Oxidačný stres: definícia, príčiny a skutočná hodnota antioxidantov

V roku 1994 mala veľká štúdia u 29 133 fínskych fajčiarov overiť, či dva antioxidanty vrátane betakaroténu znižujú výskyt rakoviny pľúc. U tých, ktorí užívali betakarotén, ukázala opak: o 18 % viac prípadov rakoviny pľúc. Tento neúspech vystihuje paradox oxidačného stresu: je to reálny jav, v biológii zásadný, ale nedá sa kontrolovať len prehĺtaním antioxidantov. Definícia, užitočná úloha voľných radikálov, príčiny, ťažkosti s meraním, výsledky štúdií a skutočne povolené tvrdenia: toto treba vedieť.

Čo je oxidačný stres?

Náš organizmus používa kyslík na tvorbu energie. Pritom neustále vznikajú reaktívne formy kyslíka: superoxidový anión, peroxid vodíka alebo hydroxylový radikál. Niektoré sú voľné radikály, teda veľmi reaktívne molekuly s nespáreným elektrónom.

Pojem oxidačný stres bol sformulovaný v roku 1985. Označuje nerovnováhu medzi oxidantmi a antioxidačnou obranou v prospech oxidantov. Výskumníci dnes rozlišujú dve situácie. Pri nízkej úrovni hovoria o oxidačnom eustrese: oxidanty slúžia ako signály. Pri vysokej o oxidačnom distrese: poškodzujú lipidy, bielkoviny a DNA.

Sú voľné radikály vždy škodlivé?

Nie. Viac než 40 enzýmov ich tvorí kontrolovane, najmä NADPH oxidázy a dýchací reťazec mitochondrií. Vo veľmi nízkych, nanomolárnych koncentráciách pôsobí peroxid vodíka ako posol. Reguluje metabolizmus a pomáha bunkám prispôsobiť sa. Aj naše biele krvinky využívajú tieto molekuly na ničenie mikróbov.

Pohyb je názorným príkladom. V štúdii u 39 mladých mužov štyri týždne tréningu zlepšili citlivosť na inzulín, ale iba bez antioxidantov. Pri 1 000mg vitamínu C a 400IU vitamínu E denne tento prínos zmizol, rovnako ako aktivácia génov antioxidačnej obrany. Malý krátkodobý oxidačný stres stimuluje obranu: ide o princíp hormézy.

Aké sú príčiny oxidačného stresu?

Časť tvorby oxidantov je normálna a nepretržitá. Nerovnováha vzniká, keď sa výrazne zvýši alebo obrana zoslabne. Medzi najčastejšie uvádzané faktory patria:

• fajčenie;
• znečistenie ovzdušia a nadmerné vystavenie UV žiareniu;
• alkohol;
• chronický zápal;
• dlhodobo zvýšená glykémia;
• intenzívna a nezvyčajná fyzická námaha.

Fajčenie je dobre zdokumentovaný príklad. U 10 fajčiarov bola krvná hladina F2-izoprostánov, produktov oxidácie lipidov, viac než dvojnásobná oproti 10 nefajčiarom (242 oproti 103pmol/L). Po dvoch týždňoch nefajčenia výrazne klesla z 250 na 156pmol/L.

Oxidačný stres: aké príznaky?

Neexistujú špecifické príznaky. Oxidačný stres je biochemický stav, nie choroba: sám osebe nemá rozpoznateľné príznaky. Sprevádza však mnohé ochorenia, napríklad aterosklerózu, chronickú obštrukčnú chorobu pľúc či Alzheimerovu chorobu, bez toho, aby bol vždy ich príčinou.

Sám výskumník, ktorý pojem sformuloval, varuje pred používaním termínu „bez jasného vzťahu k redoxnej chémii“. Dávajte si pozor na zoznamy neurčitých príznakov spájané s testami alebo prípravkami „proti voľným radikálom“.

Dá sa zmerať vlastný oxidačný stres?

Ťažko. Existuje množstvo markerov, ale mnohé stoja na málo špecifických metódach. Spoľahlivé metódy sú príliš zložité pre rutinnú prax a žiadny marker nie je validovaný ako diagnostický nástroj. EFSA vo svojich usmerneniach pre tvrdenia preskúmala hlavné markery:

Inými slovami, laboratórny panel „oxidačného stresu“ dáva iba čiastočný obraz, ktorý sa u jednotlivca ťažko interpretuje.

Antioxidanty v kapsulách: čo ukazujú veľké štúdie

Výsledky sú sklamaním a niekedy znepokojujú. Prehľad Cochrane z roku 2012 zhromaždil 78 randomizovaných štúdií a 296 707 zdravých alebo chorých účastníkov. Celkovo antioxidačné doplnky (betakarotén, vitamíny A, C, E, selén) úmrtnosť nezmenili. V 56 kvalitnejších štúdiách ju dokonca mierne zvýšili (+4 %). Nárast sa týkal betakaroténu (+5 %) a vitamínu E (+3 %); vitamín C a selén nemali významný účinok.

Dve štúdie výrazne zarezonovali. U fínskych fajčiarov zvýšilo 20mg betakaroténu denne výskyt rakoviny pľúc o 18 % a úmrtnosť o 8 %. U 35 533 mužov zvýšilo 400IU vitamínu E denne riziko rakoviny prostaty o 17 %. V roku 2022 americká skupina odborníkov USPSTF odporučila nepoužívať betakarotén ani vitamín E na znižovanie rizika srdcovo-cievnych ochorení alebo rakoviny.

Výnimka: vekom podmienená degenerácia makuly

Jedna oblasť je výnimkou. U ľudí, ktorí už majú vekom podmienenú degeneráciu makuly (VPDM), prehľad Cochrane z roku 2023 (26 štúdií) uzatvára, že doplnky kombinujúce viacero antioxidačných vitamínov pravdepodobne spomaľujú postup k závažnej forme (riziko nižšie približne o štvrtinu). Tento výsledok stojí najmä na jednej veľkej americkej štúdii a týka sa pacientov sledovaných oftalmológom, nie všeobecnej populácie.

Prečo tieto neúspechy?

Po prvé preto, že podľa výskumníka, ktorý pojem definoval, hlavná obrana stojí na antioxidačných enzýmoch oveľa viac než na malých antioxidačných molekulách ako vitamíny. Ďalej preto, že oxidanty slúžia aj ako signály: ich nerozlišujúca neutralizácia môže blokovať užitočné adaptácie. Napokon klinické štúdie nepotvrdili nádeje zrodené v laboratóriu. Vedci sa teraz obracajú k cielenejším prístupom.

Antioxidanty tvorené organizmom

Naše bunky majú skutočnú obrannú sieť. Sú v nej enzýmy ako superoxiddismutáza, kataláza a glutatiónperoxidázy; tie posledné potrebujú selén. Sú v nej aj molekuly, predovšetkým glutatión.

Glutatión je najhojnejšou z malých molekúl obsahujúcich síru v našich bunkách. Jeho tvorba závisí najmä od dostupnosti aminokyseliny cysteínu a enzýmu regulovaného faktorom Nrf2. Preto sa N-acetylcysteín dodávajúci cysteín skúma ako prekurzor. Viac si prečítajte v našich článkoch o glutatióne a o N-acetylcysteíne (NAC). Tieto oxidačno-redukčné reakcie sú v metabolizme všadeprítomné, ako ukazuje príklad dvojice NAD+ a NADH.

Aké tvrdenia sú povolené?

V Európskej únii môže iba sedem živín uvádzať tvrdenie, že prispievajú k ochrane buniek pred oxidačným stresom, ak je výrobok aspoň ich významným zdrojom. Presné znenia sú:

• „Vitamín C prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“
• „Vitamín E prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“
• „Riboflavín prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“ (vitamín B2)
• „Zinok prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“
• „Selén prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“
• „Meď prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“
• „Mangán prispieva k ochrane buniek pred oxidačným stresom“

Len jedno ďalšie tvrdenie sa týka oxidačného stresu: „Polyfenoly prítomné v olivovom oleji prispievajú k ochrane krvných lipidov (LDL) pred oxidačným stresom“. Je vyhradené pre olivový olej, ktorý v 20g dodáva aspoň 5mg hydroxytyrozolu a jeho derivátov. Glutatión, NAC, resveratrol ani iné polyfenoly takéto tvrdenie nemajú. Podľa EFSA antioxidačná schopnosť nameraná v skúmavke nedokazuje žiadny prínos v organizme. Vysvetľujeme to aj v článku o mýtoch a realite resveratrolu.

Časté otázky

Aký je rozdiel medzi francúzskymi výrazmi „stress oxydatif“ a „stress oxydant“?

Žiadny: oba označujú ten istý jav. Vo francúzskych vedeckých publikáciách sa často uprednostňuje „stress oxydant“, v bežnom jazyku „stress oxydatif“.

Súvisí oxidačný stres s psychickým stresom?

Ide o dva odlišné pojmy napriek podobnému názvu. Oxidačný stres je chemická nerovnováha v bunkách, psychický stres reakcia organizmu na tlak. O tom druhom si prečítajte náš článok o strese a zložkách skúmaných v tejto súvislosti.

Ktoré potraviny dodávajú antioxidanty?

Ovocie, zelenina, strukoviny, orechy, čaj či kakao dodávajú vitamíny, karotenoidy a polyfenoly. Ich „antioxidačná schopnosť“ nameraná v laboratóriu, napríklad index ORAC, však nehovorí, čo robia v organizme. Prínos pestrej stravy sa nedá zhrnúť týmto číslom.

Zvyšuje šport oxidačný stres?

Krátkodobo áno, najmä pri intenzívnej alebo nezvyčajnej námahe. Pravidelný tréning však spätne stimuluje expresiu antioxidačnej obrany organizmu. Ide o prospešnú adaptáciu, ktorú môžu vysoké dávky antioxidačných vitamínov oslabiť.

Spôsobuje oxidačný stres starnutie?

Oxidačné poškodenia sa s vekom skutočne hromadia a predstava, že starnutie spôsobujú voľné radikály, je stará. Bola však spresnená: oxidanty sú aj užitočné signály a antioxidačné doplnky v štúdiách neznížili úmrtnosť.

Oxidačný stres a zápal: aký je vzťah?

Navzájom sa udržiavajú. Zápalové bunky tvoria oxidanty na ničenie mikróbov a nadbytok oxidantov spätne aktivuje zápalové signály. Preto sa obe spájajú s mnohými chronickými ochoreniami.

Záver

Oxidačný stres je dobre podložený pojem, no často sa používa nesprávne. Voľné radikály nie sú iba nepriatelia: v malých dávkach slúžia ako signály a stimulujú našu vlastnú obranu, najmä enzýmy a glutatión. Veľké štúdie ukazujú, že vysoké dávky antioxidantov v kapsulách nechránia a niekedy môžu škodiť. Najistejšie možnosti zostávajú jednoduché: nefajčiť, pravidelne sa hýbať a jesť pestro. Spomedzi doplnkov má iba niekoľko živín povolené tvrdenie o oxidačnom strese.

Zdroje

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. Nariadenie Komisie (EÚ) č. 432/2012 zo 16. mája 2012, ktorým sa vytvára zoznam povolených zdravotných tvrdení o potravinách (skrátený názov). Journal officiel de l’Union européenne, L 136, 1-40. eur-lex.europa.eu

Výživové doplnky nenahrádzajú pestrú a vyváženú stravu ani zdravý životný štýl. Pri liečbe, v tehotenstve alebo počas dojčenia sa poraďte so zdravotníckym pracovníkom.