-
borów lub z nadmiaru składników od-
żywczych.
Mimo znaczących postępów w na-
uce z zakresu wpływu diety na za-
chowanie zdrowia zwierząt badania
statystyczne odnotowują wzrost zacho-
rowalności na choroby dietozależne:
nowotworowe przewodu pokarmowe-
go, układu moczowo-płciowego, cho-
roby zapalne, obniżenie odporności,
zwiększoną liczbę przypadków cho-
rób niedoborowych związaną z niedo-
stosowaniem norm żywieniowych lub
specyfi cznych wymogów dla poszcze-
gólnych wymagań żywieniowych kon-
kretnych ras psów.
Perspektywą dla utrzymania zwie-
rząt w stanie zdrowia przez maksymal-
nie długi okres stają się związki biolo-
gicznie czynne zarówno pochodzenia
zwierzęcego, jak i roślinnego, a zdoby-
ta wiedza pozwala tak zmieniać spo-
soby produkcji żywności, aby zacho-
wać najwyższą wartość odżywczą lub
wprowadzać do niej związki biologicz-
nie czynne, tworząc w ten sposób tzw.
żywność funkcjonalną. Pojęcie to jest
dobrze zakotwiczone w nauce o żywie-
niu człowieka – żywność funkcjonalną
stanowią produkty spożywcze, które
poza wartością odżywczą wnoszą tak-
że składniki tzw. prozdrowotne. Żyw-
ność funkcjonalna jest podstawą pre-
wencji chorób dietozależnych zarówno
w żywieniu człowieka, jak i zwierząt
mu towarzyszących.
W rozwoju większości chorób dieto-
zależnych, chorób bezpośrednio uza-
leżnionych od braku lub nadmiaru
wybranych składników pokarmowych
w diecie, najistotniejsze znaczenie od-
grywają dwa powiązane ze sobą me-
chanizmy zachodzące w organizmie:
przeciwutleniający i przeciwzapalny.
Są one zależne od siebie, bowiem przy-
czyną rozwoju stanów zapalnych jest
m.in. zachwianie równowagi utleniają-
co-redukcyjnej w komórkach, a ta z ko-
lei może być przyczyną rozwoju stanu
zapalnego, chociażby poprzez nad-
mierną aktywność enzymów z grupy
cyklooksygenaz.
Streszczenie
W ostatnich latach, na podstawie ba-
dań epidemiologicznych populacji ludzi,
stwierdzono dodatnią korelację między
ilością spożywanych warzyw i owoców
a zmniejszoną zachorowalnością, szcze-
gólnie na niektóre choroby cywilizacyjne:
choroby naczyniowo-sercowe, niektóre
nowotwory, alergie, obniżenie odporno-
ści czy przyspieszone starzenie się. Tak
pozytywny wpływ przypisuje się biolo-
gicznie aktywnym substancjom wystę-
pującym w owocach, warzywach i nie-
których surowcach spożywczych. Wśród
tych związków najszersze spektrum wła-
ściwości biologicznych posiadają związki
polifenolowe, wśród których najliczniejsze
są awonoidy.
Słowa kluczowe
związki biologicznie czynne, awonoidy,
choroby dietozależne, dietopro laktyka,
karmy dla zwierząt
Abstract
Recent epidemiological studies on hu-
mans have revealed a positive correlation
between the amount of fruits and vege-
tables in a diet and the incidence of dise-
ases, especially civilisation diseases, such
as cardiovascular illnesses, some of the
neoplasms, allergies, immunological de -
ciencies or premature senescence. The bio-
active compounds of fruits, vegetables and
some nutritional products are supposed
to be these positively acting factors. The
broadest spectrum of bioactive properties
have the polyphenol compounds, with the
biggest subgroup of avonoids.
Key words
bioactive compounds, flavanoids, diet-
responsive disease, dietary prophylaxis,
pet food
Stres oksydacyjny jako
przyczyna powstawania
wybranych jednostek
chorobowych
Każdy żywy organizmy jest suweren-
nym, samoutrzymującym się, złożonym
STYCZEŃ-LUTY • 1-2/2012
65
www.weterynaria.elamed.pl
ŻYWIENIE
WETERYNARIA W PRAKTYCE
układem, w którym w sposób ciągły od-
bywają się procesy przekształcania róż-
nych form energii. Są one precyzyjnie
sterowane przez wiele układów regu-
lacyjnych, obejmujących enzymy, hor-
mony, czynniki wzrostowe itp. Central-
nym punktem przemian energii jest
transport elektronów w szeregu reak-
cji utleniania – redukcji. Pośrednimi
produktami tych reakcji są cząstecz-
ki o niestabilnym układzie elektro-
nów i wysokiej aktywności utleniają-
cej, noszą one ogólną nazwę wolnych
rodników. Pojawienie się jednej z form
wolnych rodników prowadzi do two-
rzenia się następnych, przy czym ko-
lejne reakcje z udziałem tych cząste-
czek nie zawsze przebiegają w miejscu
ich powstawania. Cząsteczki te, dążąc
do uzyskania bardziej stabilnej struk-
tury, reagują z różnymi składnikami
komórek (1), mogą także reagować
z białkami i lipidami, atakować DNA,
mitochondria, modyfikować aktyw-
ność niektórych enzymów oraz utle-
niać nienasycone kwasy tłuszczowe
w błonach komórkowych (2). Jedyną
skuteczną „bronią” przeciwko kaska-
dowemu rozprzestrzenianiu się reakcji
utleniania w komórce i całym organi-
zmie są substancje o charakterze prze-
ciwutleniającym. Podstawowa cecha
każdego przeciwutleniacza to zdol-
ność do inaktywacji utleniacza po-
przez zmianę układu elektronów w sa-
mym przeciwutleniaczu, dzięki czemu
oszczędzane są inne cenne składni-
ki komórki, a utleniony w ten sposób
przeciwutleniacz nie jest szkodliwy dla
komórki. Aktywność wszystkich prze-
ciwutleniaczy (enzymatycznych i nie-
enzymatycznych) sumuje się w organi-
zmie i stanowi o całkowitym potencjale
przeciwutleniającym.
Zaburzenia równowagi między re-
akcjami niekontrolowanego utlenia-
nia i aktywnością przeciwutleniaczy
w organizmie na korzyść reakcji utle-
niających są określane mianem „stre-
su oksydacyjnego”. Jest on przyczyną
wielu chorób, a w szczególności wystę-
puje w stanach zapalnych, kiedy po-
budzone komórki fagocytujące uwal-
niają rodniki tlenowe, uszkadzające
nie tylko atakujące organizm patoge-
ny, ale także sąsiadujące komórki; sy-
tuacji niedokrwienia/reperfuzji, kiedy
wznowienie dopływu krwi do tkanek
po okresie niedokrwienia powoduje
gwałtowną produkcję rodników i do-
datkowe uszkodzenie tkanek; stanach
stresu wywołanego czynnikami środo-
wiskowymi (np. zanieczyszczenie śro-
dowiska, obecność ksenobiotyków, za-
nieczyszczenia chemiczne i fi zyczne
żywości) bądź czynnikami fi zjologicz-
nymi (wzmożona aktywność hormo-
nów wywołujących stres metabolicz-
ny, nadmierny wysiłek fi zyczny, silny
stres psychiczny) (1, 3-7).
Proces utleniania lipidów inicjowa-
ny przez wolne rodniki (peroksyda-
cja) niesie ze sobą najbardziej szko-
dliwe skutki dla żywych organizmów.
Produkty utleniania białek bądź kwa-
sów nukleinowych są na ogół natych-
miast usuwane/naprawiane, podczas
gdy produkty utleniania lipidów mogą
się kumulować w komórce, inicjując
utlenianie innych składników komór-
kowych i przyczyniając się do nieod-
wracalnych zmian w całym organi-
zmie (8).
Rozprzestrzenianie się utleniania
lipidów w błonach komórkowych pro-
wadzi ostatecznie do powstawania
karbonylowych pochodnych. W cza-
sie utleniania n-6 i n-3 wielonienasyco-
nych kwasów tłuszczowych niestabilne,
a przez to potencjalnie niebezpieczne,
nadtlenki lipidowe są przekształcane
do bardziej stabilnych pochodnych
karbonylowych, takich jak: n-alkenale,
2-alkenale, 2,4-alkadieny, alkatrieny,
hydroksyalkenale, hydroperoksyalka-
nale, 4-hydroksyalkenale, aldehyd di-
malonowy, (nie)nasycone ketony, al-
keny i alkany (9). Związki te wykazują
silne właściwości cytotoksyczne albo
genotoksyczne (10, 11), mogą reago-
wać z biomolekułami (12) bądź zakłó-
cać przekaźnictwo receptorowe (13).
W przeciwieństwie do wolnych rod-
ników aldehydy są stabilne, dlatego
mogą dyfundować z/do komórek, nisz-
cząc te cele, które nie były wcześniej
dostępne dla wolnych rodników. Alde-
hydy reagują z grupami tiolowymi bia-
łek oraz z grupami aminowymi białek,
lipidów, aminocukrów i zasad azoto-
wych, wchodzących w skład kwasów
nukleinowych. Wykazano reakcję al-
dehydu dimalonowego z adeniną, cy-
tozyną i guaniną. W wyniku reakcji
aldehydów z grupami aminowymi po-
wstają połączenia typu zasad Schiffa,
które następnie mogą ulegać dalszym
przekształceniom do bardziej trwa-
łych produktów, a przez to są groźniej-
sze dla składników komórki. Związki
te są również powszechnie stosowane
jako markery utleniania lipidów w ma-
teriale biologicznym.
Flawonoidy
Flawonoidy to grupa związków biolo-
gicznie czynnych o bardzo szerokim
spektrum oddziaływania biologiczne-
go. Obecnie przypisuje się im korzystny
wpływ na zahamowanie wspomnianych
niekorzystnych zmian oraz zachowanie
zdrowia ludzi i zwierząt. Jest to bardzo
zróżnicowana pod względem struk-
tury i właściwości grupa naturalnych
przeciwutleniaczy. Flawonoidy są za-
liczane do związków polifenolowych
– końcowych produktów szlaków me-
tabolicznych aminokwasów i lipidów.
Rozpowszechnione w świecie roślin,
natomiast niesyntetyzowane w organi-
zmach zwierząt. Jeszcze do niedawna
uważano, że w warunkach
in vitro
związ-
ki polifenolowe w zakresie hamowania
procesów utleniania – redukcji są ak-
tywne we wszystkich kierunkach prze-
mian, podczas gdy
in vivo
były zaliczane
tylko do przeciwutleniaczy uzupełnia-
jących, działających pozakomórkowo.
Badania ostatnich 2-3 lat dokumentu-
ją możliwości wewnątrzkomórkowe-
go, bezpośredniego oddziaływania fl a-
wonoidów na aktywność enzymów lub
ekspresję genów (14).
Obecnie obowiązujący podział fl awo-
noidów obejmuje: fl awanony, fl awony,
fl awonole, izofl awony, antocyjaniany,
katechiny i bifl awony (bifl awonoidy).
Flawonoidy naturalnie występują
w owocach, warzywach, orzechach
i kwiatach, stanowiąc integralną część
diety człowieka (15, 16, 17, 18).
Flawonoidy wykazują następujące
właściwości biochemiczne:
1. chelatują niektóre prooksydacyj-
ne jony metali – np. miedzi, żela-
za — przez co blokują ich zdolność
do generowania wolnych rodni-
ków;
2. wykazują właściwości antyalergicz-
ne (blokują reakcje alergiczne i ha-
mują wydzielanie histaminy) oraz
aktywność antyastmatyczną po-
przez hamowanie aktywności AT-
P-azy zależnej od wapnia i fosfodie-
sterazy cAMP;
3. występujące częściowo w błonie
komórkowej i poza nią fl awono-
STYCZEŃ-LUTY • 1-2/2012
66
www.weterynaria.elamed.pl
ŻYWIENIE
WETERYNARIA W PRAKTYCE
idy mogą „zmiatać” wolne rodniki działające na komór-
kę z zewnątrz i od wewnątrz;
4. wykazują właściwości przeciwzapalne poprzez bloko-
wanie cyklooksygenaz i lipoksygenaz w szlaku kwasu
arachidonowego, zmniejszają następstwa stosowania le-
ków przeciwzapalnych – nie powodują owrzodzeń prze-
wodu pokarmowego;
5. wykazują właściwości przeciwnowotworowe;
6. stabilizując kolagen, wpływają na zahamowanie rozwoju
choroby wieńcowej i ograniczają przerzuty nowotworo-
we;
7. działają promieniochronnie poprzez ochronę DNA
przed uszkodzeniami spowodowanymi promieniowa-
niem UV;
8. mają zdolność hamowania replikacji niektórych wiru-
sów, aktywności polimerazy DNA i RNA, odwrotnej
transkryptazy (RT), a także do wzmacniania antywiru-
sowej aktywności interferonu i TNF-, co potwierdza
ich właściwości onkogenne;
9. wpływają na aktywność wielu enzymów: hamują aktyw-
ność kinazy białkowej C, reduktazy glutationowej, re-
duktazy aldozowej, lipooksygenazy (co w konsekwen-
cji ogranicza syntezę leukotrienów), a także oksydazy
ksantynowej;
10. w niskich stężeniach fl awonoidy pobudzają proliferację
i aktywność limfocytów, ale hamują te procesy przy stę-
żeniach wyższych;
11. wywierają ochronne działanie na hepatocyty oraz zwięk-
szają aktywność enzymów wątrobowych uczestniczą-
cych w detoksykacji;
12. mają zdolność blokowania odpowiedzi immunologicz-
nej;
13. wykazują zdolność hamowania rozwoju guzów induko-
wanych karcinogenami, np.: w skórze, płucach, żołądku,
wątrobie, dwunastnicy, jelicie cienkim, jelicie grubym,
trzustce czy gruczole mlekowym;
14. fl awonoidy rozpuszczone we frakcji lipidowej błony
komórkowej mogą ją zabezpieczać przed utlenianiem
i zwiększać aktywność witaminy E, spowalniając utle-
nianie LDL;
15. uczestniczą w utrzymaniu integralności ścian naczyń
krwionośnych i ich odporności mechanicznej;
16. hamują agregację płytek krwi;
17. wykazują działanie spazmolityczne na mięśnie gładkie
naczyń krwionośnych;
18. wywierają wpływ uszczelniający i wzmacniający na ścia-
ny naczyń włosowatych poprzez hamowanie aktywności
hialuronidazy, dzięki czemu mogą być wykorzystywane
jako środki zapobiegające krwawieniom, wybroczynom,
żylakom, a także miażdżycy;
19. mogą działać hipoglikemicznie i hipotriglicerolemicz-
nie w przypadkach cukrzycy;
20. działają przeciwbakteryjnie i przeciwwirusowo, wyka-
zują działanie bakteriostatyczne w stosunku do bakte-
rii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych, a także inakty-
wują wytworzoną już botulinotoksynę, mogą hamować
wzrost prątków gruźlicy.
Pośród tak wielu możliwości oddziaływania fl awonoidów
na procesy biologiczne w żywych komórkach najważniejsze
STYCZEŃ-LUTY • 1-2/2012
67
www.weterynaria.elamed.pl
ŻYWIENIE
WETERYNARIA W PRAKTYCE
wydają się ich właściwości przeciwu-
tleniające.
profi laktyce raka jelita grubego. Głów-
nym miejscem, w którym zachodzą
przemiany biochemiczne fl awonoidów,
jest wątroba, w której najprawdopodob-
niej możliwe są wszystkie – ze względu
na budowę chemiczną – przemiany fl a-
wonoidów. Należą do nich reakcje me-
tylacji, hydroksylacji i/lub glikozylacji
(26, 27, 28, 29). Po licznych przemia-
nach w wątrobie fl awonoidy w postaci
sprzęgniętej prawdopodobnie z białka-
mi, głównie frakcją albumin (30), do-
stają się do krążenia obwodowego. Ist-
nieje hipoteza, że fl awonoidy poprzez
połączenia z białkami mogą wchodzić
w skład lipoprotein, gdzie obok np. wi-
taminy E mogą zabezpieczać lipopro-
teiny przed utlenianiem (31). Dalsza
ich aktywność biologiczna w osoczu
zależy od ilości wolnych „niezasłonię-
tych” grup funkcyjnych.
wanie rozwoju nowotworu. Utlenianie
DNA jest także ważną przyczyną mu-
tacji i potencjalnie może być reduko-
wane przez fl awonoidy. Teoretycznie
wzmacnianie skuteczności fl awono-
idów jako przeciwutleniaczy pocho-
dzi z hamowania utleniania lipiprotein
LDL, prawdopodobnie z powodu ich
zdolności redukcyjnych oraz właściwo-
ści wiązania białek (32).
Innym mechanizmem działania fl a-
wonoidów jest ochrona przed meta-
boliczną aktywacją kancerogenów.
Flawonoidy są w stanie wchodzić w in-
terakcje z enzymami pierwszej fazy de-
toksykacji (np. cytochromem P450),
które aktywują wiele prokancerogenów
do reaktywnych form przejściowych.
Formy te z kolei mogą wchodzić w in-
terakcje z komórkowymi nukleofi lami
i ostatecznie inicjować proces kance-
rogenezy. Jak dowodzą badania, fl awo-
noidy hamują aktywność różnych izo-
enzymów cytochromu P450, takich jak
CYP1A1 czy CYP1A2. W ten sposób
wykazują właściwości ochronne w sto-
sunku do indukcji uszkodzeń komór-
kowych powodowanych przez aktywa-
cję kancerogenezy.
Badania na ludzkich liniach komórek
nowotworowych ujawniły antyprolifera-
cyjne właściwości fl awonoidów. Mecha-
nizm ten może obejmować hamowanie
procesów prooksydacji odpowiedzial-
nych za powstawanie guza. Powszech-
nie uważa się, że tworzenie się związ-
ków utleniających (np. reaktywnych
form tlenu) jest głównym czynnikiem
inicjującym powstawanie nowotworu
oraz stadium jego progresji. Enzymy
prooksydacyjne, aktywowane różnymi
promotorami nowotworowymi, obejmu-
ją enzymy metabolizmu arachidonia-
nu, cyklooksygenazy (COX) i lipoksy-
genazy (LOX). Flawonoidy okazują się
szczególnie efektywne jako inhibitory
oksydazy ksantynowej, COX i LOX,
są zatem inhibitorami namnażania ko-
mórek nowotworowych (33).
Wchłanianie związków
awonoidowych
Pomimo ustalenia, że istnieje ścisły
związek przyjmowania fl awonoidów
z ograniczeniem skutków wielu stanów
chorobowych, to stosunkowo mało
jeszcze wiadomo na temat ich wchła-
niania i przemian w tkankach organi-
zmów. Prace ostatnich kilku lat dowo-
dzą, że fl awonoidy są lepiej wchłaniane
w postaci aglikonów, glikozydy fl awo-
noidów, czyli połączone z resztą cu-
krową są trudniej wchłaniane (19,
20). Aglikony fl awonoidów lepiej roz-
puszczalne w lipidach niż w wodzie
są transportowane przez błony ente-
rocytów. Badania pokazały, że kwer-
cetyna podawana w glikolu etylowym
szybciej i w większej ilości jest wykry-
wana w osoczu szczurów niż poda-
wana w zawiesinie wodnej. Niektóre
prace dokumentują, że prawie połowa
spożytych fl awonoidów ulega resorpcji
z przewodu pokarmowego, pozostała
część jest metabolizowana przez bak-
terie okrężnicy (21). Glikozydy fl awo-
noidów mają stosunkowo dużą masę
cząsteczkową i charakter hydrofi lny,
wskutek czego są słabo wchłaniane
w jelicie cienkim i przechodzą do dal-
szych jego odcinków w stopniu nie-
zmienionym, gdzie przy udziale bak-
terii jelitowych, takich jak
Eubacterium
ramulus
(22), są hydrolizowane do agli-
konu i cukru. W niższych odcinkach
jelita – okrężnicy – następuje rozsz-
czepienie heterocyklicznego układu
aglikonu i utworzenie fl oroglucynolu
i kwasów fenolowych (m.in. fenylopro-
pionowego i fenylooctowego).
Metoksylowane fl awonoidy (np. ram-
netyna i izoramnetyna), powszechnie
występujące w owocach cytrusowych,
są bardziej oporne na bakteryjną de-
gradację. Podczas bakteryjnego roz-
kładu wytwarzany jest także kwas
p-hydroksybenzoesowy, który jest
wchłaniany i wykorzystywany przez
leukocyty do syntezy koenzymu
Q (23). Hydroliza wiązań glikozydo-
wych, np. przez mikrofl orę jelitową,
zwiększa aktywność fl awonoidów, któ-
ra może być wykorzystana w reakcjach
kontaktowych (24, 25). Stąd też możli-
wość stosowania fl awonoidów lub ich
półsyntetycznych pochodnych w dieto-
Możliwości
przeciwnowotworowego
działania awonoidów
Liczne badania wykazują także wpływ
żywności pochodzenia roślinnego,
bogatej we flawonoidy, na procesy
nowotworzenia. Flawonoidy mogą
wspomagać profi laktykę chorób no-
wotworowych, zaś przesłanką do ich
aktywnego działania jest fakt, że po-
wstawanie nowotworu złośliwego jest
procesem wieloetapowym, trwają-
cym od kilku do kilkudziesięciu lat.
Tak długi okres rozwoju daje szansę
na zastosowanie środków interwencyj-
nych, do których należy wprowadzenie
do codziennej diety produktów boga-
tych w substancje czynne, ingerują-
cych w złożone mechanizmy procesów
nowotworowych. Powszechnie wiado-
mo, że spożywanie fl awonoidów po-
woduje obniżenie ryzyka zachorowal-
ności na nowotwory. Przypuszcza się,
że mechanizmy tego procesu związane
są głównie z antyoksydacyjnym działa-
niem tych związków.
Mogą one działać przeciwnowotwo-
rowo poprzez ograniczanie uszkodzeń
powodowanych reakcjami utleniania
zachodzącymi wewnątrz komórki, któ-
re często predysponują do rozwoju no-
wotworu. Pochodne wolnych rodników
tlenowych wydają się mieć skłonność
zarówno do inicjowania, jak i do pobu-
dzania kancerogenezy. Produkty perok-
sydacji lipidów, powstające z ginących
komórek, również wpływają na promo-
Piśmiennictwo zostanie opublikowane
z II częścią artykułu.
dr inż. Jacek Wilczak
Zakład Dietetyki
Katedra Nauk Fizjologicznych
Wydział Medycyny Weterynaryjnej
SGGW w Warszawie
02-776 Warszawa
ul. Nowoursynowska 159
STYCZEŃ-LUTY • 1-2/2012
68
www.weterynaria.elamed.pl
[ Pobierz całość w formacie PDF ]