Masarykova univerzita v Brně Lékařská fakulta
ZDRAVOTNÍ DOPAD KONZUMACE INTERESTERIFIKOVANÝCH ROZTÍRATELNÝCH JEDLÝCH TUKŮ
Bakalářská práce v oboru Výživa člověka
Vedoucí diplomové práce:
Vypracoval:
doc. MUDr. Jindřich Fiala, CSc.
Karel Karmasin obor Výživa člověka
Brno, květen 2007
Souhlasím, aby moje práce byla poskytnuta ke studijním účelům a byla citovaná dle platných norem.
2
Prohlášení autora
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně pod vedením doc. MUDr. Jindřicha Fialy, CSc., a uvedl jsem v seznamu všechny použité literární a odborné zdroje.
V Brně dne 14. května
..................................................... podpis
3
Poděkování
Mé poděkování patří doc. MUDr. Jindřichu Fialovi, CSc. za odborné vedení a rady. Byl mi velice nápomocen především v počátcích při ujasňování cíle mé bakalářské práce.
4
1 Cíl bakalářské práce..............................................................................................................6 2 Úvod ........................................................................................................................................7 3 Obecná část.............................................................................................................................8 3.1 Základní pojmy a fakta .....................................................................................................8 3.2 Nasycené mastné kyseliny ve stravě.................................................................................8 3.3 Trans-formy nenasycených mastných kyselin..................................................................9 3.4 Nové technologie ve výrobě roztíratelných jedlých tuků ...............................................10 3.5 Pozice mastných kyselin u rozdílných druhů tuků .........................................................10 3.6 Označování roztíratelných jedlých tuků .........................................................................12 3.7 Margarín ve světle věků a jeho výroba...........................................................................16 3.7.1 Historie margarínu ...................................................................................................16 3.7.2 Výroba jedlých tuků.................................................................................................17 3.8 Metabolismus lipidů a cholesterolu v těle (49)...............................................................19 3.8.1 Trávení a vstřebávání lipidů a cholesterolu .............................................................19 3.8.1.1 Trávení lipidů a cholestrolu ..............................................................................19 3.8.1.2 Vstřebávání lipidů a cholesterolu .....................................................................20 3.8.2 Osud lipidů a cholesterolu v enterocytu ..................................................................21 3.8.3 Lipoproteiny - transportní formy lipidů a cholesterolu ...........................................22 3.8.3.1 Třídy lipoproteinů .............................................................................................24 3.8.3.2 Funkce chylomikronů .......................................................................................25 3.8.3.3 Metabolismus ostatních lipoproteinů................................................................26 3.8.3.3.1 Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou – VLDL, střední hustotou – IDL a nízkou hustotou LDL ................................................................................................26 3.8.3.3.2 Lipoproteiny s vysokou hustotou - HDL ...................................................27 3.8.3.4 Stručná charakteristika lipoproteinů .................................................................28 3.8.3.5 Funkce lipoproteinů v transportu cholesterolu .................................................29 3.8.3.5.1 Transport cholesterolu do tkání .................................................................29 3.8.3.5.2 Přesun cholesterolu z tkání do jater ...........................................................30 3.8.3.6 Vznik patologických stavů na základě činnosti lipoproteinů ...........................31 3.8.3.6.1 Aterogenní efekt LDL................................................................................31 3.8.3.6.2 Antiaterogenní efekt HDL .........................................................................32 3.8.3.7 Ovlivnění hladiny lipoproteinů s cílem zlepšení zdravotního stavu.................32 3.8.4 Zásobní tuk a celkový metabolismus lipidů a lipoproteinů .....................................33 4 Speciální část ........................................................................................................................34 4.1 Vliv pozice nasycených MK v TAG na metabolismus lipidů ........................................34 4.2 Interesterifikace a její vliv na vstřebávání lipidů, hladinu choleterolu a koncentraci TAG v plazmě - OBECNĚ ...................................................................................................37 4.3 Interesterifikace a vstřebávání lipidů (nasycených a nenasycených MK) ......................37 4.4 Interesterifikace a metabolismus chylomikronů .............................................................40 4.5 Interesterifikace, metabolismus cholesterolu a aterogeneze...........................................42 5 Závěr .....................................................................................................................................49 6 Seznam použité literatury ...................................................................................................52
5
1 CÍL BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Cílem mé práce není, jak již samotné téma napovídá, zhodnocení zdravotního dopadu trans-mastných kyselin obsažených v tucích. Za cíl své práce jsem si stanovil shromáždění informací týkajících se vlivu struktury triacylglycerolu na následný metabolismus lipidů v těle. Zvýšenou pozornost budu věnovat především metodě interesterifikace tuků (resp. olejů), protože právě při tomto procesu dochází ke změnám struktury triacylglycerolů. Tato met.oda je v současné době používána výrobci roztíratelných jedlých tuků (tzv. margarínů). Důvody pro zvolení tohoto tématu zmiňují kromě jiného v samotném úvodu.
6
2 ÚVOD Negativní dopad trans-mastných kyselin na zdraví konzumenta byl již prokázán, a proto se nebudu tímto tématem zabývat. Zmíním ho jen letmo. Případné zájemce odkazuji na veřejně dostupné studie publikované v elektronické podobě na internetu. Dalším důvodem, proč se nebudu trans-mastnými kyselinami zabývat, je fakt, že výrobci roztíratelných jedlých tuků již technologii částečné hydrogenace olejů, při které tyto trans formy nenasycených mastných kyselin vznikají, přestávají používat, nebo ji již nepoužívají. Upozorňuji čtenáře, že toto se týká pouze roztítatelných jedlých tuků. U margarínů pro jiné použití se situace příliš nezměnila.
Důvodem pro zvolené téma jsou nově zaváděné technologie interesterifikace či transesterifikace, kterými výrobci nahrazují původní hydrogenaci. Při použití těchto metod nevznikají trans-izomery mastných kyselin. Dochází při nich však k redistribuci či záměně mastných kyselin na molekule triacylglycerolu, tzn. mění se jejich zastoupení nebo pozice v rámci této molekuly. Tento postup vede k získáni tuku s polotuhou konzistencí. Abych čtenáře uvedl do obrazu, zmíním v následujícím textu základní pojmy a fakta, které jsou nezbytné k pochopení daného tématu.
7
3 OBECNÁ ČÁST 3.1 Základní pojmy a fakta Hlavní složkou tuků jsou triacylglyceroly (dále jen TAG), obecnou strukturu ukazuje obr.1. TAG je tvořen glycerolem, který je esterifikován mastnými kyselinami (dále jen MK). Nejčastěji kyselinou palmitovou, stearovou, olejovou a linoleovou (18:2, n-6). Přehled názvů nasycených a nenasycených MK uvádějí tabulky 1 a 2. Podrobně se na tomto místě nemohu zabývat skupinou tuků jako složkou potravy, ani z hlediska jejich chemické struktury, a proto odkazuji na knihy Murraye a kol., Ledviny a Velíška. (64, 48, 85)
Obr.1: Struktura TAG: FA (fatty acid) – mastná kyselina (47)
3.2 Nasycené mastné kyseliny ve stravě Na téma nasycené MK ve stravě bylo provedeno již mnoho klinických studií, i studií na pokusných zvířatech. Ty prokázaly, že nasycené MK obsažené v tucích zvyšují koncentrace
sérového
cholesterolu
a
lipidů.
Nahrazení
těchto
tuků
oleji
s polynenasycenými a mononenasycenými MK má pak hypocholesterolemický efekt - snižuje hladinu celkového sérového cholesterolu. (57, 24)
Dle Doc. Dostálové se z hlediska srdečně-cévních onemocnění nejhůře projevuje kyselina myristová, následovaná kyselinou palmitovou. (14)
8
Naopak mononenasycené MK, zvláště olejová kyselina (18:1, n-9), jsou nyní označovány jako hypocholesterolemické, tedy snížující koncentraci celkového sérového cholesterolu. (52, 21)
POČET UHLÍKŮ
10 12 14 16 18 22 18 18 18 20 20 22
DVOJNÉ VAZBY
NÁZEV TRIVIÁLNÍ
NÁZEV SYSTEMATICKÝ
počet 1 1 1 1 1 1 2 3 3 4 5 6
kys. kaprolejová kys. laurolejová kys. myristolejová kys. palmitolejová kys. olejová kys. eruková kys. linolová kys. α-linolenová kys. γ-linolenová kys. arachidonová EPA DHA
kys. 9-decenová kys. 9-dodecenová kys. 9-tetradecenová kys. 9-hexadecenová kys. 9-oktadecenová kys. 13-dokosaenová kys. 9,12-oktadekadienová kys. 9,12,15-oktadekatrienová kys. 6,9,12-oktadekatrienová kys. 5,8,11,14-eikosatetraenová kys. 5,8,11,14,17-eikosapentaenová kys. 4,7,10,13,16,19-dokosahexaenová
poloha C9 C9 C9 C9 C9 C13 C9, C12 C9, C12, C15 C6, C9, C12 C5, C8, C11, C14 C5, C8, C11, C14, C17 C4, C7, C10, C13, C16, C19
Tab.1: Názvosloví nenasycených MK POČET UHLÍKŮ
TRIVIÁLNÍ NÁZEV
SYSTEMATICKÝ NÁZEV
4
kys. máselná
kys. butanová
6
kys. kapronová
kys. hexanová
8
kys. kaprylová
kys. oktanová
10
kys. kaprinová
kys. dekanová
12
kys. laurová
kys. dodekanová
14
kys. myristová
kys. tetradekanová
16
kys. palmitová
kys. hexadekanová
18
kys. stearová
kys. oktadekanová
20
kys. arachová
kys. eikosanová
22
kys. behenová
kys. dokosanová
24
kys. lignocerová
kys. tetrakosanová
26
kys. cerotová
kys. hexakosanová
Tab.2: Názvosloví nasycených MK
3.3 Trans-formy nenasycených mastných kyselin Dalším předpokládaným negativním činitelem, jak ve svém článku uvádějí Dlouhý a Anděl,
jsou trans-formy nenasycených MK (trans-MK). Vše nasvědčuje tomu,
že trans-izomery MK mají podobné, popřípadě ještě horší účinky na hladinu cholesterolu v krvi, než nasycené MK v živočišných tucích. Trans-izomery totiž, podobně jako nasycené 9
MK,
zvyšují
hladinu
celkového
a
LDL-cholesterolu,
a
navíc
snižují
hladiny
HDL-cholesterolu. Rostlinné tuky obsahující trans MK („margariny a jiné ztužené tuky“) tak nejsou z hlediska ovlivnění hladiny cholesterolu v krvi o nic zdravější než máslo. (13)
Obr. 3: Kyselina elaidová - trans-izomer kyseliny olejové (13)
Dlouhý a Anděl dále zmiňují, že epidemiologické studie, které hledaly souvislost mezi přívodem trans-kyselin z běžné výživy a rizikem aterosklerózy, mnohdy docházejí k rozdílným závěrům. Nicméně jedna z největších a nejdůkladnějších studií, v níž se v průběhu 14 let sledovalo přes osmdesát tisíc amerických žen, jednoznačně potvrdila, že trans-kyseliny ve výživě výskyt kardiovaskulárních onemocnění zvyšují. (27)
3.4 Nové technologie ve výrobě roztíratelných jedlých tuků Vliv nasycených a trans-MK na zdraví člověka je již značně prostudován. Veřejnost má tedy k dispozici dostatek informací k tomu, aby přizpůsobila příjem těchto MK ve stravě doporučením odborníků. Ovšem daleko méně pozornosti se věnuje struktuře TAG obsažených v tucích a jejímu možnému vlivu na zdraví člověka. Výrobci roztíratelných jedlých tuků sice již pod tlakem odborníků a veřejnosti z větší časti změnili své výrobní postupy, nicméně nahradili je metodami, u kterých není zcela znám zdravotní dopad na konzumenta. Konkrétně se jedná o metodu chemické či enzymatické interesterifikace, transesterifikace nebo randomizace. Výsledkem těchto procesů je záměna MK v jednotlivých TAG v rámci jednoho druhu tuku (interesterifikace) nebo vytvoření nového tuku díky výměně MK
mezi
jednotlivými
TAG
v rámci
rozdílných
druhů
tuků
U randomizace se jedná o přeskupení MK v molekule triacylglycerolu.
3.5 Pozice mastných kyselin u rozdílných druhů tuků 10
(transesterifikace).
Pozice MK na glycerolu u přirozeně se vyskytujících tuků, které nebyly zpracovány již zmíněnými metodami, bývá zpravidla rozdílná u jednotlivých TAG. Zvláště pak u odlišných druhů tuků a olejů. U živočišných tuků, jako je tuk kravského mléka nebo vepřové sádlo, se nasycené MK většinou typicky vyskytují na pozici sn-2, zatímco u většiny běžných rostlinných olejů se na této pozici vyskytuje nenasycená MK. Nasycené MK se pak u rostlinných olejů nacházejí na pozici sn-1 a sn-3.
Tyto rozdíly v pozičním uspořádání MK v rámci TAG u přirozeně se vyskytujících tuků byly dány do souvislosti s charakteristickým obrazem, strukturou a složením lipoproteinů obsažených v krvi. Tato skutečnost byla odhalena ve studiích zabývajících se použitím metody randomizace. Jak bylo zmíněno výše, jedná se o proces, který se používá při výrobě jedlých tuků, k úpravě fyzikálních vlastností tuků a olejů. Výsledkem je, že každá MK je stejnou měrou zastoupena na jednotlivých pozicích v TAG (tak např. palmitová kyselina se pak stejně často vyskytuje jak na pozici sn-1, tak na pozicích sn-2 a sn-3).
Na základě provedených studií se předpokládá, že pozice mastných kyselin obsažených v tucích (resp. v TAG) má vliv na metabolismus lipoproteinů a rozvoj aterogeneze. Tento efekt se tedy nedá přičítat pouze stupni nasycenosti či nenasycenosti MK, které jsou v lipidech obsaženy. S ohledem na tuto skutečnost se do středu zájmu dostávají studie zabývající se jedlými tuky, u kterých byla změněna kompozice TAG pomocí chemické či enzymatické interesterifikace. Konkrétní závěry, ke kterým došly jednotlivé studie, však uvedu až ve speciální části své práce. Nejdříve chci v následující kapitole čtenáře seznámit s legislativně správnými názvy pro tzv. margaríny.
11
3.6 Označování roztíratelných jedlých tuků Názvy pro roztíratelné tuky, tj. máslo, margaríny a směsné tuky (z rostlinných a/nebo živočišných tuků), stanovuje vyhláška MZe č. 77/2003 Sb. (85) a nařízení 2991/94/ES (67), které mj. podrobně uvádí, jaké názvy lze použít pro výrobky s různým obsahem tuku. Pro spotřebitele jsou tyto informace důležité především proto, aby byl schopen orientovat se v nabídce širokého spektra tuků na trhu.
Vyhláška č. 77/2003 Sb. definuje roztíratelné a roztíratelné směsné tuky takto:
Jedlým tukem či olejem je směs smíšených triacylglycerolů, které se v závislosti na poměrném zastoupení mastných kyselin v triacylglycerolu vyskytují za normálních podmínek v tekutém nebo tuhém stavu.
Roztíratelným tukem je jedlý tuk, nebo směs ztužených nebo přeesterifikovaných tuků, kombinací těchto procesů, splňující požadavky stanovené předpisem Evropských společenství 2991/94/ES.
Směsným roztíratelným tukem je jedlý tuk podle předpisu Evropských společenství 2991/94/ES.
Ztuženým tukem je jedlý tuk, který byl získán ztužováním rostlinných a živočišných tuků a olejů nebo jejich směsí.
Přeesterifikovaným tukem je jedlý tuk, který byl získán přeesterifikací rostlinných nebo živočišných tuků a olejů, nebo jejich směsí, včetně ztužených tuků.
Následující informace ohledně roztíratelných tuků jsou čerpány z publikace Ireny Sukové „Průvodce označováním potravin“. (82)
U roztíratelných tuků musí být vždy uveden celkový obsah tuku v %, v případě směsných tuků i podíl jednotlivých obsažených tuků (rostlinný, mléčný nebo jiný živočišný; % ve výrobku při výrobě).
12
Název „margarin“ je vyčleněn pro výrobek z rostlinného a/nebo živočišného tuku (nemusí vůbec obsahovat mléčný tuk) v tuhém tvárném stavu, který musí obsahovat min. 80 % (ale méně než 90 %) tuku.
Název „směsný tuk“ je určen pro výrobek z rostlinného a/nebo živočišného tuku s obsahem nejméně 10 a nejvýše 80 % mléčného tuku, u nějž celkový obsah tuku je min. 80 % (ale méně než 90 %).
Podrobná pravidla jsou stanovena pro výrobky s nižším obsahem tuku a jsou uvedena v následující tabulce. První dva uvedené výrazy platí všeobecně pro roztíratelné tuky a mají poměrně široké rozpětí obsaženého tuku. Pro margarin je přípustné rozpětí obsahu tuku členěno podrobněji.
Výrobek „se sníženým obsahem tuku“ „s nízkým obsahem tuku“ = „light“ „margarin se sníženým obsahem tuku“ = „margarin třičtvrtětučný“ „směsný tuk se sníženým obsahem tuku“ = „margarin třičtvrtětučný“ margarin s nízkým obsahem tuku“ = „margarin nízkotučný“ = „margarin polotučný“ = „halvarín“ = „minarín“ „směsný tuk s nízkým obsahem tuku“ = „směsný tuk nízkotučný“ „mléčný roztíratelný tuk“ „roztíratelný tuk“ „roztíratelný směsný tuk“ „pomazánkové máslo“
Obsah tuku více než 41 %, max. 62 % max. 41 %
Poznámka Platí všeobecně pro roztíratelné tuky
min. 60 %, max. 62 %
min. 39 %, max. 41 %
méně než 39 % více než 41 %, ale méně než 60 % více než 62 %, ale méně než 80 % min. 31 % mléčného tuku (min. 42 % sušiny)
Tabulka 3: Značení roztíratelných jedlých tuků, zdroj: Suková, I. Průvodce označováním potravin (82)
13
Následující tabulky uvádějí názvy pro roztíratelné jedlé tuky tak, jak jsou uvedeny v nařízení 2991/94/ES. (67)
Druh tuku Definice B. Tuky Výrobky ve formě tuhé, tvárné emulze, převážně typu voda v oleji, získané z tuhých a/nebo tekutých rostlinných a/nebo živočišných tuků vhodných pro lidskou spotřebu s obsahem mléčného tuku nejvýše 3 % z celkového obsahu tuku.
Obchodní označení 1. Margaríny
Kategorie výrobků Doplňující popis kategorie s uvedením obsahu tuku v hmotnostních % Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 80 %, avšak méně než 90 %.
2. Třičtvrtětučný margarín
Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 60 %, avšak nejvíce 62 %.
3. Polotučný margarín
Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 39 %, avšak nejvýše 41 %.
4. Roztíratelný tuk X %
Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s tímto obsahem tuku: - méně než 39 % - více než 41 %, avšak méně než 60 % - více než 62 %, avšak méně než 80 %
14
Druh tuku Definice B. Tuky
Obchodní označení 1. Směsné tuky
Výrobky ve formě tuhé, tvárné emulze, převážně typu voda v oleji, získané z tuhých a/nebo tekutých 2. Třičtvrtětučné směsné rostlinných a/nebo tuky živočišných tuků vhodných pro lidskou spotřebu s obsahem mléčného tuku od 10 % do 3. Polotučné směsné tuky 80 % z celkového obsahu tuku.
4. Roztíratelné směsné tuky X %
Kategorie výrobků Doplňující popis kategorie s uvedením obsahu tuku v hmotnostních % Výrobek získaný ze směsi rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 80 %, avšak méně než 90 % Výrobek získaný ze směsi rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 60 %, avšak nejvýše 62 % Výrobek získaný ze směsi rostlinných a/nebo živočišných tuků s obsahem tuku nejméně 39 %, avšak nejvýše 41 % Výrobek získaný z rostlinných a/nebo živočišných tuků s tímto obsahem tuku: - méně než 39 % - více než 41 % , avšak méně než 60 % - více než 62 %, avšak méně než 80 %
Tabulka 4 a 5: Označování roztíratelných jedlých tuků dle nařízení Evropských společenství 2991/94 (67)
Označení „rostlinný“ v názvu výrobku (nebo označení rostlinného druhu např. „slunečnicový“) lze použít jen u výrobků vyrobených výhradně z rostlinného tuku (avšak připouští se odchylka – max. 2 % živočišných tuků z celkového obsahu tuku). Názvy výrobků mohou být doplněny o rostlinný či živočišný druh tuku nebo o účel použití výrobku. Také musí být uveden obsah přidané soli.
V následující kapitole krátce nahlédneme do historie výroby margarínu.
15
3.7 Margarín ve světle věků a jeho výroba 3.7.1 Historie margarínu Margarín jako náhražku finančně nákladného a nedostatkového másla objevil francouzský lékárník Hyppolyte Mege-Mouriés v roce 1869. Bylo tomu na popud císaře Napoleona III., který chtěl pro svou armádu dostatek levného, a přitom chutného tuku vyhovující konzistence. Hlavními surovinami pro přípravu tehdejšího margarínu byly odstředěné mléko a hovězí lůj, jímž se mléčný tuk nahrazoval. Průmyslovou výrobu margarínu zahájily kolem r. 1872 holandské firmy Jurgens a Van den Bergh. Ty se později spojily ve společnost Margarine Unie, která stála r. 1929 u zrodu dnešní firmy Unilever (u nás v zastoupení Povltavských tukových závodů se sídlem v Nelahozevsi). Rychle rostoucí poptávka po výrobcích tukového průmyslu nutila výrobce hledat nové suroviny i technologické postupy. Jednou z možností bylo využít nadbytek rybích tuků a rostlinných olejů, které však bylo třeba ztužit. Vhodná metoda pro jejich ztužování byla objevena a rozpracována již na počátku 20. století. Krátce na to začala být výroba levných margarínů pod tlakem výrobců másla regulována, což se dělo různými způsoby - stanovením výrobních kvót, zatížením výroby a dovozu vysokými poplatky, povinností prodávat margaríny odděleně od másla a výrazně je značit na obalu, či je dokonce barvit do nepřirozených odstínů, aby se od másla lišily na první pohled. I u nás lze dohledat zápisy z jednání Senátu Národního shromáždění Republiky československé z června r. 1936, kde je zaznamenána bouřlivá diskuse k projednávanému zákonu o dani z umělých jedlých tuků. Zatížení těchto tuků daní kritizovalo mnoho senátorů jako nemístné zdražení potravin pro nejchudší vrstvy. Přesto spotřeba margarínů nadále rostla. Byla jim věnována masivní reklama, byly stále podstatně levnější než máslo, a navíc se zdokonalila výrobní technologie a s ní i vlastnosti výrobků. K šíření margarínů také přispěli lékaři. Ti poukazovali na rizika živočišných tuků a výhody tuků umělých pro prevenci kardiovaskulárních onemocnění. Bohužel se ukázalo, že margaríny vyráběné částečnou hydrogenací olejů obsahují trans-izomery mastných kyselin, které riziko kardiovaskulárních onemocnění naopak zvyšují. (13)
16
3.7.2 Výroba jedlých tuků Výchozí surovinou pro výrobu jedlých tuků jsou rostlinné oleje, např. řepkový, sójový nebo slunečnicový. Ty obsahují nenasycené MK a proto je jejich konzistence za pokojové teploty kapalná. Při výrobě jedlých tuků se olej ztužuje částečnou katalytickou hydrogenací, kdy se do něj za vysokého tlaku, vysoké teploty a přítomnosti niklového katalyzátoru vhání vodík. Při tomto procesu vznikají nasycené mastné kyseliny a rovněž trans-izomery nenasycených mastných kyselin (dvojné vazby přecházejí z uspořádání cis do stabilnějšího uspořádání trans). Nasycené kyseliny i trans-izomery nenasycených kyselin mají vyšší bod tání, jejich procento určuje fyzikální vlastnosti tuku, tedy jeho tuhost. Když je dosaženo příhodné konzistence, ztužování se ukončí. Takto vyrobený částečně ztužený tuk se použije pro výrobu emulgovaných tuků (resp. margarínů), pokrmových či směsných tuků a speciálních margarínů do trvanlivého pečiva, polev a dalších potravinářských výrobků. Částečná hydrogenace byla rozšířená až do začátku devadesátých let, kdy se kvůli vysokému obsahu trans-izomerů mastných kyselin začala nahrazovat novější technologií interesterifikace. Nejprve se vyrobí plně nasycený tuk (hydrogenace je úplná, vzniklý tuk obsahuje pouze nasycené mastné kyseliny). Tento tuk se smísí s olejem a za přítomnosti speciálních katalyzátorů dojde k výměnám mastných kyselin uvnitř molekul triacylglycerolů i mezi jednotlivými molekulami triacylglycerolů. Výsledný tuk pak má žádoucí vlastnosti, a přitom neobsahuje trans-izomery mastných kyselin. (13)
Obr. 4: Technologie parciální hydrogenace a interesterifikace (13)
Jelikož je již znám negativní dopad trans-mastných kyselin na zdraví člověka, začínají při výrobě roztíratelných jedlých tuků v posledních 10 letech převažovat technologie interesterifikace, transesterifikace či randomizace. Jak již bylo řečeno, trans-izomery MK 17
při použití těchto metod nevznikají. I tyto postupy mají však svá úskalí, a v rámci studií existuje polemika, zda je jejich používání při výrobě jedlých tuků z hlediska zdravotního dopadu na konzumenta vhodné. Zatím jsou tyto postupy hojně při výrobě roztíratelných jedlých tuků používány a žádné legislativní nařízení použití těchto metod nezakazuje. Je potřeba také říci, že u výroby speciálních margarínů (např. do trvanlivého pečiva, polev a ostatních potravinářských výrobků) je situace jiná. Zde se stále používá metody částečné hydrogenace a trans-izomery nenasycených MK se v těchto výrobcích pořád vyskytují.
Obr. 5: Zdroje trans-izomerů MK (13)
Nyní je vhodné čtenáře seznámit s tím, jak vlastně metabolismus tuků, potažmo TAG, v těle probíhá a jakým způsobem změněná struktura TAG tento metabolismus ovlivňuje. To vše bude obsahem příštích kapitol.
18
3.8 Metabolismus lipidů a cholesterolu v těle (49) 3.8.1 Trávení a vstřebávání lipidů a cholesterolu Jak již bylo zmíněno, hlavní složkou lipidů potravy jsou triacylglyceroly (100-150g denně), dále jsou to složené lipidy a cholesterol (volný i esterifikovaný). Tyto částice mají hydrofobní povahu, jsou ve vodě nerozpustné. Jelikož trávicí enzymy jsou bílkoviny ve vodě rozpustné, musí se trávení lipidů a steroidů odehrávat jedině na rozhraní lipid : voda. Rychlost trávení závisí na velikosti tohoto rozhraní. Plocha kontaktu se zvětšuje peristaltickými pohyby a emulgačním účinkem žlučových kyselin. Současně s lipidy (TAG, fosfolipidy a sfingolipidy) a cholesterolem, které jsou obsaženy ve stravě, se do těla dostávají í v tucích rozpustné vitaminy.
3.8.1.1 Trávení lipidů a cholestrolu Trávení lipidů začíná už v samotné dutině ústní. Již ve slinách je přítomna lingvální lipáza, u člověka má však malý význam a uplatňuje se spolu s žaludeční lipázou v žaludku. Předpokládá se, že tyto lipázy se příliš podstatně nepodílí na odštěpování řetězců mastných kyselin s krátkým a středně dlouhým řetězcem a také nenasycených mastných kyselin. V žaludku dospělých lidí se tuky do určité míry emulgují peristaltickými kontrakcemi. Předpokladem je, že vetší podíl na štěpení tuků by tyto lipázy mohly mít u lidí trpících nedostatečnou sekrecí pankreatické šťávy.
Hlavní část hydrolýzy lipidů a esterů cholesterolu se odehrává v duodenu a jejunu působením pankreatické šťávy s jejími lipolytickými enzymy. Jsou v ní:
Pankreatická lipáza (α-lipáza, triacylglycerollipáza, glycerolesterhydroláza), která je málo specifická, odštěpuje mastné kyseliny z TAG především z poloh sn-1 a sn-3; tím za sebou zanechává 2-monacylglyceroly (dále jen 2-MAG), působení na polohu sn-2 je slabé. Tato lipáza vyžaduje k působení kolipázu pocházející z pankreatu. Kolipáza usnadňuje lipáze přístup k tukové kapénce. Dalším lipolytickým enzymem je cholesterolesteráza (cholesterolesterhydroláza), schopná odštěpit mastnou kyselinu z esterifikovaného cholesterolu. Má dost práce, neboť v potravě převažují estery cholesterolu, zatímco cholesterolu volného je méně. 19
Cholesterolesteráza rovněž napadá monoacylglyceroly, protože i ty jsou v podstatě monoestery. Fosfolipidy mají na starosti fosfolipázy: A2 odstraňuje acyl z polohy 2 a A1 atakuje polohu 1 a 3. K tomu aby se lipolytické enzymy v GIT mohli zcela uplatnit, je nutná přítomnost žlučových kyselin (solí nebo konjugátů). Žlučové kyseliny jsou povrchově aktivní látky s emulgačním účinkem. Emulgací TAG a dalších lipidů vznikají kapénky o průměru kolem 1 µm, které mají v celkovém součtu velmi značný povrch a umožňují tak lipolytickému enzymu přístup k většímu počtu lipidových molekul. Žlučové kyseliny mají i další funkci, aktivaci enzymů - aktivují lipázu z neúčinné prolipázy i cholesterolesterázu. Přítomnost žlučových kyselin ve střevě není absolutní podmínkou trávení lipidů. I když je přívod žluči do střev úplně zastaven (kamenem nebo nádorem), emulgace a tudíž i trávení se úplně nezablokují; jako alternativní emulgátory se uplatní soli volných mastných kyselin (rozpustná mýdla), monoacylglyceroly a fosfatidylcholiny. Ovšem navzdory tomu je trávení tuků velmi značně omezeno. Vyměšuje se objemná stolice na pohled mastná a světle zbarvená (acholická). Nadbytek tuků ve stolici se nazývá steatorea. Žlučové kyseliny mají úlohu nejen při trávení, ale rovněž při absorpci (viz dále).
3.8.1.2 Vstřebávání lipidů a cholesterolu Natrávená směs monoacylglycerolů, neesterifikovaných čili volných mastných kyselin (NEMK, NEFA), cholesterolu, částečně odbouraných fosfolipidů, malého podílu vitaminů rozpustných v tucích a lipofilních barviv (β-karoten), vytvoří ve střevě (hlavně v jejunu - lačníku) spolu se žlučovými kyselinami směsnou micelu o průměru 3-10 µm (obr. 6). Žlučové kyseliny na povrchu micely se k vodnímu prostředí obracejí hydrofilními skupinami. Uvnitř micely jsou také molekuly cholesterolu a části fosfolipidů. Směsné micely se při transportu střevem dostanou do styku s kartáčovým lemem buněk střevní sliznice v prohlubních mezi mikroklky. V tomto okamžiku se micela rozpadá a její složky se pasivně transportují přes fosfolipidovou dvojvrstvu membrány enterocytu. Výjimku tvoří žlučové kyseliny, které se absorbují až ve vzdálenějších úsecích střev. Celkem rychle prostupují do buňky monoacylglyceroly, hlavní komponenta micely; příčina rychlosti je v tom, že jejich koncentrace v enterocytu prudce klesá následkem reesterifikace, jak bude vysvětleno dále. U tohoto přenosu přes membrány nebyly zjištěny žádné přenosové proteiny. Na tomto místě si povšimněme rozdílů ve způsobu střevní absorpce lipidů ve srovnání se vstřebáváním ostatních živin. Peptidy a sacharidy se ve střevě absorbují většinou aktivně 20
a kromě toho musí být zcela (nebo téměř úplně) hydrolyzovány, což u lipidů není nutné - absorbují se i částečně natrávené lipidy, nebo v malé míře dokonce celé neporušené molekuly TAG.
Obr. 6: Směsná micela s částečně až úplně hydrolyzovanými TAG, obalená vrstvou žlučových kyselin; šipky vyznačují absorpci složek do enterocytu a pak do mikroklku - není dokreslen velmi měnlivý podíl cholesterolu a zbytků fosfolipidů (49)
Produktem trávení lipidů obsahujících glycerol (TAG, glycerofosfolipidy) je i tento ve vodě rozpustný alkohol. Glycerol stejně jako mastné kyseliny s krátkým a středně dlouhým řetězcem (do 10-12C) prostupuje membránou snadno. Glycerol a kratší mastné kyseliny se cestou véna portae transportují do jater a nestávají se součástí chylomikronů vyplavovaných do lymfatických cest, jak je to obvyklé u mastných kyselin s dlouhým řetězcem. Po absorbování do enterocytu, se vyšší mastné kyseliny ihned reesterifikují a po vazbě na apoproteiny (viz kap. 3.8.3) se v podobě chylomikronů transportují do ductus thoracicus. Už bylo zmíněno, že žlučové kyseliny se současně s rozpadem micely neabsorbují, putují dále do terminálního ilea a teprve tam se vstřebávají do krve, a to prostou difúzí nebo kotransportem s Na+. Absorpce v ileu je tedy počátkem enterohepatálního oběhu žlučových kyselin.
3.8.2 Osud lipidů a cholesterolu v enterocytu Jak bylo již zmíněno, absorbované vyšší mastné kyseliny ihned po průchodu membránou enterocytu podlehnou reesterifikaci, částečně za pomoci absorbovaného glycerolu. Dochází tedy k opačné reakci, která mohla proběhnout třeba jen o několik mikrometrů směrem do střeva. Absorbované složky lipidů (až na hydrofilní glycerol) se v enterocytu dostávají do prostředí pro ně „nepřátelského", tj. do vodního prostředí. Pro putování naskrz cytosolem 21
(před samotnou reesterifikací) se musí vyšší mastná kyselina navázat na malou bílkovinu označenou FABP (fatty acid bindingprotein, Z-protein). Tento protein má v buňce úlohu obdobnou, jakou zastává albumin v krvi (transport mastných kyselin). Podrobný chemismus zpětných syntéz na tomto místě nebudu popisovat. Je totožný se syntézou triacylglycerolů ze složek, i se syntézou fosfolipidů - detailně je tato syntéza popsána v Harperově biochemii (64). Hlavním produktem reesterifikace je triacylglycerol (TAG). Východiskem pro tvorbu je 2-monoacylglycerol (2-MAG), k němuž se připojí dva acyl-CoA. V menší míře může být východiskem NEMK spolu s glycerolem. Obě složky se musí aktivovat (thiokinázou nebo glycerolkinázou). Acyl-CoA se tvoří jen z řetězců mastných kyselin delších než 12C, kratší řetězce esterifikaci nepodléhají a transportují se krví přímo do jater:
Obr. 7: Reesterifikace TAG v enterocytu (49)
Mastné kyseliny mohou být též využity na reesterifikaci fosfolipidů a cholesterolu (enzym acyl-CoA-cholesterolacyltransferáza).
Rychlost absorpce lipidů závisí i na bodu tání požitých přirozených tuků. Snadněji se tráví a absorbují tuky s nízkým bodem tání, zvláště pokud by byly za pokojové teploty kapalné.
3.8.3 Lipoproteiny - transportní formy lipidů a cholesterolu Jak bylo popsáno výše, v enterocytu se z požitých lipidů potravy opět resyntetizovaly TAG a estery cholesterolu, zcela hydrofobní částice, ale i amfifilní fosfolipidy. Tyto částice se nahromadily v cisternách hladkého endoplazmatického retikula. Tady však syntetické procesy v enterocytu nekončí, je třeba zajistit transport výše uvedených látek v hydrofilním prostředí krevní plazmy. Pro tento účel se molekuly lipidů asociují s molekulami bílkovin 22
a vytvářejí tak větší transportní částice – chylomikrony. V nepatrné míře se zde vytvářejí i lipoproteiny velmi nízké hustoty - VLDL. Syntéza lipoproteinových částic neprobihá výhradně jen v enterocytu, ale také v hepatocytech; zde se vytvářejí již zmíněné VLDL, ale také lipoproteiny s vysokou hustotou - HDL.
K syntéze každého chylomikronu i jiných druhů lipoproteinů se v buňce (nejenom střevní) vytvářejí příslušné apoproteiny (ve starší literatuře nazývané apolipoproteiny); označují se velkými písmeny - A, B, C, D, E a k rozlišení se přidávají buď indexy – apoB100 nebo římské číslice - apoC-II. Pro různé typy lipoproteinů jsou odlišné. Jedna lipoproteinová částice většinou obsahuje několik druhů apoproteinů. Apoproteiny nejen charakterizují určitou třídu lipoproteinů, ale podílejí se na jejich zpracování (např. na rozpoznání částice receptorem, na aktivaci enzymů). Procentuální zastoupení apoproteinů v částici je velmi rozdílné od 1 % v chylomikronech do 50 % v HDL. Apoproteiny jsou umístěny buď jen na povrchu částice (např. apoC), nebo jsou integrálního charakteru jako apoB; mají αhelixovou strukturu.
Velikostí se chylomikrony a jednotlivé třídy lipoproteinů podstatně liší. Velikost částic ukazuje obr. 8:
Obr. 8: Relativní velikost chylomikronů a lipoproteinů v nm - průměrné hodnoty. V řadě od chylomikronů s průměrnou velikostí 500 nm klesají rozměry až na 10 nm u HDL. (49)
Obecná struktura lipoproteinové částice je následující. Každá částice (včetně chylomikronů) má lipidové jádro z nepolárních triacylglycerolů a esterů cholesterolu, které je obklopeno amfifilním obalem z fosfolipidů a cholesterolu, s nimiž interagují polypeptidové řetězce. Strukturu lipoproteinové částice ukazuje obr. 9:
23
Obr. 9: Obecná struktura lipoproteinových částic - černé kuličky značí hydrofilní konce molekul fosfolipidů a esterů cholesterolu (49)
3.8.3.1 Třídy lipoproteinů Lipoproteiny se dělí do několika tříd. Hustota částic je různá - čím vyšší je podíl lipidů, tím je nižší, a naopak. V krevní plazmě se nacházejí tyto třídy lipoproteinů:
Chylomikrony - typickým apoproteinem nascentních (nově vzniklých) chylomikronů je B48, dále apoprotein E a C-I až C-III; Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou, VLDL (angl. very low density lipoproteins) - typickým apoproteinem nascentních VLDL je B100, dále apoprotein E a C-I až C-III; Lipoproteiny se střední hustotou, IDL (angl. intermediary density lipoproteins) - lipoproteiny s pohyblivostí β -globulinů; Lipoproteiny s nízkou hustotou, LDL (angl. low density lipoproteins) - typickým apoproteinem je B100; Lipoproteiny s vysokou hustotou, HDL (angl. high density lipoproteins) - typickým apoproteinem je A-I a II, dále C-I až C-III, D a E.
Tab. 6: Procentuální zastoupení jednotlivých komponent a místo vzniku lipoproteinů; převládající či charakteristická složka je vyznačena tučně. (49)
24
3.8.3.2 Funkce chylomikronů V enterocytu se ze vstřebaných lipidů (hlavně TAG) a cholesterolu vytvářejí velké částice - nascentní (nově secernované) chylomikrony, jejichž charakteristickým integrálním apoproteinem je apoB48. Součástí v krvi kolujících chylomikronů jsou však i povrchové apoC-I až C-III a apoE, které se na ně dostaly přenosem z HDL. Tyto apoproteiny si totiž různé typy lipoproteinových čátic volně předávají. Apoproteinů je v chylomikronech málo, takže nestačí pokrýt celý povrch částice. Na zbylých místech se směrem do vodné fáze orientují polární konce fosfolipidů. Apoprotein C-II je nezbytný pro aktivaci lipoproteinové lipázy a apoprotein E je nutný pro rozpoznání částice na receptorech v játrech. Základní funkcí chylomikronů je udržet potravou přijaté a absorbované TAG, další lipidy a cholesterol ve vodním roztoku (v krvi) a transponovat je po těle. Po požití tučného jídla se chylomikrony dostávají exocytózou do střevní lymfy a čirá lymfa se mění na zakalený chylus. Přes ductus thoracicus se chylus spojuje s krevním oběhem. Krevní plazma, zakalená po tučném jídle, se pozvolna začíná vyčeřovat enzymovým odbouráváním chylomikronů. Asi 6 hodin i po vydatném konzumu tuků je již hladina v krvi stejná jako nalačno a plazma je opět čirá. Chylomikrony se zachycují na vazebná místa endotelu kapilár (hlavně kosterního svalu a tukové tkáně). Rozhodující význam pro vyčeření plazmy má lipoproteinová lipáza (LPL; dříve zvaná vyčeřovací faktor, clearing factor) lokalizovaná v membránách kapilárních endotelií. Lze ji nalézt také v membránách hepatocytů, enzym lokalizován na tomto místě však nenapadá chylomikrony. Lipoproteinová lipáza potřebuje pro zvýšení své aktivity apoprotein C-II, který je přítomen na povrchu chylomikronů. Lipoproteinová lipáza odštěpuje z chylomikronových triacylglycerolů NEMK, ale vyvolá i odštěpování mastných kyselin z fosfolipidů. NEMK se okamžitě vážou na albuminy a tak se transportují krví k tkáním. Degradační činností se chylomikrony zmenšují, vytvářejí se z nich chylomikronové zbytky (zbytkové chylomikrony, remnants), obohacené estery cholesterolu; ještě si podržují všechny apoproteiny. Chylomikronové zbytky se od endotelu kapilár oddělují a vracejí se do krevního řečiště. Z jejich povrchu se
uvolní
apoC
(přejde
na
HDL),
zbytek
je
pak
rozpoznán
pro chylomikronové zbytky (apoE) v játrech a v nich degradován.
25
receptory
Na schématu je zobrazen osud lipidů potravy:
Obr. 10: Osud lipidů v organismu (49)
Játra tedy mají význam pouze pro zpracování zbytků, rozpad nativních chylomikronů je uskutečňován extrahepatálně. Hlavní funkcí chylomikronů je dopravit mastné kyseliny z triacylglycerolů potravy do tkání - především svalové a tukové - a cholesterol potravy do jater. V malé míře se v enterocytu syntetizují VLDL. Jejich metabolismus je analogický s metabolismem chylomikronů, vzniklé zbytky se také vychytávají receptory v játrech.
3.8.3.3 Metabolismus ostatních lipoproteinů V organismu se transportují i lipidy a cholesterol, které se vytvořily zejména v játrech. Pro transport těchto látek se vytvářejí další lipoproteinové částice - VLDL, IDL, LDL a HDL.
3.8.3.3.1 Lipoproteiny s velmi nízkou hustotou – VLDL, střední hustotou – IDL a nízkou hustotou LDL Například při stravě bohaté na tuky se do jater dostává hodně chylomikronových zbytků, které ještě obsahují TAG. V hepatocytech se zbytky odbourávají, znovu se resyntetizují TAG a játra se jich zbavují tvorbou lipoproteinů s velmi nízkou hustotou - VLDL, které se uvolňují do cirkulace. Jejich odbourávání je analogické odbourávání chylomikronů. Na svém povrchu mají také apoC-II, jenž aktivuje lipoproteinovou lipázu. TAG ve VLDL jsou štěpeny, částice se zmenšuje, a vznikají lipoproteiny se střední hustotou - IDL. Ty postupně předávají apoproteiny (C) a cholesterol HDL částicím,
26
od nich si odeberou esterifikovaný cholesterol. Část IDL se vychytává v játrech a na jejich odbourání se podílí jaterní lipáza, další část se přeměňuje na LDL částice. Vysledným produktem štěpení a přeměny VLDL a IDL jsou tedy lipoproteiny s nízkou hustotou - LDL, ty obsahují apoprotein B100 a malé množství apoE. Jsou obohaceny o estery cholesterolu, které získaly od HDL a vychytávají se na LDL-receptorech v játrech i jiných tkáních. Jsou hlavním dodavatelem cholesterolu do periferních tkání, v některých případech v takové míře, která ohrožuje organismus na životě. Někdy jsou proto nazývány jako „zlé“ lipoproteiny nebo „zlý“ cholesterol. Kromě IDL jsou LDL jediné částice, které vznikají v cirkulaci. Osud jaterních VLDL a jejích přeměnu na další třídy lipoproteinů znázorňuje schéma:
Obr. 11: Přeměna VLDL na alší třídy lipoproteinů (49)
3.8.3.3.2 Lipoproteiny s vysokou hustotou - HDL Lipoproteiny s vysokou hustotou (HDL) vznikající v játrech a v enterocytech jsou diskovité
(diskoidní),
obsahují
fosfolipidovou
dvojvrstvu
a
volný
cholesterol
a jsou označovány jako „nascentní". Liší se obsahem apoproteinů; v obou je apoA, jaterní pak mají navíc apoC a E. HDL z enterocytů si je však v cirkulaci rychle doplní. Nascentní HDL interagují s dalším lipolytickým enzymem - lecithin-cholesterolacyltransferasou běžně zkracovanou LCAT. Je zodpovědná za esteriflkaci cholesterolu; přenáší mastnou kyselinu obvykle z pozice 2 lecithinu (fosfatidylchotinu) na OH-skupinu cholesterolu. Důležitá je přítomnost apoA-I na povrchu HDL, která enzym aktivuje.
27
Obr. 12: Metabolismus HDL - CETP bílkoviny přenášející estery cholesterolu, CH – cholesterol, ECH – estery cholesterolu, FL – fosfolipidy (49)
V diskoidním HDL se vytváří z esterů hydrofobní jádro, částice se postupně přeměňuje na tzv. HDL3. Tato částice je zdrojem apoC a E pro chylomikrony a VLDL, ale také předává estery cholesterolu do chylomikronů, VLDL a LDL výměnou za TAG a volný cholesterol. Dále HDL3 přechází v HDL2. Tyto částice se vychytají na receptorech v játrech. Předpokládá se, že by část mohla být atakována heparinem uvolnitelnou jaterní lipasou, která odbourá TAG a částice se dostane zpět do cirkulace jako HDL3.
HDL jsou jediné částice, které jsou schopny efektivně odstraňovat cholesterol ze subendoteliálních prostorů v cévách; proto je HDL označován jako „hodný" lipoprotein („hodný“ cholesterol).
3.8.3.4 Stručná charakteristika lipoproteinů Chylomikrony jsou částice transportující TAG přijaté potravou ke tkáním, VLDL zajišťují přesun TAG syntetizovaných v játrech do extrahepatálních tkání, LDL jsou dodavatelem cholesterolu periferním tkáním a konečně HDL slouží jako zdroj apoE a C a jsou zodpovědné za zpětný transport cholesterolu ze tkání do jater.
28
Obr. 13: Vztahy mezi lipoproteiny (49)
3.8.3.5 Funkce lipoproteinů v transportu cholesterolu 3.8.3.5.1 Transport cholesterolu do tkání V transportu cholesterolu mezi tkáněmi se uplatňují částice LDL a HDL. Všechny tkáně těla cholesterol potřebují, a je jedno zda se jedná o molekuly přijaté potravou, nebo v těle syntetizované. Buňkám je dodává LDL. Aby se LDL do buněk dostaly, musí být zachyceny
speciálními
LDL-receptory
(též
B/E-receptory),
transmembránovými
glykoproteiny na povrchu buněk, které se syntetizovaly na endoplazmatickém retikulu a přesunuly se na povrch buňky (obr. 14). Tyto receptory se sdružují do opláštěných jamek a rozpoznávají ty lipoproteiny, které obsahují apoE a apoB100, což jsou LDL. Jamky se vchlipují dovnitř buňky a tím vznikají opláštěné váčky. Ty se spojují uvnitř buňky s lyzosomy. Pochod je nazýván receptorová endocytóza; není omezena na LDL-receptory, tímto způsobem také játra přijímají chylomikronové zbytky. Uvolněné estery cholesterolu jsou pak lyzosomální lipasou hydrolyzovány a uvolňuje se cholesterol, který se může následně zabudovat do membrán. Část cholesterolu se v buňce znovu esterifikuje a ukládá se do zásoby; aktérem je acyl-CoAcholesterolacyltransferasa (ACAT). Lyzosomální degradací LDL se uvolňují také aminokyseliny.
29
Obr. 14: Přijetí LDL na LDL – receptorech buňky; ER – endoplazmatické retikulum, MK – mastné kyseliny, AK - aminokyseliny, CH – cholesterol (49)
Tímto způsobem, se všechny tkáně obohacují o cholesterol. Za určitých okolností je toto obohacování pro tkáň škodlivé – u velkých cév může vést až ke vzniku aterosklerózy; proto jsou LDL nazývány jako „zlé". U zdravých lidí se značně nadnormálním příjmem cholesterolu potravou se játra brání dalšímu přísunu. Rychlost nové produkce LDL-receptorů se snižuje. Mluvíme o „down regulaci" - vysoká hladina cholesterolu potlačí expresi genu pro LDL-receptor. To má za následek, že periferní tkáně mají k dispozici více LDL. Buňky periferních tkání však neumějí zpracovat cholesterol jinak než vytvořením esterů cholesterolu a jejich hromaděním v buňkách.
3.8.3.5.2 Přesun cholesterolu z tkání do jater Dále se budeme zabývat transportem cholesterolu z buněk tkání do jater. Tento transport zajišťují „hodné“ lipoproteiny - HDL. Játra jsou jediným orgánem, který má dostatečnou kapacitu k příjímání velkého množství cholesterolu, přetvářejí ho (na žlučové kyseliny) či vylučují žlučí v nezměněné podobě: HDL „sbírá“ cholesterol a ukládá jej do jater. HDL odebírá cholesterol hlavně z buněk endotelu a intimy cév. Zvlášť výkoné jsou nascentní HDL a HDL3; prostřednictvím LCAT se v nich vytvářejí estery cholesterolu. Volný cholesterol z povrchových membrán buněk cév se dostává do částice po koncentračním spádu. HDL3 se tímto mechanismem zbaví části esterů cholesterolu výměnou za TAG a poté se HDL3 vychytají na HDL-receptorech v játrech anebo se pomocí jaterni lipázy změní na HDL2. 30
Zpětný odsun cholesterolu z buňky do jater poté, co se buňka dostatečně obohatila cholesterolem z LDL, zjednodušeně ukazuje následující schéma:
Obr. 15: Zpětný odsun cholesterolu z buňky do jater (49)
3.8.3.6 Vznik patologických stavů na základě činnosti lipoproteinů Lipoproteiny jsou také někdy označovány jako aterogenní - LDL a antiaterogenní - HDL. Ateroskleróza je název pro chorobu s tvorbou ateromů (plátů v cévách), které jsou složeny hlavně z esterů cholesterolu; ateromy nejednou podléhají kalcifikaci. Zúžení tepny a její ztvrdnutí („kornatění tepen") ji může se vzniku trombu náhle a zcela ucpat a vyvolat anoxii. Obyčejně jsou postiženy koronární tepny, a tak vzniká infarkt myokardu, který je nejčastější příčinou smrti v civilizovaných populacích. Tyto cévní poruchy se však mohou také objevit na mozkových cévách, na periferních tepnách dolních končetin, v sítnici, v ledvinách i jinde. Ateroskleróza u člověka a některých živočichů vzniká v souvislosti s vysokou hladinou cholesterolu v krevní plazmě, nejvíce s cholesterolem obsaženým v LDL.
3.8.3.6.1 Aterogenní efekt LDL Proaterogenní efekt LDL je nesporný. Akceptorem LDL v periferních tkáních v podmínkách přetrvávající vysoké hladiny LDL jsou speciální receptory na makrofázích (scavengerové receptory). Tyto receptory jsou především specificky zaměřené na oxidované LDL, ale akceptují i acetylované či glykované formy. Po průniku LDL do cévní stěny endotelie, napomáhají oxidaci makrofágy, ale kromě nich i buňky hladké svaloviny – vzniká ox-LDL. Jedná se o tzv. lipoperoxidaci - oxidaci nenasycených
mastných
kyselin.
Jako
produkt
oxidace
vzniká
malon-dialdehyd
OHC-CH2-CHO, který modifikuje proteiny (B100). Mění se tak biologické vlastnosti, výrazně 31
stoupá afinita ke scavengerovým receptorům na makrofázích. Důsledkem opakovaného zachycování ox-LDL je přeměna makrofágů na pěnové buňky. Ty jsou přeplněné uskladněnými estery cholesterolu, nejsou již schopny opustit cévní stěnu a vycestovat do krevního řečiště. Předpokládá se, že právě ox-LDL přispívají ke vzniku nestabilního ateromatózního plátu (ateromu). K zamezení lipoperoxidace lze využívat příznivý účinek antioxidantů - tokoferolu, karotenů a vitaminu A, vitaminu Q, vitaminu C, anthokyanů a bioflavonoidů. Jednoznačně byl prokázán prooxidační účinek cigaretového kouře spolu se sníženou antioxidační kapacitou krevního séra, čímž je rozvoj aterosklerózy podporován. Urychlujícími faktory jsou též homocystein a železo. Předpokládá se, že rozvoj aterosklerózy bude do značné míry záviset na porušení rovnováhy mezi oxidačními a antioxidačními faktory.
3.8.3.6.2 Antiaterogenní efekt HDL Antiaterogenní efekt HDL je výsledkem jejich schopnosti odebírat cholesterol tkáním, odvádět ho do jater, které dokáží přebytek cholesterolu do určité míry zpracovávat. Hladina HDL vyšší než 1,6 mmol/l je považována za protektivní faktor. Vyšší hladiny se pozorují po konzumaci alkoholu (ne v nadměrné míře, to může naopak vést k poškození jater!), lecithinů a polynenasycených kyselin. Také estrogeny mají podíl na zvýšení HDL, a proto jsou ženy lépe chráněny před infarktem myokardu než muži. Ovšem trans-monoenové kyseliny, které vznikají při částečné hydrogenaci olejů (výroba pokrmových tuků), mají prooxidační charakter.
3.8.3.7 Ovlivnění hladiny lipoproteinů s cílem zlepšení zdravotního stavu Prevenci vysoké hladiny nežádoucích lipoproteinů je především úprava diety (snížený příjem tuků a cholesterolu obecně (snížit příjem vaječných žloutků, másla, vepřového a hovězího masa). Když tuky, tak ve formě olejů s polynenasycenými mastnými kyselinami (ω-3 mastné kyseliny), např. z mořských ryb nebo rostlinných zdrojů. U obézních jedinců je třeba snížit také celkový příjem potravy. Doporučuje se vysoký příjem vlákniny. Dále je potřeba zvýšit fyzickou aktivitu, kuřáci by měli omezit kouření. V závažných případech lze využít i možnosti farmakoterapeutické.
32
3.8.4 Zásobní tuk a celkový metabolismus lipidů a lipoproteinů Syntéza a odbourávání lipidů - hlavně triacylglycerolů - jsou pochody, které probíhají téměř v celém organismu. Orgány a tkáně těla tvoří vzájemně propojenou síť spojenou krevním oběhem. Ovšem TAG se nejvíce vyskytují v tukové tkáni. Proto se jí budeme v následujících řádcích nejvíce zabývat. Jako podstatná zásoba se v těle savců ukládají pouze triacylglyceroly. A z nich se z vysokého procenta hradí celková potřeba energie. Zásoby se tvoří především v adipocytech – buňky tukové tkáně. V těchto buňkách zaujímají lipidy až 90% objemu, téměř výhradně jsou to TAG. Celkové množství tělesného tuku je ovlivněno stavem výživy (obezita X hubenost).
Metabolismus tukové tkáně je velice živý, a to i v případě, kdy celkové množství zásobního tuku zůstává konstantní. Jestliže se výrazně změní složení požitých tuků, jimiž jsou dlouhodobě krmena zvířata, změní se i kvalita jejich tělesného tuku; to se zejména projeví ve změně stupně nenasycenosti, a tím i fluidity membránových mastných kyselin.
Syntetické pochody v adipocytu zahrnují tvorbu nových řetězců mastných kyselin a syntézu TAG; k tomu potřebný glycerolfosfát dodává glukosa. Mastné kyseliny potřebné pro syntézu TAG získává adipocyt z krve po uvolnění z chylomikronů a VLDL, jež byly rozštěpeny v cévním řečišti lipoproteinovou lipázou (LPL).
33
4 SPECIÁLNÍ ČÁST 4.1 Vliv pozice nasycených MK v TAG na metabolismus lipidů Nasycené MK, které se nalézají v TAG na pozici sn-1 nebo sn-3 mohou vykazovat rozdílný metabolismus. Je to dáno jejich sníženým vstřebáváním. To znamená, že jedlé tuky, obsahující nasycené MK kyseliny především na pozici sn-1 nebo sn-3 (např. kakaové máslo, kokosový olej, palmový olej), mohou mít velmi odlišný metabolismus než ty tuky, ve kterých se nasycené MK nacházejí primárně na pozici sn-2 (mléčný tuk, vepřové sádlo). Rozdíly v uspořádaní MK by se proto měly brát v úvahu při plánování studií, zaměřených na lipidy v diete, a stejně tak i při samotných interpretacích těchto studií. Tento fakt by se měl samozřejmě brát v úvahu i při výrobě v tuků. (10) Na téma vlivu pozice MK v TAG bylo již provedeno několik studií, převážně se jednalo o experimenty na pokusných zvířatech. Například studie, které se zaměřovaly na nasycené MK zahrnovaly použití tropických olejů, kakaového másla, mléčného tuku, hovězího loje, vepřového sádla nebo hydrogenovaných rostlinných olejů. Interpretace závěrů u těchto studií může být obtížná, neboť přestože poměr obsažených nasycených a nenanasycených MK může být stejný u rozdílných druhů tuků, uspořádání a typ MK může být podstatně rozdílné. (57) Ačkoliv kakaové máslo a mléčný tuk obsahují podobné hladiny nasycených MK, u kakaového másla je to především stearová (55 %) a palmitová MK (42,5 %). Mléčný tuk naproti tomu osahuje širokou škálu MK (stearová – 19 %, palmitová – 42 %, myristová – 16% a MK se středně dlouhým a krátkým řetězcem, tzn. 12 a méně uhlíků – 23 %). Dalším příkladem může být hovězí lůj a palmový olej. Oba tuky obsahují přibližně 51 % nasycených MK. Nicméně hovězí lůj obsahuje 38 % stearové a 50 % palmitové MK, palmový olej však pouhých 9 % stearové a 88 % palmitové MK. Současný rozšířený názor, že nasycené MK mají všechny stejný dopad na koncentraci lipidů a cholesterolu v těle, není zcela správný. Nejvíce je to znát na příkladu stearové MK. Ta se chová odlišně, než ostatní nasycené MK, nezvyšuje totiž sérové koncentrace LDL cholesterolu. Nepřítomnost aterogenního potenciálu u stearové MK byla přičtena na vrub její rychlé přeměně v játrech na olejovou MK (20), rozdílnému vlivu na aktivitu LDL receptorů (88) a nížší vstřebatelnosti ve střevě, zvlaště pokud se v TAG nachází na pozici sn-1 či sn-3. (38, 5)
34
Stereospecifická pozice MK je z hlediska výživy důležitá především kvůli způsobu, jakým jsou TAG v těle tráveny. Krátké a středně dlouhé nasycené MK přecházejí hned po vstřebání do krevního řečiště, zde se váží na albumin a jsou dále transportovány do jater. (69) Stereospecifická pozice nasycených MK s dlouhým řetězcem může ovlivnit jejich další metabolický osud. Volná palmitová a stearová MK mají nízké koeficienty vstřebatelnosti a to díky jejich bodu tání, který je vyšší než je teplota těla a díky jejich schopnosti tvořit vápená mýdla. (79) Proto tuky, které mají nasycené MK s dlouhým řetězcem na pozici sn-1 a sn-3, mohou mít jiný metabolismus než tuky obsahující stearovou a palmitovou MK na pozici sn-2. Například palmitová MK se v mléčném tuku a vepřovém sádle nachází na pozici sn-2, ale u rostlinných tuků a tropických olejů se nachází převážně na pozicich sn-1 a sn-3. Olejová MK v kakaovém másle je lokalizována převážně na pozici sn-2. Ve vepřovém sádle je pak nejvice přítomna na pozicich sn-1 a sn-3. U ostatních tuků (např. u olivého a arašídového oleje) je zastoupena na všech třech pozicích v TAG.
Mateřské mléko obsahuje přibližně 68 % palmitivé MK na pozici sn-2, zatímco kravské mléko pouze 43 % . (5) Rozdíly ve stereospecifické struktuře TAG mezi mateřským a kravským mlékem v případě výživy kojenců, vedly k nižší míře vstřebatelnosti MK z kravského mléka ve srovnání s mateřským. (83)
Tropické oleje mají jen malou část palmitové MK lokalizovanou na pozici sn-2. Lien a kol. uvedli, že změnou stereospecifické kompozice TAG byla zvýšena absorpce MK. Krysám bylo podáváno krmivo obsahující směs kokosového oleje a palmového oleinu v původní formě a dále i v interestrifikované formě (v poměru 25:75). U původních tuků se palmitová MK vyskytovala na pozicích sn-1 a sn-3 v 93 %. U interesterifikované směsi pak pouze z 65 %). Bylo zjištěno, že interestrifikace významně snížila fekální exkreci nasycených MK. Předpokládá se tedy, že zvýšené množství palmitové MK na pozici sn-2 u intersterifikovaných tuků zvýšilo absorpci této MK. (50) V tomto světle se jeví interesterifikace z hlediska příjmu nasycených MK jako nevhodná. Renaud a kol. také shledali, že stereospecifická struktura TAG má důležitý biologický význam. Ve své studii podávali krysám krmivo obsahující buď palmový olej (58 % palmitové MK na pozici sn-1 a sn-3), vepřové sádlo (65 % palmitové MK na pozici sn-2) 35
nebo jejich interesterifikované formy. Pozorovali, že fekalní exkrece palmitové MK byla vyšší u krys, kterým bylo podávano krmivo s vysokým obsahem této MK na pozici sn-1 a sn-3 (palmový olej a interesterifikovaná forma vepřového sádla). Interesterifikace vepřového sádla vedla ke sníženému přechodu palmitové MK do lipidů plasmy a snížila celkovou koncentraci TAG v krvi. (77) Výsledky zmíněných studií jsou ve shodě i se závěry následujících studií. Filer a kol. zjistili, že interesterifikovaný vepřový tuk byl v daleko menší míře vstřebán, než když byl podáván v původní formě. (17)
Kritchevsky a kol. pozorovali, že interesterifikovaný arašídový olej vykazoval menší aterogenní potenciál než bežný arašídový olej. (37) Tyto výzkumy ukazují, že pozice MK v TAG je důležitou determinantou jejich dalšího metabolického osudu. Zjistilo se však, že vztah mezi metabolismem MK a strukturou TAG je také ovlivněn obsahem vápníku v dietě. MK s dlouhým řetězcem totiž s vápníkem snadno tvoří mýdla, které jsou 10x-20x hůře rozpustné než vápené soli olejové či linolové MK.
Denke a kol. zjistili, že fortifikace diety vápníkem (2200mg/den), kdy 34 % celkově obsažené energetické hodnoty připadalo na úkor tuku (především hovězího loje), mělo u lidských jedinců za následek snížené vstřebávaní nasycených MK. Obohacení kalciem rovněž vedlo ke sníženým hladinám celkového sérového cholesterolu a LDL cholesterolu a to ve srovnání s dietou, kdy obsah vápníku činil pouze 410 mg/den. (11) Brink a kol. studovali u krys vliv vápníku obsaženého v krmivu (0,3 g a 1,0 g Ca/100g diety) na metabolismus olejové a stearové MK. (6) Tyto MK byly podávany krysám v tukových směsích s následující strukurou TAG: stearová-olejová-stearová nebo olejová-stearová-stearová. Zjistili, že konzumace diety bohaté na saturované MK na pozicích sn-1 a sn-3 (stearová-olejová-stearová) vedla
k nižšímu
vstřebávání tuku (vyjádřeno v procentech přijatého tuku). Příčinou bylo snížené vstřebávání stearové MK. Dále se snížená absorpce více projevovala v případech vyššího obsahu vápníku v dietě. Strava s obsahem TAG ve formě stearová-olejová-stearová snižovala absorpci vápníku.
Ze vztahu mezi specifickou strukturou TAG a metabolismem MK vyplývá, že proces interesterifikace může být použit u živočišných tuků ke zvýšení koncentrace nasycených MK na pozicích sn-1 a sn-3. To má za následek snížené vstřebávání těchto MK, 36
což zmírňuje i jejich hyperlipidemické a hypercholesterolemické vlastnosti. Lze tedy učinit závěr, že pozice MK v TAG ovlivňuje následně i jejich vstřebávání. Výrobci přípravků určených pro zvláštní výživu (např. kojenecká či enterální výživa) by si proto měli být vědomi vlivu pozice nasycených MK lokalizovaných primárně na pozici sn-2 na jejich následný metabolismus. Naopak výrobci potravin by měli být schopni využít výhody sníženého vstřebávání nasycených MK k tomu, aby produkovali tuky s nižším kalorickým obsahem a menším vlivem na koncentraci TAG a cholesterolu v krvi.
4.2 Interesterifikace a její vliv na vstřebávání lipidů, hladinu choleterolu a koncentraci TAG v plazmě - OBECNĚ Již provedené studie ukázaly vliv interesterifikace mléčného tuku, vepřového sádla a oleje z podzemnice olejné na absorpci lipidů, hladinu cholesterolu a koncentraci TAG v plazmě, i vliv na rozvoj aterogeneze. Příjem strukturně specifických TAG (s obsahem značených MK a cholesterolu), s výskytem nasycených MK na pozici sn-2, vedl ke zpomalení metabolismu chylomikronů
u
krys.
Na
druhou
stranu
byl
pozorován
zanedbatelný
vliv
na metabolismus chylomikronů a lipoproteinů v nedávných studiích na lidech a pokusných zvířatech v případech, kdy konzumovali interesterifikované formy palmového oleje, ve kterých se palmitová kyselina zvýšeně vyskytovala na pozici sn-2. Další parametry, které nebyly pozorovány v těchto studiích, jako např. změny ve srážení krevních destiček a změny koncentrace volného cholesterolu v plazmě a játrech, vyžadují další zkoumání. (46)
4.3 Interesterifikace a vstřebávání lipidů (nasycených a nenasycených MK) Pankreatická lipáza (jak již bylo zmíněno) přednostně hydrolyzuje MK na pozicích sn-1 a sn-3, zanechává tak po sobě 2-monoacyl glycerol (2-MAG), který dále napomáhá emulgaci tuků, podobně jako žlučové kyseliny. Hydrolýza MK na pozici sn-2 je velice malá, a tak tyto MK většinou zůstávají nedotčeny ve formě 2-monacylglycerolu a v této podobě se také vstřebávají. Monoacylglyceroly pohotově tvoří směsné micely, a v této formě jsou následně absorbovány. Ovšem volné MK se do těchto micel začleňují rozdílně v závislosti na struktuře jednotlivých MK. Mnoho studií uvádí, že obsah a uspořádání nasycených MK
37
s dlouhým řetězcem v TAG jsou hlavními faktory, které určují stravitelnost těchto TAG. (79, 7, 53) Zejména specifičnost pankreatické lipázy byla označena jako výhoda pro efektivní vstřebávání nasycených MK situovaných v pozicích sn-2, jelikož nasycené MK se daleko lépe vstřebávají ve formě 2-MAG než jako volné MK. (57, 55, 83) U batolat a pokusných zvířat byl zkoumán efekt chemické randomizace na absorpci tuků, aby bylo možno určit vliv uspořádání nasycených MK v TAG na trávení lipidů. První skupině batolat byla podávána výživa, která obsahovala běžné vepřové sádlo. To obsahuje obyčejně velké množství palmitové kyseliny v pozici sn-2. Druhé skupině pak výživa obsahující vepřový tuk, který podlehl randomizaci. Tento tuk obsahoval palmitovou kyselinu vyskytující se ve stejné míře na všech pozicích v TAG. Ukázalo se, že 1. skupina vstřebala 95% všech obsažených MK, zatímco 2. skupina vstřebala pouze 72% celkově obsažených MK. Dále 1. skupina batolat vstřebala 88% stearové kyseliny, přičemž 2. skupina pouze 40%. Větší absorpce stearové kyseliny u 1. skupiny pak byla zdůvodněna větším rozsahem micelizace za přítomnosti 2-monapalmitátu při trávení. Vstřebávání tuku bylo dáno do souvislosti s množstvím palmitové kyseliny na pozici sn-2 v TAG. (17) V tomto případě by se dal vliv chemické randomizace vepřového sádla označit jako pozitivní, jelikož ve výsledku bylo vstřebáno daleko méně nasycených MK (konkrétně kys. stearové).
Studie u krys demonstrovaly, že nasycené MK, přednostně lokalizované v pozicích sn-1 a sn-3, také ovlivňují absorpci cholesterolu a MK. To má dopad na celkové množství přijaté energie. Tomarelli a kol. ve své studii na krysách zabývající se trávením rozličných druhů tuků a tukových směsí došli k závěru, že snížená celková absorpce tuku souvisela s celkovým obsahem stearové kyseliny v tuku a množstvím palmitové kyseliny na pozici sn-1 a sn-3 v TAG. (83) Například kakaové máslo obsahuje více než 50% nasycených MK (mimo jiné i kys. stearovou), ale přesto má účinky stejné jako tuk s vyšším obsahem nenasycených MK. V kakaovém másle se totiž na pozici sn-2 v TAG hojně nachází kyselina olejová [z 87%] či kyselina linolová [z 9%]. (53) U kakaového másla je předpokladem snížené dostupnosti kyseliny stearové pro organismus její umístění na pozici sn-1 a sn-3. Tímto faktem byl vysvětlen pozorovaný 38
neutrální efekt kakaového másla na koncentraci cholesterolu v plazmě ve srovnání s jinými vysoce saturovanými tuky, které obsahovaly nasycené MK především na pozici sn-2. (40) Nasycené MK obsažené v kakaovém másle se vstřebávají v menší míře než ty, které jsou obsaženy v jeho randomizované části, kde jsou nasycené MK především situovány na pozici sn-2. (79) Fekální obsah lipidů (z největší části se zastoupením palmitové a stearové kys.) byl signifikantně zvýšen u krys, které byly krmeny kakaovým máslem (2). Tento fakt opět objasňuje neutrální efekt kakaového másla na hladiny cholesterolu a lipidů v krvi.
Mattson a kol. zjistili v pokusech na krysách, krmených rozličnými izomery TAG, že stearová kyselina esterifikovaná na pozici sn-1 nebo sn-3 se z TAG snadno uvolňovala jako volná MK, ale hůře se vstřebávala za přítomnosti vápníku a hořčíku. (54) Zvířata krmená kakaovým máslem měla zvýšený příjem krmiva, ale nenásledovala ho zvýšená hmotnost zvířete. Složení chylomikronů odhalilo, že díky špatné absorbci palmitové a stearové kys., byly tyto MK daleko méně dostupné pro resyntézu TAG, které se následně zabudovávaly do chylomikronů (59). Nasycené MK jsou z kakaového másla jen obtížně vstřebatelné.
Existují také záznamy, které uvádějí, že struktura TAG přijatých stravou může ovlivnit absorpci jak cholesterolu přijatého potravou, tak cholesterolu endogenního. Toto tvrzení se opírá o fakt, že transport cholesterolu je ovlivněn schopností micel rozpouštět produkty hydrolýzy TAG. Zvláště u nehydrolyzovaných tuků se ukázalo, že oproti hydrolyzovaným TAG inhibují vstřebávání cholesterolu. (32) Ve studii na krysách, ve které se srovnávalo trávení a absorpce kakaového másla, palmojádrového oleje a kukuřičného oleje, bylo díky nízkému vstřebávání kakaového másla zjištěno i následné snížené vstřebávání cholesterolu do hrudního mízovodu. V této studii byly analyzovány lipidy v lymfě, které byly krysám podány infuzí přímo do duodena. (28)
Ačkoliv studie na zvířatech i batolatech podporují význam molekulární struktury TAG ve smyslu ovlivnění vstřebávání nasycených MK, je zde přesto otázka, zda totéž platí pro dospělé lidské jedince. Objevuje se i názor, že dospělý je schopen účinně absorbovat většinu ve stravě přijatých MK, nehledě na to, zda se jedná o volné MK, 39
či jsou v podobě monoacylglycerolu. A to navzdory zjevně limitované schopnosti batolat absorbovat nasycené MK v jejich neesterifikované (volné) formě. Polemika ohledně této záležitosti stále existuje. Jones a kol. studovali celkovou oxidaci (spalování) a snížené vstřebávání MK u mužů. Jedincům byla podávána strava obsahující značené MK (stearová, olejová, linolová). Oxidace byla měřena za pomocí objemu vydechovaného CO2. Stearová kyselina byla daleko méně absorbovaná než olejová či linolová, když byla podávána ve formě volných MK. (34)
4.4 Interesterifikace a metabolismus chylomikronů Vzestup koncentrace TAG v plazmě je pozorován vždy po konzumaci jídla, a to současně s tím, jak se začínají v plazmě objevovat chylomikrony a jejich zbytky. Koncentrace TAG v plazmě závisí na dvou faktorech. Jednak na přijatém množství, ale také na typu tuku ve stravě. Doba zvýšené postprandiální koncentrace TAG je delší po akutním příjmu saturovaných MK, než u tuku s větším podílem polynenasycených MK. (87) U několika studií byla zpožděná clearence chylomikronových zbytků silně spjata s aterosklerotickými lézemi. Jejich vznik byl způsoben příjmem stravy s vysokým obsahem nasycených MK a cholesterolu. Tyto studie se týkaly jak laboratorních zvířat, tak lidí s rizikem ischemické choroby srdeční. (91, 51) Objevení spojitosti mezi postprandiálními lipoproteiny a etiologií aterosklerózy vedlo ke zvýšenému zájmu o zjišťování charakteristik TAG, které prodlužují dobu a zvyšují hladinu postprandiální lipémie. Bylo zjištěno, že struktura TAG přijatých stravou má významný vliv na kvalitu (strukturu) TAG, které za pomoci resyntézy vznikají v enterocytu, a které se následně zabudovávají do chylomikronů. (79, 70) MK kyseliny na pozicích sn-2 v TAG zůstávají většinou nedotčeny trávicími enzymy a vstřebávají se do enterocytu ve formě 2-monoacylglycerolu (2-MAG). Do enterocytu dále procházejí i volné MK uvolněné z pozic sn-1 a sn-3. Monoacylglyceroly a volné MK pak slouží jako stavební kameny k resyntéze TAG, které vznikají přímo v enterocytu. Protože 2-MAG tvoří základní kostru pro opětovnou resyntézu TAG, nasycené MK na pozicích sn-2 v přijatých TAG jsou zachovány a následně takto zabudovány i do chylomikronů. (55) Studie na lidských jedincích ukázala, že konzumace vepřového sádla, které obsahuje vysoké procento palmitové kyseliny na pozici sn-2, vyúsťuje taktéž ve zvýšenou
40
koncentraci
palmitové
MK
na
pozici
sn-2
u
TAG
obsažených
ve
VLDL
a chylomikronech. (65) I v další studii bylo prokázáno, že rozdělení MK, co se týká pozice v TAG obsažených ve stravě, bylo zachováno taktéž u TAG obsažených v chylomikronech. V této studii byla hypercholesterolemickým mužům podávána interesterifikovaná směs palmového oleje. (70) Proto se předpokládá, že struktura TAG přijatých stravou ovlivňuje metabolismus chylomikronů. Důvodem je, že lipoproteinová lipáza, stejně jako pankreatická lipáza vykazuje poziční specifitu vůči MK na pozicích sn-1 a sn-3. (62) Z tohoto důvodu primární produkty lipolýzy, zprostředkované lipoproteinovou lipázou, jsou MK a 2-MAG, které mohou mít rozdílný metabolický osud. Existují důkazy o tom, že 2-MAG, vznikající z TAG po zásahu lipoproteinové lipázy, mohou přecházet do extrahepatálních tkání rozdílně než uvolněné volné MK. (4)
Několik studií na krysách naznačilo, že přítomnost nasycených MK na pozici sn-2 v TAG, ať už byly podány orálně, nebo intravenózně, vedla ke zpomalení metabolismu chylomikronů. Předpokládá se, že podíl na tom má jak hydrolýza TAG pomocí lipoproteinové lipázy, tak odstraňování chylomikronových zbytků játry. (61, 62, 63, 55) V experimentech na krysách, které prováděl Redgrave a kol. bylo zjištěno, že z celkového množství MK vázaných na pozici sn-2 v glycerolu, až 75% zůstalo vázáno na glycerol v této pozici i po inkorporaci do chylomikronu. Dále byla u krys pozorována daleko nížší clearence injekčně aplikovaných chylomikronů s obsahem TAG se stearovou kyselinou na pozici sn-2, něž tomu bylo u TAG s obsahem olejové kyseliny na pozici sn-2. (76) Předpokládá se tedy, že přítomnost stearové MK na pozici sn-2 zpomaluje lipolýzu i clearence chylomikronových zbytků. Extrapolací výsledků kinetických pokusů na krysách (u těchto pokusů byly použity specificky strukturované lipidy) na lidské jedince se navrhla hypotéza, že konzumace jedlých tuků s výrazným obsahem nasycených MK na pozici sn-2 zpomaluje metabolismus chylomikronů, a to následně vede i ke zvýšené koncentraci chylomikronových zbytků v plazmě.
Následující experimenty, tentokrát již na lidských jedincích, testovaly tuto hypotézu. V těchto experimentech se využíval Betapol, což je obchodní název pro syntetických tuk 41
vytvořený za pomocí enzymatické reakce. Jedná se o tuk, kde pozici sn-2 v TAG z větší části okupuje palmitová MK. (8). Šestnácti zdravým mužů byla podávána strava obsahující buď Betapol, či definovanou směs tuků - ta obsahovala značnou část TAG se strukturou palmitová-olejová-palmitová MK. (90) Ve výsledku nebyly pozorovány rozdíly. Oba tuky (jak definovaná směs, tak Betapol), měly obdobný efekt na postprandiální lipémii. Studie nicméně nevyloučila možné rozdíly
v rychlosti
chylomikronového
metabolismu
u
dlouhodobé
(chronické)
konzumace.
4.5 Interesterifikace, metabolismus cholesterolu a aterogeneze Mnoho studií, zabývajících se vlivem interesterifikovaných tuků na zvířata, či lidské jedince, dává do souvislosti strukturu TAG (tzn. uspořádání MK na glycerolu) s cholesterolemickým a aterogenním potenciálem tuku. Jasně na to poukázaly Kritschevsky a Hayes a kol. (41, 23) Domnívají se, že na hladinu cholesterolu v séru může mít vliv právě struktura TAG. Této skutečnosti si všimli především u interesterifikovaného tuku. Důležitost přikládají tomu, zda je MK ve formě volné, či je vázána na specifickém místě v TAG.
McGandy a kol. testovali u lidských jedinců vliv uměle vytvořených tuků se specifickým přebytkem určité nasycené MK s úmyslem zjistit, jak tyto jednotlivé nasycené MK ovlivňují sérovou hladinu cholesterolu. (56) Připravené tuky byly získány transesterifikací běžných tuků buď s trilaurinem, trimirystinem, tripalmitinem, nebo téměř zcela hydrogenovaným sojovým olejem (85% stearové kyseliny), v poměru 3:1. Výsledky získané u transesterifikovaných tuků (ve kterých byly testované nasycené MK náhodně rozděleny na všech 3 pozicích v TAG) se lišily oproti tukům, které nepodlehly transesterifikaci. McGandy zjistil, že tuk transesterifikovaný se stearovou MK vykazoval podobný hypercholesterolemický efekt ve srovnání s tukem, který byl transesterifikován kyselinou palmitovou nebo myristovou. Toto zjištění bylo v kontrastu s výsledkem studie, kterou provedl Hegsted a kol. (25) Hegsted a kol. totiž ve své studii došli k závěru, že stearová kyselina obsažená v kakaovém másle (zde je převážně esterifikována na pozicích sn-1 a sn-2) má neutrální vliv na hladinu cholesterolu v séru. 42
McGandy a kol. ve své studii tudíž usuzují, že rozdílnosti v efektu stearové MK na zvyšování hladiny sérového cholesterolu mohou být dány rozličnou strukturou TAG použitých tuků. (56)
Další známky vlivu struktury TAG na metabolismus cholesterolu byly zjišťovány v pokusech na zvířatech. V těchto studiích byly pozorovány účinky polynenasycených MK (PUFA) na snižování hladiny cholesterolu v krvi. Došlo se k závěru, že tento účinek by mohl být částečně také výsledkem pozičního uspořádání PUFA na molekule glycerolu. (89, 15) Ve zmíněných studiích byly směsi tuků připraveny tak, aby obsahovaly TAG s přibližně stejným obsahem esenciálních MK, ale zároveň tak, aby se lišily v pozičním uspořádání těchto MK na glycerolu. Výsledky studií, ve kterých byly krysy krmeny těmito tuky ukázaly, že schopnost polynenasycených MK kyselin snižovat hladinu cholesterolu v krvi byla značně snížena v případech, kdy PUFA nebyly esterifikovány na pozici sn-2 v glycerolu. (89)
Jiná studie zabývající se máslem došla k závěru, že důsledkem dlouhodobější konzumace másla u lidí je zvýšená hladina celkového cholesterolu v krvi, zvláště pak LDL cholesterolu. (25, 86) U krys pak bylo prokázáno, že tato konzumace vede i ke vzniku aterosklerotických lézí. (35) Z pozorování bylo zjištěno, že nasycené MK způsobují modifikace ve složení, struktuře a relativní viskozitě LDL, což vede ke snížené vazbě, internalizaci a degradaci LDL. (80, 3) Dále bylo pozorováno, že podáváním saturovaných MK (kyseliny laurové, myristové a palmitové) je obohacován jaterní lipidový pool nasycenými MK, a tím potlačována tvorba esterů cholesterolu. To je dáno tím, že tyto nasycené MK jsou nevhodným substrátem pro acyl-CoA : cholesterolacyltransferázu – ACAT. (18) Následkem této snížené formace esterů cholesterolu se značně obohacuje pool volného cholesterolu. Uvádí se, že tento pool reguluje transkripci LDL-receptorů. A protože se zvyšuje koncentrace volného cholesterolu v játrech, roste i inhibice LDL-receptorů, čímž se do jater endocytózou dostává méně cholesterolu. To vede ke zvýšené koncentraci LDL cholesterolu v plazmě. (88) Máselný tuk obsahuje především nasycené MK s hyperlipidemickým efektem (nejvíce palmitovou MK- 32% a myristovou MK -18%), a to na pozici sn-2 v glycerolu. TAG v máselném tuku obsahují také na pozici sn-2 velkou část hypercholesterolemických MK. Mléčný (máselný) tuk obsahuje dále nezanedbatelné množství olejové MK (26%), která 43
je nahodile rozmístěna na všech třech pozicích v glycerolu - 21%, 14% a 15% na pozicích sn-1, sn-2 a sn-3 (33). Záměnou nasycených MK na pozici sn-2 za olejovou MK, která se nachází na pozici sn-1 nebo sn-3 tak vzniká tuk, který má oproti běžnému máselnému tuku nižší schopnost zvyšovat hladinu cholesterolu v krvi. Tato záměna se děje právě při procesu randomizace. Christophe a kol. a Verdonk a Christophe ve své práci uvedli, že hyperlipidemický efekt máselného tuku může být snížen pomocí procesu chemické randomizace. Christophe a kol. podali zprávu, že nahrazením běžného másla randomizovaným máselným tukem v dietách zdravých mužů po dobu 25 dnů, bylo dosaženo snížené hladiny TAG v plazmě přibližně o 35% a snížené koncentrace plasmového cholesterolu o 12%. Tato práce opět naznačila, že kromě celkového zastoupení MK kyselin v dietě ovlivňuje metabolismus MK a následnou koncentraci lipidů a cholesterolu v plazmě také konkrétní uspořádání MK v molekule TAG. (30, 29)
Nižší koncentrace esterů cholesterolu v játrech byla pozorována u krys, které byly krmeny po 5 týdnů běžným máslem ve srovnání s krysami, kterým byl podáván randomizovaný máselný tuk nebo kanolový olej. Koncentrace sérových lipidů se ovšem nezměnily. (26)
Ve studii na potkanech byly po dobu 4 týdnů zvířatům podávány diety s 0,1% obsahem cholesterolu a 9,5% obsahem syntetizovaných lipidů. Ty se lišily zastoupením nasycených (palmitová a myristová MK) a nenasycených MK (olejová MK) na pozici sn-2 v TAG, přičemž celkové zastoupení jednotlivých MK bylo u podávaných tuků totožné. Zvířata, která byla krmena směsí acylglycerolů s vyšším obsahem nasycených MK na pozici sn-2, vykazovala vyšší plazmatické koncentrace TAG a také signifikantně vyšší hladinu apolipoproteinu B v plazmě. (46) Vepři krmení dietou obsahující buď obyčejný mléčný tuk, nebo enzymaticky či chemicky interesterifikovaný mléčný tuk, vykazovali rozdílné efekty na koncentraci cholesterolu v plazmě. Vepři krmení enzymaticky interesterifikovaným mléčným tukem vykazovaly zvýšení celkového cholesterolu, zatímco chemicky interesterifikovaný mléčný tuk snížil koncentrace LDL cholesterolu o 10,8 %. (73)
44
Přestože hovězí lůj a vepřové sádlo obsahují podobné zastoupení nasycených a nenasycených MK, studie ukazují, že jejich konzumace je spojena s rozdílným vlivem na hladinu VLDL, IDL a HDL v krvi. (16) Tento odlišný efekt může být dán rozdílností v umístění specifických MK na molekule glycerolu, nebo desetinásobným rozdílem v obsahu linolové MK. (23) U vepřového sádla se na pozici sn-2 nachází celkem ze 78% palmitová MK, zatímco hovězí lůj obsahuje pouze 17% palmitové MK na pozici sn-2. (68) Relativně vyšší procento palmitové MK na pozici sn-2 u vepřového sádla může vést ke zvýšené absorbci palmitové MK ze sádla než je tomu u hovězího loje. Hovězí lůj se v tomto světle ukazuje být méně hypercholesterolemický, něž se původně předpokládalo. To se prokázalo ve studii na pokusných zvířatech, kdy krysy krmené buď dietou s obsahem hovězího loje či sojového oleje vykazovaly podobné hodnoty koncentrace cholesterolu v plazmě. (9) Kromě toho králíci, kteří přijímali dietu s obsahem hovězího loje, vykazovali nižší náklonnost k aterogenezi, než ti, kterým byla podávána dieta s obsahem vepřového tuku. (44) Jelikož byla pozorována u randomizovaného vepřového tuku snížená absorpce nasycených MK, mohlo by to mít zmírňující vliv také na jeho aterogenní potenciál, stejně jako na sklon vepřového sádla zvyšovat koncentrace lipidů v plazmě. (17, 77) Studie na krysách krmených buď běžným, nebo randomizovaným vepřovým tukem ukázaly, že konzumace interesterifikovaného vepřového sádla vedla k signifikantně nižším koncentracím TAG, ve srovnání s běžným vepřovým tukem. Konzumace randomizovaného vepřového tuku u králíků (dieta obsahovala 2% cholesterolu), byla také spojena se sníženým sklonem k aterogenezi. (42) Arašídový olej je neočekávaně aterogenní jak pro krysy, tak i králíky. Aterogenní efekt arašídového oleje byl významně snížen jeho randomizací. Předpokládá se, že struktura TAG v arašídovém oleji může být zodpovědná za fyziologickou odezvu v těle. (19, 45, 43) Arašídový olej obsahuje 4-7% nasycených MK s dlouhým řetězcem (arachová – 20:0, behenová – 22:0 a lignocerová - 24:0). Téměř všechny okupují pozici sn-3. Ve srovnání s randomizovaným olejem obsahuje původní olej více TAG s linolovou MK na pozici sn-2 a nasycenými MK na pozicích sn-1 a sn-3. (66)
45
Předpokládá se, že přítomnost nasycených MK s délkou řetězce C20-24 na pozici sn-3 v arašídovém oleji může učinit linolovou MK na pozici sn-2 relativně nevyužitelnou, což může podporovat aterogenní efekt tohoto oleje. (37) Bylo zjištěno, že rozvoj aterogeneze u zvířat na základě příjmu běžného arašídového oleje není doprovázen zvýšenou koncentrací cholesterolu v krvi. Randomizace tohoto oleje má pak rozdílný vliv na hladinu cholesterolu v krvi, a jak se zdá, vůbec nekoreluje s rozvojem aterogeneze. (9, 58, 39)
Nedávné studie na člověku a zvířatech se zaměřily na srovnání účinků dvou tuků. První (Betapol) obsahoval nasycené MK na pozici sn-2. Ve druhém případě se jednalo o směs tuků, která byla obohacena palmitovou MK, a to na pozicích sn-1 a sn-3. Innis a kol. ve studiích na novorozených selatech prokázali následující: Selatům, kterým bylo po 17 dní podáváno krmivo obsahující Betapol, byla naměřena vyšší koncentrace celkového a LDL cholesterolu v plazmě, než tomu bylo u selat, kterým bylo dáváno krmivo s palmovým olejem - olejová MK na pozici sn-2; tzn. nenasycená MK. (31)
V jiné studii však Zock a kol. došli k závěru, že čtyřtýdenní podávání Betapolu zdravým můžům a ženám mělo jen nepatrný dopad na koncentraci lipoproteinů v plazmě oproti kontrolované směsi tuku, s totožným složením MK, ale vysokým obsahem TAG, se strukturou palmitová-olejová-palmitová MK - opět nenasycená MK na pozici sn-2. (92) Autoři naznačují, že rozdíly pozorované mezi jejich výsledky a výsledky Innise a kol. mohou být dány omezenou schopností novorozených zvířat efektivně absorbovat nasycené MK lokalizované na pozici sn-1 a sn-3, ve srovnání s vysokou schopností dospělých lidských jedinců tyto nasycené MK metabolizovat a vstřebat. (12)
Nedávná dvojitě zaslepená cross-over studie u hypercholesterolemických mužů neprokázala, že by uspořádaní MK v TAG mělo vliv na hladinu lipoproteinů a koncentraci TAG v krvi. Můži přijímali ve stravě buď margarin s vysokým obsahem palmového oleje, nebo interesterifikovanou směs obsahující vyšší koncentrace palmitové MK na pozici sn-2. (70) Palmový olej, bohatý na palmitovou MK, je typicky kvůli velkému zastoupení nasycených MK považován za hypercholesterolemický. Ovšem pozice sn-2 je v tomto tuku především okupována olejovou a linoleovou MK. Palmový olej je charakterizován poměrně vysokým 46
zastoupením TAG se strukturou palmitová-olejová-palmitová MK (30-36%). Tato struktura je pokládána za odpovědný faktor, co se týká vlastního cholesterolemického potenciálu palmitové MK. (72)
Hegsted a kol. zkoumali běžné tuky. Zjistili, že z 67% připadaly rozdíly v koncentracích plasmového cholesterolu u subjektů na myristovou MK, zatímco palmitová MK vykazovala daleko nižší efekt. (25) Nicméně rozdílné efekty myristové a palmitové MK nebyly pozorovány v případě, kdy byly podávány náhodně reesterifikované tuky. Ve shodě s tímto zjištěním byl palmový olej méně hypercholesterolemický než se předpokládalo, z důvodu jeho vysokého obsahu palmitové MK.
Studie na opicích (78) naznačily, že nasycené MK palmového oleinu nemají hypercholesterolemický efekt, jak předpovídali ve svých studiích Keys a kol. a Hegsted a kol. (36, 25)
V těchto studiích byl však hlavním zdrojem palmitové MK mléčný tuk, kde se tato MK vyskytuje na pozici sn-2. Odhadnout jakou roli má struktura TAG obsažených v běžných tucích (jako je například palmový olej) je komplikované, neboť zde hrají úlohu i další faktory. Patří sem obsah linolové kyseliny, fytosterolů, poměr n-3 a n-6 MK. Tyto všechny faktory mohou znesnadňovat rozhodnutí, zda u daného tuku převažuje vliv struktury TAG na metabolismus lipidů. Srovnání palmového oleje a randomizovaného palmového oleje nevedlo k žadným rozdílům v absorpci lipidů, či k rozdílnostem v
koncentraci
celkového cholesterolu v krvi u krys. Další faktory, jako jaterní cholesterol a hladiny voného cholesterolu v plazmě nebyly měřeny.
Bylo zjištěno, že typ provedené interesterifikace může ovlivnit výsledné lipidemické vlastnosti palmového oleje. Chemicky interesterifikovaný palmový olej obsahuje palmitovou MK téměř ve stejném poměru na všech třech pozicích v TAG, zatímco u enzymově interesterifikovaného palmového oleje je palmitová MK zejména lokalizována na pozici sn-1 a sn-3. Při podávání těchto dvou interesterifikovaných olejů nebyly v pokusech na krysách zjištěny žádné změny v koncentracích celkového cholesterolu ani TAG v krvi. (75)
47
Neočekávaně, navzdory vysoké koncentraci saturovaných MK na pozici sn-2, byly u krys, kterým byl podáván chemicky interesterifikovaný tuk, zjištěny nižší hladiny volného cholesterolu, než u krys, kterým byl podáván enzymaticky randomizovaný palmový olej. Navíc u chemicky interesterifikovaného palmového oleje byly zjištěny i nižší koncentrace jaterních esterů cholesterolu.
V závislosti na faktorech, jako jsou druh a věk zvířete, typ použitého tuku (např. vepřové sádlo s vysokým obsahem nasycených MK na pozici sn-2) a další látky obsažené v podávané dietě (např. obsah vápníku, hořčíku), se po randomizaci tuku může objevit snížená absorpce nasycených MK, což vede ke sníženému příjmu ve střevě a k následným nižším hladinám těchto MK v játrech. Existují záznamy o tom, že po lipolýze zprostředkováné lipoproteinovou lipázou, vzniklý 2-MAG recirkuluje v krvi daleko v menší míře než je tomu u volných MK. Tato skutečnost naznačuje, že vzniklý 2-MAG zůstává více k dispozici extrahepatalním tkáním, což jsou místa, kde právě lipolýza nejvíce probíhá. (4, 71, 74)
48
5 ZÁVĚR Výše zmíněné studie ukazují spletitosti, týkající se studia molekulární struktury TAG, s ohledem na metabolismus lipidů. Polemika ohledně role a významu uspořádaní MK na glycerolu a jeho vlivu na absorpci lipidů, metabolismus a aterogenezi stále existuje. Jaký konkretní vliv bude mít tato struktura totiž záleží na mnoha faktorech (např. na typu použitého tuku, druhu a věku zvířete v případě studií na zvířatech nebo na věku lidského jedince, na metodě, kterou byl interesterifikovaný tuk získán atd.). Ještě stále je potřeba uskutečnit další studie na lidských jedincích s interesterifikovaným tuky, aby bylo možno jednoznačně řící, zda má konzumace interesterifikovaných tuků stejný dopad na člověka jako má na pokusná zvířata. Ve studiích na krysách vedlo zvýšené množství palmitové MK na pozici sn-2 u intersterifikované směsi tuků k vyšší absorpci této MK. V tomto světle se jeví interesterifikace rostlinných olejů a tuků z hlediska příjmu nasycených MK jako nevhodná. Dále bylo zjištěno, že podávání interesterifikovaného palmového oleje u krys, vedlo k vyšší absorpci palmitové MK, než tomu bylo u krys, které byly krmeny dietou s obsahem běžného palmového oleje (zde se palmitová MK vyskytovala především na pozicích sn-1 a sn-3). Studie na krysách kromě vlivu struktury TAG na vstřebávání MK také demonstrovaly, že nasycené MK, přednostně lokalizované na pozicích sn-1 a sn-3, ovlivňují i absorpci cholesterolu. Provedené studie silně podporují hypotézu, že nasycená MK, která je v TAG přítomna na pozici sn-2, je daleko lépe vstřebatelná, než pokud se nachází na pozici sn-1 nebo sn-3. Tuto hypotézu podporují i výsledký studií, které se zabývaly interesterifikací živočišných tuků. Například interesterifikace vepřového sádla vedla ke sníženému přechodu palmitové MK do lipidů plasmy a snížila celkovou koncentraci TAG v krvi. Jiná studie informuje, že interesterifikovaný vepřový tuk byl v daleko menší míře vstřebán, než když byl podáván v původní formě. Ze vztahu mezi specifickou strukturou TAG a metabolismem MK vyplývá, že proces interesterifikace může být použit u živočišných tuků ke zvýšení koncentrace nasycených MK na pozicích sn-1 a sn-3. To má za následek snížené vstřebávání
těchto
MK,
což
zmírňuje
a hypercholesterolemické vlastnosti.
49
i
jejich
hyperlipidemické
Již uskutečněné studie na zvířatech tedy jasně prokazují, že pozice MK v TAG je důležitou determinantou jejich dalšího metabolického osudu. Zda totéž platí i pro člověka není v současné době zatím jisté. Ve studii, která zkoumala vliv interesterifikace vepřového sádla na metabolismus kojenců bylo zjištěno, že ta skupina kojenců, která přijímala ve stravě běžné vepřové sádlo vstřebala 95% všech obsažených MK, zatímco skupina, konzumující interesterifikované vepřové sádlo vstřebala pouze 72% celkově obsažených MK. Co se týka interesterifikace a jejího vlivu na metabolismus chylomikkronů, tak bylo zjištěno, že struktura TAG přijatých stravou má významný vliv na strukturu TAG, které za pomoci resyntézy vznikají v enterocytu, a které se následně zabudovávají do chylomikronů. Doba zvýšené postprandiální koncentrace TAG je delší po akutním příjmu saturovaných MK. U několika studií byla zpožděná clearence chylomikronových zbytků silně spjata s aterosklerotickými lézemi. Tyto studie se týkaly lidí s rizikem ischemické choroby srdeční. Několik studií na krysách naznačilo, že přítomnost nasycených MK na pozici sn-2 v TAG, vedla ke zpomalení metabolismu chylomikronů. Tento fakt svědčí pro hypotézu, že strutura TAG může ovlivňovat i rozvoj aterogeneze. Mnoho studií, zabývajících se vlivem interesterifikovaných tuků na zvířata, či lidské jedince, dává do souvislosti strukturu TAG s cholesterolemickým a aterogenním potenciálem tuku. U máselného tuku bylo zjištěno, že záměnou nasycených MK na pozici sn-2 za olejovou MK, která se nachází na pozici sn-1 nebo sn-3, vzniká tuk, který má oproti běžnému máselnému tuku nižší schopnost zvyšovat hladinu cholesterolu v krvi.
V současné době je velice žádoucí, aby studie na lidských jedincích, zabývající se tématem interesterifikace rostlinných olejů, byly ve svých závěrech jednotné ve smyslu zdravotního dopadu takto upravených jedlých tuků určených pro výživu lidské společnosti. V současně době totiž na základě zjištění škodlivosti trans-mastných kyselin, které vznikají při částečné hydrogenaci rostlinných olejů pří výrobě ztužených tuků, již ve velké míře výrobci zaměnili metodu částečné hydrogenace za metodu interesterifikace. Náhradou MK na pozici sn-2 v TAG za nasycené MK totiž získávají tuk s polotuhou konzistencí. Toho se především využívá v potravinářském průmyslu při výrobě rostlinných roztíratelných jedlých tuků (dříve se označovaly jako margaríny). Není zcela jasné, zda tyto tuky, které jsou výrobci propagovány v médiích za zdravé a dokonce prospěšné pro fyzické zdraví nemají spíše efekt opačný. Není tedy jisté, jestli naopak nebudou
50
při dlouhodobé konzumaci zvyšovat koncentrace cholesterolu a TAG v krvi, či podporovat rozvoj aterosklerózy.
51
6 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 1 Akesson, B., Gronowitz, S., Herslof, B., Michelson, P., and Olivecrona, T.: Stereospecificity of different lipases. Lipids, 1983, 18, p.313-318 2 Apgar, J.L., Shively, C.A., and Tarka, S.M.J. Sugestibility of cocoa butter and corn oil and their influence on fatty acid distribution in rats, Am. J. Clin. Nutr., 1987, 117, p.660-665 3 Baudet, M.F., Dachet, C., Lasserre, M., Esteva, O., and Jacotot, B.: Modification in the composition and metabolic properties of human low density and high density lipoproteins by different dietary fat, J. Lipid Res., 1984, 25, p.456-468 4 Belfrage, P.J., Elovsson, J., and Olivecrona, T.: Radioactivity in blood and liver partial glycerides, and liver phospholipids after intravenous administration to carbohydrate-fed rats of chlye containing double labeled triglycerides, Biochim. Biophys. Acta,1965, 106, p.45-55 5 Bracco U.: Effect of triglyceride structure on fat absorbtion, The Am. J. of Clin. Nutr. 1002S-1009S 6 Brink EJ, Haddeman E, de Fouw NJ, Weststrate JA.: Positional distribution of stearic acid and oleic acid in a triacylglycerol and dietary calcium concentration determines the apparent absorption of these fatty acids in rats, J. Nutr. 1995, p.2379-2387 7 Brockerhoff, H. and Yurkowski, M.: Stereospecific analyses of several vegetable fats, J. Lipid Res. 1996, 7, p.62-64 8 De Fouw, N.J., Kivits, G.A.A., Quinlan, P.T., and Van Nielen, W.G.L.: Absorption of isomeric, palmitic acid-containing triacylglycerols resembling human milk fat in the adult rat, Lipids, 1994, 29, p.765-770 9 De Schruver, R., Vermeulen, D., and Viaene, E.: Lipid metabolism responses in rats fed beef tallow, native or randomized fish oil and native or randomized peanut oil, Am. J. Clin. Nutr. 1991, 121, p.948-955 10 Decker, Eric A.: Nutrition Reviews: Health Module, 1996, 54, 4, p.108-110 11 Denke MA, Fox MM, Schulte MC.: Short-term dietary calcium fortification increases fecal saturated fat content and reduces serum lipids in men, J Nutr., 1993, 123, p.1047-1053 12 Deuel, H.J.: The Lipids, Interscience Publishers, New York: 1955, NY USA 13 Dlouhý, P., Anděl, M.: Margaríny a ateroskleróza, Vesmír, 2006, č. 11, s. 686-688 14 Dostálová, J.: Mýtus rostlinných tuků, Výživa a potraviny, 2004, roč. 59, č. 3, s. 69-70 15 Elson, C.E., Dugan, Jr., L.R., Bratzler, L.J., and Pearson, A.M.: Effect of isoessential fatty acid lipids from animal and plant sources on cholesterol levels in mature male rats, Lipids, 1966, 1, p.322-324 16 Fernandez, M.L. and McNamara, D.J.: Dietary fat saturation and chain length modulate guinea pig hepatic cholesterol metabolism, Am. J. Clin Nutr., 1994, 124, p.331-339 17 Filer, L.J., Mattson, F.H., and Fomon, S.J.: Triglyceride configuration and fat absorption by the human infant, Am. J. Clin. Nutr., 1969, 99, p.293-298 18 Goodman, D.S., Deykin, D., and Shiratori, T.: The formation of cholesterol esters with rat liver enzymes, J. Biol. Chem., 1964, 239, p.1335-1345 19 Gresham, G.A. and Howard, A.N.: The independent production of atherosclerosis and thrombosis in the rat, Br. J. Exp. Path., 1960, 41, p.395-402 20 Grundy SM.: Influence of stearic acid on cholesterol metabolism relative to other long-chain fatty acids, The Am. J. of Clin. Nutr., p.986S-90S 52
21 Grundy, S.M.: Monounsaturated fatty acids and cholesterol metabolism: Implications for dietary recommendations, Am. J. Clin. Nutr., 1989, 119, p.529-534 22 Hayes, K.C. and Khosla, P.: Dietary fatty acid thresholds and cholesterolemia, FASEB J., 1992, 6, p.2600-2607 23 Hayes, K.C., Pronczuk, A., and Khosla, P.: A rationale for plasma cholesterol modulation by dietary fatty acids-modeling the human response in animals, J. Nutr. Biochem., 1995, 6, p.188-194 24 Hegsted, D.M. and Ausman, L.M.: Diet, alcohol and coronary heart disease, J. Nutr., 1988, 118, p.1184-1189 25 Hegsted. D.M., McGandy, R.B., Meyers, M.L., and Stare, F.J.: Quantitative effects of dietary fat on serum cholesterol in man, Am. J. Clin. Nutr., 1965, 27, p.281-295 26 Hodge, J.: The effect of native and randomised butter and cocoa butter on cholesterol and triacylglycerol metabolism in the rat, Ph.D. Thesis, Deakin University, 1994, Victoria 27 Hu, F.B., Stampfer, M.J., Manson, J.E., Rimm, E. et al.: Dietary fat intake and the risk of coronary heart disease in women, The New Angland J. of Med., 1997, vol.337, 21, p.1491-1500 28 Chen, IS., Subramaniam, S.. Vahouny, G.V., Cassidy, M.M., Ikeda, I., and Kritchevsky, D.: A comparison of the digestion and absorption of cocoa butter and palm kernel oils and their effects on cholesterol absorption in rats, Am. J. Clin. Nutr., 1989, 119, p.1569-1573 29 Christophe, A., Illiano, L., Verdonk, G., and Lauwers, A.: Studies on the hydrolysis by pancreatic lipase of native and randomized butterfat, Arch. Int. Physiol. Biochim. Biophys., 1981, 89, p.B156-B157 30 Christophe, A., Matthys, F., Geers, R., and Verdonk, G.: Nutritional studies with randomized butter. Cholesterolemic effects of butter-oil and randomized butter-oil in man, Arch. Int. Physiol. Biochim. Biophys., 1978, 86, p.413-415 31 Innis, S.M., Quinlan, P., and Diersen-Schade, D.: Saturated fatty acid chain length and positional distribution in infant formula: effects on growth and plasma lipids and ketones in piglets, Am. J. Clin. Nutr., 1993, 57, p.382-390 32 Jandacek, R.J., Ramirez, M.M., and Crouse, J.R.: Effects of partial replacement of dietary fat by olestra on dietary cholesterol absorption in man, Metabolism, 1991, 39, p.848-852 33 Jensen, R.G., Ferris, A.M.: Symposium: milk fat-composition, function, and potential for change.Dairy Sci. 74, p.3228-3243 34 Jones, P.J.H., Pencharz, P.B., and Clandinin, M.D.: Whole body oxidation of dietary fatty acids: implications for energy utilization, Am. J. Clin. Nutr., 1985, 42, p.769-777 35 Kagan, E.H., Fisher, L.M., and Kupfer, H.G.: Anatomic lesions in rats fed high fat diets, J. Atheroscler. Res., 1964, 4, p.536-550 36 Keys, A., Anderson, J.T., and Grande, F.: Serum cholesterol response to changes in the diet. IV. Particular saturated fatty acids in the diet, Metabolism, 1965, 14, p.776787 37 Kritchevsky D, Tepper SA, Vesselinovitch D, Wissler R.W.: Cholesterol vehicle in experimental atherosclerosis. Part 13. Randomized peanut oil, Atherosclerosis 1973, 17, p.225-243 38 Kritchevsky D.: Stearic acid metabolism and atherogenesis: history, The Am. J. of Clin. Nutr., 1994, 60, p.997S-1001S 39 Kritchevsky, D.: Dietary influences on lipids and lipoproteid levels in animals and atherosclerosis, Prog. Biochem. Phannacol., 1983, 19, p.151-165 40 Kritchevsky, D.: Stearic acid metabolism and atherogenesis: history, Am. J. Clin. Nutr., 1994, 60, p.997S-1001S 53
41 Kritchevsky, D.: Fatty acids, triglyceride structure, and lipid metabolism, J. Nutr. Biochem., 1995, 6, p.172-178 42 Kritchevsky, D. and Tepper, S.A.: Cholesterol vehicle in experimental atherosclerosis. XV. Randomized butter and randomized lard, Atherosclerosis, 1977, 27, p.339-345 43 Kritchevsky, D., Davidson, L.M., Weight, M., Kriek, L.P.J., and du Plessis, J.P.: Influence of native and randomized peanut oil on lipid metabolism and aortic sudanophilia in vervet monkeys, Atherosclerosis, 1982, 42, p.53-58 44 Kritchevsky, D., Tepper, S.A., Kuksis, A., Eghtedary, K., and Klurfield, D.M.: Influence of triglyceride structure on experimental atherosclerosis (abstract), Experimental Biology, 1995, Atlanta, Georgia USA, p. 1854 45 Kritchevsky, D., Tepper, S.A., Vesselinovitch, D., and Wissler, R.W.: Cholesterol vehicle in experimental atherosclerosis. II. Peanut oil, Atherosclerosis, 1971, 14, p.5364 46 Kubow, S. and Kermasha, S.: The hyperlipidemic effect of the presence of myristate and palmitate versus oleate in the 2-position of dietary triacylglycerols in the Syrian hamster (abstract), XV Intemational Congress of Nutrition, 1993, Adelaide, Australia, p. 777 47 Kubow, S.: The influence of positional distribution of fatty acids in native, interesterified and structure-specific lipids on lipoprotein metabolism and atherogenesis, Elsevier Science Inc., 1996, J. Nutr. Biochem. 7, p.530-541 48 Ledvina, M., Stoklasová, A., Cerman, J.: Biochemie pro studující medicíny, I. díl, Praha: Karolínum, 2004, s. 155-214 49 Ledvina, M., Stoklasová, A., Cerman, J.: Metabolické osudy lipidů a cholesterolu v těle, Biochemie pro studující medicíny, I. Díl, Praha: Karolinum, 2004, s. 193-205 50 Lien, E.L., Yuhas, R.J., Boyle. F.G., and Tomarelli, R.M.: Corandomization of fats improves absorption in rats, Am. J. Clin. Nutr., 1993, 123, p.1859-1867 51 Mahley, R.W.: Atherogenic hyperlipoproteinemia. The cellular and molecular biology of plasma lipoproteins altered by dietary fat and cholesterol, Med. Clin. North Am., 1982, 66, p.375-402 52 Mattson, F.H. and Grundy, S.M.: Comparison of the effects of dietary saturated, monounsaturated and polyunsaturated fatty acids on plasma lipids and lipoproteins in man, J. Lipid Res., 1985, 26, p.194-202 53 Mattson, F.H. and Volpenhein, R.A.: The specific distribution of fatty acids in the glycerides of vegetable fats, J. Biol. Chem., 1961, 236, p.1891-1894 54 Mattson, F.H., Nolen, G.A., and Webb, M.R.: The absorbability by rats of various triglycerides of stearic and oleic acids and the effect of dietary calcium and magnesium, Am. J. Clin. Nutr., 1979, 109, p.1682-1687 55 Mattson. F.H. and Volpenhein, R.A.: The digestion and absorption of triglycerides, J. Biol. Chem., 1964, 239, p.2772-2777 56 McGandy, R-B., Hegsted, D.M., and Myers, M.L.: Use of semisynthetic fats in determining effects of specific dietary fatty acids on serum lipids in man, Am. J. Clin. Nutr., 1967, 23, 1288-1298 57 McNamara, D.J.: Dietary fatty acids, lipoproteins and cardiovascular disease, Adv Food Nutr. Res., 1992, 6, p.254-353 58 Miller, J. and Worthington, R.E.: Effects of dietary planut oil on serum lipoprotein patterns of rats, Lipids, 1988, 23, p.72-75 59 Monsma, C.C. and Ney, D.M.: Interrelationship of stearin acid content and triacylglycerol composition of lard, beef tallow and cocoa butter in rats, Lipids, 1993, 28, p.539-547 60 Morley, N. and Kuksis, A.: Positional specificity of lipoprotein lipase, J. Biol. Chem., 1972, 247, p.6389-6393 54
61 Mortimer, B.C., Holthouse, D.J., Martins, I.J., Stick, R.V., and Redgrave, T.G.: Effects of triacylglycerol-saturated acyl chains on the clearance of chylomicronlike emulsions from the plasma of the rat, Biochim. Biophys. Acta, 1994, 1211, p.171-180 62 Mortimer, B.C., Kenrick, M.A., Holthouse, D.J., Stick. R.V., and Redgrave. T.G.: Plasma clearance of model lipoproteins containing saturated and polyunsaturated monoacylglycerols injected intravenously in the rat, Biochim. Biophys. Acta, 1992, 1127, p.67-73 63 Mortimer. B.. Simmonds, W.J., Joll, CA., Stick, R.V., and Redgrave, T.G.: Regulation of the metabolism of lipid emulsion model lipoproteins by a saturated acyl chain at the 2-position of triacylglycerol, J. Lipid Res., 1988, 29, 713-720 64 Murray R.K., Granner, D.K., Mays, P.A., Rodwell, V.W.: Harperova Biochemie, Praha: H&H 1998, s. 223-299 65 Myher, J.J., Kuksis, A., Breckenbridge, W.C., McGuire, V., and Little, J.A.: Comparative studies of triacylglycerol structure of very low density lipoproteins and chylomicrons of normolipemic subjects and patients with type II hyperlipoproteinemia, Lipids, 1985, 20, p.90-101 66 Myher, J.J., Marai, L., Kuksis, A., and Kritchevsky, D.: Acylglycerol structure of peanut oils of different atherogenic potential, Lipids, 1977, 12, p.775-785 67 Nařízení rady (ES) č. 2991/94 ze dne 5. prosince 1994, kterým se stanovují normy pro roztíratelné tuky [cit. duben 2007] Dostupné na World Wide Web: http://isap.vlada.cz/Kopie/revize.nsf/ff9e919a6cfc19c9c1256ef600277ad0/67651e0bda f93d0dc125727600331f47/$FILE/31994R2991.pdf 68 Nawar, W.W.: Lipids. In Food Chemistry (O.R. Fennema, ed.), Marcel Dekker, Inc., New York, 1985, NY USA, p.140-244 69 Nelson GJ.: Dietary fatty acids and lipid metabolism. In: Kuang Chow K, ed. Fatty Acids in Foods and Their Health Implications, New York, 1992, NY: Marcel Dekker. Inc., p.437-71 70 Nestel, P.J., Noakes, M.. Belling, G.B., Mcarthur. R., and Clifton, P.M.: Low-densitylipoprotein cholesterol interesterification, fatty acids and chylomicrons. Effect on plasma lipids of interesterifying a mix of edible oils, Am. J. Clin. Nutr., 1995, 62, p.950-955 71 Olivecrona, T.: The metabolism of 1-C[14]-palmitic acid in the rat, Acta Physiol. Scand., 1962, 54, p.295-305 72 Padley, F.B., Gunstone, F.D., and Harwood. J.L.: Occurrence and characteristics of oil and fats, The Lipid Handbook (F.D. Gunstone, J.L. Harwood, and F.B. Padley eds.), Chapman and Hall, London UK, 1986, p.49-170 73 Pfeuffer, M., De Greyt, W., Schoppe, I., Barth, C.A., and Huyghebaert, A.: Effect of interesterification of milk fat on plasma lipids of miniature pigs, Int. Dairy J., 1995, 5, p.265-273 74 Quarfordt, S.H., DeFaria, E., Landis, B.A., Bollinger, R.R., and Yamaguchi, Y.: Transport of free fatty acid and triglyceride in anhepatic rats, Hepatology, 1991, 14, p.911-919 75 Ray, S. and Bhattacharyya, D.K.: Comparative nutritional study of enzymatically and chemically interesterified palm oil products, JAOCS, 1995, 72, p.327-330 76 Redgrave, T.G., Kodali, D.R., and Small, D.M.: The effect of triacyl-sn-glycerol structure on the metabolism of chylomicrons and triacylglycerol-rich emulsions in the rat, J. Biol. Chem., 1988, 263, p.5118-5123 77 Renaud SC, Ruf JC, Petithory D.: The positional distribution of fatty acids in palm oil and lard influences their biologic effects in rats, J. Nutr. 1995, 125, p.229-37 78 Schouten, J.A., van der Veen, E.A., Spaaij, C.J.K., van Gent, C.M.,and Popp-Snijders, 55
79 80
81
82 83
84 85
86
87
88 89 90
91 92
C.: Influence of dietary fat type on serum lipids in Rhesus monkeys, Nutr. Rep. Int., 1989, 39, p.487 Small DM.: The effect of glycerid structure on absorbtion and metabolism, Annu. Rev. Nutr., 1991, 11, p.413-34 Spady, D.K. and Dietschy, J.M.: Dietary saturated triacylglycerols suppress hepatic low density lipoprotein activity in the hamster, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, 82, 4526-4530 Stan Kubow: The influence of positional distribution of fatty acids in native, interesterified and structure-specific lipids on lipoprotein metabolism and atherogenesis, Elsevier Science Inc. 1996 (J. Nutr. Biochem., 1996, 7, p.530-541 Suková, I.: Průvodce označováním potravin, Praha: Ústav zemědělských a potravinářských informací, 2006, s. 24-26 Tomarelli, R.M., Meyer, B.J., Weaber, J.R., and Bernhart. F.W.: Effect of positional distribution on the absorption of the fatty acids of human milk and infant formulas, J. Nutr., 1968, 95, p.583-590 Velíšek, J.: Chemie potravin 1, Tábor: Ossis, 1999, s. 73-162 Vyhláška Mze č. 77/2003 Sb. Ze dne 6. března 2003, kterou se stanoví požadavky pro mléko a mléčné výrobky, mražené krémy a jedlé tuky a oleje, [cit. 17. října 2006] Dostupné na World Wide Web: http://www.sagit.cz/pages/sbirkatxt.asp?zdroj=sb03077&cd=76&typ=r Wardlaw, G.M. and Snook, J.T.: Effects of diets high in butter, corn oil, or high oleic acid sunflower oil on serum lipids and apolipoproteins in men, Am. J. Clin. Nutr., 1990, 51, p.815-821 Weintraub, M.S., Zechner, R., Brown, A., Eisenberg, S., and Breslow, J.L.: Dietary polyunsaturated fats of that ω-6 and ω-3 series reduce postprandial triglyceride-rich lipoprotein levels. Chronic and acute effects of fat saturation on postprandial lipoprotein metabolism, J. Clin. Invest., 1988, 82, p.1884-1893 Woollett, L.A. and Dietschy, J.M.: Effect of long-chain fatty acids on low-densitylipoprotein-cholesterol metabolism, Am. J. Clin. Nutr., 1994, 60 (suppl), p.991S-996S Yamamoto, I., Sugano, M., and Wada, M.: Hypocholesterolaemic effect of animal and plant fats in rats, Atherosclerosis, 1971, 13, p.171-184 Zampelas, A., Williams, C.M., Morgan, L.M., and Wright, J.: The effect of triacylglycerol fatty acid positional distribution on postprandial plasma metabolite and hormone responses in normal adult men, Br. J. Nutr., 1994, 71, p.401-410 Zilversmit, D.B.: Atherogenesis: a postprandial phenomenon, Circulation, 1979, 60, p.473-485 Zock, P.L., Devries, J.H.M., Defouw, N.J., and Katan, M.B.: Positional distribution of fatty acids in dietary trigylcerides: effects on fasting blood lipoprotein concentrations in humans, Am. J. Clin. Nutr., 1995, 61, p.48-55
56
