1. Úvod
Antioxidantom sa v poslednej dobe venuje zvláštna pozornosť ako vo výžive ľudí, tak aj vo výžive zvierat. Hlavnou príčinou je ich vzťah k voľným radikálom, ich schopnosť podporovať imunitný systém na bunkovej úrovni a ich celkový vplyv na podporu zdravia organizmu. Voľné radikály a druhy reaktívneho kyslíka majú nespárovaný elektrón a jedná sa teda o neúplné molekuly (Arking, 1991). Preto sú vysoko reaktívne. Hľadajú pár pre svoj voľný elektrón, priťahujú elektróny iných molekúl a vytvárajú tak nové voľné radikály a v niektorých prípadoch spúšťajú reťazovú reakiu. Tomuto procesu sa hovorí biologické zväčšovanie (Passwater, 1993).
Voľné radikály sú vlastné aeróbnemu metabolizmu živých organizmov a sú generované ako fyziologickými, tak i patologickými procesmi. Môžu byť produkované cielene s cieľom zabezpečiť určité biologické funkcie, ako je funkcia mikrobicídna vo fagocytoch alebo produkované ako nežiadúce produkty chemických reakcií, kedy sa chovajú deštruktívne ( Halliwell, 1994). Bez ohľadu na ich mechanizmus vzniku, pokiaľ nie je produkcia a likvidácia voľných radikálov regulovaná, môžu byť ich účinky na organizmus škodlivé. Rovnováha medzi voľnými radikálmi a antioxidantmi je prísne určená životnosťou. K poškodeniu tkanív v dôsledku pôsobenia oxidantov dochádza, pokiaľ pre-oxidanty prevážia nad dostupnými ochrannými prostriedkami (Shigenaga a kol., 1994). Cicavce disponujú niekoľkými mechanizmami, ktoré spolupôsobia pri detoxikácii reaktívnych druhov kyslíka. Obrana pomocou antioxidantov je v interakcii s oxidantami. Voľné radikály sú schopné poškodiť DNA – teda genetický kód, ktorý obsahuje ”prevádzkové”pokyny pre bunky. Zmeny štruktúry DNA majú súvislosť so začiatočnými stavmi a vývojom rakovinových ochorení.
2. Antioxidanty, obsiahnuté v potrave
Teória voľných radikálov bola prvý krát prednesená Harmanom v roku 1954 a jej podstatou je tvrdenie, že významné množstvo fyziologických úbytkov, súvisiacich s ochorením a starnutím, môže byť pripísané na vrub poškodenia vnútorných štruktúr buniek v dôsledku pôsobenia voľných radikálov. Táto teória tiež tvrdí, že schopnosť obrannej reakcie na oxidačný stres, spôsobený voľnými radikálmi, sa môže znížiť v prípade narušenia rovnováhy tráviacich funkcí.
Existuje veľké množstvo dôkazov, ktoré podporujú tvrdenie, že živiny sú významnými prekurzormi rôznych zložiek obranného antioxidačného systému, a teda je možné využiť jeho obrannej úlohy proti chorobám, kde je súčásťou patogenézy i oxidačný stres. Môžu tiež zohrať úlohu ochrany v pľúcach, teda orgáne tela, v ktorom sa prvýkrát stretávajú s polutantmi, obsiahnutými v ovzduší. Dôležitými antioxidantami, ktoré slúžia ako ochrana a ktoré sú obsiahnuté v potrave, sú vitamín E, vitamín C, beta-karotén, selén, mangán, meď a zinok (Chen, 1986).
2.1 Vitamín C
Vitamín C je látkou rozpustnou vo vode a je jedným z najdôležitejších antioxidantov v mimobunkových tekutinách a jedná sa pravdepodobne o jeden z najúčinnejších a najmenej toxických ve vode rozpustných antioxidantov, ktoré sa nachádzajú v tele cicavcov a nanovo sa syntetizuje u väčšiny cicavcov s výnimkou primátov, človeka a morčaťa (Taylor a kol., 1995).
Vitamín C bol identifikovaný ako činitel, rozbíjajúci reťazce a antioxidant, ničiaci voľné radikály a je veľmi účinný pri zabraňovaní peroxidácie lipidov, ktorú vyvolávajú radikály peroxidu (Sies a Stahl, 1995).
2.2 Vitamín E
Vitamín E je súhrnným názvom pre niekoľko biologicky podobných zlúčenín, ktorým sa hovorí tokoferoly a tokotrienoly a ktoré majú rovnaké biologické účinky (Papas, 1991). Najvyššou formou vitamínu E vo zvieracích a ľudských tkaniváchch je D-L-alfa-tokoferol.
Nie je možné ho nanovo syntetizovať, a preto sa koncentrácia v tkanivách a v plazme odráža aj na koncentrácii v potrave.
Vitamín E je rozpustný v tuku a je najdôležitejším antioxidantom v bunkových membránach a chráni poly-nenasýtené mastné kyseliny pred okysličením. Vitamín E chrání pred narušením celistvosti bunkových membrán, čo má negatívny vplyv na funkciu bunky a organely (Lippman, 1981).
2.3 Karotenoidy
Karotenoidy sú skupinou červených, oranžových a žltých farbív, ktoré sa vyskytujú v rastlinnej potrave, obzvlášť v ovocí a zelenine a tiež v tkanivách bylinožravých zvierat. Sú to lipofilné zlúčeniny. Niektoré karotenoidy fungujú ako prekurzory vitamínu A a niektoré nie. Táto vlastnosť nemá súvislosť s ich antioxidačnou funkciou. Karotenoidy môžu fungovať ako veľmi účinné antioxidanty.
Významné, v potrave obsiahnuté karotenoidy sú beta-karotény. Beta-karotén je činiteľ silne potlačujúci voľné radikály s kyslíkom s jednou väzbou v lipidickej fáze bunkového systému (Langseth, 1995).
Karotenoidy nie sú živinou zásadne dôležitou v potrave pre mačky a na rozdiel od ľudí a psov, mačka nie je schopná premeniť prekurzor beta-karotén na aktívny vitamín A, pretože k tomu potrebný enzým nie je prítomný v sliznici čriev mačky.
2.4 Stopové minerály
Určité stopové minerály hrajú významnú rolu v antioxidačných reakciách. Nie sú priamimi antioxidantmi, ale fungujú ako spolufaktory v rámci antioxidačných metaloenzymatických systémov. Metaloenzýmy sú enzýmy, ktoré vyžadujú vo svojej štruktúre prítomnosť iónov alebo iónov kovu, aby mohli správne fungovať.
2.4.1 Selén (Se)
Selén je základnou zložkou antioxidačného selenoenzýmu - glutathion peroxidázy (Chen, 1986).
2.4.2 Meď (Cu), Zinok (Zn) a Mangán (Mn)
Meď, zinok a mangán sú tiež významnými stopovými prvkami. Sú súčásťou antioxidačných metaloenzýmov – Cu-Zn-peroxid dismutázy a Mn-superoxid dismutázy.
Tieto enzýmy stoja v prvej línii boja proti druhom aktivovaného kyslíka. Bolo dokázané, že nedostatok minerálov vedie k zníženiu aktivity im príslušných enzýmov (Olin, 1995, Taylor a kol., 1988).
2.5. Taurín
Taurín je nezvyčajná aminokyselina, ktorá sa vyskytuje v celej škále živočíšnych druhov. Taurín, teraz uznávaný ako významný antioxidant, je významnou zložkou výživy u mačiek. Mačka, na rozdiel od psa, nie je schopná syntetizovať taurín z prekurzorových aminokyselín, a preto tento musí byť dodávaný ako zložka potravy.
Existuje domienka, že taurín chráni bunkové membrány proti toxickým zlúčeninám vrátane oxidantov. Na základe rôzne prevedených experimentov bolo dokázané, že taurín hypoteticky stabilizuje plazmatickú membránu a tak zabraňuje oxidantami spôsobovanému nárastu priepustnosti membrány (Tower, 1968, Read a Welty, 1963).
Bolo dokázané, že taurín pri fyziologickej koncentrácii (100 mikrogramov) funguje ako antioxidant, ktorý chráni alveolárne makrofágy u krysy proti poškodeniu v dôsledku oxidácie (Banks a kol., 1992). Taurín má tiež schopnosť ochraňovať priedušnice pred poškodením oxidantami v dôsledku vystavenia NO2 (Gordon a kol., 1986).
3. Vzájomné pôsobenie antioxidantov
Okrem individuálneho účinku fungujú antioxidanty společne a majú obmezené účinky. Jeden antioxidant ochraňuje iný pred zničením oxidáciou.
Pri pokusoch, robených v skúmavke, vitamín C posilňuje oxidačný účinok vitamínu E recykláciou vitamínu E po jeho neutralizácii peroxylovými radikálmi. Tento synergický efekt nebol dostatočne dokázaný v živom prostredí. Vitamín E je schopný ochrániť beta-karotén pred okysličením a môže mať i obmedzený vplyv na tento antioxidant. Vitamín E chráni chemické väzby beta-karoténu pred okysličením. Bolo zaznamenané, že kombinácia týchto živín spoločne zastavuje peroxidáciu lipidov v pečeni krysy, ktorá je spôsobená peroxylovými radikálmi (Machin, 1994). Očakáva sa preto, že nedostatok vitamínu E naruší antioxidačné vlastnosti beta-karoténu.
Vitamín E a minerálny selén pravdepodobne fungujú v interakcii. V súčasnej dobe sa predpokladá, že vitamín E a selén fungujú spoločne prostredníctvom glutathion peroxidázy ako súčásť niekoľkozložkového antioxidačného obranného systému. Tento systém chráni bunky pred negatívnym vplyvom reaktívneho kyslíka a voľných radikálov, ktoré iniciujú oxidáaciu poly-nenasýtených fosfolipidov a proteínov v membránach (Arking, 1991, Emerit a Chance, 1992, Halliwell, 1994).
4. Záver
Najviac prepracovaná je táto oblasť vo výskumnom veterinárnom centre WALTHAM® . Ich práca v tejto oblasti za posledných päť rokov sa koncentrovala do niečoho, čo je označované ako "antioxidačný koktail" a je uznané ako svetový patent. Jedná sa o jedinečnú kombináciu prímesí a vitamínov, u ktorých bolo vedecky dokázané, že zvyšujú obsah antioxidantov v tele psa a mačky. Antioxidanty sú veľmi dôležité z hľadiska prirodzenej obranyschopnosti organizmu. Tento "antioxidačný koktail" je obsiahnutý v krmivách pre psy a mačky, ktoré sa predávajú pod značkami Pedigree® a Whiskas®. Vďaka tomu majú zvieratá takto kŕmené dokázateľne vyššiu obranyschopnosť.
Antioxidantom sa v poslednej dobe venuje zvláštna pozornosť ako vo výžive ľudí, tak aj vo výžive zvierat. Hlavnou príčinou je ich vzťah k voľným radikálom, ich schopnosť podporovať imunitný systém na bunkovej úrovni a ich celkový vplyv na podporu zdravia organizmu. Voľné radikály a druhy reaktívneho kyslíka majú nespárovaný elektrón a jedná sa teda o neúplné molekuly (Arking, 1991). Preto sú vysoko reaktívne. Hľadajú pár pre svoj voľný elektrón, priťahujú elektróny iných molekúl a vytvárajú tak nové voľné radikály a v niektorých prípadoch spúšťajú reťazovú reakiu. Tomuto procesu sa hovorí biologické zväčšovanie (Passwater, 1993).
Voľné radikály sú vlastné aeróbnemu metabolizmu živých organizmov a sú generované ako fyziologickými, tak i patologickými procesmi. Môžu byť produkované cielene s cieľom zabezpečiť určité biologické funkcie, ako je funkcia mikrobicídna vo fagocytoch alebo produkované ako nežiadúce produkty chemických reakcií, kedy sa chovajú deštruktívne ( Halliwell, 1994). Bez ohľadu na ich mechanizmus vzniku, pokiaľ nie je produkcia a likvidácia voľných radikálov regulovaná, môžu byť ich účinky na organizmus škodlivé. Rovnováha medzi voľnými radikálmi a antioxidantmi je prísne určená životnosťou. K poškodeniu tkanív v dôsledku pôsobenia oxidantov dochádza, pokiaľ pre-oxidanty prevážia nad dostupnými ochrannými prostriedkami (Shigenaga a kol., 1994). Cicavce disponujú niekoľkými mechanizmami, ktoré spolupôsobia pri detoxikácii reaktívnych druhov kyslíka. Obrana pomocou antioxidantov je v interakcii s oxidantami. Voľné radikály sú schopné poškodiť DNA – teda genetický kód, ktorý obsahuje ”prevádzkové”pokyny pre bunky. Zmeny štruktúry DNA majú súvislosť so začiatočnými stavmi a vývojom rakovinových ochorení.
2. Antioxidanty, obsiahnuté v potrave
Teória voľných radikálov bola prvý krát prednesená Harmanom v roku 1954 a jej podstatou je tvrdenie, že významné množstvo fyziologických úbytkov, súvisiacich s ochorením a starnutím, môže byť pripísané na vrub poškodenia vnútorných štruktúr buniek v dôsledku pôsobenia voľných radikálov. Táto teória tiež tvrdí, že schopnosť obrannej reakcie na oxidačný stres, spôsobený voľnými radikálmi, sa môže znížiť v prípade narušenia rovnováhy tráviacich funkcí.
Existuje veľké množstvo dôkazov, ktoré podporujú tvrdenie, že živiny sú významnými prekurzormi rôznych zložiek obranného antioxidačného systému, a teda je možné využiť jeho obrannej úlohy proti chorobám, kde je súčásťou patogenézy i oxidačný stres. Môžu tiež zohrať úlohu ochrany v pľúcach, teda orgáne tela, v ktorom sa prvýkrát stretávajú s polutantmi, obsiahnutými v ovzduší. Dôležitými antioxidantami, ktoré slúžia ako ochrana a ktoré sú obsiahnuté v potrave, sú vitamín E, vitamín C, beta-karotén, selén, mangán, meď a zinok (Chen, 1986).
2.1 Vitamín C
Vitamín C je látkou rozpustnou vo vode a je jedným z najdôležitejších antioxidantov v mimobunkových tekutinách a jedná sa pravdepodobne o jeden z najúčinnejších a najmenej toxických ve vode rozpustných antioxidantov, ktoré sa nachádzajú v tele cicavcov a nanovo sa syntetizuje u väčšiny cicavcov s výnimkou primátov, človeka a morčaťa (Taylor a kol., 1995).
Vitamín C bol identifikovaný ako činitel, rozbíjajúci reťazce a antioxidant, ničiaci voľné radikály a je veľmi účinný pri zabraňovaní peroxidácie lipidov, ktorú vyvolávajú radikály peroxidu (Sies a Stahl, 1995).
2.2 Vitamín E
Vitamín E je súhrnným názvom pre niekoľko biologicky podobných zlúčenín, ktorým sa hovorí tokoferoly a tokotrienoly a ktoré majú rovnaké biologické účinky (Papas, 1991). Najvyššou formou vitamínu E vo zvieracích a ľudských tkaniváchch je D-L-alfa-tokoferol.
Nie je možné ho nanovo syntetizovať, a preto sa koncentrácia v tkanivách a v plazme odráža aj na koncentrácii v potrave.
Vitamín E je rozpustný v tuku a je najdôležitejším antioxidantom v bunkových membránach a chráni poly-nenasýtené mastné kyseliny pred okysličením. Vitamín E chrání pred narušením celistvosti bunkových membrán, čo má negatívny vplyv na funkciu bunky a organely (Lippman, 1981).
2.3 Karotenoidy
Karotenoidy sú skupinou červených, oranžových a žltých farbív, ktoré sa vyskytujú v rastlinnej potrave, obzvlášť v ovocí a zelenine a tiež v tkanivách bylinožravých zvierat. Sú to lipofilné zlúčeniny. Niektoré karotenoidy fungujú ako prekurzory vitamínu A a niektoré nie. Táto vlastnosť nemá súvislosť s ich antioxidačnou funkciou. Karotenoidy môžu fungovať ako veľmi účinné antioxidanty.
Významné, v potrave obsiahnuté karotenoidy sú beta-karotény. Beta-karotén je činiteľ silne potlačujúci voľné radikály s kyslíkom s jednou väzbou v lipidickej fáze bunkového systému (Langseth, 1995).
Karotenoidy nie sú živinou zásadne dôležitou v potrave pre mačky a na rozdiel od ľudí a psov, mačka nie je schopná premeniť prekurzor beta-karotén na aktívny vitamín A, pretože k tomu potrebný enzým nie je prítomný v sliznici čriev mačky.
2.4 Stopové minerály
Určité stopové minerály hrajú významnú rolu v antioxidačných reakciách. Nie sú priamimi antioxidantmi, ale fungujú ako spolufaktory v rámci antioxidačných metaloenzymatických systémov. Metaloenzýmy sú enzýmy, ktoré vyžadujú vo svojej štruktúre prítomnosť iónov alebo iónov kovu, aby mohli správne fungovať.
2.4.1 Selén (Se)
Selén je základnou zložkou antioxidačného selenoenzýmu - glutathion peroxidázy (Chen, 1986).
2.4.2 Meď (Cu), Zinok (Zn) a Mangán (Mn)
Meď, zinok a mangán sú tiež významnými stopovými prvkami. Sú súčásťou antioxidačných metaloenzýmov – Cu-Zn-peroxid dismutázy a Mn-superoxid dismutázy.
Tieto enzýmy stoja v prvej línii boja proti druhom aktivovaného kyslíka. Bolo dokázané, že nedostatok minerálov vedie k zníženiu aktivity im príslušných enzýmov (Olin, 1995, Taylor a kol., 1988).
2.5. Taurín
Taurín je nezvyčajná aminokyselina, ktorá sa vyskytuje v celej škále živočíšnych druhov. Taurín, teraz uznávaný ako významný antioxidant, je významnou zložkou výživy u mačiek. Mačka, na rozdiel od psa, nie je schopná syntetizovať taurín z prekurzorových aminokyselín, a preto tento musí byť dodávaný ako zložka potravy.
Existuje domienka, že taurín chráni bunkové membrány proti toxickým zlúčeninám vrátane oxidantov. Na základe rôzne prevedených experimentov bolo dokázané, že taurín hypoteticky stabilizuje plazmatickú membránu a tak zabraňuje oxidantami spôsobovanému nárastu priepustnosti membrány (Tower, 1968, Read a Welty, 1963).
Bolo dokázané, že taurín pri fyziologickej koncentrácii (100 mikrogramov) funguje ako antioxidant, ktorý chráni alveolárne makrofágy u krysy proti poškodeniu v dôsledku oxidácie (Banks a kol., 1992). Taurín má tiež schopnosť ochraňovať priedušnice pred poškodením oxidantami v dôsledku vystavenia NO2 (Gordon a kol., 1986).
3. Vzájomné pôsobenie antioxidantov
Okrem individuálneho účinku fungujú antioxidanty společne a majú obmezené účinky. Jeden antioxidant ochraňuje iný pred zničením oxidáciou.
Pri pokusoch, robených v skúmavke, vitamín C posilňuje oxidačný účinok vitamínu E recykláciou vitamínu E po jeho neutralizácii peroxylovými radikálmi. Tento synergický efekt nebol dostatočne dokázaný v živom prostredí. Vitamín E je schopný ochrániť beta-karotén pred okysličením a môže mať i obmedzený vplyv na tento antioxidant. Vitamín E chráni chemické väzby beta-karoténu pred okysličením. Bolo zaznamenané, že kombinácia týchto živín spoločne zastavuje peroxidáciu lipidov v pečeni krysy, ktorá je spôsobená peroxylovými radikálmi (Machin, 1994). Očakáva sa preto, že nedostatok vitamínu E naruší antioxidačné vlastnosti beta-karoténu.
Vitamín E a minerálny selén pravdepodobne fungujú v interakcii. V súčasnej dobe sa predpokladá, že vitamín E a selén fungujú spoločne prostredníctvom glutathion peroxidázy ako súčásť niekoľkozložkového antioxidačného obranného systému. Tento systém chráni bunky pred negatívnym vplyvom reaktívneho kyslíka a voľných radikálov, ktoré iniciujú oxidáaciu poly-nenasýtených fosfolipidov a proteínov v membránach (Arking, 1991, Emerit a Chance, 1992, Halliwell, 1994).
4. Záver
Najviac prepracovaná je táto oblasť vo výskumnom veterinárnom centre WALTHAM® . Ich práca v tejto oblasti za posledných päť rokov sa koncentrovala do niečoho, čo je označované ako "antioxidačný koktail" a je uznané ako svetový patent. Jedná sa o jedinečnú kombináciu prímesí a vitamínov, u ktorých bolo vedecky dokázané, že zvyšujú obsah antioxidantov v tele psa a mačky. Antioxidanty sú veľmi dôležité z hľadiska prirodzenej obranyschopnosti organizmu. Tento "antioxidačný koktail" je obsiahnutý v krmivách pre psy a mačky, ktoré sa predávajú pod značkami Pedigree® a Whiskas®. Vďaka tomu majú zvieratá takto kŕmené dokázateľne vyššiu obranyschopnosť.
