Oksüdatiivne stress: määratlus, põhjused ja antioksüdantide tegelik väärtus

1994. aastal pidi suur uuring 29 133 Soome suitsetajaga kontrollima, kas kaks antioksüdanti, nende hulgas beetakaroteen, vähendavad kopsuvähki. Beetakaroteeni võtnutel ilmnes vastupidine: 18 % rohkem kopsuvähijuhte. See ebaõnnestumine võtab kokku oksüdatiivse stressi paradoksi: nähtus on täiesti reaalne ja bioloogias keskne, kuid seda ei saa kontrollida lihtsalt antioksüdante neelates. Mõiste, vabade radikaalide kasulik roll, põhjused, mõõtmise keerukus, uuringutulemused ja tegelikult lubatud väited: seda tasub teada.

Mis on oksüdatiivne stress?

Meie organism kasutab energia tootmiseks hapnikku. Seejuures tekivad pidevalt reaktiivsed hapnikuühendid: superoksiidanioon, vesinikperoksiid või hüdroksüülradikaal. Osa neist on vabad radikaalid ehk paaritu elektroniga väga reaktsioonivõimelised molekulid.

Oksüdatiivse stressi mõiste sõnastati 1985. aastal. See tähendab tasakaalutust oksüdantide ja antioksüdatiivse kaitse vahel oksüdantide kasuks. Tänapäeval eristavad uurijad kaht olukorda. Madalal tasemel räägitakse oksüdatiivsest eustressist: oksüdandid toimivad signaalidena. Kõrgel tasemel oksüdatiivsest distressist: need kahjustavad lipiide, valke ja DNA-d.

Kas vabad radikaalid on alati halvad?

Ei. Üle 40 ensüümi toodab neid kontrollitult, muu hulgas NADPH oksüdaasid ja mitokondrite hingamisahel. Väga väikeses, nanomolaarses kontsentratsioonis toimib vesinikperoksiid sõnumitoojana. See reguleerib ainevahetust ja aitab rakkudel kohaneda. Ka valged verelibled kasutavad neid molekule mikroobide hävitamiseks.

Liikumine annab ilmeka näite. Uuringus 39 noore mehega parandas neli treeningunädalat insuliinitundlikkust, kuid ainult ilma antioksüdantideta. 1 000mg C-vitamiini ja 400RÜ E-vitamiini päevase tarbimise korral kadus see kasu, samuti antioksüdatiivse kaitse geenide aktiveerumine. Väike lühiajaline oksüdatiivne stress ergutab kaitset: see on hormeesi põhimõte.

Mis põhjustab oksüdatiivset stressi?

Osa oksüdantide tootmisest on normaalne ja pidev. Tasakaalutus tekib, kui tootmine suureneb tugevalt või kaitse nõrgeneb. Sagedamini nimetatud tegurid on:

• suitsetamine;
• õhusaaste ja liigne UV-kiirgus;
• alkohol;
• krooniline põletik;
• püsivalt kõrge veresuhkur;
• intensiivne ja harjumatu füüsiline koormus.

Suitsetamine on hästi dokumenteeritud näide. 10 suitsetajal oli lipiidide oksüdatsiooniproduktide F2-isoprostaanide sisaldus veres üle kahe korra suurem kui 10 mittesuitsetajal (242 võrreldes 103pmol/L-ga). Pärast kahenädalast loobumist langes see selgelt, 250-lt 156pmol/L-ni.

Oksüdatiivne stress: millised on sümptomid?

Spetsiifilisi sümptomeid ei ole. Oksüdatiivne stress on biokeemiline seisund, mitte haigus: sellel ei ole iseenesest äratuntavaid sümptomeid. See kaasneb aga paljude haigustega, nagu ateroskleroos, krooniline obstruktiivne kopsuhaigus või Alzheimeri tõbi, olemata alati nende põhjus.

Mõiste sõnastanud teadlane ise hoiatab termini kasutamise eest „ilma selge seoseta redokskeemiaga“. Suhtu ettevaatlikult ebamääraste sümptomite loeteludesse, mis seotakse testide või „vabade radikaalide vastaste“ toodetega.

Kas enda oksüdatiivset stressi saab mõõta?

Keeruline on. Markereid on väga palju, kuid paljud põhinevad vähespetsiifilistel meetoditel. Usaldusväärsed meetodid on tavakasutuseks liiga keerulised ning ühtki markerit ei ole diagnostikavahendina valideeritud. EFSA vaatas terviseväidete juhendis üle peamised markerid:

Teisisõnu annab laboris pakutav oksüdatiivse stressi analüüsipakett osalise pildi, mida on üksikisiku puhul raske tõlgendada.

Antioksüdandid kapslites: mida näitavad suured uuringud

Tulemused valmistavad pettumust ja on mõnikord murettekitavad. 2012. aasta Cochrane'i ülevaade koondas 78 juhuslikustatud uuringut ja 296 707 tervet või haiget osalejat. Üldiselt ei muutnud antioksüdantide toidulisandid (beetakaroteen, vitamiinid A, C, E, seleen) suremust. 56 parema kvaliteediga uuringus suurendasid need seda koguni veidi (+4 %). Suurenemine puudutas beetakaroteeni (+5 %) ja E-vitamiini (+3 %); C-vitamiinil ja seleenil ei olnud olulist toimet.

Kaks uuringut jäid eriti meelde. Soome suitsetajatel suurendas 20mg beetakaroteeni päevas kopsuvähijuhte 18 % ja suremust 8 %. 35 533 mehel suurendas 400RÜ E-vitamiini päevas eesnäärmevähi riski 17 %. 2022. aastal soovitas USA ekspertkogu USPSTF mitte kasutada beetakaroteeni ega E-vitamiini südame-veresoonkonnahaiguste või vähi riski vähendamiseks.

Erand: vanusega seotud kollatähni degeneratsioon

Üks valdkond on erand. Juba vanusega seotud kollatähni degeneratsiooni (AMD) põdevatel inimestel järeldab 2023. aasta Cochrane'i ülevaade (26 uuringut), et mitut antioksüdatiivset vitamiini ühendavad toidulisandid aeglustavad tõenäoliselt raske vormini arenemist (risk väheneb ligikaudu veerandi võrra). Tulemus põhineb peamiselt ühel suurel USA uuringul ja puudutab silmaarsti jälgitavaid patsiente, mitte kogu rahvastikku.

Miks need ebaõnnestumised?

Esiteks seetõttu, et mõiste määratlenud teadlase sõnul põhineb peamine kaitse antioksüdatiivsetel ensüümidel palju enam kui väikestel antioksüdantmolekulidel, näiteks vitamiinidel. Teiseks toimivad oksüdandid ka signaalidena: nende valimatu neutraliseerimine võib blokeerida kasulikke kohastumisi. Lõpuks ei ole kliinilised uuringud kinnitanud laboris sündinud lootusi. Uurijad liiguvad nüüd sihitumate lähenemiste poole.

Organismi toodetud antioksüdandid

Meie rakkudel on tõeline kaitsevõrgustik. Seal leidub ensüüme, nagu superoksiidi dismutaas, katalaas ja glutatiooni peroksüdaasid, millest viimased vajavad seleeni. Seal on ka molekule, eeskätt glutatioon.

Glutatioon on meie rakkude väikestest väävlit sisaldavatest molekulidest kõige arvukam. Selle tootmine sõltub eelkõige aminohappe tsüsteiini kättesaadavusest ja teguri Nrf2 reguleeritavast ensüümist. Seepärast uuritakse tsüsteiini andvat N-atsetüültsüsteiini lähteainena. Loe lähemalt meie artiklitest glutatioonist ja N-atsetüültsüsteiinist (NAC). Neid redoksreaktsioone leidub kogu ainevahetuses, nagu näitab paari NAD+ ja NADH näide.

Millised terviseväited on lubatud?

Euroopa Liidus võib ainult seitsme toitaine kohta esitada väite, et need aitavad kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest, tingimusel et toode on vähemalt nende oluline allikas. Täpsed sõnastused on:

• „Vitamiin C aitab kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest“
• „Vitamiin E aitab kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest“
• „Riboflaviin aitab kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest“ (vitamiin B2)
• „Tsink aitab kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest“
• „Seleen aitab kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest“
• „Vask aitab rakke kaitsta oksüdatiivse stressi eest“
• „Mangaan aitab kaitsta rakke oksüdatiivse stressi eest“

Oksüdatiivset stressi puudutab veel ainult üks väide: „Oliiviõli polüfenoolid aitavad kaitsta vere lipiide oksüdatiivse stressi eest“. Seda võib kasutada üksnes oliiviõli kohta, mille 20g sisaldab vähemalt 5mg hüdroksütürosooli ja selle derivaate. Glutatiooni, NAC-i, resveratrooli või teiste polüfenoolide kohta sellist väidet ei ole. EFSA hinnangul ei tõenda katseklaasis mõõdetud antioksüdatiivne võime mingit kasu organismis. Selgitame seda ka artiklis müütidest ja tegelikkusest resveratrooli kohta.

Korduma kippuvad küsimused

Mille poolest erinevad prantsuskeelsed mõisted „stress oxydatif“ ja „stress oxydant“?

Erinevust ei ole: mõlemad tähistavad sama nähtust. Prantsuskeelsetes teaduspublikatsioonides eelistatakse sageli mõistet „stress oxydant“, tavakeeles mõistet „stress oxydatif“.

Kas oksüdatiivne stress on seotud psühholoogilise stressiga?

Nimest hoolimata on need kaks eri mõistet. Oksüdatiivne stress on keemiline tasakaalutus rakkudes, psühholoogiline stress organismi reaktsioon survele. Viimase kohta vaata meie artiklit stressist ja sellega seoses uuritud koostisainetest.

Millised toidud annavad antioksüdante?

Puuviljad, köögiviljad, kaunviljad, pähklid, tee või kakao annavad vitamiine, karotenoide ja polüfenoole. Ent laboris mõõdetud „antioksüdatiivne võime“, näiteks ORAC-näitaja, ei ütle, mida need organismis teevad. Mitmekesise toitumise kasu ei taandu sellele arvule.

Kas sport suurendab oksüdatiivset stressi?

Ajutiselt küll, eriti intensiivse või harjumatu koormuse korral. Regulaarne treening aga ergutab omakorda organismi antioksüdatiivsete kaitsemehhanismide avaldumist. See on kasulik kohastumine, mida suured antioksüdatiivsete vitamiinide annused võivad nõrgendada.

Kas oksüdatiivne stress põhjustab vananemist?

Oksüdatiivsed kahjustused tõepoolest kogunevad vanusega ning mõte, et vananemist põhjustavad vabad radikaalid, on vana. Kuid seda on täpsustatud: oksüdandid on ka kasulikud signaalid ja antioksüdantide toidulisandid ei ole uuringutes suremust vähendanud.

Kuidas on seotud oksüdatiivne stress ja põletik?

Need hoiavad teineteist alal. Põletikurakud toodavad mikroobide hävitamiseks oksüdante ning oksüdantide liig aktiveerib omakorda põletikusignaale. Seepärast esinevad need koos paljude krooniliste haiguste puhul.

Kokkuvõte

Oksüdatiivne stress on kindlalt põhjendatud mõiste, mida aga kasutatakse sageli vääralt. Vabad radikaalid ei ole ainult vaenlased: väikeses koguses annavad need signaale ja ergutavad meie enda kaitset, eeskätt ensüüme ja glutatiooni. Suured uuringud näitavad, et suures annuses antioksüdandid kapslites ei kaitse ja võivad mõnikord kahjustada. Kõige kindlamad võimalused on endiselt lihtsad: ära suitseta, liigu korrapäraselt ja söö mitmekesiselt. Toidulisandite puhul on oksüdatiivset stressi käsitlev väide lubatud vaid mõne toitaine kohta.

Allikad

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. Komisjoni 16. mai 2012. aasta määrus (EL) nr 432/2012, millega kehtestatakse toidu kohta esitada lubatud terviseväidete nimekiri (lühendatud pealkiri). Journal officiel de l’Union européenne, L 136, 1-40. eur-lex.europa.eu

Toidulisandid ei asenda mitmekesist ja tasakaalustatud toitumist ega tervislikku eluviisi. Ravimite tarvitamise, raseduse või imetamise korral küsi nõu tervishoiutöötajalt.