Καθηγητής Massimo Pizzichini: Genelab-srl, Δρ, Daniele Pizzichini (ENEA, Εθνική Υπηρεσία Νέων Τεχνολογιών), Καθ. Giulio Iasonna, ειδικός στις παθολογίες του μεταβολισμού (C.R,Casaccia Roma, Κέντρο Ερεύνων Casaccia)
Εισαγωγή
Όλο και πιο συχνά ακούμε για τις ελεύθερες ρίζες από γιατρούς, βιολόγους και διατροφολόγους, αλλά τι ακριβώς είναι αυτές; Οι ελεύθερες ρίζες (ROS ή Radical Oxygen Species) εκτελούν τόσο φυσιολογική όσο και παθολογική λειτουργία στον οργανισμό μας, ανάλογα με τις παραγόμενες ποσότητες.
Οι ROS είναι ιδιαίτερα αντιδραστικά άτομα που περιέχουν τουλάχιστον ένα μη ζευγαρωμένο δηλαδή ελεύθερο ηλεκτρόνιο στο εξωτερική τους στοιβάδα. Αυτό το χημικό χαρακτηριστικό τις καθιστά ιδιαίτερα ασταθείς και τις ωθεί στην αναζήτηση μιας ισορροπίας για να συνδεθούν με άλλα μόρια, κλέβοντας το ηλεκτρόνιο που είναι απαραίτητο για την εξισορρόπηση του ηλεκτρομαγνητικού τους φορτίου.
Αυτή η διαδικασία ονομάζεται οξειδοαναγωγική αντίδραση, η οποία συνίσταται στην ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ ενός μορίου που τα αποκτά (οξειδώνεται) και ενός που τα χάνει (αναγωγή).
Όλη η ζωή στον πλανήτη και ιδιαίτερα η δική μας διέπεται από οξειδοαναγωγικά φαινόμενα, όπως π.χ. τα πράσινα φυτά με την διαδικασία της φωτοσύνθεσης της χλωροφύλλης μετατρέπουν το CO2 που απορροφούν από την ατμόσφαιρα και το νερό σε γλυκόζη, απελευθερώνοντας ταυτόχρονα οξυγόνο.
Αυτές είναι αντιδράσεις αναγωγής (όπου οι μετασχηματοποιημένες ενώσεις αποκτούν ηλεκτρόνια), ενώ τα ζωντανά όντα λαμβάνουν ενέργεια από την διαδικασία της οξείδωσης (και την μεταφορά ηλεκτρονίων) όπου καίνε οξυγόνο για να παράγουν ενέργεια. Με αυτόν τον τρόπο η ζωή μας αλλά και αυτή του πλανήτη να ρυθμίζονται από τις οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις.
Ήδη το 1935 ο Γερμανός βιοχημικός Leonor Michaelis, ιδρυτής της σύγχρονης ενζυμολογίας και διάσημος για τους νόμους για την ενζυματική κινητική (νόμος Micaelis-Menten), είχε προτείνει ότι τα βιολογικά οξειδοαναγωγικά, που συχνά συνεπάγονται την ανταλλαγή ηλεκτρονίων μεταξύ ενός οξειδωτικού και ενός αναγωγικού παράγοντα, πραγματοποιούνται μέσω ενδιάμεσων ριζών (ημικινόνες). Στο τελευταίο τρίτο του αιώνα έγινε σαφές ότι αυτός ο μηχανισμός ίσχυε και ισχύει και για τις αντιδράσεις οξυγόνου.
Ο Denham Harman περιέγραψε για πρώτη φορά το 1956 τη θεωρία των ελεύθερων ριζών, σύμφωνα με την οποία με την πάροδο των ετών, αυτές θα συσσωρεύονταν και θα πραγματοποιούσαν μια ισχυρή οξειδωτική δράση, επιβλαβή για σχεδόν όλα τα συστατικά του οργανισμού.
Ο καθηγητής Denham Harman, ο βραβευμένος με Νόμπελ 1995 για τη θεωρία των ελεύθερων ριζών, έκτοτε έχει φέρει επανάσταση στη σύγχρονη ιατρική. Μάλιστα, το 1956 σύμφωνα με όσα διατύπωσε για την θεωρία των ριζών, υπό κανονικές φυσιολογικές συνθήκες υπάρχει μια κατάσταση ισορροπίας μεταξύ της ενδογενούς παραγωγής ελεύθερων ριζών και της εξουδετέρωσής τους από τους αντιοξειδωτικούς μηχανισμούς του οργανισμού. Όταν όμως υπερισχύει η παραγωγή των ριζών επάγεται μια προοδευτική φθορά σώματος και πνεύματος.
Πολυάριθμες πειραματικές μελέτες έκτοτε, (για παράδειγμα αυτή που πραγματοποιήθηκε στη μύγα φρούτων) έδειξαν συσχέτιση μεταξύ της παραγωγής ελεύθερων ριζών και της διάρκειας ζωής.
Και είναι πλέον βέβαιο ότι πολλές κοινές ασθένειες, λόγω γήρανσης, όπως η αρτηριοσκλήρωση, ο καταρράκτης, η νόσος του Αλτσχάιμερ, η νόσος του Πάρκινσον, σχετίζονται με την επικράτηση των οξειδωτικών συστημάτων έναντι των αντιοξειδωτικών συστημάτων της άμυνας (1). Μεταξύ των άλλων ιδιοτήτων των αντιοξειδωτικών: διεγείρουν το ανοσοποιητικό σύστημα, μειώνουν την αρτηριακή πίεση, έχουν δράσεις αντιβακτηριακές και αντιιικές, είναι μόρια σηματοδότησης κ.α.
Οι ROS συμβάλλουν στη διάθεση των αποβλήτων από τα κύτταρα, αφθονούν σε ένα κυτταρικό οργανίδιο γνωστό ως υπεροξείδιο ή μικροσωμάτιο, το οποίο εκτελεί τη λειτουργία του «καλαθιού που σπάει τα απόβλητα» μέσα στο κύτταρό μας. Δεδομένου ότι οι ελεύθερες ρίζες είναι πολύ αντιδραστικά μόρια, αυτά τα οργανίδια έχουν τροποποιημένη εξωτερική μεμβράνη για να μην προσβληθούν από αυτά τα μόρια.
Ταυτόχρονα, όλα τα κυτταρικά απόβλητα αποστέλλονται σε αυτό το οργανίδιο μέσω ενδοκυτταρικών μεταφορέων, οι οποίοι εάν συσσωρευτούν στο εσωτερικό του κυττάρου θα μπορούσαν να εμποδίσουν την κανονική λειτουργία του, οδηγώντας έτσι στον κυτταρικό θάνατο. Με αυτόν τον τρόπο, όλο αυτό το υλικό μπορεί να διασπαστεί σε απλούστερα μόρια, τα οποία ονομάζονται καταβολίτες και μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν από το κύτταρο κάτι που μπορούμε με απλό τόπο να το κατανοήσουμε όπως τα κέντρα ανακύκλωσης.
Ωστόσο, η παραγωγή των ROS στο σώμα, εκτός από τις φυσιολογικές τους λειτουργίες, δίνει συνεχείς αλυσιδωτές αντιδράσεις οι οποίες, αν δεν σταματήσουν εγκαίρως, οδηγούν σε βλάβη στην κυτταρική μεμβράνη ή σε γενετικά μόρια όπως το DNA και το RNA κ.λπ.
Ένα μόριο που αποκτά ή χάνει ένα φορτίο, στην πραγματικότητα τροποποιεί την ικανότητά του να αλληλοεπιδρά με άλλα μόρια. Μια διαταραχή του τύπου των φορτίων που υπάρχουν μέσα σε ένα κύτταρο, μπορεί να αντιπροσωπεύει ένα σοβαρό πρόβλημα για τη σταθερότητά του κυττάρου και κατ’ επέκταση για την υγεία του οργανισμού.
Όταν οι ROS τείνουν να συσσωρεύονται στο σώμα αντιμετωπίζουμε το φαινόμενο του οξειδωτικού στρες που μπορεί να οδηγήσει σε μια παθολογική κλινική εικόνα που ονομάζεται «Μεταβολικό Σύνδρομο».
Οξειδωτικό στρες και μεταβολικό σύνδρομο
Το οξειδωτικό στρες είναι μια παθολογική κατάσταση που εμφανίζεται στο σώμα όταν διαταράσσεται η ισορροπία μεταξύ της παραγωγής και της αναγωγής – αποβολής των ελεύθερων ριζών. Μια κατάσταση που εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό και από τη σύνθεση της καθημερινής διατροφής και η οποία, εκτός από τη φυσιολογική κυτταρική γήρανση, εμπλέκεται μαζί με τη φλεγμονή στην ανάπτυξη διαφόρων χρόνιων ασθενειών όπως η αθηροσκλήρωση, η παχυσαρκία και ο διαβήτης τύπου 2, που συχνά συνδέονται με μεταβολικό σύνδρομο (για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Τα Αντιοξειδωτικά και οι Φυτοχημικές Ενώσεις και η Δυνητική τους Χρήση στο Μεταβολικό Σύνδρομο», «Τα Αντιοξειδωτικά και οι Φυτοχημικές Ενώσεις και η Δυνητική τους Χρήση στον Διαβήτη», Τα Αντιοξειδωτικά και Φυτοχημικές Ενώσεις και η Δυνητική τους χρήση στην Παχυσαρκία).
Για την καταπολέμηση του οξειδωτικού στρες είναι πολύ σημαντική η υιοθέτηση ενός υγιεινού τρόπου ζωής, βασισμένο σε μερικούς απλούς κανόνες όπως αποφυγή καπνίσματος, μέτριας χρήσης αλκοόλ, ισορροπημένης διατροφής πλούσιας σε φρούτα και λαχανικά και τακτική σωματική δραστηριότητα που ενδυναμώνει την αντιοξειδωτική άμυνα του οργανισμού.
Σε αυτό το πλαίσιο, το Nutrition Foundation of Italy – Center for Nutrition Studies – αναφέρει δύο επιστημονικές μελέτες που επιβεβαιώνουν ότι η συνολική αντιοξειδωτική ικανότητα της δίαιτας αφενός αντανακλά τα επίπεδα αντιοξειδωτικής πρόσληψης με τα τρόφιμα και αφετέρου αντιστρόφως σχετίζεται με ορισμένους παράγοντες κινδύνου του μεταβολικού συνδρόμου.
Η πρώτη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nutrition αξιολόγησε τη σχέση μεταξύ της Ολικής Αντιοξειδωτικής Ικανότητας της Διατροφής (TAC) και των διαφορετικών πρώιμων εκδηλώσεων του μεταβολικού συνδρόμου σε νέους και υγιείς ενήλικες. Σε 153 υγιή άτομα άνω των 20 ετών, αναλύθηκαν τα ακόλουθα: αρτηριακή πίεση, ορισμένες ανθρωπομετρικές μεταβλητές, επίπεδα χοληστερόλης, γλυκαιμία και τα ελεύθερα λιπαρά οξέα. Από την ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν, προέκυψε μια θετική και σημαντική συσχέτιση μεταξύ TAC της δίαιτας και της πρόσληψης ινών, φυλλικού οξέος, βιταμινών Α και C, μαγνησίου, σεληνίου και ψευδαργύρου. Αντίθετα, προέκυψε μια αρνητική συσχέτιση μεταξύ TAC της διατροφής και της συστολικής αρτηριακής πίεσης, των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα και των ελεύθερων λιπαρών οξέων, παράμετροι που επιδεινώνονται με την απουσία αντιοξειδωτικών. Τέλος, επισημάνθηκε επίσης μια σχέση μεταξύ της λιπώδους μάζας και της έλλειψης αντιοξειδωτικών τροφικής προέλευσης.
Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η TAC της διατροφής, η οποία αντανακλά τα επίπεδα πρόσληψης αντιοξειδωτικών, μπορεί να θεωρηθεί σημαντικό στοιχείο για την έγκαιρη εκτίμηση του κινδύνου ανάπτυξης μεταβολικού συνδρόμου.
Έχουν ληφθεί υπόψη προηγούμενες πειραματικές και κλινικές μελέτες που δείχνουν ότι τα περισσότερα από τα συστατικά του μεταβολικού συνδρόμου σχετίζονται με μια κατάσταση οξειδωτικού στρες (2, 3) (για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Τα Αντιοξειδωτικά και οι Φυτοχημικές Ενώσεις και η Δυνητική τους Χρήση στο Μεταβολικό Σύνδρομο» και «Τα Αντιοξειδωτικά και οι Φυτοχημικές Ενώσεις και η Δυνητική τους Χρήση στον Διαβήτη», Τα Αντιοξειδωτικά και Φυτοχημικές Ενώσεις και η Δυνητική τους χρήση στην Παχυσαρκία).
Στο μέλλον, ο προσδιορισμός του οξειδωτικού στρες σε ασθενείς με μεταβολικό σύνδρομο θα μπορούσε να βοηθήσει στον εντοπισμό των ατόμων που κινδυνεύουν περισσότερο από επιπλοκές και θα μπορούσαν να είναι υποψήφιοι για θεραπεία με πιο εντατικές αγωγές. Δεν πρέπει επίσης να ξεχνάμε ότι το μεταβολικό σύνδρομο μπορεί να είναι ένας προδιαθεσικός παράγοντας και για πολλές άλλες καταστάσεις.
Οι κύριες ελεύθερες ρίζες είναι οι εξείς: RΝS, ή Reactive Nitrogen Species (ελεύθερες ρίζες αζώτου) όπου το στοιχείο του οποίο το άτομο συμμετέχει στην οξειδωτική αντίδραση είναι το άζωτο, RCS, o Reactive Carbon Species (με περιεκτικότητα σε άνθρακα), RSS, ή αντιδραστικά είδη θείου (με περιεκτικότητα σε θείο).
AGEs (προηγμένα προϊόντα πρωτεϊνικής γλυκοξείδωσης για το οξυγόνο που περιέχεται στο μόριο γλυκόζης), είναι ενδογενή αντιοξειδωτικά και αυτά παράγονται μέσα στο σώμα μας και είναι: η Σουπεροξειδική δισμουτάση, η Γλουταχοϋπεροξειδάση, η Γλουτασιοτρανφεράση, η Καταλάση, η Μελατονίνη και η Σερουλοπλασμίνη.
Μια επιπλέον λειτουργία των ελεύθερων ριζών συνδέεται με αυτό που ονομάζεται «προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος» (απόπτωση), δηλαδή η διαδικασία που προκαλείται, μέσω της αντιγραφής ορισμένων κυττάρων και του θανάτου άλλων αλλά επίσης και το σώμα μας είναι σε θέση να διαφοροποιήσει έναν ιστό από έναν άλλο.
Η διαφοροποίηση των ιστών κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη ενός ανθρώπου συμβαίνει επίσης χάρη στη δράση των ελεύθερων ριζών και στην ικανότητά τους να ρυθμίζουν τη ζωή (και, κυρίως, τον θάνατο) ορισμένων κυττάρων αντί για άλλα, όλα υπό τον «έλεγχο» του DNA μας.
Ωστόσο, για να μην είναι επιβλαβή αυτά τα μόρια για το σώμα μας, πρέπει να διατηρηθεί η λεπτή ισορροπία μεταξύ της παραγωγής και της διάθεσής τους.
Δεδομένου ότι η παραγωγή ελεύθερων ριζών είναι μια φυσιολογική διαδικασία που δεν μπορεί να σταματήσει, το σώμα μας έχει αναπτύξει έναν αμυντικό μηχανισμό έναντι αυτών των ουσιών. Αυτός ο αμυντικός μηχανισμός αποτελείται από μόρια ικανά να συνδεθούν με τις ROS, απενεργοποιώντας τες.
Αυτά τα μόρια είναι τα αντιοξειδωτικά, που παράγονται εν μέρει από τα κύτταρά μας (ενδογενή) και εν μέρει λαμβάνονται με τροφή (εξωγενή). Αυτό το σύστημα έχει ως σκοπό να μην επιτρέπει στις ελεύθερες ρίζες να ξεπερνούν εκείνα τα επίπεδα που θα μπορούσαν να βάλουν σε κίνδυνο την υγεία μας και θεωρούνται υπεύθυνες για την αθηροσκλήρωση, καθώς και για όλες τις εκφυλιστικές ασθένειες όπως τη γήρανση και, ίσως, ακόμη και για τον καρκίνο.
Οι ελεύθερες ρίζες εμπλέκονται επομένως σε διάφορες παθήσεις: αρτηριοσκλήρυνση, καρδιακή προσβολή, αρθρίτιδα, γήρανση κ.λπ. Υπάρχουν επίσης σε παθογένειες όπως η κακή κυκλοφορία του αίματος, η μειωμένη δραστηριότητα των επινεφριδίων, η επίμονη παρουσία βακτηρίων και μυκήτων και οι χρόνιες λοιμώξεις.
Ελεύθερες ρίζες και σωματική άσκηση
Η αύξηση του ρυθμού κατανάλωσης οξυγόνου κατά τη διάρκεια της σωματικής άσκησης δημιουργεί μεγαλύτερη παραγωγή ROS, σε σχέση με την ατελή μείωση του οξυγόνου. Ένα σωστό πρόγραμμα φυσικής δραστηριότητας ή μια ορθολογική προπόνηση μυών δημιουργεί μια μέτρια και βραχυπρόθεσμη αύξηση της διάρκειας των ROS που μπορεί να ενεργοποιήσει μοριακούς μηχανισμούς χρήσιμους για το κύτταρο ώστε να προσαρμόζεται και να προστατεύεται από καταστάσεις οξειδωτικού στρες, αλλά και να βελτιώνει την ανοσολογική άμυνα του οργανισμού.
Έχει αποδειχθεί ότι οι ROS που παράγονται κατά τη διάρκεια σωματικής άσκησης μέτριας έντασης είναι γενικά περιορισμένων ποσοτήτων και αντισταθμίζονται από την αυξημένη αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών συστημάτων.
Επιπλέον, σε τέτοιες συνθήκες, οι ROS αναγνωρίζονται ως υπεύθυνες για τη θετική ρύθμιση της γονιδιακής μεταγραφής που προκαλεί την αύξηση της μιτοχονδριακής βιογένεσης και, κατά συνέπεια, αύξηση της ενέργειας που ενδεχομένως αναπτύσσεται από τον μυ και αναλαμβάνει μεγαλύτερη οξειδωτική ικανότητα. Καθώς δε ο μυς λειτουργεί, αυξάνεται η ικανότητά του να παράγει και να χρησιμοποιεί ενέργεια.
Επιπλέον, οι ROS ενεργοποιούν τις οδούς που εμπλέκονται στην ενίσχυση της δραστηριότητας των αντιοξειδωτικών ενζύμων και προκαλεί την παραγωγή ορισμένων κυτοκινών ικανών να παίζουν αντιφλεγμονώδη ρόλο.
Τέλος, έχει αποδειχθεί ότι οι ROS που παράγονται κατά τη διάρκεια της άσκησης προάγουν τη δημιουργία ενζύμων που εμπλέκονται στην αποκατάσταση τυχόν βλαβών του DNA και είναι ικανές να καταστέλλουν την έκφραση των πρωτεϊνών που ευθύνονται για τον κυτταρικό θάνατο.
Ωστόσο, όταν το άτομο υποβάλλεται σε ακραίες φυσικές αθλητικές δραστηριότητες, είτε είναι ανταγωνιστικές είτε όχι, δημιουργούνται υψηλές και επίμονες συγκεντρώσεις ROS και RNS, οι οποίες μπορούν να υπερβούν την αντιοξειδωτική ικανότητα του σώματος (4).
Εάν αυτές οι συνθήκες επιμένουν για μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορούν να διαμορφωθούν επιβλαβείς επιδράσεις, οι οποίες ενεργοποιούν τις πρωτεολυτικές διεργασίες, οι οποίες πυροδοτούν τους κυτταρικούς εκφυλιστικούς μηχανισμούς. Αυτά, με τη σειρά τους, σε σύντομο ή πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, μπορούν να εκδηλωθούν με τις πιο ποικίλες παθολογίες.
Φυσικές πολυφαινόλες, ιδιαίτερα από τις ελιές
Οι πολυφαινόλες είναι μια οικογένεια χημικών ενώσεων που χαρακτηρίζονται από την παρουσία της φαινολικής ομάδας που είναι περισσότερο ή λιγότερο συνδεδεμένη με άλλα χημικά μόρια. Αυτά τα μόρια έχουν ένα σημαντικό χαρακτηριστικό. Είναι όλα δότες ηλεκτρονίων, επομένως αντιοξειδωτικά, όπως αποδεικνύεται από τις χημικές δομές τους.
Όπως είναι γνωστό, το μόριο της φαινόλης αποτελείται από έναν δακτύλιο βενζολίου που είναι συνδεδεμένος με μια ομάδα υδροξυλίου, ενώ στα δεξιά της εικόνας 1 φαίνεται ο τύπος υδροξυτυροσόλης, ενός ισχυρού αντιοξειδωτικού που είναι ένα από τα βασικά συστατικά της ελιάς (για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Η Ελαιοευρωπαΐνη και ο Ρόλος της στην Λειτουργία του Οργανισμού στην Πρόληψη και Θεραπεία: ο Μηχανισμός Απορρόφησης και Δράσης».
Εικόνα 1. Μόριο φαινόλης (δεξία) και μόριο υδροξυτυροσόλης (αριστερά)
Η ομάδα που συνδέεται με τον δακτύλιο βενζολίου αποσταθεροποιεί τη δομή του δακτυλίου λόγω της παρουσίας υδροξυλίου και αυτό επιδρά ώστε τα ηλεκτρόνια να είναι πιο διαθέσιμα καθώς περιστρέφονται μέσα στον δακτύλιο σε σχήμα ντόνατ.
Η φαινόλη ως ελεύθερη ένωση δεν είναι αντιοξειδωτικό και είναι τοξική, αλλά είναι ένα παράδειγμα για να αποδειχθεί ότι οι ομάδες που συνδέονται με το δακτύλιο αποσταθεροποιούν την ηλεκτρονική δομή και επομένως το μόριο γίνεται αντιοξειδωτικό, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια. Όταν οι χημικοί υποκαταστάτες στον δακτύλιο αυξάνονται όπως στην υδροξυτυροσόλη, η διαθεσιμότητα των ηλεκτρονίων γίνεται πιο έντονη, έτσι δημιουργούνται πολυφαινολικά μόρια, που ονομάζονται έτσι επειδή μπορούν να αποτελούνται από πολλούς δακτυλίους βενζολίου συμπυκνωμένους μαζί, όπως σε αυτό το φλαβονοειδές μόριο.
Εικόνα 2. Φλαβονοειδές – Απιγενίνη
Οι πολυφαινόλες είναι γενικά άφθονα παρούσες στη φύση στα φρούτα και τα λαχανικά. Οι σημαντικότερες οικογένειες πολυφαινολών που έχουν ισχυρές αντιοξειδωτικές και ευδιάκριτες βιοϊατρικές ιδιότητες είναι ουσιαστικά τα φλαβονοειδή των σταφυλιών και τα φαινολικά οξέα και οι σύνθετες φαινόλες των ελιών, αλλά υπάρχουν και άλλες κατηγορίες. Στην πραγματικότητα, περίπου 10.000 πολυφαινολικές ενώσεις έχουν εντοπιστεί στη φύση σε διάφορα είδη φυτών.
Η τυπική χαρακτηριστική δομή κοινή σε πολλές πολυφαινολικές ενώσεις αποτελείται από ένα ενδιάμεσο μόριο που ονομάζεται επίσης πρόδρομο. Αυτές οι ενώσεις εμφανίζονται σε συζευγμένες χημικές μορφές, με μία ή περισσότερες υδατανθρακικές ομάδες συνδεδεμένες με την ομάδα υδροξυλίου αλλά και απευθείας με τον αρωματικό άνθρακα.
Είναι επίσης συνηθισμένο να συνδέεται με άλλα μόρια όπως οι αμίνες, τα οργανικά οξέα, τα λιπίδια αλλά και ιδιαίτερα με άλλες φαινολικές ενώσεις όπου σχηματίζονται συστάδες που ονομάζονται ελλαγιταννίνες που υπάρχουν στο ρόδι (punica granatum, για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «To Ελλαγικό οξύ και ο Ρόλος τoυ στην Λειτουργία του Οργανισμού στην Πρόληψη και Θεραπεία: ο Μηχανισμός Απορρόφησης και Δράσης»).
Η σύνθετη χημική δομή του pedunculagin (M.P.784.54 dalton) μια ελλαγιταννίνη, παρουσιάζει δομική πολυπλοκότητα με 4 συμπυκνωμένους δακτυλίους βενζολίου και διαφορετικούς κλάδους, και η οποία επιδεικνύει μια ισχυρή αντιοξειδωτική ιδιότητα αυτών των μορίων (βλέπε εικόνα 2).
Οι ελλαγιταννίνες είναι οι σημαντικότερες βιοδραστικές ενώσεις του ροδιού για τις αντιοξειδωτικές και αντικαρκινικές τους ιδιότητες, αποτελούνται από μια οικογένεια ενώσεων που προέρχονται από τη συσσώρευση μορίων ελαγικού οξέος για να σχηματίσουν συστάδες (για περισσότερες πληροφορίες ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «To Ελλαγικό οξύ και ο Ρόλος τoυ στην Λειτουργία του Οργανισμού στην Πρόληψη και Θεραπεία: ο Μηχανισμός Απορρόφησης και Δράσης»)..
Εικόνα 3. Pedunculagina della famiglia degli ellagitannini
Ο χυμός ροδιού περιέχει επίσης βιταμίνες Α, Β, C, Ε και Κ. Είναι ιδιαίτερα ευεργετικό για το ανοσοποιητικό μας σύστημα ακόμη και αν έχει ιδιαίτερη γεύση λόγω της μέτριας παρουσίας ζάχαρης και πλούσιο σε γεύσεις στυπτικές ταννικές ουσίες (9).
Οι πολυφαινόλες μπορούν να χωριστούν σε διαφορετικές ομάδες ή κατηγορίες ενώσεων με βάση τον αριθμό των αρωματικών δακτυλίων που περιέχουν και με βάση τη μοριακή δομή που συνδέει αυτούς τους δακτυλίους, και έτσι κατατάσσονται σε διαφορετικές υποκατηγορίες, όπως όξινες φαινόλες, φλαβονοειδή, στιλβένια και λιγνάνες.
Οι πολυφαινόλες είναι σε θέση να εξουδετερώσουν τη δράση των ελεύθερων ριζών επειδή αποτελούν φυσική πηγή ηλεκτρονίων. Φυσικές πολυφαινόλες έχουν εντοπιστεί σε διάφορα φυτά και τρόφιμα όπως φρούτα, λαχανικά, τσάγια, δημητριακά, φαρμακευτικά φυτά και αγριολούλουδα. Έχει αποδειχθεί ότι φρούτα όπως σταφύλια, ελιές, βατόμουρα, μάνγκο και εσπεριδοειδή περιέχουν υψηλή συγκέντρωση πολυφαινολών.
Η «Μεσογειακή Διατροφή» σχετίζεται με μειωμένο κίνδυνο καρδιαγγειακών παθήσεων λόγω της κατανάλωσης ελαιολάδου και κόκκινου κρασιού, τα οποία περιέχουν υψηλές συγκεντρώσεις πολυφαινολών.
Η αποθήκευση των τροφίμων έχει επίσης αρνητική επίδραση στις συγκεντρώσεις της πολυφαινόλης. Μετά από 11 μήνες αποθήκευσης, η περιεκτικότητα σε οξέα πολυφαινόλης μειώνεται από 5 σε 21% στο χυμό μήλου.
Μια άλλη μελέτη δείχνει ότι η αντιοξειδωτική δράση του εξαιρετικά παρθένου ελαιολάδου μειώνεται μετά από 8 μήνες αποθήκευσης σε κλειστές φιάλες που διατηρούνται στο σκοτάδι, με την μείωση των φαινολικών ενώσεων.
Από την άλλη πλευρά, έχει επίσης αποδειχθεί ότι η υδρόλυση σύνθετων φαινολικών ενώσεων, όπως η ελαιοευπεΐνη και η βερβασκοσίδη οδηγεί σε αύξηση της συγκέντρωσης υδροξυτυροσόλης και τυροσόλης κατά την περίοδο αποθήκευσης (10).
Ένα ημερήσιο συμπλήρωμα πολυφαινολικών ουσιών φυσικής προέλευσης (βιοφαινόλες) είναι περίπου 50-100 mg/ημέρα.
Οι φυσικές πολυφαινόλες έχουν αποδειχθεί ότι έχουν πολυάριθμες βιολογικές δραστηριότητες και επιπτώσεις στην υγεία για την πρόληψη και τη θεραπεία ασθενειών όπως της γήρανσης, εμφάνισης καρδιαγγειακών παθήσεων κ.α. (11). Γενικά παράγονται πολυφαινόλες από τον δευτερογενή μεταβολισμό των φυτών, ιδίως της ελιάς, και επιτελούν κυρίως αμυντική λειτουργία του φυτού από παράσιτα και παθογόνους παράγοντες (12, 13).
Η έρευνα τα τελευταία 20 χρόνια έδειξε, σε μια ποικιλία in vivo και in vitro μελετών, πώς αυτά τα μόρια δρουν ρυθμίζοντας θετικά ορισμένες φυσιολογικές διεργασίες στο ανθρώπινο σώμα.
Μια πτυχή που έχει μελετηθεί ιδιαίτερα αφορά την προστατευτική τους δράση σε σχέση με τη βλάβη που προκαλείται από την οξείδωση των ιστών, εξ ου και ο χαρακτηριστικός όρος των αντιοξειδωτικών. Οι πολυφαινόλες είναι ουσίες ικανές να δράσουν σε διαφορετικά επίπεδα στο ανθρώπινο σώμα, προστατεύοντας τον οργανισμό από την οξειδωτική δράση που οφείλεται σε χημικούς παράγοντες όπως οι ελεύθερες ρίζες που δρουν καταστρέφοντας τις πρωτεΐνες των κυτταρικών μεμβρανών και του DNA, προκαλώντας κυτταρικό και λειτουργικό εκφυλισμό των ιστών ( 14).
Σε επίπεδο ανθρώπινης φυσιολογίας, η παρουσία οξειδωτικού στρες έχει συσχετιστεί με το μεταβολικό σύνδρομο ή στην αντίσταση στην ινσουλίνη ή γενικότερα με την χρόνια μικροφλεγμονώδη διαδικασία. Επίσης πολλές ασθένειες συνοδεύονται από σημαντικό οξειδωτικό στρες που επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την αρνητική τους περαιτέρω εξέλιξη τους.
Το οξειδωτικό στρες δεν είναι ασθένεια από μόνο του, δεν συνδέεται απαραίτητα με την ύπαρξη παχυσαρκίας ή υπερβολικού βάρους και τα συμπτώματά του είναι ουσιαστικά εκείνα της υποκείμενης νόσου. Είναι η υποκείμενη ασθένεια που επηρεάζεται από τις κακές επιδράσεις ενός οξειδωτικού στρες σε εξέλιξη, επιδεινώνοντας τα συμπτώματα ή τις επιπλοκές. Η κατάλληλη διατροφή, η φυσική δραστηριότητα και η διόρθωση του οξειδωτικού στρες με τη μακροχρόνια χορήγηση αναγωγικών ουσιών, οδηγεί αμέσως σε σημαντικές βελτιώσεις. Αυτό είναι που φαίνεται εμφανές όταν αντιμετωπίζετε ένα πρόγραμμα απώλειας βάρους σε παχύσαρκο άτομο ή σε άτομο που πάσχει από μεταβολικό σύνδρομο.
Έχει επίσης διαπιστωθεί ότι η παχυσαρκία δεν σχετίζεται πάντα με το μεταβολικό σύνδρομο, αλλά συσχετίζεται πάντα με την παρουσία αύξησης των ελεύθερων ριζών και κατά συνέπεια του οξειδωτικού στρες.
Η διαδικασία οξείδωσης είναι η βάση ορισμένων καρδιαγγειακών και μεταβολικών παθολογιών. Ειδικότερα, η οξείδωση της LDL (λιποπρωτεΐνες αίματος χαμηλής πυκνότητας που μεταφέρουν HDC χοληστερόλη) βρίσκεται στη βάση της εμφάνισης αθηρωματικών πλακών που θέτουν σε κίνδυνο τη δυναμική των υγρών των αιμοφόρων αγγείων και οδηγούν σε σοβαρούς κινδύνους και παθολογίες του καρδιαγγειακού συστήματος (καρδιακές προσβολές, εγκεφαλικά επεισόδια).
Η επιστημονική κοινότητα απέδειξε την αποτελεσματικότητα των πολυφαινολών και ειδικότερα των πολυφαινολών που περιέχονται στον πολτό ελιών και ελαιολάδου στην αντιμετώπιση της διαδικασίας οξείδωσης της LDL και συμβάλλοντας σοβαρά στη μείωση του κινδύνου καρδιαγγειακών παθήσεων (15,16).
Μερικές από αυτές τις μελέτες οδήγησαν την EFSA (Ευρωπαϊκή Αρχή για την Ασφάλεια των Τροφίμων) να διαπιστώσει ότι η πρόσληψη ημερήσιας ποσότητας ίση με 5mg υδροξυτυροσόλης (η πιο μελετημένη μεταξύ των πολυφαινολικών μορίων της ελιάς) και τα παράγωγά της στο ελαιόλαδο εγγυάται μια αποτελεσματική μείωση του καρδιαγγειακού κίνδυνου που σχετίζεται με την οξείδωση της LDL (17). Οι πολυφαινόλες σχετίζονται επίσης με πολυάριθμες άλλες βιοϊατρικές ιδιότητες.
Ορισμένες μελέτες έχουν δείξει πώς οι πολυφαινόλες είναι σε θέση να μειώσουν τα τοπικά φλεγμονώδη φαινόμενα ενεργώντας στις ουσίες που ευθύνονται για τη φλεγμονή (συνθετάση iNOS) (18).
Το Oleocanthal, ένα πολυφαινολικό μόριο με πικρή γεύση που υπάρχει στο ελαιόλαδο έχει αποδειχθεί ότι δρα με παρόμοιο τρόπο με την ιβουπροφαίνη (19). Ως φυτοπροστατευτικοί παράγοντες, οι πολυφαινόλες είναι επίσης σε θέση να αντισταθμίσουν την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή πολυάριθμων βακτηριακών ειδών στο σώμα, όπως οι Σταφυλόκοκκοι, η Escherichia coli και η Klebsiella. (20).
Υδροξυτυροσόλη: ένα μόριο με υψηλή αξία για την υγεία
Η υδροξυτυροσόλη είναι ένα σημαντικό συστατικό του φυτο-συμπλέγματος επειδή είναι ένα από τα πιο μελετημένα μόρια, λόγω της πολλαπλότητας των βιοχημικών διεργασιών στις οποίες ασκεί την αντιοξειδωτική του δράση.
Είναι στην πραγματικότητα ένας ισχυρός αναστολέας της οξειδωτικής βλάβης που προέρχεται από την υπεροξείδωση των λιπιδίων στα κύτταρα, που θεωρείται η κύρια διαδικασία βλάβης των ιστών από τις ελεύθερες ρίζες. Η υδροξυτυροσόλη έχει επίσης συσχετιστεί με:
· Τη μείωση της οξειδωτικής βλάβης και στα επιθηλιακά (21) κύτταρα του ήπατος (22) και του αίματος (23).
Την προστασία από την οξειδωτική βλάβη που προκαλείται από το παθητικό κάπνισμα, με την αναστολή της συσσώρευσης αιμοπεταλίων βελτιώνοντας τη ρευστότητα του αίματος και ως εκ τούτου παρουσιάζοντας αντιθρομβωτική και καρδιοπροστατευτική δραστηριότητα (24).
Είναι επίσης ενεργή στον εγκέφαλο, προστατεύοντας τους νευρώνες από την οξείδωση και αυξάνοντας το δυναμικό της μιτοχονδριακής μεμβράνης και προκαλώντας ευεργετικά δράση στα εγκεφαλικά κύτταρα (25, 26).
Η υδροξυτυροσόλη έχει δείξει μια αντιική λειτουργία ακριβώς έναντι των ιών της γρίπης (27) και των ερπητικών ιών, οι οποίοι, μόλις εισέλθουν στον οργανισμό, παραμένουν εκεί για πάντα σε λανθάνουσα κατάσταση, μέσα στα κύτταρα, συχνά στα ίδια λεμφοκύτταρα Β και στον ιό Epstein Barr (EBV μονοπυρήνωση). Θα ήταν ενδιαφέρον να δοκιμάσουμε την υδροξυτυροσόλη ή το φυτο-σύμπλεγμα στον ιό Corona που έχει μολύνει αυτήν τη στιγμή τον κόσμο, αλλά σίγουρα αυτά τα αντιοξειδωτικά έχουν προληπτική επίδραση σε ιογενείς λοιμώξεις.
Συμπεράσματα
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι η ανακάλυψη των ελεύθερων ριζών ήταν ένα σημαντικό επίτευγμα της βιοϊατρικής επιστήμης και δεν είναι τυχαίο ότι ο καθηγητής Denham Harman βραβεύτηκε με το Νόμπελ του 1995 για αυτήν την ανακάλυψη. Όπως είδαμε οι ROS είναι ταυτόχρονα ένας μεγάλος πόρος για την υπεράσπισή μας από ανοσοανεπάρκειες και πώς εκτελούν εργασίες απολύμανσης μέσα στα κύτταρα. Ωστόσο, μια περίσσεια ROS που συσσωρεύεται στο σώμα αποτελεί σοβαρό κίνδυνο για την υγεία μας. Στην πραγματικότητα, το οξειδωτικό στρες βρίσκεται στη βάση του μεταβολικού συνδρόμου και γίνεται η κύρια αιτία της εξέλιξής του προς την ορμονική ανισορροπία και προς σημαντικές παθολογίες και, ως εκ τούτου, ευθύνεται για τον κίνδυνο εμφάνισης πολύ σοβαρών παθολογιών που σχετίζονται με το ίδιο το σύνδρομο όπως ο διαβήτης, η παχυσαρκία κ.α.
Η φυσική δραστηριότητα αφενός ενισχύει το ανοσοποιητικό σύστημα αλλά αφετέρου ενεργοποιεί μια ισχυρή παραγωγή ROS η οποία μπορεί να καταπολεμηθεί με μια διατροφή πλούσια σε αντιοξειδωτικά που βρίσκεται ιδιαίτερα στα φρούτα και τα λαχανικά. Λίγοι γνωρίζουν ότι οι πολυφαινόλες στις ελιές, οι οποίες βρίσκονται εν μέρει (2%) επίσης στο εξαιρετικά παρθένο ελαιόλαδο, είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικές στην καταπολέμηση των ROS και επιτελούν άλλες σημαντικές βιοϊατρικές λειτουργίες στον οργανισμό ως συνάρτηση του μεγάλου αντιοξειδωτικού δυναμικού, από τις οποίες προέρχονται κάποιες σημαντικές ιδιότητες, όπως η αντιμικροβιακή, αντιμυκητιακή, αντιιική και χημειοπροληπτική, δηλαδή προλαμβάνουν σημαντικές ασθένειες όπως : χρόνια εντερική φλεγμονή από βακτηριακή υπερανάπτυξη (SIBO και IBD), καρδιακή προσβολή κ.α. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται ως πρόσθετα σε ογκολογικές θεραπείες, και φαίνεται να μπορούν να περιορίσουν τη βλάβη που προκαλείται από τις χημειοθεραπείες. Οι παγκόσμιες μελέτες που αναπτύσσονται για τις πολυφαινόλες των ελιών δείχνουν ολοένα και περισσότερο τις προληπτικές και θεραπευτικές τους ιδιότητες σε διάφορες σημαντικές παθολογίες και επίσης δεν έχουν παρενέργειες εάν η ημερήσια πρόσληψη είναι περίπου 100mg πολυφαινολών ημερησίως. Σύγχρονα συμπληρώματα διατροφής βασισμένα σε πολυφαινόλες από ελιές, αλλά ενισχυμένα με την προσθήκη άλλων βιοδραστικών ουσιών, μπορούν να συμβάλουν αποτελεσματικά στη διατήρηση της σωστής φυσιολογικής ισορροπίας των ελεύθερων ριζών προκειμένου να προληφθούν σοβαρές ασθένειες.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
B. Halliwell and J. M. C. Gutteridge :Free Radicals in Biology and Medicine(2015) Published to Oxford Scholarship Online: October 2015
B. Puchau, MA. Zulet, A. Gonzales de Echavarri, HH. Hermsdorff, JA Martinez, “Dietary total antioxidant capacity is negatively associated with some metabolic sundrome features in healthy young adults”, Nutrition, September (2009).
E. Hopps, D. Noto, G. Caimi, MR. Averna, “A novel component of the metabolic syndrome: the oxidative stress”, Nutrition Methabolism and Cardiovascular Desease, September (2009).
F. He, J. Li, Z. Liu, C.C. Chuang, and all Redox Mechanism of Reactive Oxygen Species in Exercise; Front Physiology,07 November (2016)
USDA “Withdrawn: Oxygen Radical Absorbance Capacity (ORAC) of Selected Foods, Release 2 (2010)”. United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service. 16 May 2012. Retrieved 13 June 2012.
An-Na Li, Yu-Jie Zhang and al :Oxygen radical absorbance capacity (ORAC): New horizont in relating dietary antioxidants/bioactives and health benefits; Journal of Functional Foods; Volume 18, Part B, October (2015), Pages 797-
G. Cao, H.M Alessio, R.G. Cutler: Oxygen-radical absorbance capacity assay for antioxidants. Free Radic .Biol Med. (1993) ; 14:303-11.
M. Pizzichini, C. Russo “Process for recovering the components of olive mill wastewater with membrane technologies”. (2005), Int. Patent WO2005123603
M.Pizzichini, A. Agnelli, M.Vitagliano; Estrazione di principi attivi dale bucce di melagranata: Ingredienti Alimentari XIV, agosto (2015)
V. Lavelli, G. Fregapane M.D. Salvador and all; Effect of storage on secoiridoid and tocopherol contents and antioxidant activity of monovarietal extra virgin olive iols. J. Agric.Food chem. 2006, 54, 3002-3007.
M. Vaher, S. Ehala, M: Kaljuran, M., On-column capillary electrophoresis monitoring of rapid reaction kinetics for determination of the antioxidative potential of various bioactive phenols. Electrophoresis,(2005), 26, 990-1000.
B.Bassani, T.Rossi, D. Pizzichini, and A. Albini; Potential chemopreventive activities of a polyphenol rich purified extract from olive mill wastewater on colon cancel cells: Journal of Functional Food 27 (2016)236-248.
Obied, H. K., P. D. Prenzler, et al. (2012). Chapter Six -Pharmacology of Olive Biophenols. Advances in Molecular Toxicology. C. F. James, Elsevier. Volume 6: 195-242.
F. Visioli,. and E. Bernardini (2011). “Extra virgin olive oil’s polyphenols: biological activities.” Curr Pharm Des 17(8): 786-804.
F. Visioli, G. Bellomo, et al. (1995). “Low density lipoprotein oxidation is inhibited in vitro by olive oil constituents.” Atherosclerosis 117(1): 25-32.
Cicerale, S., L. Lucas, et al. (2010). “Biological activities of phenolic compounds present in virgin olive oil.” Int J Mol Sci 11(2): 458-479.
EFSA Panel on Dietetic Products Nutrition and Allergies (2011) Scientific opinion on the substantiation of health claims related to polyphenols in olive. EFSA J 9(4):2033–2058
C.M. Bitler, T. M. Viale, et al. (2005). “Hydrolyzed olive vegetation water in mice has anti-inflammatory activity.” J Nutr 135(6): 1475-1479.
G. K. S. Beauchamp,. S. Keast, et al. (2005). “Phytochemistry: ibuprofen-like activity in extra-virgin olive oil.” Nature 437(7055): 45-46.
A. Tafesh, N. Najami, et al. (2011). “Synergistic antibacterial effects of polyphenolic compounds from olive mill wastewater.” Evid Based Complement Alternat Med 2011: 431021.
C. Manna, S. D’Angelo, et al. (2002). “Protective effect of the phenolic fraction from virgin olive oils against oxidative stress in human cells.” J Agric Food Chem 50(22): 6521-6526.
L. Goya, R. Mateos, et al. (2007). “Effect of the olive oil phenol hydroxytyrosol on human hepatoma HepG2 cells. Protection against oxidative stress induced by tert-butylhydroperoxide.” Eur J Nutr 46(2): 70-78.
C. Manna, P. Galletti, et al. (1999). “Olive oil hydroxytyrosol protects human erythrocytes against oxidative damages.” J Nutr Biochem 10(3): 159-165.
M. Gonzalez-Santiago, E. Martin-Bautista, et al. (2006). “One-month administration of hydroxytyrosol, a phenolic antioxidant present in olive oil, to hyperglipemic rabbits improves blood lipid profile, antioxidant status and reduces atherosclerosis development.” Atherosclerosis 188(1): 35-42.
S. Schaffer, M. Podstawa, et al. (2007). “Hydroxytyrosol-rich olive mill wastewater extract protects brain cells in vitro and ex vivo.” J Agric Food Chem 55(13): 5043-5049.
Sun L, LuoC, Liu J (2014) Hydroxytyrosol induces apoptosis in human colon cancer cells through ROS generation. Food Func 5:1909–1914
K.Yamada, H.Ogawa et all: Mechanism of the effect of hydroxytyrosol on influenza virus appeares to involve morphological change of the virus; Antiviral researche, july 2009, page 35-44
