Оксидативен стрес: определение, причини и реалната полза от антиоксидантите

През 1994 г. голямо проучване сред 29 133 финландски пушачи трябва да провери дали два антиоксиданта, сред които бета-каротинът, намаляват рака на белия дроб. При приемащите бета-каротин то показва обратното: 18 % повече случаи на рак на белия дроб. Този неуспех обобщава парадокса на оксидативния стрес : напълно реално явление с централно място в биологията, което обаче не може да се контролира просто с поглъщане на антиоксиданти. Определение, полезна роля на свободните радикали, причини, трудности при измерването, резултати от проучванията и действително разрешени претенции: ето какво трябва да знаеш.

Какво представлява оксидативният стрес?

Организмът ни използва кислород, за да произвежда енергия. При това непрекъснато образува реактивни кислородни видове : супероксиден анион, водороден пероксид (кислородна вода) или хидроксилен радикал. Някои са свободни радикали, тоест силно реактивни молекули с несдвоен електрон.

Понятието оксидативен стрес е формулирано през 1985 г. То означава нарушено равновесие между тези оксиданти и антиоксидантната защита в полза на оксидантите. Днес изследователите разграничават две ситуации. При ниско ниво говорят за „оксидативен еустрес“: оксидантите служат като сигнали. При високо ниво — за „оксидативен дистрес“: те увреждат липидите, белтъците и ДНК.

Винаги ли свободните радикали са вредни?

Не. Повече от 40 ензима ги произвеждат контролирано, особено NADPH оксидазите и дихателната верига на митохондриите. При изключително ниски концентрации, от порядъка на наномоли, водородният пероксид действа като посредник. Регулира метаболизма и помага на клетките да се адаптират. Белите ни кръвни клетки също използват тези молекули, за да унищожават микроби.

Физическото натоварване е показателен пример. В проучване сред 39 млади мъже четири седмици тренировки подобряват чувствителността към инсулин, но само без антиоксиданти. При 1 000mg витамин C и 400 МЕ витамин E дневно тази полза изчезва, както и активирането на гените за антиоксидантна защита. Малък, краткотраен оксидативен стрес стимулира защитата: това е принципът на хормезата.

Какви са причините за оксидативния стрес?

Част от производството на оксиданти е нормално и непрекъснато. Равновесието се нарушава, когато то нарасне силно или защитните механизми отслабнат. Сред най-често посочваните фактори са:

• тютюнопушенето;
• замърсяването на въздуха и прекомерното излагане на UV лъчи;
• алкохолът;
• хроничното възпаление;
• трайно повишената кръвна захар;
• интензивните и необичайни физически усилия.

Тютюнопушенето е добре документиран пример. При 10 пушачи кръвното ниво на F2-изопростаните — продукти от окислението на липидите — е над два пъти по-високо от това при 10 непушачи (242 спрямо 103 pmol/L). След две седмици без цигари то спада осезаемо, от 250 на 156 pmol/L.

Оксидативен стрес: какви са симптомите?

Няма специфични симптоми. Оксидативният стрес е биохимично състояние, а не заболяване: сам по себе си не предизвиква разпознаваем симптом. Съпътства обаче много заболявания, като атеросклероза, хронична обструктивна белодробна болест или болест на Алцхаймер, без винаги да е тяхната причина.

Самият изследовател, формулирал понятието, предупреждава да не се използва терминът „без ясна връзка с окислително-редукционната химия“. Подхождай предпазливо към списъци с неясни симптоми, свързвани с тестове или продукти „срещу свободните радикали“.

Може ли да измерим оксидативния си стрес?

Трудно. Съществуват много маркери, но голяма част се основават на слабо специфични методи. Надеждните методи пък са твърде сложни за рутинно приложение и няма маркер, валидиран като диагностичен инструмент. В насоките си за претенциите EFSA разглежда основните маркери:

С други думи, лабораторното изследване за „оксидативен стрес“ дава частична моментна снимка, трудна за тълкуване при отделния човек.

Антиоксиданти в капсули: какво показват големите проучвания

Резултатите са разочароващи, а понякога тревожни. Преглед на Cochrane от 2012 г. обединява 78 рандомизирани проучвания и 296 707 здрави или болни участници. Като цяло антиоксидантните добавки (бета-каротин, витамини A, C, E, селен) не променят смъртността. В 56-те проучвания с по-добро качество дори я увеличават леко (+4 %). Увеличението се отнася до бета-каротина (+5 %) и витамин E (+3 %); витамин C и селенът нямат значим ефект.

Две проучвания оставят силен отпечатък. При финландските пушачи 20mg бета-каротин дневно увеличават случаите на рак на белия дроб с 18 %, а смъртността — с 8 %. При 35 533 мъже 400 МЕ витамин E дневно повишават риска от рак на простатата със 17 %. През 2022 г. американската експертна група USPSTF препоръчва бета-каротинът и витамин E да не се използват за намаляване на риска от сърдечносъдови заболявания или рак.

Едно изключение: възрастово обусловената макулна дегенерация

Има една област, която е изключение. При хора, вече засегнати от възрастово обусловена макулна дегенерация, преглед на Cochrane от 2023 г. (26 проучвания) заключава, че добавките, съчетаващи няколко антиоксидантни витамина, вероятно забавят преминаването към тежка форма (рискът е намален с около една четвърт). Резултатът се основава главно на голямо американско проучване и засяга пациенти, проследявани от офталмолог, а не общото население.

Защо тези неуспехи?

Първо, защото според изследователя, определил понятието, основната защита се опира на антиоксидантните ензими много повече, отколкото на малки антиоксидантни молекули като витамините. Второ, защото оксидантите служат и като сигнали: безразборното им неутрализиране може да блокира полезни адаптации. Накрая, клиничните проучвания не потвърждават надеждите, породени в лабораторията. Сега изследователите се насочват към по-целенасочени подходи.

Антиоксидантите, произвеждани от организма

Клетките ни разполагат с истинска защитна мрежа. Тя включва ензими като супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидази, като последните се нуждаят от селен. Включва и молекули, на първо място глутатиона.

Глутатионът е най-изобилната малка сяросъдържаща молекула в клетките ни. Производството му зависи предимно от наличността на аминокиселината цистеин и от ензим, регулиран от фактора Nrf2. Затова N-ацетилцистеинът, който осигурява цистеин, се проучва като прекурсор. За повече информация прочети статиите ни за глутатиона и за N-ацетилцистеина (NAC). Тези окислително-редукционни реакции присъстват навсякъде в метаболизма, както показва примерът с двойката NAD+ и NADH.

Какви претенции са разрешени?

В Европейския съюз само седем хранителни вещества могат да носят претенцията „допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“, при условие че продуктът е поне значим източник на съответното вещество. Точните формулировки са:

• „Витамин C допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“
• „Витамин E допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“
• „Рибофлавинът допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“ (витамин B2)
• „Цинкът допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“
• „Селенът допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“
• „Медта допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“
• „Манганът допринася за защитата на клетките от оксидативен стрес“

Само още една претенция се отнася до оксидативния стрес: „Полифенолите в маслиновото масло допринасят за защитата на липидите в кръвта от оксидативен стрес“. Тя е запазена за маслиново масло, осигуряващо поне 5mg хидрокситирозол и неговите производни на 20 g. Глутатионът, NAC, ресвератролът и останалите полифеноли нямат претенция от този тип. Според EFSA антиоксидантната способност, измерена в епруветка, не доказва полза за организма. Обясняваме това и в статията ни за митовете и фактите за ресвератрола.

Често задавани въпроси

Каква е разликата между френските изрази „stress oxydatif“ и „stress oxydant“?

Няма разлика: двата френски израза обозначават едно и също явление. „Stress oxydant“ често се предпочита във френските научни публикации, а „stress oxydatif“ — във всекидневния език.

Свързан ли е оксидативният стрес с психологическия стрес?

Това са две различни понятия въпреки името. Оксидативният стрес е химичен дисбаланс в клетките, а психологическият стрес — реакция на организма към натиск. За последния виж статията ни за стреса и изследваните във връзка с него съставки.

Кои храни осигуряват антиоксиданти?

Плодовете, зеленчуците, бобовите храни, ядките, чаят или какаото осигуряват витамини, каротеноиди и полифеноли. Но измерената в лаборатория „антиоксидантна способност“, като индекса ORAC, не показва какво правят в организма. Ползата от разнообразното хранене не се свежда до това число.

Увеличава ли спортът оксидативния стрес?

Временно — да, особено при интензивни или необичайни усилия. Редовните тренировки обаче стимулират експресията на антиоксидантните защитни механизми на организма. Това е полезна адаптация, която високите дози антиоксидантни витамини могат да отслабят.

Причинява ли оксидативният стрес стареене?

Оксидативните увреждания действително се натрупват с възрастта, а идеята, че свободните радикали причиняват стареене, е стара. Тя обаче е прецизирана: оксидантите са и полезни сигнали, а антиоксидантните добавки не намаляват смъртността в проучванията.

Оксидативен стрес и възпаление: каква е връзката?

Те се поддържат взаимно. Възпалителните клетки произвеждат оксиданти, за да унищожават микроби, а излишъкът от оксиданти на свой ред активира възпалителни сигнали. Ето защо двете са свързани при много хронични заболявания.

Заключение

Оксидативният стрес е солидно понятие, но често се използва неправилно. Свободните радикали не са само врагове: в малки количества служат като сигнали и стимулират собствената ни защита, начело с ензимите и глутатиона. Големите проучвания показват, че антиоксидантите в капсули във високи дози не защитават и понякога могат да навредят. Най-сигурните подходи остават прости: да не пушиш, да се движиш редовно и да се храниш разнообразно. При добавките само няколко хранителни вещества имат разрешена претенция за оксидативния стрес.

Източници

1. Sies H (2015). Oxidative stress: a concept in redox biology and medicine. Redox Biology, 4, 180-183. doi:10.1016/j.redox.2015.01.002
2. Sies H, Jones DP (2020). Reactive oxygen species (ROS) as pleiotropic physiological signalling agents. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 21(7), 363-383. doi:10.1038/s41580-020-0230-3
3. Forman HJ, Zhang H (2021). Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nature Reviews Drug Discovery, 20(9), 689-709. doi:10.1038/s41573-021-00233-1
4. Ristow M et al. (2009). Antioxidants prevent health-promoting effects of physical exercise in humans. Proceedings of the National Academy of Sciences, 106(21), 8665-8670. doi:10.1073/pnas.0903485106
5. Morrow JD et al. (1995). Increase in circulating products of lipid peroxidation (F2-isoprostanes) in smokers. Smoking as a cause of oxidative damage. New England Journal of Medicine, 332(18), 1198-1203. doi:10.1056/NEJM199505043321804
6. Frijhoff J et al. (2015). Clinical relevance of biomarkers of oxidative stress. Antioxidants & Redox Signaling, 23(14), 1144-1170. doi:10.1089/ars.2015.6317
7. EFSA NDA Panel (2018). Guidance for the scientific requirements for health claims related to antioxidants, oxidative damage and cardiovascular health (Revision 1). EFSA Journal, 16(1), e05136. doi:10.2903/j.efsa.2018.5136
8. Bjelakovic G et al. (2012). Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases. Cochrane Database of Systematic Reviews, (3), CD007176. doi:10.1002/14651858.CD007176.pub2
9. Alpha-Tocopherol, Beta Carotene Cancer Prevention Study Group (1994). The effect of vitamin E and beta carotene on the incidence of lung cancer and other cancers in male smokers. New England Journal of Medicine, 330(15), 1029-1035. doi:10.1056/NEJM199404143301501
10. Klein EA et al. (2011). Vitamin E and the risk of prostate cancer: the Selenium and Vitamin E Cancer Prevention Trial (SELECT). JAMA, 306(14), 1549-1556. doi:10.1001/jama.2011.1437
11. US Preventive Services Task Force, Mangione CM et al. (2022). Vitamin, mineral, and multivitamin supplementation to prevent cardiovascular disease and cancer: US Preventive Services Task Force recommendation statement. JAMA, 327(23), 2326-2333. doi:10.1001/jama.2022.8970
12. Evans JR, Lawrenson JG (2023). Antioxidant vitamin and mineral supplements for slowing the progression of age-related macular degeneration. Cochrane Database of Systematic Reviews, 9, CD000254. doi:10.1002/14651858.CD000254.pub5
13. Lu SC (2013). Glutathione synthesis. Biochimica et Biophysica Acta, 1830(5), 3143-3153. doi:10.1016/j.bbagen.2012.09.008
14. Регламент (ЕС) № 432/2012 на Комисията от 16 май 2012 г. за списък на разрешените здравни претенции за храните (съкратено наименование). Официален вестник на Европейския съюз, L 136, 1-40. eur-lex.europa.eu

Хранителните добавки не заменят разнообразното и балансирано хранене и здравословния начин на живот. Потърси съвет от медицински специалист при лечение, бременност или кърмене.