MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BRNO 2011
VERONIKA NIEDROVÁ
Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav Technologie potravin
Nutriceutika s potenciálním antikarcinogenním účinkem Bakalářská práce
Vedoucí práce:
Vypracovala:
prof. MVDr. Ing. Tomáš Komprda, CSc.
Veronika Niedrová
Brno 2011
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma NUTRICEUTIKA S POTENCIÁLNÍM ANTIKARCINOGENNÍM ÚČINKEM vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne………………………………………. podpis…………………………………….
PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu bakalářské práce prof. MVDr. Tomáši Komprdovi CSc. za cenné rady, připomínky a odborné vedení práce. Poděkování patří také mé rodině a nejbližším za podporu a zázemí, které mi poskytovali v průběhu celého studia.
ABSTRAKT Rakovina se stala obávanou civilizační chorobou. Mnohé výzkumy a studie jsou zaměřeny na pochopení jejich příčin a tím na možnou prevenci. Základem pochopení prevence rakoviny, je prostudování kancerogeneze a jednotlivých kancerogenních faktorů. V popředí protirakovinné prevence stojí výživa jakožto komplexní faktor zdravého životního stylu. Podle mnohých studií se výživa velmi významně podílí na procesu kancerogeneze. V poslední době je pozornost věnována zejména antikancerogenům, které se v potravinách přirozeně vyskytují nebo do nich mohou být přidávány. Předkládaná bakalářská práce si klade za cíl prostudování dostupných literárních pramenů a ozřejmění kancerogeneze jako následek mnoha faktorů vnějšího prostředí. Klíčová slova: rakovina, kancerogeneze, kancerogeny, antikancerogeny, antioxidanty, volné radikály.
ABSTRACT Cancer has recently become feared disease of civilization. Many researches and studies are aimed to understand their causes and the possible prevention. The study of carcinogenesis and individual carcinogenic factors is basic understanding
of
cancer.
At
the
foreground
of
anti-cancer
prevention
is a comprehensive nutrition as a factor of a healthy lifestyle. According to many studies,
the
attention
is
especially
paid
to
anticancerogens,
which occur
naturally in foods or they may be added. This bachelor thesis aim to study the available literature which should demonstrate carcinogenesis as a consequence of many external factors. Key words: cancer, carcinogenesis, carcinogens, anticancerogens, antioxidants, free radicals.
OBSAH 1. ÚVOD ....................................................................................................................................... 7 2. CÍL PRÁCE .............................................................................................................................. 8 3. PATOGENEZE NÁDOROVÉHO RŮSTU.............................................................................. 9 3.1 Nádorová buňka ................................................................................................................ 10 3.2 Protoonkogeny a onkogeny ............................................................................................... 11 3.3 Antionkogeny .................................................................................................................... 12 3.4 Vznik zhoubných nádorů .................................................................................................. 14 3.4.1 Fáze iniciace ............................................................................................................... 14 3.4.2 Fáze promoce ............................................................................................................. 14 3.4.3 Fáze progrese ............................................................................................................. 15 3.5 Kancerogenní faktory ........................................................................................................ 16 3.5.1 Chemické kancerogeny .............................................................................................. 17 3.5.2 Fyzikální kancerogenní faktory.................................................................................. 17 3.5.3 Biologické karcinogenní faktory ................................................................................ 18 3.5.4 Karcinogenní faktory konstituční ............................................................................... 19 3.5.4.1. Genetické vlivy ................................................................................................... 19 3.5.4.2 Hormonální faktory ............................................................................................. 20 4. KANCEROGENY POTRAVY .............................................................................................. 20 5. ANTIKANCEROGENY ......................................................................................................... 22 5.1 Chemopreventivní strategie antikancerogenů ................................................................... 22 5.2 Bioaktivní látky (nutriceutika) .......................................................................................... 22 5.2.1 Potravní vláknina ....................................................................................................... 24 5.2.2 Sekundární rostlinné látky.......................................................................................... 25 5.2.2.1 Karotenoidy ......................................................................................................... 25 5.2.2.2 Fytosteroly .......................................................................................................... 28 5.2.2.3 Saponiny .............................................................................................................. 29 5.2.2.4 Glukosinoláty ...................................................................................................... 30 5.2.2.5 Polyfenoly............................................................................................................ 32 5.2.2.5.1 Fenolové kyseliny ........................................................................................ 34 5.2.2.5.2 Flavonoidy.................................................................................................... 34 5.2.2.5.3 Stilbeny ........................................................................................................ 36 5.2.2.5.4 Lignany ........................................................................................................ 37 5.2.2.6 Inhibitory proteas ................................................................................................ 38 5.2.2.7 Terpeny................................................................................................................ 39 5.2.2.8 Fytoestrogeny ...................................................................................................... 40 5.2.2.9 Sirné sloučeniny .................................................................................................. 41 5.2.2.10 Kyselina fytanová .............................................................................................. 43 5.2.3 Substance ve fermentovaných potravinách ................................................................ 44 5.2.4 Vitamíny..................................................................................................................... 46 5.2.4.1 Vitamin A............................................................................................................. 46 5.2.4.2 Vitamin C ............................................................................................................ 47 5.2.4.3 Vitamin D ............................................................................................................ 48 5.2.4.4 Vitamin E............................................................................................................. 49
5.2.4.5 Kyselina listová ................................................................................................... 50 5.2.5 Stopové prvky a minerální látky ................................................................................ 51 5.2.5.1 Selen .................................................................................................................... 51 5.2.5.2. Zinek ................................................................................................................... 53 5.2.5.3 Kalcium ............................................................................................................... 54 6. ZÁVĚR ................................................................................................................................... 56 7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY..................................................................................... 57
1. ÚVOD Rakovina je nejčastější příčinou úmrtí na celém světě. V roce 2004 si vyžádala (podle studií WHO) dokonce 7,5 milionů obětí. Znalosti příčin rakoviny a její prevence mohou napomoci ke snížení úmrtí v důsledku tohoto onemocnění. Více než 30 % případů lze předejít odstraněním rizikových faktorů. Jak dokazují mnohé studie, primárním rizikovým faktorem většiny typů rakoviny je životní styl, stravovací a pohybové návyky, kancerogeny vnějšího prostředí a infekční agens. Výživa, jako jeden z hlavních rizikových faktorů, se velmi významně podílí na procesu kancerogeneze. Mezi hlavní příčiny nádorů, spojené s výživou, patří například přejídání spojené s obezitou, nevhodná skladba stravy (množství bílkovin, tuků, nadbytek cholesterolu, nedostatek vlákniny a vitamínů, zbytečné solení a další), dále konzumace alkoholu, špatné stravovací návyky a nevhodná úprava stravy. V poslední době je pozornost věnována zejména látkám, obsaženým v potravinách, díky jejichž účinkům lze předcházet mnoha druhům rakoviny. Takové látky se označují jako antikancerogeny. Antikancerogeny mohou chránit naše tělo před rakovinným bujením mnoha mechanismy. Jedná se například o cytotoxický efekt, antioxidační vlastnosti, inhibici zánětu nebo inhibici některých enzymů. Jejich škála je velmi široká a nacházíme je přirozeně ve většině potravin rostlinného původu, zejména v ovoci, zelenině, ale také v luštěninách a celozrnných obilovinách. Zmíněné látky je také možné do potravy přidávat nebo je přijímat v podobě doplňků stravy. Podle rozličných vlastností, mechanismů působení a zejména původu lze antikancerogeny pro přehlednost rozdělit na potravní vlákninu, sekundární rostlinné produkty, vitaminy, stopové prvky, minerální látky a v neposlední řadě probiotika.
7
2. CÍL PRÁCE Cílem mé bakalářské práce je zpracovat literární rešerši na téma Nutriceutika s potenciálním
antikarcinogenním
účinkem,
prozkoumat
mechanismus
vzniku
nádorového onemocnění u člověka a na základě zjištěných informací se zaměřit na možné způsoby prevence vzniku nádoru. Tato práce se zaměřuje především na kancerogeny a jednotlivé antikancerogenní látky obsažené v potravinách.
8
3. PATOGENEZE NÁDOROVÉHO RŮSTU Zhoubné
nádorové
bujení
je
chorobný
stav,
charakterizovaný
nekontrolovatelným růstem abnormálních buněk, jejichž množení je rychlejší, než růst okolní tkáně a jsou schopny postupného šíření do okolních tkání (Konopásek, Petruželka et al., 2003). Buňky tvořící nádor jsou všechny přímými potomky jediné buňky, která se uvnitř tkáně začala množit podle „vlastního systému“. Jak nádorové, tak ostatní buňky pocházejí ze stejné zárodečné buňky, kterou je oplozené vajíčko. Během opakovaných cyklů růstu a dělení se z této jediné buňky vytvoří buňky celého těla. Potomci oplozeného vajíčka vznikající během několika dalších generací, si jsou velmi podobní, vytvářejí homogenní shluk ještě nediferencovaných buněk. Během dalšího vývoje zárodku již začíná docházet k diferenciaci a buňky začínají vykazovat rozdíly. Stávají se „členy společenství“ různých typů buněk, jako například svalových, mozkových, krevních a dalších (Weinberg, 2003). Rozdíl v dynamice růstu normálních a transformovaných tkání je v tom, že v normální tkáni existuje rovnováha mezi vznikem a zánikem buněk, naproti tomu nádorovou tkáň charakterizuje velké množství nově vznikajících buněk, které zcela přesahuje množství buněk odumírajících (Komprda 2009; Rejthar, Vojtěšek, 2002).
Obrázek 1. Nekontrolovatelný růst rakovinné buňky (Anonym 2, 2005)
9
3.1 Nádorová buňka Všechny somatické buňky mají identický genom, který se uplatňuje v diferencované buněčné populaci v 1-5 procentech. Strukturální i funkční vlastnosti tkání organismu jsou selektivně programované a po celý život identické. Změna somatického buněčného fenotypu vede k porušení homeostázy a k chorobnému stavu. Při nádorové transformaci buňky dochází ke změně fenotypu, které však předchází změna genotypu somatické buňky, například mutací (Rejthar, Vojtěšek, 2002). Nádor nevzniká pouze pod vlivem jedné genetické změny, předpokládá se, že pro vznik nádorové buňky je nutná kumulace poruch 5-6 klíčových regulačních genů. Pro růst nádoru je také rozhodující přítomnost kmenových buněk ve výchozí tkáni. Kmenové buňky normálních tkání bývají častěji a snáze ovlivňovány mutagenními vlivy, včetně vlivů kancerogenních. Nádorovou mutací jedné nebo více kmenových buněk výchozí tkáně vzniká základ nádoru (Konopásek, Petruželka, et al., 2003). Nádorové buňky se vyznačují autonomním chováním, nereagují na podněty a „příkazy“ genů buněčné proliferace a nádorově supresorových genů, což má za následek relativní nesmrtelnost (při poskytnutí vhodných podmínek mohou žít bez časové limitace) a nekontrolovatelný růst. Další odlišností nádorových buněk je jejich nezralost. Nedochází k diferenciaci buněk, tyto se naopak během života stávají stále primitivnějšími a mají tendenci množit se ještě rychleji. V neposlední řadě nádorové buňky ztrácejí molekuly na svém povrchu, které mají za úkol držet buňky pohromadě a uvolňují se do prostředí, čímž mohou zakládat vzdálená ložiska - metastázy (Anonym 3, 2010; Rejthar, Vojtěšek, 2002).
Obrázek 2. Oddělení nádorové buňky od okolních buněk (Anonym 3, 2010) 10
3.2 Protoonkogeny a onkogeny V buněčném genomu se vyskytují geny, jejichž narušení (mutace) má přímý vliv na vznik nádoru. Jedná se o strukturní geny, které kódují proteiny, podílející se funkčně na regulaci dělení buněk a jejich diferenciaci. Označujeme je jako protoonkogeny. Jinými slovy, proteiny kódované protoonkogeny mají stimulační vliv na růst buňky. Jejich přítomnost v buňce je jednou z podmínek normálního růstu (Konopásek, Petruželka et al., 2003). Onkogeny jsou tytéž strukturní geny, ovšem již určitým způsobem mutované. Po proběhlé mutaci zůstávají na svých místech, ale vydávají buňkám signály zcela odlišné od dřívějších. Jejich vliv na buňku je čistě negativní – „rakovinotvorný“. Základní rozdělení produktů onkogenů (Anonym 1, 2007; Komprda 2008): • Růstové faktory nebo jejich receptory (růstový faktor krevních destiček) • Cytoplazmatické proteinkinázy (serin/threoninkinázy, tyrozinkinázy) • Jaderné transkripční faktory • Látky ovlivňující apoptózu Společným
a
základním
rysem
multifaktoriální
karcinogeneze
je několikanásobná mutace nejméně ve dvou, spíše však ve čtyřech soustavách genů, stěžejních pro život buňky. Jsou to v čase postupně proběhlé mutace v celulárních protoonkogenech, ovládajících buněčnou proliferaci. Pro všechny obratlovce společný soubor protoonkogenů může být přeměněn v potentní onkogeny virovými nebo nevirovými mutageny. Zdá se tedy, že přítomnost protoonkogenů představuje hlavní význam při vzniku nádorů (Rejthar, Vojtěšek, 2002; Weinberg, 2003). Změny postihující aktivitu protoonkogenů mohou probíhat na úrovní regulace jejich exprese nebo vlivem strukturních změn, které postihují samotné protoonkogeny. K nejčastějším strukturním aberacím protoonkogenů patří bodová mutace, amplifikace (zmnožení kopií určitého protoonkogenu v genomu) a přestavba chromozomů (Konopásek, Petruželka et al., 2003).
11
3.3 Antionkogeny Nádory vznikají jako výsledek akumulace mutací v protoonkogenech (viz výše) a tumor supresorových genech. Úkolem antionkogenů neboli tumor supresorových genů je oprava úseků DNA poškozených vlivem působení zevních i vnitřních faktorů s cílem zabránit další kumulaci genetických změn. Jejich inaktivace, dysfunkce nebo ztráta má tedy za následek nádorovou transformaci buněk. Za dlouhou dobu studií byla identifikována celá řada antionkogenů, mezi něž patří například: transkripční faktory, regulátory buněčného cyklu, složky buněčných signálních drah nebo inhibitory množení buněk, jež jsou uvedeny v tabulce 1. (Komprda 2008; Rejthar, Vojtěšek, 2002). Tabulka 1. Seznam nejznámějších antionkogenů a mechanismus jejich účinku (Rejthar, Vojtěšek, 2002)
Nejznámější antionkogeny: Protein pRb Protein pRb je jaderný fosfoprotein, který se vyskytuje ve všech buňkách organismu. Svojí činností hraje důležitou roli při kontrole transkripce a expresi genů řídících průběh buněčného cyklu. Existuje v různě fosforylovaných formách, což závisí na stadiu buněčného cyklu. V nefosforylované formě působí jako supresor buněčného dělení, zatímco v hyperfosforylované formě svoji antiproliferační (antionkogenní) schopnost ztrácí (Komprda 2008; Rejthar, Vojtěšek, 2002). 12
Protein p53 Protein p53 je patrně nejznámějším nádorovým supresorovým genem. Gen kóduje transkripční faktor, který je nezbytný pro expresi sady genů, podílejících se na zástavě buněčného cyklu, opravách genomové DNA a regulaci apoptózy. Protein p53 bývá nazýván jako „strážce genomu“. Při jeho mutacích zůstává poškození jaderné DNA bez oprav a může tak docházet ke kumulaci genetických změn v buňce, což má za následek maligní transformaci buněk (Konopásek, Petruželka et al., 2003). Mechanismus účinku proteinu p53 (Komprda, 2008): poškození DNA →aktivace proteinkinázy (ATM; aktivní ve fázi G1) →aktivace (fosforylace) kinázy kontrolního bodu (chk2) →fosforylace p53 →jeho stabilizace (za normálních okolností má krátký biologický poločas) →působí jako transkripční faktor genu pro protein (p21) →ten inaktivuje proteinkinázu (Cdk) → zástava buněčného cyklu Gen p53 nás denně zachraňuje před rakovinou a ne náhodou mají mnohé nádorové buňky tento gen těžce poškozený a vyřazený z činnosti. Mutace antionkogenu p53 je nejčastější mutací, která se vyskytuje u více než 50% lidských nádorů, zejména u karcinomů plic, tlustého střeva a prsu (Komprda, 2008; Rejthar, Vojtěšek, 2002). Proteiny BRCA Jedná se o proteiny BRCA1, BRCA2, jejichž funkce nejsou dosud přesně definovány. Předpokládá se, že se oba proteiny podílejí na regulaci transkripce a procesu DNA reparace. Uplatňují se v patogenezi familiárního karcinomu prsu. Až v 80 % případů rakoviny prsu a ovária se setkáváme s mutacemi v těchto genech. (Adam, Vorlíček, 2004; Rejthar, Vojtěšek, 2002). APC gen APC gen se nachází na chromozomu 5q a kóduje protein, regulující hladinu transkripčního faktoru β-kateninu. Aktivace tohoto transkripčního faktoru přispívá ke zvýšení buněčné proliferace, což se při ztrátě regulační úlohy APC, projeví jako FAP (familial adenomatous polyposis), onemocnění s vývojem mnohačetných pre-maligních polypů. Téměř vždy dochází k maligní transformaci polypů, které jsou následně zodpovědné za vznik rakoviny tlustého střeva (Konopásek, Petruželka et al., 2003; Rejthar, Vojtěšek, 2002). 13
3.4 Vznik zhoubných nádorů Vznik
nádorového
onemocnění
(karcinogeneze)
je
vícestupňový
multietiologický proces. K přeměně normální buňky v nádorovou dochází v důsledku změn genetické informace (mutace) na úrovni genomové DNA. Zhoubné bujení, probíhá obecně ve třech na sebe navazujících fázích, jimiž jsou iniciace, promoce a progrese (Konopásek, Petruželka et al., 2003).
3.4.1 Fáze iniciace Jedná se o trvalou a ireverzibilní změnu genotypu buňky v důsledku mutace. Tyto mutace se obvykle postupně hromadí v genomu buněk v průběhu života jedince, až dosáhnou kritického množství a kvality. Tak vznikne tzv. iniciovaná buňka. Tato geneticky pozměněná buňka ještě nemusí dát impuls ke vzniku nádoru a může po značně dlouhou dobu přežívat ve tkáni, aniž by se začala nekontrolovatelně množit (Anonym 5, 2010; Rejthar, Vojtěšek, 2002). Iniciace je způsobená celou řadou onkogenních faktorů a dochází k ní většinou bezprostředně po jejich působení. Zmíněné onkogenní faktory se nazývají iniciátory a rozlišujeme je na fyzikální, chemické a biologické. Po iniciační mutaci dochází ve většině případů k opravě vzniklé chyby nebo postižená buňka spontánně zaniká. U nádorových buněk však dochází k likvidaci buněčných reparačních mechanismů působením řady mutací (Komprda, 2008; Rejthar, Vojtěšek, 2002).
3.4.2 Fáze promoce Promoce představuje nejdelší a nejkritičtější fázi vývoje nádoru (trvá až desítky let). Vyžaduje obvykle dosti dlouhé působení promočního faktoru (promotoru), kterým je látka vzácně identická s iniciátorem. Jedná se tedy nejčastěji o látku, která bez předchozí iniciace sama nádorovou přeměnu neindukuje, ale povzbudí dělení buňky a pomůže jí vymanit se z vlivu kontrolních mechanismů homeostázy. Těchto sloučenin, tzv. nádorových promotorů, je známa celá řada, např. dioxin, sacharin, insekticid DDT, látky v cigaretovém kouři, polychlorované bifenyly, některé hormony atd. Ultrafialové světlo má rovněž prokázaný účinek jako promotor nádorů. Zvětšením intenzity proliferace dochází ke zvýšení počtu mitóz a tím ke zvýšení pravděpodobnosti fixace
14
genetické chyby podmíněné iniciační mutací (Anonym 5, 2010; Komprda, 2009; Rejthar, Vojtěšek, 2002).
3.4.3 Fáze progrese Fáze progrese zahrnuje šíření nádoru do celého organismu. Jak již bylo uvedeno výše, rakovinné buňky nedrží pohromadě, jako normální buňky. Je pro ně tedy snadné se odtrhnout a šířit se do celého těla. Poté mohou zakládat sekundární novotvary neboli metastázy. Metastáza je dceřiný nádor, který se může vyskytovat v tkáních, orgánech, tělních dutinách a lymfatických uzlinách. Ne všechny maligní buňky, které se dostanou do lymfatického nebo krevního oběhu však zakládají metastázy, mnohé z nich časem zahynou v oběhu nebo po jeho opuštění (Adam, Vorlíček, 2004). Fázi progrese můžeme rozdělit do dvou částí, které však nemusí být vyjádřeny u všech nádorů a přesný moment jejich přechodu neznáme. Jedná se o etapu invaze a diseminace. Etapa invaze má délku 1 až 3 roky a je charakterizována lokálním infiltrativním nebo destruktivním růstem bez diseminace. Metastatický rozsev je charakteristický pro etapu diseminace, jejíž schematická délka je odhadována na 1 až 5 let (Rejthar, Vojtěšek, 2002). Nádor je schopen se šířit jak prorůstáním do okolí (infiltrativní a destruktivní růst), tak lymfogenní nebo hematogenní cestou. Proces metastazování lze rozdělit do několika etap (Konopásek, Petruželka et al., 2003): • uvolnění nádorových buněk z ložiska • invaze buněk do okolí • novotvoření cévního zásobení • vycestování do cílové tkáně nebo orgánu • vytvoření metastázy v cílové oblasti
15
3.5 Kancerogenní faktory Jako kancerogen označujeme látku nebo faktor vyvolávající zhoubné bujení. Tato látka, způsobující změnu v příslušném genu, musí mít mutagenní účinky. Zhoubný nádor je poté výsledkem několika po sobě jdoucích mutací. Na buňky působí dva typy faktorů, jak bylo již uvedeno výše – iniciátory a promotory. Iniciátory působí genotoxicky a nevratně tak poškozují DNA. Promotory podporují expanzi buněk, změněných iniciátory, ale samy působí negenotoxicky (Konopásek, Petruželka et al., 2003). Kancerogenní látky v zevním prostředí, schopné vyvolat iniciační genetické změny – mutace v příslušných genech somatických buněk dělíme do několika základních skupin (Rejthar, Vojtěšek, 2002): • chemické kancerogeny • fyzikální kancerogeny • biologické kancerogenní faktory • kancerogenní faktory konstituční o genetické vlivy o hormonální vlivy Úmrtnost na nádorová onemocnění by bylo možné, podle odhadů, snížit úpravou životního stylu a omezením expozice ke kancerogenům až o 33% (Rejthar, Vojtěšek, 2002).
Obrázek 3. Odhadovaný podíl některých faktorů zevního prostředí na nádorové úmrtnosti (Konopásek, Petruželka et al., 2003) 16
3.5.1 Chemické kancerogeny Chemické kancerogeny mají ve většině případů mutagenní účinky. V dnešní době je známo více než 3000 chemických kancerogenních látek. Za nejnebezpečnější skupiny považujeme polycyklické aromatické uhlovodíky, především dehet, benzypyren a benzantracen. Benzypyren je hlavní kancerogen cigaretového kouře. Dále nitrosaminy, které jsou ve značné míře obsaženy v uzeninách a smažených potravinách. K nejčastějším skupinám dále patří aromatické aminy, hydraziny, triaziny, chlorované uhlovodíky a alkylační a acylační činidla. V neposlední řadě působí jako chemické kancerogeny řada anorganických látek, například těžké kovy (Konopásek, Petruželka et al., 2003; Mačák, Mačáková, 2004).
3.5.2 Fyzikální kancerogenní faktory Nejznámější složkou fyzikální karcinogeneze je ionizující záření. Onkogenní účinek mají všechny druhy ionizujícího záření. Jak záření elektromagnetické, představované rtg zářením a γ paprsky, tak záření α, β, elektronové i protonové. Stupeň rizika nádorového onemocnění stoupá do značné míry lineárně s dávkou ozáření. Kancerogenní účinek záření je vázán na poškození buněčné DNA (Anonym 6, 2000; Konopásek, Petruželka et al., 2003). Jednotlivé lidské tkáně vykazují různou citlivost na ionizující záření. Nejcitlivější (nejlépe malignizovatelná) je tkáň lymfatická a štítná žláza mladých lidí. Středně citlivá je tkáň prsu a plic a nejméně citlivá je kůže, kosti a tkáně zažívacího traktu (Rejthar, Vojtěšek, 2002). Karcinogenní účinek ultrafialového záření je prokázán epidemiologickými studiemi, které poukazují na zvýšený výskyt nádorů kůže u osob se zvýšenou expozicí slunečnímu záření. Jako účinná složka vystupuje zejména záření délky 280-320 nm, tedy tzv. UVB záření. Jde o schopnost UVB záření vytvářet v buněčné DNA dimery pyrimidinu. Vzniklé poškození je opravováno excizním nukleotidovým mechanismem. Ve zdravé kůži stačí tento mechanismus při přiměřeném osvitu likvidovat vzniklá poškození, kdežto po nadměrném ozáření je překonán a část dimerů zůstane neopravena. Tento stav vede k základním transkripčním chybám, které mohou být příčinou malignizace (Adam, Vorlíček, 2004; Rejthar, Vojtěšek, 2002).
17
Ionizující i ultrafialové záření může, mimo jiné, být příčinou vzniku volných radikálů v organismu. Volné radikály jsou atomy nebo molekuly obsahující jeden nebo více nepárových elektronů. Tyto vysoce reaktivní kyslíkové radikály podporují propuknutí rakoviny na mnoha různých stupních. Mohou způsobit mutaci nebo trvale změnit DNA. Buňky normálně regulují své množení tím, že jsou schopny vnímat sousední buňky a tolerovat je. Volné radikály mohou ničit buněčné membrány a deaktivovat senzorické mechanismy v membránách, které omezují růst buněk a jejich reprodukci. Při poškození buněčných senzorů se množení buněk zcela vymkne kontrole. Volné radikály jsou také schopny potlačovat imunitní systém a deaktivovat tak obranu organismu proti rakovině (Passwater, 1998).
3.5.3 Biologické karcinogenní faktory Z mnoha biologických faktorů obviňovaných z onkogenního působení byly poměrně rychle, pečlivými pokusy a pozorováním, vyloučeny bakterie, s výjimkou diskutovaného Helicobactera pylori, jakožto potenciálního faktoru při vzniku karcinomu žaludku (Adam, Vorlíček, 2004). Významnou skupinou biologických příčin v prokazatelné souvislosti s nádory obratlovců tvoří RNA onkogenní viry. Onkogenní viry infikovanou buňku přímo nezničí, ale provedou reverzibilní integraci svého genomu do genomu hostitelského, v podobě DNA kopie svého RNA genomu. Transformační potenciál DNA onkogenních virů je výrazně nižší a jejich onkogenní působení méně jasné (Adam, Vorlíček, 2004; Rejthar, Vojtěšek, 2002). Mezi nejznámější viry spojované se vznikem nádorů patří původce infekční mononukleózy, EB-virus (Epstein-Baar virus), který se podílí na vzniku Burkittova lymfomu, dále lidské papilomaviry (HPV), které se spolu se skupinou herpes virů podílejí na vzniku karcinomu děložního čípku. A v neposlední řadě viry hepatitidy B a C. Virus HIV, způsobující onemocnění AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome), nemá onkogenní potenciál, ale imunosupresí usnadňuje vznik maligních onemocnění. Pacienti s tímto onemocněním trpí ve zvýšené míře lymfomy, za něž je zodpovědný HTLV-1 virus (human T lymphoma/leukemia virus). V tomto případě jde o nepřímý vliv viru HIV na vznik nádorů (Adam, Vorlíček, 2004; Mačák, Mačáková, 2004). 18
3.5.4 Karcinogenní faktory konstituční K hostitelským předpokladům, kromě obecné přítomnosti onkogenů v genotypu, patří i individuální genomové vlastnosti umožňující různý stupeň rozvinutí přítomných vloh. Výrazný vliv mají také hormonální faktory, představující významnou složku hostitelského prostředí pro nádorovou transformaci somatické buňky (Rejthar, Vojtěšek, 2002).
3.5.4.1. Genetické vlivy Dosud v žádném případě nebyla prokázána přímá, jednoduše charakterizovatelná dědičnost konkrétního nádoru. U 5 - 10 % případů lze vystopovat familiární výskyt malignit a detekovat vrozenou dispozici ke vzniku nádorů. Mutace aktivující protoonkogeny na onkogeny jsou dominantní, ale natolik pro buňku životně závažné, že jejich přenos terminální linií je prakticky nemožný (Rejthar, Vojtěšek, 2002). Každé nádorové onemocnění je způsobeno genetickými změnami na buněčné úrovni. Tyto změny mohou být způsobeny výše uvedenými zevními faktory. Přesto, že dědičné formy nádorů představují pouze malou část ze všech nádorů, existují tři typy vrozené predispozice k výskytu specifického typu nádoru (Adam, Vorlíček, 2004): Familiární výskyt Familiární výskyt maligních chorob je pozorován poměrně často. Pouze u části těchto rodin se však podaří prokázat monogenně dědičnou dispozici. Spoluúčast genetických faktorů na onkogenezi v toto případě je natolik multifaktoriální, že nemůže být zcela objasněna. Mezi takto závislé nádory patří především karcinomy prsní žlázy, ovariální nádory a dále karcinom žaludku. Příčinou familiárních forem nádorů mohou být i jiné faktory. Patří mezi ně vliv podobného životního stylu, výživy nebo typ imunitního a metabolického systému (Adam, Vorlíček, 2004). Autosomálně dominantní vloha Jedná se o podstatně vzácnější predispozici ke specifickému nádorovému onemocnění. Tato vada je spojena s detekovatelnou chromozomální abnormitou pravidelně provázenou vznikem daného nádoru. Takovýmito abnormitami jsou například delece u retinoblastomu nebo translokace u Burkittova lymfomu (Rejthar, Vojtěšek, 2002).
19
Zvýšená fragilita chromosomů a defektní oprava DNA Bývá provázena charakteristickými recesivními autosomálními syndromy, k nimž patří některé dermatózy (xeroderma pigmentosus, albinismus), u kterých je častější výskyt rakoviny kůže. Patří sem i Bloomův syndrom a Fanconiho aplastická anemie, se zvýšeným výskytem leukemií (Rejthar, Vojtěšek, 2002).
3.5.4.2 Hormonální faktory Celá řada nádorů je svou proliferační aktivitou ve fázi iniciace, ale i progrese závislá na hladině hormonů steroidního typu. Patří sem zejména některé formy karcinomu prsní žlázy, některé karcinomy dělohy a vaječníků a karcinomy prostaty. Hormony se stávají pravděpodobnou příčinou nádorů zejména v období hormonální nerovnováhy (klimakterium u žen) (Rejthar, Vojtěšek, 2002).
4. KANCEROGENY POTRAVY Potraviny nelze považovat za zcela bezpečné. Bezpečnost potravin je ohrožena četnými patogeny, způsobujících řadu onemocnění. Dalším rizikem jsou toxiny řas a plísní, které mohou mít akutní i chronické následky na zdraví, patří sem účinky teratogenní, imunotoxické, nefrotoxické a další. Nepřehlédnutelné jsou následky průmyslové činnosti, které v potravinách zanechávají rezidua toxických kovů jako je olovo, kadmium, rtuť nebo arzen. Následkem průmyslové činnosti v našem prostředí přetrvávají také látky, které ač jsou již mezi látkami zakázanými, stále kontaminují naše potraviny. Patří mezi ně chlorované organické sloučeniny, jako DDT, organofosfáty, dioxiny, PCB a jejich sloučeniny. Další kontaminující látky v potravinách mohou pocházet z veterinárních léčiv, pesticidů nebo mohou vznikat přímo při zpracování a vaření potravin. Mnohé z těchto látek jsou známé nebo potenciální kancerogeny (Borchers et al., 2002). Navzdory tomu, že se v potravinách mohou vyskytovat chemické látky, které patří do kategorie předpokládaných, pravděpodobných nebo dokonce prokázaných kancerogenů, ovlivňují riziko vzniku rakoviny rozhodujícím způsobem i jiné dietární faktory (Komprda, 2009).
20
Výživa, jako jeden hlavních pilířů životního stylu, se vedle kouření podílí na vzniku malignit nejvyšší měrou. Mezi hlavní příčiny nádorů, spojené s výživou, patří například přejídání spojené s obezitou, nevhodná skladba stravy (množství bílkovin, tuků, nadbytek cholesterolu, nedostatek vlákniny a vitamínů, zbytečné solení a další), dále konzumace alkoholu a v neposlední řadě špatné stravovací návyky (nepravidelnost, hlavní příjem až večer) a nevhodná úprava stravy (Konopásek, Petruželka et al., 2003; Komprda, 2009). Obezita je považována za vysoce významný rizikový faktor pro vznik rakoviny ledvin, prsu, žlučníku a pro kolorektální karcinom. Relativní riziko kolorektálního karcinomu se zvyšuje na 1,25 u žen a 1,5 u mužů při vzestupu body mass indexu (BMI) z 23 na 30. Vztah mezi nadváhou a karcinomem prsu nebo kolorektálním karcinomem je zcela nezávislý na přítomnosti ostatních rizikových faktorů (Adam, Vorlíček, 2004). Tabulka 2. Vliv stravování na kancerogenezi v semikvantitativním hodnocení (Rejthar, Vojtěšek, 2002)
21
5. ANTIKANCEROGENY Vedle rizikových látek se v potravinách vyskytují i látky, které svým působením mohou chránit organismus před karcinogenezí různými účinky. Mezi nejvýznamnější antikancerogeny ze skupiny vitamínů jsou řazeny vitamin A společně s jeho prekurzory, dále vitaminy E, C, D a kyselina listová. Další významné látky s chemoprotektivním účinkem jsou zejména vápník, zinek a selen. V neposlední řadě mají potenciální schopnost zvrátit nádorové bujení bakterie mléčného kvašení, vláknina a sekundární rostlinné látky (Wilhelm et al., 2001).
5.1 Chemopreventivní strategie antikancerogenů Jako chemopreventivní strategii označujeme mechanismy, pomocí nichž dané látky zabraňují nádorové transformaci buněk. Mezi nejdůležitější mechanismy patří (Komprda 2008; Komprda 2009): •
inhibice zánětu
•
potlačení oxidačního stresu
•
inhibice angiogenese
•
inhibice enzymu ornitindekarboxylázy
•
vyvolání apoptózy nebo ovlivnění buněčného cyklu
•
modulace mezibuněčné komunikace
•
metylace DNA, metylace/acetylace histonů
5.2 Bioaktivní látky (nutriceutika) Pod názvem nutriceutika se skrývají zdraví podporující látky v potravinách, které neslouží jako živiny (neslouží k vybudování tělesné konstituce). Extrahují se z rostlin, mořských řas a dalších biologických zdrojů. K těmto látkám řadíme potravní vlákninu, sekundární rostlinné metabolity, určité substance ve fermentovaných potravinách a v neposlední řadě vitaminy, stopové prvky a minerální látky (Diettrich, Leitzman, 1999; Mindell, Mundisová, 2010).
22
Farmakologické cíle nutriceutik (Béliveau, Gingras, 2008): •
potlačení nádorového rozsevu a metastáz
•
inhibice receptoru pro růstový faktor
•
inhibice transkripčních faktorů
•
inhibice enzymu COX-2 (cyklooxygenázy-2)
•
odstranění rezistence na chemoterapeutickou léčbu
•
potlačení srážlivosti krve
•
antiestrogenní účinky
•
antibakteriální účinky
•
podpora imunitního systému
•
toxicita pro rakovinné buňky a jejich následné zneškodnění
•
inhibice metabolického účinku jaterních enzymů fáze I
•
aktivace a podpora jaterních enzymů fáze II
Obrázek 4. Bioaktivní substance a jejich účinky (Dittrich, Leitzman, 1999) 23
5.2.1 Potravní vláknina Jako potravní vlákninu, dříve balastní látky, označujeme takové složky potravy, které jsou vylučovány střevem v téměř nezměněné podobě, jinými slovy jde o takzvané nestravitelné složky potravy (Wilhelm et al., 2001). Vláknina je nehomogenní směs polysacharidů a nepolysacharidových polymerů. Dělíme ji na rozpustnou, neboli měkkou vlákninu, kam řadíme hemicelulozy, pektiny, guar, agar a slizy. Hlavními úkoly rozpustné vlákniny je regulace absorpce sacharidů a tuků (především cholesterolu) v tenkém střevě a vazba na žlučové kyseliny. Rozpustná vláknina je také potravou pro bakterie tlustého střeva a současně zvětšuje obsah tlustého střeva, čímž se „naředí“ toxické látky obsažené ve střevě. Druhou součástí vlákniny je nerozpustná vláknina, označovaná jako hrubá. Řadíme k ní celulosu a lignin. Její hlavní funkcí je zvětšení střevního obsahu (Komprda, 2009; Wilhelm et al., 2001). Vláknina patří mezi často uváděné faktory s protektivním účinkem. Existuje celá řada epidemiologických studií, poukazující na snížení rizika kolorektálního karcinomu při konzumaci vlákniny. Celkově ochranný účinek vlákniny však nelze označit za jednoznačně prokázaný. Protože hlavním zdrojem vlákniny jsou ovoce, zelenina a celozrnné obiloviny, je nesnadné odlišit samotný efekt vlákniny od efektu doprovodných látek, například v zelenině (Adam, Vorlíček, 2004). Mechanismus účinku: Působení vlákniny na trávení a trávicí systém je mnohostranné. V rostlinných potravinách obklopuje živiny a tím zpomaluje trávení a vstřebávání, zejména sacharidů. Snižuje tím hladinu krevního cukru a tak i hladinu inzulinu. Dále snižuje vstřebávání tuků, koncentraci plasmových triacylglycerolů a cholesterolu. Na snižování cholesterolu se podílejí především pektinové látky. Vláknina také ovlivňuje vyprazdňování žaludku a zrychluje průchod tráveniny střevem, čímž výrazně zkracuje kontakt kancerogenů se střevní sliznicí. Dále také působí vhodnou konzistenci stolice a podporuje množení a růst užitečných bakterií střeva. (Kalač, 2003, Komprda, 2009).
24
5.2.2 Sekundární rostlinné látky Jedná se o barviva, aromatické látky, regulátory růstu, přirozené ochranné látky a mnohé další. Tyto metabolity vznikají při takzvané sekundární látkové výměně. Rostlina je produkuje na svoji ochranu proti škůdcům (Dittrich, Leitzman, 1999). Seznam
nejdůležitějších
sekundárních
rostlinných
látek
s potenciálními
antikancerogenními účinky (Dittrich, Leitzman, 1999): •
Karotenoidy
•
Fytosteroly
•
Saponiny
•
Glukosinoláty
•
Polyfenoly
•
Inhibitory proteas
•
Terpeny
•
Fytoestrogeny
•
Sirné sloučeniny
•
Kyselina fytanová
Sekundární rostlinné látky mají, ve většině případů, mohutný antioxidační efekt, který přináší zlepšení většiny závažných onemocnění, včetně srdečních chorob, diabetu, vysokého
krevního
tlaku,
jaterních
nemocí
a
v neposlední
řadě
rakoviny
(Mindell, Mundisová, 2010).
5.2.2.1 Karotenoidy Jsou to žluté, oranžové nebo výjimečně žluto-zelené a červené převážně lipofilní pigmenty vyskytující se ve všech fotosyntetizujících rostlinách, houbách, řasách, mikroorganismech, ale také u korýšů, ryb a ptáků. Po chemické stránce se jedná vesměs o uhlovodíky se čtyřiceti atomy uhlíku s vysokým počtem dvojných vazeb. Právě systém četných dvojných vazeb jim umožňuje likvidovat rizikové volné radikály (Kalač, 2003; Stratil, 2009). Karotenoidy jsou významnými fytochemikáliemi, které působí především jako antioxidanty proti vzniku rakoviny. Chrání nás proti vlivu ultrafialových paprsků 25
i jiným druhům záření, které mohou způsobit rakovinné bujení. Současně chrání naši pokožku před projevy předčasného stárnutí. Dále stimulují imunitní systém a snižují hladinu cholesterolu v krvi (Dittrich, Leitzman, 1999). Několik hlavních biologických účinků karotenoidů v lidském organismu z obecného hlediska (Stratil, 1993): • některé karotenoidy mohou být transformovány na vitamin A • působí jako antioxidanty, zhášejí vysoce reaktivní kyslíkové radikály • zvyšují imunitní odpověď (zvyšují množství T a B lymfocytů) • snižují poškození jater • mohou zvyšovat plodnost • snižují výskyt rakoviny kůže • inhibují mutagenezi a vznik nádorů • chrání chromozomy před poškozením • chrání buňky, tkáně a celý organismus před neoplastickými změnami Dosud je známo asi 800 druhů těchto látek, z nichž okolo 50 bylo zjištěno v ovoci a zelenině. Rozdělujeme je na karoteny a xanthofyly. Nejběžnější a strukturně základním zástupcem karotenoidů je lykopen. Nejznámějším karotenem je beta-karoten, známý jako prekurzor vitaminu A. Vyskytuje se téměř ve všech oranžově zbarvených druzích ovoce a zeleniny (Dittrich, Leitzman, 1999; Stratil 2009).
Obrázek 5. Vzorec lykopenu (Velíšek, 2002)
Xanthofyly
vznikají
jako
produkty
biochemické
oxidace
karotenů.
V potravinách se vyskytují v malém množství. Minoritní pigmenty jsou přítomny například v rajčatech. K zástupcům patří například zeaxanthin (barvivo kukuřice), alfakryptoxanthin, odvozen od alfa-karotenu nebo beta-kryptoxanthin, odvozen od betakarotenu (Velíšek, 2002).
26
Při technologických a kuchyňských úpravách jsou karotenoidy poměrně stálé, pokud nejsou vystaveny působení světla a vzduchu. Jejich chemická struktura jim totiž přisuzuje značnou oxidovatelnost, a to zejména působením ultrafialového záření. Snadno se odbourávají také sušením a při skladování sušeného ovoce a zeleniny jsou značně nestálé (Kalač, 2003). Tabulka
3.
Nejúčinnější
zástupci
karotenoidů
(Mindell,
Mundisová,
2010;
Ortembergová, 2003) Karotenoidy
Účinky
Příklady výskytu v potravě
alfa- karoten
Možná transformace ve vitamin A. Radikálně potlačuje všechny druhy nádorů. Jeho účinek je asi 10x silnější, než účinek beta-karotenu. Prekurzor vitaminu A. Ničí volné radikály, působí protirakovinně, posiluje imunitní systém, snižuje riziko ateriosklerózy, srdečního infarktu a mozkové příhody.
Mrkev, dýně.
beta- karoten
Červeně, žlutě a zeleně zbarvené ovoce a zelenina, sladké brambory, dýně, mango, špenát, slunečnicová semena, obilné klíčky.
kryptoxantin
Pravděpodobně slouží jako prevence rakoviny krku, následkem kouření.
Papája, broskve, mandarinky, pomeranče.
lykopen
Potlačování růstu všech nádorových buněk. Především chrání prostatu a trávicí systém. Likviduje volné radikály.
Rajčata
lutein
Ochrana očí. Odstraňuje volné radikály, vznikajících působením ultrafialového záření na sítnici.
Špenát, listová zelenina.
zeaxantin
Chrání oči před degenerací žluté skvrny sítnice, následkem volných radikálů. Potlačuje růst rakovinných buněk.
Řeřicha, špenát, listy čekanky a ibišku.
Mechanismus účinku: Karotenoidy dokáží přeměnit rizikovou energii ultrafialového záření na teplo, čímž „zhášejí“ volné radikály, které by mohly poškodit nukleové kyseliny a strukturu buněk takovou měrou, že by došlo k mutacím. Karotenoidy se díky této vlastnosti označují jako tzv. zhášeče či lapače (quencher či scavanger). Mechanismus zhášení se uplatňuje především v prevenci rakoviny kůže, vyvolané zvýšenou intenzitou ultrafialového záření. Tyto látky jsou však účinné také proti rakovině plic, močového měchýře a proti předčasným projevům stárnutí. Jejich působení pravděpodobně dokáže chránit i ne zcela zdravou (ale ne rakovinnou) tkáň před případným rakovinným bujením (Kalač, 2003). 27
5.2.2.2 Fytosteroly Fytosteroly (steroly rostlin) patří mezi lipofilní přirozeně se vyskytující sloučeniny. Nacházíme je v potravinách rostlinného původu. Dosud bylo identifikováno a popsáno více než 250 různých fytosterolů a jim příbuzných sloučenin. Mezi nejrozšířenější fytosteroly patří beta-sitosterol, kampesterol a stigmasterol (Dittrich, Leitzman, 1999).
Obrázek 6. Vzorec cholesterolu a kampesterolu (Stratil, 2009) Tyto rostlinné steroly se strukturálně podobají cholesterolu, od kterého se liší postranním uspořádáním řetězce. Vyskytují se v potravinách jednak volné nebo vázané s mastnými kyselinami nebo cukry. Bohatým zdrojem fytosterolů jsou např. rostlinné oleje, rýžové otruby, sezamové semeno, ořechy, mandle, sója, pohanka a obiloviny (Kalač, 2003). Tabulka 4. Obsah fytosterolů v rostlinných olejích (Ostrý, Ruprich, 2006) Druh oleje
Obsah celkových sterolů (mg/100g)
Řepkový
450-780
Slunečnicový
240-450
Sójový
180-410
Palmový
40-60
Olivový
100-200
Fytosterolům se v současné době věnuje stále větší pozornost, z důvodů jejich preventivního
působení
proti
kardiovaskulárním
onemocněním,
jejich
vlivu
na metabolismus lipidů (tzn. snížení celkového a LDL cholesterolu) a možné protinádorové aktivitě. Vysoké dávky fytosterolů nad 3g/osobu/den bohužel ale snižují absorpci beta-karotenu a vitaminů rozpustných v tucích. Řada experimentálních studií dokumentuje protinádorovou aktivitu ve střevě. Jedna z nejrozsáhlejších holandských epidemiologických studií však nepotvrdila statisticky významný vztah mezi vysokým přívodem fytosterolů v potravě a sníženým rizikem kolorektálních karcinomů (Kalač, 2003; Ostrý, Ruprich, 2006).
28
Mechanismus účinku: Mechanismus protinádorového účinku fytosterolů nebyl dosud objasněn. Dosavadní poznatky naznačují, že fytosteroly potlačují bakteriální transformace cholesterolu a sekundárních žlučových kyselin v tlustém střevě a tím tvorbu metabolitů, které jsou považovány za nádorové promotory v tlustém střevě. Fytosterol avenasterol, přítomný např. v ovsu a v olivovém oleji působí proti volným radikálům (Ostrý, Ruprich, 2006).
5.2.2.3 Saponiny Saponiny jsou různorodou skupinou heterogklykosidů, vyskytující se převážně v rostlinách. Z chemického hlediska se jedná o glykosidy obsahující lipofilní aglykon (sapogenin)
a
hydrofilní
cukerný
zbytek.
Aglykon
může
mít
steroidní
nebo triterpenoidní strukturu, podlé níž jsou saponiny obvykle klasifikovány (Podolák et al., 2010; Velíšek, 2002). Jako saponiny jsou označovány ty složky rostlin, jejichž vodné roztoky třepáním silně pění, mají tedy vlastnosti povrchově aktivních látek. Na základě těchto vlastností se používají ve farmaceutickém průmyslu, v potravinářství a kosmetice, dříve se užívaly rovněž k praní. Největší množství saponinů se nachází v kořenech, kůře a rostoucích částech
rostlin.
Hojně
se
vyskytují
v rostlinné
čeledi
liliovité
(Liliaceae)
nebo amarylkovité (Amaryllidaceae) (Chapagain, Wiesman, 2003; Velíšek, 2002). Saponiny způsobují nežádoucí hořkost a trpkost sojových bobů a ostatních luštěnin. Dříve byly považovány výhradně za antinutriční a toxické látky. Dnes již však víme, že jsou schopny povzbuzovat buňky imunitního systému k tvorbě obraných látek. Mohou bránit vzniku rakoviny, potlačovat mikroorganismy, snižovat hladinu cholesterolu a působit protizánětlivě (Dittrich, Leitzman, 1999). Mnohé studie proběhlé v nedávné době poukázaly na účinnost saponinů proti leukémii, rakovině tlustého střeva, ledvin, prostaty a prsu díky jejich cytotoxickému působení (Podolák et al., 2010). Mechanismus účinku: Saponiny jsou látky s cytotoxickými účinky, kterých dosahují několika mechanismy. Jsou schopny inhibovat rakovinné buňky vyvoláním apoptózy, zastavením 29
a modifikací buněčného cyklu, inhibicí angiogeneze nebo následkem rozpadu cytoskeletu buňky (Podolák et al., 2010).
5.2.2.4 Glukosinoláty Z chemického hlediska patří glukosinoláty mezi S-glykosidy (thioglykosidy). Jejich molekula je tvořena aglykonem, na který je vázána molekula glukosy. Aglykon je sulfonovaný oxim. Rozmanitostí postranního řetězce je dána možnost velkého počtu derivátů (Stratil, 2009).
Obrázek 7. Vzorec glukosinolátů (Anonym 4, 2008). Glukosinoláty byly zjištěny již v 16 botanických čeledích. Nejvýznamnější je jejich výskyt v rostlinách čeledi brukvovité (Brassicaceae). V současnosti je známo asi 120 glukosinolátů, v zelenině se jich však vyskytuje ve významnějším množství jen deset až patnáct. Z výživového hlediska patří mezi nejdůležitější sinigrin a skupina tzv. indolylglukosinolátů, jejichž zástupci jsou glukobrassicin a neoglukobrassicin (Kalač, 2003). V povědomí veřejnosti mají glukosinoláty nevalnou pověst, zvláště z důvodu strumigenního
účinku
(narušení
funkce
štítné
žlázy),
z tohoto
hlediska
je nejvýznamnějším glukosnolátem progoitrin. Produkty jeho štěpení narušují tvorbu hormonů štítné žlázy. Progoitrin je v největší míře zastoupen v řepce. Zelenina obsahuje progoitrinu a příbuzných glukosinolátů velmi málo, tato rizika tedy nehrozí (Kalač, 2003). Četné epidemiologické studie poukazují na snížení rizika vzniku rakoviny tlustého střeva, konečníku, žaludku, prsu a plic při časté konzumaci brukvovitých. Nositeli antikarcinogenních účinků jsou zejména isothiokyanáty a indoly. Z některých studií plyne, že příjem jedné až tří porcí brukvovitých denně by mohl snížit riziko 30
vzniku rakoviny až o 40 %. Isothiokyanát má navíc silný bakteriostatický účinek proti Helicobacteru pylori. Urychlením odbourávání estrogenů snižují indoly riziko rakoviny prsu a dělohy. V našich podmínkách se doporučuje konzumace brukvovité zeleniny alespoň dvakrát týdně (Anonym 4, 2008; Komprda, 2009). Tyto látky jsou stabilní pouze v nepoškozených rostlinných pletivech. V poškozených buňkách jsou rychle hydrolyzovány přítomným enzymem myrosinasou. K tomuto štěpení dochází například při krájení, či rozkousání. Působením myrosinasy se vytvoří těkavé produkty, hlavně isothiokyanáty. Ty způsobují palčivou chuť a štiplavé aroma (křen, hořčice, ředkvičky) (Wilhelm et al., 2001). Mechanismus účinku: Látky, vznikající v těle rozkladem glukosinolátů, zabraňují vzniku rakoviny několika známými mechanismy (Komprda, 2009): •
Potlačují činnost jaterních enzymů fáze I
•
Stimulují aktivitu detoxifikačních enzymů fáze II
•
Blokují působení mutagenů
•
Navozují buněčnou smrt (apoptózu)
Allylisothiokyanát vznikající štěpením sinigrinu za účasti myrosinasy, je vůči zdravým buňkám neškodný, avšak rakovinné buňky dokáže selektivně odstranit. Brání tak jejich růstu a šíření. Dalším známým isothiokyanátem je sulforafan, který se uvolňuje z glukosinolátu glukorafaninu (především v brokolici, ředkvičce, ředkvi). Sulforafan aktivuje enzymy obranných systémů organismu. Případné prokancerogeny jsou těmito enzymy přeměněny na neškodné produkty a vylučovány z těla. Podobným mechanismem jako sulforan působí i indoly, které vznikají z indolylglukosinolátů (prakticky ve všech druzích brukvovité zeleniny) (Kalač, 2003).
31
5.2.2.5 Polyfenoly Polyfenoly a fenolové sloučeniny představují jednu z nejpočetnějších skupin sekundárních rostlinných metabolitů. Je známo více než 8000 fenolových sloučenin. Vznikají v šikimátové nebo acetátové dráze (Mandelová, 2005; Mandelová, 2006). Nacházejí se převážně v povrchových vrstvách zeleniny, ovoce a obilí, kde působí jako ochrana před oxidací. V lidském organismu působí jako antioxidanty, brzdí krevní srážlivost, předcházejí tvorbě rakoviny, potlačují mikroorganismy, podporují imunitní systém a regulují krevní tlak (Dittrich, Leitzman, 1999). Schematické rozdělení polyfenolů a vybraní zástupci jednotlivých skupin (Manach, 2004; Mandelová, 2005): • Fenolové kyseliny • Kyselina benzoová • Kyselina skořicová • Flavonoidy • Flavonoly Kvercetin Kemferol Myricetin • Flavony • Isoflavony Genistein Dadzein • Flavanony Hesperetin • Antokyany • Flavanoly Katechin • Stilbeny • Resveratrol • Lignany Polyfenoly se vyznačují přítomností několika fenolických skupin. Jejich výskyt, stabilita a účinnost jsou stále předmětem výzkumu. Značné poznatky jsou o flavonoidech, zejména na studium katechinů v čaji je zaměřeno velké úsilí (Kalač, 2003; Komprda, 2009). 32
Obrázek 8. Chemické struktury polyfenolů (Manach, 2004) Mechanismus účinku: Kromě uvolňování antioxidačního stresu zabraňují polyfenoly také tvorbě látek s mutagenním
a
kancerogenním
účinkem.
K odstraňování
nežádoucích
látek
v organismu dochází především v játrech. Jaterní buňky disponují dvěma sadami enzymů (enzymy fáze I a II). Enzymy fáze I nežádoucí látky oxidují a ty se poté snadněji slučují s příslušnými nosiči. Enzymy fáze II umožní samotné navázání látky na nosič, který látku přes žlučovod a střevo pomůže vyloučit z organismu. Enzymy fáze I tedy činí potenciální mutageny reaktivnějšími a ty se pak mohou navázat také na nukleové kyseliny a způsobit jejich nežádoucí mutaci. Polyfenoly potlačují činnost enzymů fáze I a podporují činnost enzymů fáze II, čímž snižují riziko mutací a tvorby nádoru (Komprda, 2009).
33
5.2.2.5.1 Fenolové kyseliny Fenolové kyseliny a jejich deriváty vykazují primární antioxidační účinky. Rozlišujeme dvě třídy fenolových kyselin: deriváty kyseliny benzoové (kyselina ellagová, gallová, hydrolyzované taniny) a deriváty kyseliny skořicové (kyselina kumarová, kávová, chlorgenová, ferulová, sinapová) (Mandelová, 2005). Hydroxybenzoové kyseliny, gallovou a ellagovou, nacházíme především v bobulích (maliny, jahody, ostružiny) a ořeších. Významným zdrojem kyseliny gallové je čaj. Hydroxyskořicové kyseliny jsou v naší stravě běžnější. Vyskytují se především ve vnějších vrstvách zralého ovoce. Nejrozšířenější je kyselina kávová, její ester kyselina chlorgenová je přítomen v mnoha druzích ovoce a v kávě. Jeden šálek kávy (200 ml) obsahuje 50 – 350 mg této kyseliny (Mandelová, 2006).
5.2.2.5.2 Flavonoidy Flavonoidy jsou rozsáhlou skupinou polyfenolů. Obsahují více než 4000 sloučenin s různými funkcemi. Posilují účinky vitaminu C a fungují jako antioxidanty. Jsou známé pro svou protinádorovou a antimikrobní aktivitu. Chrání naše tělo také proti alergiím, zánětům a srdečně cévním onemocněním (Stratil, 2009).
Obrázek 9. Chemické struktury flavonoidů (Manach, 2004)
34
V potravinách jsou obsaženy především vázané na cukry ve formě glykosidů, které jsou rozpustné ve vodě. Mají antioxidační účinek dvou typů: reagují s volnými radikály a váží rizikové kovy do neúčinných komplexů (Kalač, 2003). Jejich syntéza v potravinách je ovlivněna intenzitou slunečního záření. Ve skleníkové zelenině jsou tedy obsaženy v menší míře, než ve stejných druzích pěstovaných v polních podmínkách (Kalač, 2003). Flavonoly Nejznámějšími flavonoly jsou kvercetin, kemferol, isoramnetin a myricetin. Tyto sloučeniny se vyskytují převážně ve formě glykosidů. Běžným glykosidem rostlin je rutin, jehož aglykonem je kvercetin. Rutin má vedle antioxidačních účinků také příznivý vliv na pružnost a propustnost krevních kapilár. Dále zvyšuje využitelnost kyseliny askorbové z potravy. Bohatým zdrojem rutinu jsou pohanka a šípky (Kalač, 2003; Stratil, 1993). Ve větším množství než v ovoci se flavonoly a jejich glykosidy nacházejí v čaji. V černých čajích bývají v množství 0,4-1,7 % glykosidů, v zeleném čaji 1,5-1,7 % glykosidů (Velíšek, 2002). Flavony Jsou společně s flavonoly žlutými pigmenty rostlin. Hlavními zástupci této skupiny jsou glykosidy apigenin a luteolin, obsažené převážně v bylinkách (petržel), červených paprikách a celeru (Mandelová, 2006). Isoflavony Isoflavony byly ve významnějších koncentracích prokázány pouze v rostlinách čeledi bobovitých (Fabaceae). Z potravinářského hlediska je jejich významným zdrojem zejména soja (Velíšek, 2002). Vykazují estrogenní účinky a estrogenům jsou také strukturně podobné. Z tohoto důvodu jsou řazeny mezi tzv. fytoestrogeny (Mandelová, 2005). Flavanony Jsou v potravinách obsaženy poměrně málo a jako barviva nemají téměř žádný význam. Ve vyšších koncentracích se nalézají pouze v citrusovém ovoci, méně v rajčatech a některých aromatických rostlinách (máta, lékořice). Vyskytují se zde jako 35
glykosidy. Nejznámějšími aglykony jsou zejména hesperetin nebo narnigenin (Mandelová, 2005; Velíšek, 2002). Anthokyany Jedná se o nejrozšířenější skupinu nejvýznamnějších rostlinných barviv. Dosud bylo identifikováno okolo 300 sloučenin. Bohatými zdroji jsou plody černého bezu a vinná réva. Dále se nachází v červeném zelí, některých sladkých bramborách, pomerančích s červenou dužninou a semenech červených odrůd kukuřice (Stratil, 2009). Nejznámějšími zástupci anthokyanů jsou kyanidin, pelargonidin, peonidin, delfinidin, petunidin a malvidin (Mandelová, 2005). Flavanoly Mezi flavanoly patří významná skupina katechinů, vyskytující se zejména v čaji, ale také v kakau a ovoci. Katechiny brání bakteriálnímu růstu kmenům stafylokoků, snižují hladinu cholesterolu v krvi a působí jako prevence zubního kazu a krvácení dásní. Existují důkazy také pro antikancerogenní účinky proti rakovině žaludku a plic (Mindell, Mundisová, 2009; Ortembergová, 2003). Za nejvýznamnější látku z řad katechinů je považován epigallokatechingallát, jehož antioxidační účinnost je asi dvacetinásobná ve srovnání s kyselinou askorbovou. Zabraňuje vzniku rakoviny kůže díky absorpci ultrafialové složky slunečního záření. Dále navozuje apoptózu a brání růstu buněk. Jeho hlavním zdrojem je zelený čaj (Kalač, 2003; Komprda, 2009).
5.2.2.5.3 Stilbeny Jako přirozená barviva rostlin nemají stilbeny prakticky žádný význam. Řada těchto sloučenin však vykazuje významné biologické účinky, například antimikrobní a antikancerogenní (Velíšek, 2002). Resveratrol je nejznámějším zástupcem stilbenů a mimo jiné se řadí také mezi fytoestrogeny. Byl identifikován v roce 1996 a označen za první látku nutričního původu, která je schopná působit antikancerogenně. Chemicky jde o trojsytný fenol odvozený od stilbenu. V rostlinách plní roli ochrany proti vnějším vlivům, zejména proti mikroorganismům a ultrafialovému záření. V lidském organismu potlačuje tvorbu polyaminů (skupina biogenních aminů, např. putrescin, spermidin a spermin), 36
které v organismu mohou působit jako promotory tvorby nádorů (Béliveau, Gingras, 2008; Kalač, 2003; Komprda, 2009). Resveratrol je obsažen především ve slupkách a jádrech bobulí, ale také v třapině hroznů. Odtud přechází do vína. Resveratrol nacházíme především v červeném vínu, ve kterém se vyskytuje v množství od 1 mg na 125 ml vína. Jeho vysoký obsah se zde vysvětluje nejen prodlouženou dobou fermentace, ale také nepřítomnosti kyslíku v kvasné nádobě, což zabraňuje oxidaci resveratrolu, který je jinak kyslíkem a ultrafialovým zářením snadno degradován (Béliveau, Gingras, 2008). Ze současných výzkumů vyplývá, že resveratrol se v těle rychle vstřebává, což umožňuje jeho rychlý prostup do krevního oběhu a tím efektivní protirakovinný účinek. V průběhu absorpce prochází resveratrol mnohými strukturními změnami, které však jeho protirakovinný účinek nijak neovlivňují (Béliveau, Gingras, 2008). 5.2.2.5.4 Lignany Lignany jsou sekundární metabolity rostlin složené ze dvou fenylpropanových jednotek. Deriváty podofylotoxinu etoposid a teniposid jsou zavedeny v léčebné praxi jako cytostatika. Lignany enterolakton a enterodiol vznikají jako produkt metabolismu střevní mikroflory z rostlinných prekursorů a účinkují v organismu jako fytoestrogeny. Pravděpodobně působí preventivně vůči některým typům rakoviny (Slanina, 2000). Hlavními zdroji těchto sloučenin jsou semena tykví, sezamu, arašídy, lněná semínka, ořechy, žitné otruby, zeleninové lusky a brusinky. Mají antikarcinogenní, antivirové, antibaktreiální a antimutagenní účinky. Mezi zástupce patří matairezinol a sekoizolacirezinol (Bulková, 2008). Při technologickém zpracování dochází k odstranění lignanů se slupkami a vlákninou, proto je lidská strava na tyto látky chudá (Mandelová, 2005).
37
5.2.2.6 Inhibitory proteas Jedná
se
o
polypeptidy
a
bílkoviny
vytvářející
stabilní
komplexy
s proteolytickými enzymy. Tyto komplexy následně ztrácí enzymovou aktivitu (Velíšek, 2002). Nacházíme je ve všech luštěninách, především v sojových bobech. Vyskytují se však také v obilovinách a v jiných rostlinných materiálech (rajčata, brambory). Mohou být také mikrobiálního a živočišného původu (Velíšek, 2002). U lidí brzdí inhibitory proteas činnost enzymů rozštěpující bílkoviny, proto platily doposud za škodlivé. Současné výzkumy však poukazují na jejich ochranu organismu před oxidací, schopnost regulovat hladinu krevního cukru a protizánětlivé a antikancerogenní účinky (Dittrich, Leitzman, 1999; Müllerová, 2003). Inhibitory proteas se klasifikují podle druhu proteas, které mohou inhibovat. Nejvýznamnější skupinou jsou inhibitory serinových proteas, které zahrnují dvě základní skupiny inhibitorů (Velíšek, 2002): • inhibitory serinových proteas (např. trypsinu, chymotrypsinu, elastasy) o inhibitory Kunitzova typu (KI) o inhibitory Bowman-Birkova typu (BBI) • inhibitory sulfhydrylových proteas (např. pepsinu, trombinu) • inhibitory kyselých proteas (např. katepsinu D) • inhibitory metaloproteas (např. karoxypeprtidasy slinivky) Inhibitory Kunitzova typu vykazují specifitu vůči trypsinu, který inhibují. Patří mezi ně intenzivně zkoumané inhibitory sóji (Soybean Trypsin Inhibitor). Jsou to bílkoviny se 181 aminokyselinami a lze je inaktivovat při 90°C (Stratil, 2009). Inhibitory Bowman-Birkowa (BBI) typu vykazují specifitu jak vůči trypsinu, tak chymotrypsinu. Řadíme je mezi polypeptidy s počtem aminokyselin kolem 71. Díky jejich struktuře jsou odolné vůči varu. Patří mezi nejběžnější inhibitory a je jim věnována velká pozornost ve výzkumu (Stratil, 2009). Četné epidemiologické studie naznačují, že strava bohatá na sóju a její produkty pomáhá potlačit incidenci rakoviny. Jedná se zejména o rakovinu prsu, tlustého střeva a prostaty (Kennedy, 1998). 38
Inhibitory
proteas
obsažené
v
sóji
byly
považovány
za
toxické
látky, které mohou potlačit růst těla a možná přispět k rakovině slinivky břišní. Dávky, které by měly zabránit rozvoji rakoviny, testované při pokusech, však na lidskou slinivku nemají žádný vliv. Ačkoli údaje získané epidemiologickými studiemi jsou poněkud v rozporu, více než 20 studií naznačuje, že příjem sojového tofu snižuje riziko vzniku rakoviny (Kennedy, 1998). Mechanismus účinku: Studie americké univerzity „University of Pennsylvania School of Medicine“ potvrzují, že BBI mají schopnost zvrátit onkologické množení buněk. Ačkoliv bylo provedeno již mnoho studií pro zjištění přesného mechanismu účinku sojových inhibitorů proteas, přesný mechanismus, kterým potlačují kancerogenezi není dosud znám. V úvahu přichází několik hypotéz. Jedním z mechanismů je selektivní toxicita BBI k premaligním a maligním buňkám. Další z teorií se přiklání k možnosti, že ačkoli inhibitory proteas nefungují jako antioxidanty, mohou bránit vzniku volných radikálů přímo a tím účinně snížit riziko oxidačního poškození. Předpokládá se také, že schopnost zabránit uvolnění kyslíkových volných radikálů se vztahuje k silné protizánětlivé činnost BBI. BBI mají silné inhibiční účinky vůči katalytické aktivitě hlavních proteas zapojených do zánětlivých procesů. Jedná se například o katepsin G, elastasu a chymasu. Protože zánět úzce souvisí s kancerogenezí, mohla by být protizánětlivá aktivita BBI hlavním antikancerogenním mechanismem (Kennedy, 1998).
5.2.2.7 Terpeny Terpeny (známé také jako terpenoidy nebo isoprenoidy) tvoří složku aroma téměř všech druhů ovoce, zeleniny a koření. Podle počtu isoprenových jednotek je dělíme na (Stratil, 2009): • monoterpeny (2x isopren, C 10) • seskviterpeny (3x isopren, C 15) • diterpeny (4x isopren, C 20) • triterpeny (6x isopren, C 30) – jsou základem pro biosyntézu steroidů • tetraterpeny (8x isopren, C 40) – tvoří karotenoidy • polyterpeny (např. kaučuk)
39
Mono-, seskvi- a diterpeny jsou vonné a chuťové látky rostlin. Vyskytují se v aromatických a éterických olejích. Např. limony v citronech, mentol v mátě a carvon v kmínu. Protirakovinné účinky mají především limony a carvon (Dittrich, Leitzman, 1999). Ze skupiny monoterpenů je nejdůležitější D-limonen, který aktivuje činnost enzymů (jaterní enzymy fáze II), odstraňujících rakovinné látky z těla. Dále potlačuje růst buněk a navozuje apoptózu (Komprda, 2009). Terpenové uhlovodíky na vzduchu snadno oxidují, zejména za vyšších teplot. Produkt autooxidace závisí na struktuře uhlovodíku. Primárními produkty jsou zejména epoxidy, alkoholy a ketony (Stratil, 2009). Mechanismus účinku: Jak již bylo uvedeno, terpeny aktivují činnost jaterních enzymů fáze II, čímž podporují odstranění rakovinných látek z těla. Lipofilní povaha těchto látek také naznačuje, že hlavním cílem jejich působení jsou buněčné membrány. Bylo prokázáno, že monoterpeny zvyšují toxicitu rostlin, umožněním snazšího průchodu jejich toxinu do buněk parazita. Ve vztahu terpenů k rakovinným buňkám by se mohlo jednat o podobný mechanismus, který však dosud nebyl objasněn. Biologické role drtivé většiny terpenů jsou stále předmětem výzkumu (Dudareva, Gershenzon, 2007).
5.2.2.8 Fytoestrogeny Rostlinné
estrogeny
nepatří
chemicky
mezi
steroidy,
kterým
jsou
strukturně podobné. Jedná se o vícesytné fenoly, blížící se svým účinkem estrogením hormonům (Kalač, 2003). Vyskytují se převážně v sojových bobech a obilí, v menší míře také v zelenině. Mohou vykonávat slabou činnost hormonu, ale mohou také působit antiestrogenně. Na základě této schopnosti mohou předcházet hormonálně podmíněným druhům rakoviny (rakovina prsu, dělohy a prostaty) (Dittrich, Leitzman, 1999; Matthew, Pratt, 2005). Nejvýznamnějšími fytoestrogeny jsou isoflavony, dále lignany, stilbeny a kumestany. Zejména se jedná o látky, již zmíněné v kapitole 5.2.2.5. Isoflavonů 40
je známo více než šedesát, nacházejí se v sojových bobech a dle potřeby jsou v těle měněny na fytoestrogeny. Nejvýznamnějšími jsou genistein, dadzein, formononetin a biochanin A. Mohou zeslabovat projevy klimakteria a snižují hladinu LDL cholesterolu (Kalač, 2003; Mindell, Mundisová, 2009). Lignany se vyskytují v rostlinách vázány na cukry a nejsou přímými estrogeny. Aktivují
se
teprve
po
chemické
přeměně
za
pomoci
střevní
mikroflory.
Nejvýznamnějšími lignany jsou sekoisolariciresinol a matairesinol. Dalším významným zástupcem fytoestrogenů, tentokrát z řad stilbenů, je resveratrol (Kalač, 2003; Komprda, 2009). Mechanismus účinku: Nadbytečné množství některých druhů estrogenů stimuluje růst tkání, jejichž buňky reagují na hormony prostřednictvím specifických receptorů (např. prsní žláza). Trvalá stimulace těchto tkání může vést k maligní transformaci. Rostlinné estrogeny se váží na tytéž specifické receptory a brání tak vazbě silnějších estrogenů a tím i nežádoucí stimulaci buněk (Komprda, 2009).
5.2.2.9 Sirné sloučeniny Sirné sloučeniny významné v chemoprotektivním působení se vyskytují zejména v česneku, cibuli, šalotce, póru a pažitce a po chemické přeměně také v brukvovité zelenině. Jedná se především o látky odvozené od aminokyseliny methioninu (Kalač, 2003). Nejvýznamnější je aminokyselina alliin, která je enzymaticky (působením allinasy) přeměňována na allicin, látku způsobující typické česnekové aroma. Allicin je nestabilní sloučenina, která se působením různých podmínek (zejména tepla) přeměňuje na nesčetné množství sloučenin (Wargovich, 2006). K významným zástupcům sirných sloučenin z hlediska prevence rakoviny řadíme především sulfidy, isothiokyanáty a thioly. Sulfidy Sulfidy jsou sloučeniny obsahující síru. Nacházíme je především v česneku, cibuli a póru. Mají antioxidační účinky, ovlivňují krevní srážlivost, imunitní systém a působí antikarcinogenně (Dittrich, Leitzman, 1999). 41
V potravinách se běžně nacházejí sulfidy, disulfidy, trisulfidy a některé vyšší oligosulfidy. V brukvovitých zeleninách vzniká dimethylsulfid rozkladem S-methyl metioninu za současného vzniku homoserinu. Dimethyldisulfid a dimethiltrisulfid jsou nejvýznamnějšími nositeli aroma v brukvovitých zeleninách (Stratil, 2009). Dimethylsulfid je významnou složkou aroma čaje, kávy nebo kakaa. V některých potravinách však způsobuje nepříjemný přípach (např. pivo, mléko) (Velíšek, 2002). Allyl-, proyl-, methyl- a (E, Z)-propenylsulfidy (mono-, di-, tri- a tetra-) jsou jedny z hlavních senzorických látek cibulových zelenin. Vznikají při kuchyňském zpracování z thiosulfinátů. Thiosulfináty mají významné antimikrobní účinky. Teplem se rozkládají na příslušné disulfidy (Stratil, 2009). Výzkumy naznačují, že diallylsulfid, allylmethyl-, allylpropyl- a dipropylsulfid inhibují kancerogenezi díky postrannímu (allyl) řetězci (Wargovich, 2006). Isothiokyanáty Isothiokyanáty jsou sloučeniny s kumulovaným systémem dvojných vazeb. Řadí se mezi heterokumuleny, sloučeniny odvozené od uhlovodíku allenu. Prekurzory isothiokyanátů v potravinách jsou sirné glykosidy glukosinoláty čeledi brukvovitých. Glukosinoláty jsou po narušení pletiva enzymaticky rozkládány na řadu sloučenin, přičemž isothiokyanáty jsou nejdůležitější skupinou. Nejvýznamnějším zástupcem je allylisothiokyanát (Velíšek, 2002). Isithiokyanáty mají mírné strumigenní, cytotoxické a antibakteriální účinky. Ve vodných roztocích přesmykují na thiokyanáty. Příbuzné kyanáty a isokyanáty se v potravinách nevyskytují (Stratil, 2009). Thioly Jsou sirnou obdobou hydroxysloučenin. Vesměs se jedná o sloučeniny s intenzivní, často pronikavou až nepříjemnou vůní. Přesto jsou však významnou složkou mnoha potravin. Například významnou složkou pražené kávy je 3-methylbut-2en-1-thiol (Velíšek, 2002). Thioly chrání organismus před volnými radikály vznikajícími ionizačním zářením. Terapeuticky se používá glutathion (GSH) a jeho prekurzory (Štípek et al., 2000). 42
Glutathion (tripeptid složený z aminokyselin kyseliny glutamové, cysteinu a glycinu) tvoří ochranu všech tělesných buněk před nádorovým bujením, stimuluje imunitní systém, detoxikuje v játrech některé látky obsahující těžké kovy a dokonce tlumí účinky kouření a alkoholu (Mindell, Mundisová, 2010). Mechanismus účinku: Sirné sloučeniny zvyšují aktivitu jaterních detoxikačních enzymů fáze II, čímž pomáhají odstraňovat nádorové buňky z organismu. Dále inhibují buněčnou proliferaci a aktivitu ornitin dekarboxylázy, která katalyzuje přeměnu ornitinu na putrescin (zástupce
polyaminů).
Inhibice
ornitin
dekarboxylázy
je
jednou
z možností
chemoprevence rakoviny (Březková, 2006; Mandelová, 2006).
5.2.2.10 Kyselina fytanová Kyselina fytanová [inositolhexakisfosfát (IP6)] je hlavní zásobárnou fosforu v klíčících semenech (představuje zdroj 50 – 85% fosforu). Vyskytuje se zde převážně jako smíšená vápenatá a hořečnatá sůl, která se nazývá fytin. Nacházíme ji v povrchových vrstvách obilí a luštěnin (Stratil, 2009). V lidském organismu váže minerální látky (díky chelatačnímu potenciálu) jako železo, mangan, zinek, vápník a hořčík a dělá je pro člověka bezcennými. Proto byla dlouhá léta označována za antinutriční látku. Výsledky výzkumů však ukázaly, že tato schopnost kyseliny fytanové má svůj biologický význam. Například vysoké dávky železa jsou totiž v organismu aktivní jako volné radikály. Tímto mechanismem je kyselina fytanová účinná také v prevenci vzniku ledvinových kamenů (Dittrich, Leitzman, 1999; Patočka, Strunecká, 2006). Mnohé studie na zvířatech ukazují, že kyselina fytanová má funkci antioxidantu a antikancerogenu. Může působit proti některým typům rakoviny prsu, prostaty a střev. (Patočka, Strunecká, 2006; Velíšek, 2002). Mechanismus účinku: Podle současných studií kyselina fytanová výrazně inhibuje množení nádorových buněk (potlačením růstových faktorů) a vyvolává jejich apoptózu. Je pravděpodobné, že je schopna potlačit progresi nádorového onemocnění působením na buněčný cyklus inhibicí CDK (cyklin-dependentní kinázy) (Raina et al., 2011).
43
5.2.3 Substance ve fermentovaných potravinách Prebiotika, probiotika a synbiotika – jde o látky nenutriční povahy, svým účinkem organismu prospěšné. Jsou součástí tzv. funkčních potravin, tj. potravin, které mají kromě nutričního účinku ještě další prospěšný vliv na jednu či více cílových funkcí organismu (Müllerová, 2003). Probiotika Jako probiotika označujeme potraviny s živou kulturou mikroorganismů, které příznivě ovlivňují stabilizaci střevní flóry. Jedná se zejména o mléčné výrobky s obsahem bakterií rodů Bifidobacterium nebo Lactobacillus (Müllerová, 2003). Mezi nejpoužívanější kmeny patří Lactobacillus acidophilus a některé příbuzné druhy a Bifidobacterium bifidum. Konzumace probiotik je spojována s řadou zdravotních přínosů, z nichž některé se považují za prokázané a jiné za pravděpodobné (Kalač, 2003): • ustavení či obnovení vyvážené mikroflóry tlustého střeva • zvýšení odolnosti proti osídlení střeva mikroorganismy vyvolávající průjmy • snížení hladiny celkového krevního a LDL cholesterolu • snížení tvorby bakteriálních enzymů v tlustém střevě, které mají mutagenní účinky a mohou vyvolat růst nádorů • zmírnění intolerance vůči laktose • posílení imunitního systému • zvýšené vstřebávání vápníku • syntéza některých vitaminů • některá probiotika produkují bakteriociny, což jsou bílkoviny a peptidy potlačující choroboplodné bakterie Mechanismus účinku: Epidemiologické studie potvrzují, že mléčné bakterie mají antikancerogenní účinky. Mechanismus působení je objasňován zejména snížením aktivity enzymu betaglukuronidázy, díky čemuž probiotika brání zpětné resorpci kancerogenů do organismu. Dále se uplatňuje zlepšení metabolismu žlučových kyselin. Ke zvýšené produkci žlučových kyselin dochází při příjmu tuků. V přítomnosti mléčných bakterií se snižuje 44
riziko jejich uvolnění a tím i působení na rozvoj nádorového onemocnění v oblasti tlustého střeva a konečníku (Tláskal). Prebiotika Jsou charakterizována jako nestravitelné složky potravy selektivně podporující růst nebo aktivitu jedné nebo omezeného počtu bakterií tlustého střeva, které mohou zlepšit zdravotní stav konzumenta. Brání tak růstu nežádoucí flóry, která se může podílet na vzniku toxických produktů (amoniak, aminy, nitrosaminy, fenoly, indoly, aj.) (Müllerová, 2003). Funkci současných prebiotik přidávaných do funkčních potravin plní některé oligosacharidy, které nesmějí být stravitelné, jelikož se stávají substrátem pro vybrané žádoucí bifidobakterie, které je prokvašují na těkavé mastné kyseliny - máselnou, octovou a propionovou. Oligosacharidy používané jako prebiotika mohou být přirozené (inulin) nebo umělé (vychází ze sacharosy, laktosy, škrobu) (Kalač, 2003). Přínosy prebiotik, které jsou považovány za prokázané (Kalač, 2003): • příznivý vliv na složení mikroflóry tlustého střeva • snížení energetického příjmu je dáno tím, že se nevstřebávají v tenkém střevě, ale podléhají fermentaci až v tlustém střevě • zvětšují objem stolice Za pravděpodobné se považují (Kalač, 2003): • prevence a zeslabení střevních infekcí a průjmů • posílení imunitního systému • prevence rakoviny tlustého střeva a konečníku • snížení hladiny krevního cholesterolu • zvýšení využitelnosti vápníku (snížení rizika osteoporózy) Synbiotika Jako synbiotika označujeme produkty se současným přídavkem probiotik i prebiotik. Vhodné bakterie mají tedy k dispozici substrát, který mohou selektivně fermentovat v tlustém střevě a tím je zvýšena jejich konkurenceschopnost s přirozenou mikroflórou tlustého střeva (Kalač, 2003).
45
Kyselina máselná Kyselina máselná, neboli butyrát (CH3CH2CH2COOH) podporuje růst zdravých buněk výstelky tlustého střeva a současně brání růstu buňkám rakovinným. U poškozených buněk navozuje apoptózu. Její hlavní zdroj představuje potravní vláknina a takzvaný rezistentní škrob, obsažený například v luštěninách nebo v extrudovaných těstovinách. Bifidobakterie tlustého střeva fermentují vlákninu a rezistentní škrob na mastné kyseliny s krátkým řetězcem, včetně kyseliny máselné (Komprda, 2009).
5.2.4 Vitamíny Vitaminy nepatří mezi základní živiny, přesto jsou to látky pro organismus nepostradatelné. Jedná se o organické sloučeniny velmi rozmanitých struktur a fyziologických funkcí, podílející se na aktivitě mnoha enzymů (jako kofaktory) nebo umožňující průběh biochemických reakcí (Stratil, 1993).
5.2.4.1 Vitamin A Vitamin A je antioxidant, který našemu organismu pomáhá v boji proti virům, bakteriím a jiným původcům chorob. Podporuje imunitní systém a je nutný pro tvorbu protilátek a bílých krvinek. Působí také jako prevence rakoviny. Pomáhá při hojení zánětlivých a vředovitých postižení tlustého střeva a dostatek vitaminu A také urychluje proces hojení po mozkových příhodách (Hemzalová, Jordán, 2001). Společně se svými prekurzory (některé karoteny) je považován za významný antikancerogen. Řada studií poukazuje na jeho protinádorový vliv proti rakovinně tlustého střeva a rekta při jeho zvýšeném příjmu (Wilhelm et al., 2001). Funkci vitaminu A zajišťuje látka zvaná retinol a látky od něj odvozené. Lidský organismus je schopen tvořit vitamin A z karotenoidů, které nazýváme provitaminy A. Nejvýznamnějším provitaminem A je beta-karoten (Komprda, 2009; Stratil, 2009). Retinol se v živočišném organismu uplatňuje především v biochemii zrakového vjemu, při biosyntéze bílkovin a diferenciaci buněk. Jeho nejvýznamnějšími živočišnými zdroji jsou játra, mléčné výrobky s vyšším obsahem tuku a rybí tuk. Z rostlinných zdrojů je na vitamin A bohatá zejména listová zelenina jako špenát a zelí. 46
V potravě se vyskytuje také dostatečné množství prekurzorů vitaminu A, karotenů. Doporučená denní dávka vitaminu A činní 1000 µg u dospělých mužů a 800 µg u dospělých žen (Komprda, 2009; Velíšek, 2002). Mechanismus účinku: Vitamin A má významnou úlohu při regulaci diferenciace buněk. Kyselina retinová (metabolit vitaminu A = retinolu) interakcí s cytokiny (např. tumor necrosis faktorem) diferenciaci buněk potencuje. Při rozvoji rakoviny je tato schopnost buněk potlačena. Retinoidy pravděpodobně působí prostřednictvím vazby na specifické receptory buněčných jader a aktivují tak geny, regulující buněčnou diferenciaci (Magalová, 1999).
5.2.4.2 Vitamin C Vitamin C neboli kyselina askorbová je významnou esenciální složkou potravy potřebná pro řadu metabolických dějů. Experimentální studie poukazují na její protinádorový, antisklerotický a protizánětlivý účinek (Štípek et al., 2000). Běžný doporučený denní příjem vitaminu C pro zdravého dospělého člověka, nekuřáka činní 75 mg/den. U těhotných žen je potřeba vitaminu C zvýšena na 100 mg/den. Potřeba kyseliny askorbové výrazně vzrůstá při vysoké tělesné zátěži, stresu, velkém příjmu alkoholu, zánětlivém procesu v organismu, při cukrovce a u silných kuřáků (Komprda, 2009). Dosavadní názory o zvýšeném přísunu vitaminu C u onkologických pacientů byly spíše sporné. Jako přírodní antioxidant chrání totiž vitamin C nejen zdravé, ale i nádorově změněné buňky. Při příjmu vysokých dávek vitaminu C dochází však k tvorbě cytotoxicky účinného množství peroxidu vodíku v tumorových buňkách a tím k jejich odumírání (Coy, Franzová, 2010). Mechanismus účinku: Kyselina askorbová má antioxidační účinky, díky kterým reaguje s aktivními formami kyslíku (volnými radikály) a s oxidovanými formami vitaminu E, čímž chrání vitamin E a lipidy membrán před oxidací. Inhibuje také tvorbu nitrosaminů, které se mohou podílet na kancerogenezi (Velíšek, 2002).
47
Kyselině askorbové se připisuje několik dalších možných mechanismů antikancerogenního působení (Wilhelm et al., 2001): • zvyšuje kapacitu detoxikačních pochodů • zabraňuje vazbě kancerogenu benzpyrenu na DNA buněčného jádra • způsobuje opouzdření nádorů syntézou kolagenu • zvyšuje imunitní odpověď • může působit přímo toxicky na nádorové buňky (indukuje produkci peroxidu vodíku, který inhibuje růst nádorových buněk)
5.2.4.3 Vitamin D Vitamin D je společný název pro skupinu příbuzných lipofilních 9,10sekosteroidů, z nichž nejvýznamnější jsou vitamin D3 (cholekalciferol), který vzniká v kůži, působením slunečního záření a vitamin D2 (ergokalciferol) (Pazdera, 2006; Velíšek, 2002). Vitamin D můžeme vzhledem k jeho účinkům zařadit také mezi hormony. Lidské tělo si ho dokáže samo produkovat a jeho základní funkcí je udržování stálé hladiny vápníku a fosforu v krevní plazmě. V nedávné době byly objeveny další, neméně důležité účinky vitaminu D (Komprda, 2009): • blokace růstu rakovinných buněk • protizánětlivé účinky • působení proti některým mikroorganismům (zejména proti bakterii Mycobacterium tuberculosis) Minimální denní potřeba vitaminu D je 10 µg. Jeho zdrojem jsou živočišné potraviny, zejména maso, játra, mléko a mléčné výrobky, ryby a rybí tuk. Vitamin D (prekurzor cholekalciferol) je tvořen v organismu také působením ultrafialového záření. V játrech a ledvinách poté vzniká aktivní forma vitaminu D. Tímto způsobem je zajištěno až 80 % doporučené denní dávky (Stratil, 2009). Nadměrné množství vitaminu D v buňce vede ke zvýšenému uvolňování vápníku (při překročení hladiny vitamínu v séru nad 400 mikrogramů/ml dochází k nechutenství, vysokému krevnímu tlaku, nadměrnému močení, zvracení a v krvi roste hladina vápníku, který zvyšuje riziko selhání srdce) (Pazdera, 2006). 48
Mechanismus účinku: Antikancerogenní účinek vitaminu D spočívá v ovlivnění abnormálních genových produktů (onkoproteinů), které mají patologicky změněné funkce. Vědci se nyní snaží vitamin D modifikovat tak, aby antikancerogenní vlastnost posílili (Pazdera, 2006).
5.2.4.4 Vitamin E Vitamin E tvoří skupina čtyř tokoferolů, označovaných alfa až delta a čtyř alfa až delta tokotrienolů. Vitamin E je označován za nejvýznamnější lipofilní antioxidant. Jeho zdrojem jsou rostlinné oleje, především oleje z obilných klíčků. Řada potravních tuků se vitaminem E ještě obohacuje (Kalač, 2003; Komprda, 2009).
Obrázek 10. Struktura tokoferolů (Stratil, 2009) Ke ztrátám vitaminu E dochází při rafinaci surových olejů. Je poměrně stálý v prostředí bez kyslíku, pokud nejsou přítomny oxidované (žluklé) tuky. K velkým ztrátám dochází při pečení a smažení (Kalač, 2003). Vitamin E je antioxidantem, kterému je připisován antikancerogenní účinek. Zejména u adenokarcinomu jícnu, žaludku, plic, prsu a tlustého střeva. Byl hodnocen antioxidační účinek jednotlivých tokoferolů a jako nejúčinnější se ukázal být alfatokoferol, který vykazoval 74 % účinnost, v porovnání s přírodním vitaminem E. Betatokoferol prokazoval poloviční aktivitu a gama-tokoferol desetinásobně nižší aktivitu (Wilhelm et al., 2001). Dostatečný příjem vitaminu E (doporučuje se 60 mg/den) také snižuje riziko srdečně-cévních onemocnění, šedého zákalu a degenerativních onemocnění mozku (Alzheimerova a Parkinsonova choroba) (Komprda, 2009).
49
Mechanismus účinku: Mechanismy, kterými vitamin E zasahuje do procesu kancerogeneze mohou být následující (Wilhelm et al., 2001): • přímo potlačuje bujení rakovinných buněk • antioxidačními účinky ochraňuje polynenasycené mastné kyseliny v buněčných membránách • jeho molekuly odstraňují aktivní formy kyslíku za oxidativní přeměny na biologicky neaktivní tokoferol chinony, které kyselina askorbová redukuje zpět na antioxidačně účinnou formu • spolu s vitaminem C blokuje nitrosační reakce v gastrointestinálním traktu a chrání tak organismus před endogenním vznikem nitrosaminů • blokuje přeměnu různých kancerogenních látek na epoxidy
5.2.4.5 Kyselina listová Kyselina listová je jedním z osmi vitaminů skupiny B. Dříve byla označována jako vitamin Bc nebo vitamin U. Dnešní nauka o vitaminech dává přednost označení „folacin“. Jako foláty označujeme sloučeniny, mající specifickou strukturu, odvozenou od kyseliny listové. Jejími nejvydatnějšími zdroji jsou vnitřnosti, mléko a mléčné výrobky,
listová
zelenina,
kvasnice,
obiloviny
a
luštěniny
(Kalač,
2003;
Komprda, 2009). Chemicky se jedná o pteroylglutamovou kyselinu. V organismu je kofaktorem enzymů uplatňujících se především v metabolismu aminokyselin a purinových a pyrimidinových nukleotidů. Touto funkcí zajišťuje, mimo jiné, správné dělení buněk. Její funkce také souvisí s přenosem funkčních skupin (CH3-, CH2- CHO-) jejichž donorem je cholin, methionin, serin, aj. Spolu s vitaminem B12 se účastní krvetvorby v kostní dřeni, zejména vzniku krevních destiček. Významnou funkcí kyseliny listové spolu s vitaminy B6 a B12 je také přeměna aminokyseliny homocysteinu (vzniká při štěpení bílkovin) na aminokyselinu methionin. (Kalač, 2003; Stratil, 1993). Při deficitu kyseliny listové může docházet ke snížené metylaci DNA a tím ovlivněné expresi genů. Její nedostatek také snižuje množství cholinu, což může být vyvolávajícím faktorem kancerogeneze. V neposlední řadě dochází také ke zvýšené fragilitě určitých částí chromozomů (Wilhelm et al., 2001). 50
Folacin je velmi labilní vitamin a při sklizni, skladování a přípravě potravin činí ztráty 50 až 75 %. Například při tepelném zpracování masa až 90 %, při pasteraci mléka 5 %, při UHT záhřevu 10 až 20 %. Obsah v jogurtech závisí na použitých bakteriích a může být zvýšen i snížen. Fermentace působí zvýšení jeho obsahu. Při vaření a konzervaci zeleniny jsou ztráty 20 i více % (Stratil, 2009). Jako prevence vzniku rakoviny může být příjem kyseliny listové příznivý. V době již vytvořeného nádoru může však její příjem zdravotní stav spíše zhoršit (Komprda, 2009). Mechanismus účinku: Správný průběh vzájemných přeměn látek odvozených od kyseliny listové umožňuje vyrovnanou tvorbu jednotlivých komponent nukleových kyselin. Dostatečný příjem kyseliny listové ve stravě nás tedy chrání proti poruchám ve stavbě nukleových kyselin a tím proti rakovině (Komprda, 2009).
5.2.5 Stopové prvky a minerální látky Stopové prvky jsou součástí mnoha enzymů, podílejících se na odklízení volných
radikálů.
Nedostatečné
zásobení
organismu
stopovými
prvky
vede
ke zhoršenému metabolismu volných radikálů (Vávrová et al., 2007). Minerály jako živiny plní v organismu, mimo jiné, tři životně důležité funkce (Ortembergová, 2003): •
poskytují „materiál“ pro tvorbu kostí a dalších pojivových tkání
• zajišťují přenos elektrických impulzů nervovými vlákny • podporují činnost enzymů ve fyziologických procesech (např. reprodukce DNA, tvorba bílkovin)
5.2.5.1 Selen Selen je nejznámějším stopovým prvkem s antioxidační aktivitou, díky které chrání organismus před zhoubným bujením. Uplatňuje se při syntéze tyreoidálních hormonů a prostaglandinů. Podávání selenu snižuje riziko nádoru plic, incidenci akutního renálního selhání a celkově zlepšuje klinický stav u sepse (Štípek et al., 2000).
51
Nacházíme ho ve všech tělních buňkách. Podle výsledků výzkumu španělského Institutu pro výzkum rakoviny může užívání selenu jako doplňku stravy výrazně snížit riziko rakoviny. V současné době je považován za jednu z nejdůležitějších složek potravy. Jeho účinky jsou podobné vitaminu E (Ortembergová, 2003): • působí jako prevence většiny onemocnění spojovaných s procesem stárnutí • má antikancerogenní účinky • působí jako prevence kardiovaskulárních onemocnění • posiluje imunitní systém • pomáhá udržet pružnost pleti • působí jako účinný protijed proti těžkým kovům, alkoholu a tabákovému kouři Tabulka 5. Zdroje selenu v potravě (Suková, 2008) POTRAVINA Hovězí maso Drůbeží maso Vepřové maso Játra Ledviny Ryby a měkkýši Vejce Mléko Sýry Rostlinné oleje Zelenina (brambory, lusky, celer) Houby Ovoce (jablka, banány, pomeranče) Obiloviny Ořechy Para-ořechy, brazilské ořechy
OBSAH SELENU (µg/kg) 20 – 80 30 – 100 50 – 150 50 – 200 500 – 2000 200 – 500 100 – 200 5 – 20 20 – 2000 méně než 5 10 - 30 20 – 100 méně než 10 10 – 500 20 – 200 2000 - 5000
Selen je poměrně citlivý prvek. Při vaření potravin, ve kterých je obsažen, dojde velmi snadno k jeho zničení. Doporučená denní dávka selenu pro dospělé je 50 až 150 mikrogramů (Ortembergová, 2003). Řada pokusů na zvířatech ukazuje, že vysoké dávky selenu jsou schopny snižovat výskyt spontánní a virově nebo chemicky indukované rakoviny. Pozitivní vliv selenu dokazují i četné epidemiologické a intervenční studie. U pacientů s rakovinou 52
je zjišťována nižší hladina selenu než u zdravých osob, ale je dokumentován i vliv dávek selenu na potlačení růstu tumorů. Jedná se především o karcinom prsu, plic, prostaty a kolorektální karcinom. Prokázaný je i vliv nedostatku selenu na hepatitidu typu B a C a rakovinu jater v Asii a rakovinu jícnu a žaludku v Číně (Suková, 2008; Wilhelm et al., 2001). Mechanismus účinku: Selen spolu s vitaminem E brání peroxidaci nenasycených mastných kyselin. Jako nezbytná součást selenoproteinových enzymů (např. glutathionperoxidázy) rozkládá peroxid vodíku, organické hydroperoxidy a hydroxylové radikály, čímž ochraňuje buněčné membrány před poškozením kyslíkovými radikály (Suková, 2008; Wilhelm et al., 2001).
5.2.5.2. Zinek Zinek je součástí mnoha životně důležitých enzymů chránících před poškozením volnými radikály, má tedy silné antioxidační účinky. Zinek nás rovněž chrání před působením toxických látek z ovzduší, z cigaretového kouře. Jeho nedostatek způsobuje neplodnost, opožděný tělesný a duševní vývoj, pomalé hojení ran, nízkou odolnost proti infekcím (Hemzalová, Jordán, 2001). Jednou z nejvýznamnějších funkcí zinku je doplňování působení vitaminu A. Je potřebný pro více než dvě stě enzymatických procesů. V našem těle je uložen především v červených krvinkách, v menším množství v kostech, očních tkáních, kůži, vlasech, nehtech, ve varlatech a ve slinivce břišní (Ortembergová, 2003). Zinek je nejhojnějším intracelulárním stopovým prvekem. Připisuje se mu řada katalytických, strukturálních a regulačních funkcí (Vávrová et al., 2007): • součástí biomembrán • nezbytný pro stabilizaci RNA, DNA a ribozomů • přítomný v řadě transkripčních faktorů • kofaktorem více než 200 metaloenzymů (např ALP, GMD, RNA a DNA polymeráza, alkoholdehydrogenáza, karboanhydráza a další) • ovlivňuje syntézu specifického proteinu pro retinol (Retinol binding protein) 53
• uplatňuje se při tvorbě inzulinu a prodlužuje jeho hypoglykemický účinek • snižuje toxický účinek olova a kadmia • je významný pro vývoj a správnou gonadální funkci u mužů, ovlivňuje spermatogenezi • je potřebný pro syntézu nukleových kyselin Zinek je obsažen zejména v játrech a tmavém mase (hovězí, skopové), dále ve vaječném žloutku, mléčných výrobcích, celozrnné mouce, obilovinách a výrobcích z nich, v mořských plodech, luštěninách a semenech dýně (Hemzalová, Jordán, 2001). Adsorbci zinku inhibují vláknina, zelenina a celozrnná strava (přestože jej obsahuje) (Vávrová et al., 2007). Mechanismus účinku: Zinek se zapojuje do antioxidační ochrany organismu. Jako součást enzymu superoxiddismutázy stabilizuje buněčné membrány a snižuje tak riziko lipoperoxidace (Vávrová et al., 2007).
5.2.5.3 Kalcium Vápník (kalcium) je nejhojněji zastoupený minerální prvek v těle. 99 % jeho obsahu je v kostech a zubech. Kromě výstavby kostí se vápník účastní několika biochemických regulačních reakcí (svalová kontrakce, srážení krve, přenos nervových vzruchů). Je součástí buněčných membrán a je kofaktorem aktivity několika enzymů (Stratil, 2009). Výzkumy potvrzují také význam vápníku v prevenci nádorů prostaty a zejména kolorektálního karcinomu (Wilhelm et al., 2001). Doporučený denní příjem vápníku u dospělých lidí je 800 mg. U těhotných žen až 1200 mg. Přírodními zdroji vápníku je mléko a mléčné výrobky, ryby, řeřicha, bílá mouka a moučné výrobky, sojové boby, slunečnicová semena, zelenina a některé ořechy (Hemzalová, Jordán, 2001; Stratil, 2009). Biologická dostupnost vápníku přijímaného z luštěnin a obilovin je snížena v důsledku vazby s fytáty a šťavelany. Také vláknina může snižovat jeho absorpci. Vápník přijímaný z mléka a mléčných výrobků je naopak snadno vstřebatelný 54
a využitelný. Nadměrný příjem bílkovin a kofeinu může zvýšit vylučování vápníku močí (Anand, Ghevariya, 2010). Mechanismus účinku: Buňky bazální vrstvy střeva jsou méně diferencované a mají vysokou schopnost proliferace. Tato skutečnost může být příčinou rozvoje nádorového onemocnění. Vápník snižuje proliferaci těchto buněk střevního epitelu a inhibuje buněčnou diferenciaci. Zajišťuje intraluminální tvorbu nevstřebatelných sloučenin se žlučovými kyselinami a jinými hydrofobními cytotoxickými substancemi, které mohou podporovat vývoj kolorektálního karcinomu (Anand, Ghevariya, 2010; Wilhelm et al., 2001).
55
6. ZÁVĚR Ve své bakalářské práci jsem se věnovala problematice vzniku zhoubných nádorů, byl vysvětlen proces vzniku nádorové buňky, průběh kancerogeneze a popsány možné kancerogeny. Dále se práce zabývala především látkami s potenciálním antikancerogenním účinke. Jsou charakterizovány jednotlivé chemoprotektivní látky, uvedeny příklady jejich zdrojů v potravě a popsány mechanismy působení jednotlivých látek na zhoubné onemocnění. Při zpracování své práce jsem prostudovala dostupnou literaturu a současné studie, poukazující na důležitou roli stravy v procesu kancerogeneze. Hlavní příčiny nádorů, spojené s výživou, jsou například přejídání spojené s obezitou, nevhodná skladba stravy, konzumace alkoholu, špatné stravovací návyky a nevhodná úprava stravy. Protirakovinná prevence se tedy obecně zaměřuje na zdravý životní styl, rovnováhu mezi příjmem a výdejem energie (optimální fyzická aktivita) a vyváženou stravu. Neméně důležité jsou však látky, které mohou svými mechanismy působení výrazně přispět k protirakovinné prevenci. Tyto látky se běžně vyskytují v rostlinné stravě a díky jejich účinkům lze předcházet mnoha druhům rakoviny. Označujeme je jako antikancerogeny. V předkládané bakalářské práci jsem popsala nejznámější bioaktivní látky (nutriceutika), jejich cíle a účinky v organismu a nejvýznamnější zdroje v potravě. Nutriceutika byla pro přehlednost rozdělena na potravní vlákninu, sekundární rostlinné látky, substance ve fermentovaných potravinách, vitamíny, stopové prvky a minerální látky. Z práce vyplývá, že výživa je velmi významným faktorem, ovlivňující zásadním způsobem prevenci rakoviny. Přivádí nás k naprostým základům zdravé stravy – střídmost, ale pravidelnost v jídle, optimálně vyvážená dieta bohatá na ovoce a zeleninu a každodenní fyzická aktivita. Nepřehlédnutelný je také obsah prospěšných, bioaktivních látek. Špatná výživa může vést ke snížení imunity, zvýšení náchylnosti k nemocem, poruchám fyzického a duševního rozvoje, snížení produktivity a také k rakovině.
56
7. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY •
ADAM, Z., VORLÍČEK, J. Obecná onkologie. 1.vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2004. 440 s. ISBN 80-210-3574-9.
•
ANAND, S., GHEVARIYA, S. A Short Primer on the Calcium Sensing Receptor: An important Cog in the Colon Cancer Wheel? [online]. USA: 2010 [cit. 2011-03-22]. ISSN 0163-2116. Dostupné z WWW: http://www.springerlink.com/content/yq3r22462v252162/
•
Anonym 1: Genetika [online]. 2007 [cit. 2010-10-18]. Genetika nádorového bujení. Dostupné z WWW: http://genetika.wz.cz/onkogenetika.htm
•
Anonym 2: Cancer [online]. 2005 [cit. 2010-11-8]. Understanding Cancer Series: Cancer. Dostupné z WWW: http://www.cancer.gov/cancertopics/understandingcancer/cancer/page4
•
Anonym 3: Cancerhelp.org [online]. 2010 [cit. 2011-01-23]. The cancer cell. Dostupné z WWW: http://www.cancerhelp.org.uk/about-cancer/what-iscancer/cells/the-cancer-cell
•
Anonym 4: OurFood-news [online]. 2008 [cit. 2011-02-20]. Glucosinolate from broccoli and reduction of cancer risk. Dostupné z WWW: http://www.ourfoodnews.com/October_2008.html
•
Anonym 5: Akademie věd České Republiky [online]. 2010 [cit. 2011-02-21]. Industáze – nový mechanismus promoce zhoubných nádorů. Dostupné z WWW: http://www.avcr.cz/veda_a_vyzkum/vyznamne_a_zajimave_projekty/ziva_priro da_a_chemicke_vedy/Industaze_novy_mechanismus_promoce_zhoubnych_nadoru.html
•
Anonym 6: National institutes of Health [online]. 2000 [cit. 2011-02-21]. The "Report on Carcinogens" - 9th edition. Dostupné z WWW: http://www.nih.gov/news/pr/may2000/niehs-15.htm
•
BÉLIVEAU, R., GINGRAS, D. Výživa jako zbraň proti rakovine. Bratislava: Balneotherma, 2008. 216 s. ISBN 978-80-969911-1-2.
57
•
BORCHERS, A. and collective. Clinical reviews in allergy and immunology. Č. 2. California (USA): University of California at Davis School of Medicine, [online]. 2002 [cit. 2011-02-02]. ISSN 12016-009-8176-4.
•
BŘEZKOVÁ, V. Vliv chemoterapie na nutriční stav onkologických nemocných. Diplomová práce. Brno: MU, Lékařská fakulta, 2006. 105 s.
•
BULKOVÁ, V. Protektivní látky rostlinného původu v prevenci neinfekčních chorob. Disertační práce. Brno: MU, Lékařská fakulta, Ústav preventivního lékařství, 2008. 143 s.
•
COY, J.F., FRANZOVÁ, M. Výživou proti rakovině. Praha: Ikar, 2010. 208 s. ISBN 978-80-249-1450-3.
•
DITTRICH, K., LEITZMANN, C. Bioaktivní látky proti rakovině a infarktu. Olomouc: Fontána, 1999. 101 s. ISBN: 80-86179-51-6.
•
DUDAREVA, N., GERSHENZON, J. The function of terpene natural products in the natural world. Nature, chemical, biology, [online]. 2007 [cit. 2011-03-05]. Dostupné z WWW: http://www.nature.com/nchembio/journal/v3/n7/full/nchembio.2007.5.html
•
HEMZALOVÁ, M., JORDÁN, V. Antioxidanty-zázračné zbraně. Brno: Jota, 2001. 153 s. ISBN 80-7217-156-9.
•
CHAPAGAIN, B.P., WIESMAN, Z. Laboratory Evaluation of Natural Saponin as a Bioactive Agent against Aedes aegypti and Culex pipiens. Israel: The Institutes for Applied Research, [online]. 2003 [cit. 2011-02-28] Dostupné z WWW: http://www.searo.who.int/LinkFiles/Dengue_Bulletin_Volume_27_ch23.pdf
•
KALAČ, P. Funkční potraviny-kroky ke zdraví. České Budějovice: Dona, 2003. 130 s. ISBN 80-7322-029-6.
•
KENNEDY, A.R. The Bowman-Birk inhibitor from soybeans as an anticarcinogenic agent. USA: The American Journal of Clinical Nutrition, [online]. 1998 [cit. 2011-03-15]. Dostupné z WWW: http://apps.isiknowledge.com/full_record.do?product=WOS&search_mode=Gen eralSearch&qid=1&SID=R1l183MI3j2Cn735@fa&page=1&doc=2
58
•
KOMPRDA, T. Funkční potraviny: cyklus přednášek. Brno. 2008. ISBN 97880-7375-219-4.
•
KOMPRDA, T. Výživou ke zdraví. Brno: TeMi CZ, 2009. 112 s. ISBN 978-8087156-41-4.
•
KONOPÁSEK, B., PETRUŽELKA, L. a kolektiv. Klinická onkologie. Praha: Univerzita Karlova, 2003. 274 s. ISBN 80-246-0395-0.
•
MAČÁK, J., MAČÁKOVÁ, J. Patologie. Praha: Grada, 2004. 347 s. ISBN 80247-0785-3.
•
MAGALOVÁ, T. Výživa a nádorové ochorenia ženského prsníka. Bratislava: Bratislavské lékařské listy, 1999. No. 9.
•
MANACH, C. et al. Polyphenols: food sources and bioavailability. Bethesda: American Journal of Clinical Nutrition, [online]. 2004 [cit. 2011-03-01]. ISSN 1938-3207.
•
MANDELOVÁ, L. Antimutagenní aktivita obsahových látek v ovoci a zelenině. Disertační práce. Brno: MU, Lékařská fakulta, 2006. 166 s.
•
MANDELOVÁ, L. Polyfenoly: rozdělení a zdroje v potravě. Výživa a potraviny vol. 60, no. 1. Praha: 2005, výživaservis s.r.o. ISSN 1211-846X.
•
MATTHEWS, K., PRATT, S.G. Superpotraviny. Praha: Ikar, 2005. 303 s. ISBN 80-249-0473-X.
•
MINDELL, E., MUNDISOVÁ, H. Nová vitaminová bible (Earl Mindell’s New Vitamin Bible). Praha: Ikar, 2010. 572 s. ISBN 978-80-249-1419-0.
•
MÜLLEROVÁ, D. Zdravá výživa a prevence civilizačních nemocí ve schématech. Praha: Triton, 2003. 99 s. ISBN 80-7254-421-7.
•
OSTRÝ, V., RUPRICH, J. Informace vědeckého výboru pro potraviny ve věci: Fytosteroly v potravinách nového typu (PNT). Brno: Státní zdravotní ústav, 2006. Kód publikace: VVP: INFO/2006/8/deklas/fytosteroly.
•
ORTEMBERGOVÁ, A. Mládneme s antioxidanty. Praha: Ivo Železný, 2003. 126 s. ISBN 80-237-3742-2.
59
•
PASSWATER, R. A. O antioxidantech (All about antioxidants). Praha: Pragma, 1998. 94 s. ISBN 80-7205-897-5.
•
PATOČKA, J., STRUNECKÁ A. Kyselina fytová a naše zdraví. [online]. 2006 [cit. 2011-03-17]. Dostupné z WWW: http://www.toxicology.cz/modules.php?name=News&file=article&sid=56
•
PAZDERA, J. Protirakovinný efekt vitaminu D lze od ostatních účinků oddělit. [online]. 2006 [cit. 2011-03-22]. Dostupné z WWW: http://www.osel.cz/index.php?obsah=6&clanek=1796
•
PETROŠOVÁ, K. Antioxidanty: zpomalte čas dietou (Gran libro de la dieta antiedad). Praha: Sun, 2010. 111 s. ISBN 978-80-7371-344-7.
•
PODOLÁK, I. et al. Saponins as cytotoxic agents: a review. [online]. Krakow: 2010 [cit. 2011-03-25]. Dostupné z WWW: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2928447/?tool=pubmed
•
RAINA, K. et al. Chemopreventive Efficacy of Inositol Hexaphosphate against Prostate Tumor Growth and Progression in TRAMP Mice. [online]. Colorado, USA: 2011 [cit. 2011-03-25]. Dostupné z WWW: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3049549/?tool=pubmed
•
REJTHAR, A., VOJTĚŠEK, B. Obecná patologie nádorového růstu. Praha: Grada, 2002. 206 s. ISBN 80-247-0238-X.
•
SLANINA, J. Biologická a farmakologická aktivita lignanů. Chemické listy, Praha: Česká společnost chemická, 2000. ISSN 0009-2770.
•
STRATIL, P. ABC zdravé výživy. Díl 1. 1. Vyd. Brno: Stratil, 1993. 345 s. ISBN 80-900029-8-6.
•
STRATIL, P. Základy chemie potravin. Brno: MZLU, 2009. 465 s.
•
SUKOVÁ, I. Selen – zdroje, účinky a zásobování. [online]. Informační centrum bezpečnosti potravin, 2008 [cit. 2011-03-19]. Článek 85921. Dostupné z WWW: http://www.bezpecnostpotravin.cz/Index.aspx?ch=549&typ=1&val=85921&ids =3578
60
•
ŠTÍPEK, S. a kolektiv. Antioxidanty a volné radikály ve zdraví a v nemoci. 1. vyd. Praha: Grada, 2000. 314 s. ISBN 80-7169-704-4.
•
TLÁSKAL, P. Můžeme se chránit před nebezpečím rakoviny tlustého střeva a konečníku? [online]. Program prevence rakoviny tlustého střeva a konečníku: Životní styl. [cit. 2011-03-25]. Dostupné z WWW: http://www.prevencerakoviny.cz/tiskove_zpravy/zprava_1.htm
•
VÁVROVÁ, J. et al. Vitaminy a stopové prvky. 1. vyd. Pardubice: SEKK, 2007. 155 s. ISBN 978-80-254-1171-1.
•
VELÍŠEK, J. Chemie potravin 2. vyd. 2. upr. Tábor: OSSIS, 2002. 303 s. ISBN 80-86659-01-1.
•
VELÍŠEK, J. Chemie potravin 3. vyd. 2. upr. Tábor: OSSIS, 2002. 343 s. ISBN 80-86659-02-X.
•
WARGOVICH, M.J. Diallylsulfide and Allylmethylsulfide Are Uniquely Effective among Organosulfur Compounds in Inhibiting CYP2E1 Protein in Animal Models. Bethesda, American Society for Nutrition: The Journal of Nutrition, [online]. 2006 [cit. 2011-03-12]. ISSN 1541-6100
•
WEINBERG, R. A. Jediná odrodilá buňka: jak vzniká rakovina. Vyd. 1. Praha: Academia, 2003. 156 s. ISBN 80-200-1071-8.
•
WILHELM, Z. a kolektiv. Výživa v Onkologii. Vyd. 1. Brno: IDVPZ Brno, 2001. 191 s. ISBN 80-7013-326-0.
61
