Antioksidanter og oksidativt stress

Antioksidantforsvaret

Alle aerobe planter og dyr har etablert et omfattende forsvar mot oksidativ skade. Dette forsvaret har enzymatiske og ikke-enzymatiske komponenter som kan forebygge danning av frie radikaler, som kan nøytralisere eller fjerne frie radikaler, reparere oksidativ skade eller eliminere molekyler som har oksidativ skade (2 – 4). Forbindelser i kosten kan styrke antioksidantforsvaret – enten ved å bidra med stoffer som nøytraliserer reaktive molekyler direkte (f.eks. vitamin C, vitamin E og betakaroten) eller ved å bidra med molekyler som stimulerer eller på annen måte bidrar til å styrke cellens eget antioksidantforsvar (2 – 4).

Kroppens eget antioksidantforsvar

Kroppens celler bidrar selv ved å produsere antioksidanter, enzymer med antioksidantfunksjoner eller andre komponenter som reduserer oksidativt stress (2 – 6). Sporstoffet selen er en essensiell komponent i flere antioksidantenzymer og bidrar derfor til cellenes egenproduserte antioksidantforsvar. Nylig er det vist at glukosinolater og andre svovelholdige forbindelser i kålplanter, løk, hvitløk, jordbær, gulrøtter, spinat og tomater kan øke cellenes produksjon av såkalte fase 2-enzymer (2 – 6). Fase 2-enzymer er normalt involvert i detoksifisering av fremmedstoffer og mutagener.

Antioksidanter i kostholdet

I tillegg til de mest kjente antioksidantene vitamin C (askorbinsyre) og vitamin E (alfa-, beta-, delta- og gamma-tokoferol og alfa-, beta-, delta- og gamma-tokotrienol) finnes en lang rekke andre direktevirkende antioksidanter i kosten, slik som karotenoidene og plantefenolene. Karotenoidene er meget utbredt i planteriket (mer enn 1 000 varianter er identifisert). I tillegg til provitamin A-karotenoidene alfa- og betakaroten og betakryptoksanthin er lykopen og hydroksykarotenoidene lutein og zeaxantin de kvantitativt viktigste av karotenoidene. Plantefenolene tilhører flere forskjellige familier av forbindelser, slik som bensosyrederivater, flavonoider, proantocyanidiner, stilbener, coumariner, lignaner og ligniner. Over 8 000 plantefenoler er isolert. Plantefenolene er antioksidanter på grunn av den fenoliske hydroksylgruppens hydrogendonerende egenskap (3).

Et nettverk av antioksidanter

I forskjellige in vitro-systemer og i cellekulturer er det vist at antioksidanter med forskjellige kjemiske egenskaper virker i et integrert nettverk (6, 7). Når en god antioksidant som alfa-tokoferol (vitamin E) har nøytralisert et fritt radikal, vil den selv omdannes til et fritt tokoferylradikal. Dette radikalet er mindre reaktivt enn det opprinnelige radikalet, men det har fortsatt reaktivitet. Askorbinsyre (vitamin C) kan så reagere med tokoferylradikalet. Askorbylradikalet som da dannes, kan deretter reagere med andre antioksidanter. Et resultat av disse integrerte reaksjonene er at det opprinnelige frie radikalet, som var meget reaktivt, er forvandlet til et «antioksidantradikal», med langt mindre reaktivitet (6, 7).

Hvis dette antioksidantnettverket også virker in vivo i mennesker og dyr, har dette viktige implikasjoner. Tradisjonelt har man kun vært opptatt av de vanligste antioksidantene (som vitamin C og vitamin E), men vi vet nå at det i tillegg finnes hundrevis av andre antioksidanter i matplanter. Det totale innholdet av antioksidanter kan derfor vise seg å være en viktig egenskap ved plantene. Inntil nylig har det ikke vært kjent hvilke matplanter som inneholder mest antioksidanter totalt sett, dvs. innholdet av summen av alle antioksidanter har ikke vært kjent.

Kilder for antioksidanter i kosten

Min forskningsgruppe har derfor gjennomført en omfattende analyseserie av totalinnholdet av antioksidanter i matvarer (6, 7). Metoden som vi har benyttet (the ferric-reducing ability of plasma, FRAP) (6), gjør at vi kan måle summen av alle antioksidanter over et visst referanseredokspotensial. En fordel ved denne metoden er at den omfatter de aller fleste antioksidanter. Analyseresultatene angir det totale antioksidantinnholdet i mmol «reduktanter» (dvs. konsentrasjonen av elektroner og hydrogenatomer som kan avgis i en redoksreaksjon) per 100 g matvare. Våre analyser gjør det for første gang mulig å få et innblikk i det totale inntaket av antioksidanter i kosten. Vi har analysert flere tusen matplanter og matprodukter fra forskjellige kilder spredt over hele verden (6, 7). Alt i alt varierer antioksidantinnholdet svært mye. I de plantene som inneholder mest antioksidanter, er det 4 000 ganger mer antioksidanter enn i de plantene som inneholder minst (e-tab 1) (http://www.blomhoff.no).

Gunstige helseeffekter av antioksidantrike matplanter?

Det er grunn til å understreke at våre analyser kun beskriver antioksidantinnholdet i produktene og ikke tar hensyn til absorpsjon og tilgjengelighet i kroppens celler. Biotilgjengelighet fra forskjellige matprodukter og antioksidantfamilier vil sannsynligvis variere mye. Jeg anbefaler derfor ikke at man bruker vår antioksidanttabell til å gi spesifikke kostanbefalinger. Videre forskning må først bekrefte at antioksidantene er biotilgjengelige og fremfor alt at de er bioaktive hos mennesker.

I noen dyreforsøk er det vist at antioksidantrike matvarer kan ha gunstige effekter på sykdommer relatert til oksidativt stress. Jordbær, spinat og blåbær reduserer og reverserer aldersrelatert nevrodegenerasjon i rotter (8). Bringebær og jordbær hemmer også eksperimentelt indusert karsinogenese (kreft i luftrør og tykktarm) i rotter og hamstere (9, 10). Dessuten beskytter valnøtter (11) og granatepler (12, 13) mot aterosklerose i forsøksdyr. Noen mindre kliniske studier har også viste gunstige effekter av granatepler, rosenkål, kiwi, løk og tomater på biomarkører for oksidativt stress (14 – 16).

Vi tester nå ut om antioksidantrike matplanter har en gunstig effekt på sykdommer relatert til oksidativt stress. Flere forskningsprosjekter, inkludert kliniske studier, epidemiologiske studier og eksperimentelle dyreforsøk, er igangsatt. Vi har nylig etablert en dyremodell som viser seg å være meget nyttig (17). Modellen består av transgene mus som har fått tilført et spesielt gen (luciferasegenet) i ett av sine kromosomer. Genet er satt inn slik at genavlesningen reguleres av sekvenser som påvirkes av oksidativt stress. Luciferaseproteinet er et enzym som katalyserer en reaksjon som avgir fotoner. En stor produksjon av luciferase vil derfor resultere i mange fotoner. Ved hjelp av et sensitivt videokamera måler vi lysstyrken (som et mål på oksidativt stress) fra musene (fig 1). Dette gjør at vi kan studere oksidativt stress i levende dyr og effekten av antioksidantrike matplanter på oksidativt stress under fysiologiske og patologiske forhold.

Figur 1  In vivo-modell som benyttes til å studere effekt av antioksidantrike matplanter på genekspresjon relatert til oksidativt stress i levende mus (23, 24)

I en ny studie har vi vist at fôring av slike transgene mus med antioksidantrike bær påvirker genavlesningen i gunstig retning. Fôring med en blanding av blåbær, hyllebær og krekling i fire uker gav beskyttende genaktivitet i muskel og hjerne. Tilsvarende effekter ble funnet i et annet forsøk hvor musene ble gitt fire engangsdoser av blåbær og bjørnebær via magesonde innenfor en periode på 40 timer (18).

Anbefalinger om inntak av antioksidanter