A görögszéna etetés hatása a redox-homeosztázisra

Az élőlények környezeti adaptációs mechanizmusában kitüntetett szerepe van az antioxidáns védelmi rendszernek, amely a jelenlegi tudományos állásfoglalás szerint három eliminációs útvonallal valósul meg.

Az első az ún. direktenzimatikus rendszer, amely magába foglalja az oxigén központú, illetve a nitrogén központú szabadgyökök semlegesítését. Második szakaszban a kismolekulájú antioxidáns típusú vegyületek detoxifikációs, illetve regenerációs reakciói tartoznak.

A védelmi rendszer harmadik fázisa akkor lép működésbe, ha a károsodás már megtörtént és ezen rendszereket (fehérje, DNS) a chaperonok illetve DNS-repair enzimek javítják, illetve eltávolítják a szervezetből.

Jelen dolgozatban a stressz hatására bekövetkező prooxidáns-antioxidáns egyensúly helyreállításának folyamatát kívánjuk bemutatni a görögszénamag etetés hatására.

A görögszéna magja az Európai Gyógyszerkönyvekben hivatalos drog. Közvetlen feldolgozásával számos szabadalmaztatott gyógyszer készül. Értékes, biológiailag aktív hatóanyagait feltáró kutatások különösen az alábbi kémiai összetevőire, azok fiziológiai hatására hívják fel a figyelmünket:

• 40-45% mézga (galaktomannánok),
• 30% fehérje ( különösen gazdag lizin (345mg/g) és triptofán aminosavakban)
• 8 % olaj (trigonellin, kolin, gentianin és karpin alkaloidot,luteolin, orientin, quercetin, vitexin és izovitexinflavonoidokat tartalmaz).

Makro– és mikroelemekben, A-, B-, C- és D-vitaminokban gazdag. Különösen a szerves vas, szelén és szilícium élettani hatását tartják fontosnak. Szteroid szapogeninek közül a diosgenin, yamogenin, tigogenin és neotigogenin fordul elő, mintegy 0,8 -1 %-ban. Ez utóbbi vegyületek a szervezet hormonszabályozásban játszanak jelentős szerepet.

Magjának és a különböző eljárásokkal a magból készített kivonatainak legfontosabb hatástani területei: gyulladáscsökkentő, nemi hormonokat szabályozó, tejelválasztást fokozó, antidiabetikus, koleszterint csökkentő, étvágyjavító, érelmeszesedést gátló.

A redox-homeosztázist fenntartó egyensúly- Antioxidáns védelmi rendszer

Direkt enzimatikus útvonal

Ismeretes, hogy a tartási körülmények, a nem megfelelő takarmányozás, a különböző megbetegedések, azaz az ún. környezeti-, és anyagcsere stressz faktorok a szervezet anyagcserefolyamatait eltérő módon befolyásolják, de általános érvényű, hogy fokozott mértékű szabadgyök képződést generálnak, ami megbontja a sejtek pro-, antioxidáns egyensúlyát. A tartós stressz következtében gyulladásos folyamatok indukálódnak, a nekrózis következtében szabadgyökök szabadulnak ki, amelyek megbontják a szervezet egyensúlyát.

A sejtek bioszintetikus folyamatai során képződnek szabadgyökök, amely egy komplex és effektív kaszkádfolyamat során eliminálódnak. Ezt nevezzük antioxidáns védelmi rendszernek.
A szabad gyökök (ROS) csoportjába soroljuk a reaktív oxigén intermedierek mellett a hidrogén-peroxidot, vagy a hipoklórsavat is, hiszen reaktivitása szinte azonos a párosítatlan eklektront tartalmazó ionokkal. A sejtekben a ROS képződésének helye főként a mitokondrium, ahol a mitokondriáliselektrontranszportlánc enzimei termelik, mint a xantinoxidáz, ciklooxigenázizoenzim család, a NADPH-oxidáz, vagy a citokróm P450. ROS termelők továbbá a lipoxigenázok, illetve a monooxigenázok által katalizált reakciók. A felszabaduló gyökök szignál transzdukciós folyamatok irányítói, éppen ezért az élő rendszer sohasem eliminálja a teljes ROS rendszert.(Halliwel, 1991.)
Ha felszaporodnak a prooxidánsok, pl. stressz hatására, akkor a háromszintű antioxidáns védelmi rendszer aktiválódik. Az első védelmi vonal az úgynevezett direkt enzimatikus útvonal.

Az egyik legnagyobb koncentrációban képződő szabadgyök a mitokondriális elektrontarnszportláncból felszabaduló elektronok és a molekuláris oxigén reakciójából képződő szuperoxidanion a szuperoxid-dizmutáz (SOD) szubsztrátja és ez vízzel való reakcióban hidrogén-peroxid képez. A vörösvértestekben a Cu,Zn-SODizoenzim, míg aszövetekben a Cu,Zn-SOD a Mn-SOD ill. a Fe-SODizoenzimek a katalizátorok(Arai et al., 1987.). A nagy koncentrációban jelenlévő H2O2 azonbaninaktiválja a SOD-t, ezért a vízzé történő bontását kismértékben a katalázvégzi, de ennek az enzimnek, bár katalitikus aktivitása igen nagy, a szubsztráthoz való affinitása azonban kicsi(Brunelli L. et al.,2001.). A hidrogén-peroxid eliminálását a glutation-peroxidáz végzi redukált glutation (GSH) felhasználásával. Ez a forma az élő szervezet legjelentősebb kismolekulájú antioxidánsa, amely a patológiás szabadgyökök és lipidperoxidok eliminációját végzi. A GSH-nak kitüntetett szerepe van a sejtek redox ciklusában is. Szerkezetét tekintve egy tripeptid (Gly-Cys-Glu)(Meister and Anderson, 1983.)amely az SH csoportot tartalmazó enzimeket (Glutation-reduktáz GR, glutation-peroxidázokGSH-Px) védi az inaktiválástól. Ezen kívül kofaktora a glutation peroxidoknak (Ádám, 2002).. Erős redukálószer, a reakcióban oxidálódik miközben a SH-hídonkeresztül oxidáltglutation képződik. A NADPH függő glutation-reduktáz katalizálta reakcióban alakul vissza glutationná, biztosítva az egészséges szervezetre jellemző arányt (redukált és az oxidált forma aránya 500:1). AGPx Se függő enzim, az aktív centrumban lévő nem S tartalmú aminosav található, hanem szeleno-cisztein, ill. szeleno-metionin. Szelén hiányában aktiválódik a glutation-S-transzferáz GSST és redukálja a szerves peroxidokat (Margaret et al.,1988), Miller and Blakely1992)

Második védelmi vonal -Kismolekulájú antioxidánsok

C-vitamin

A C-vitamin (ASA) az egyik legfontosabb kismolekulájú antioxidáns. Erős kételektronos redukálószer. Gyökkel való reakciója eredményezi a stabil egy elektronos oxidált formát, a mono-(de)hidro-aszkorbát-gyökötöt (MDHA.), amely újabb szabadgyök megkötésére is alkalmas és a reakcióban átalakul dehidro-ászkorbát (DHA) gyökké. A detoxifikációs folyamatban a szuperoxid anionok eliminációja során képződő H2O2-t az aszkorbinsav-peroxidáz (APX) vízzé alakítja. Az aszkorbinsavvá való regenerációja a következő útvonalon valósul meg. A DHA a dehidro-aszkorbátreduktáz (DHAR), míg a MDHA a mono-dehidro-aszkorbátreduktáz (MDHAR) katalizálta reakcióban spontán aszkorbinsavvá redukálódik. A DHA/DHAR rendszer oxidált glutationt eredményez (GSSG) amit a glutationreduktáz(GR) NADPH oxiációjávalglutationná alakít. A másik regenerációs útvonal, amely szimultán történik dehidro-aszkorbinsavat a GSH redukálja aszkorbinsavvá, amelyet NADPH oxidációja kísér, vagy a monodehidro-aszkorbátból (MDHA) spontán keletkező dehidroaszkorbátot (DHA) a dehirdoaszkorbát-reduktáza glutation oxidációja során aszkorbin savvá alakítja.

A szintézis útvonala szorosan összefügg a glikogenolízissel, így a glutationredoxstátusza által is szabályozott (Braun et al., 1997).

E-vitamin

Az E-vitamin erős antioxidáns tulajdonsággal rendelkező vitamin, mivel szintézisére csak a növényi szervezet képes, így az állatok takarmányozásában kiemelt jelentőségű kismolekulájú antioxidáns. (Chan, Decker 1994). Az α-tokoferollipidoldékony antioxidáns, hatást fejt ki mind a sejtmembránra, mind a sejtmemránban azáltal, hogy a telítetlen zsírsavakat védi a peroxidatív károsodástól. Fontos szerepet tölt be ezen kívül az endoplazmatikus retíkulum és egyéb sejtalkotó membránrendszerének védelmében, mint láncmegtörő antioxidáns. Központja a membránok „antioxidációjának”, amelynek szerepe kapcsolatban van a hidrofób C-vitaminnal, a glutationnal, valamint a lipidoldékony ubikinonnal (Kaganet al.,1992.).Erős antioxidáns tulajdonságát az is bizonyítja, hogy, egy E- vitamin molekula képes 2000 foszfolipid molekula megóvására az oxidatív károsodással szemben.
Több idevonatkozó irodalmi adat is bizonyítja, hogy a sejtmembránban képződő peroxid gyököket hidroperoxiddá alakítja, miközben elveszít egy protont, így kevésbé aktív, rezonanciastabil oxidált E-vitamin, α-tokoferil gyök képződik (Duthei,1996; Niki et al.,1983.). A sejtek antioxidáns státuszának szempontjából kiemelt szerepet kap a tokoferolok oxidált gyökformából biológiailag aktív formává történő redukciója (Porter,1992.). Ebben a folyamatban kiemelt jelentőségű a C-vitamin (Chan 1993.,Tanaka et. al. 1997) és a glutation jelenléte (Niki et al., 1983; Halliwell és Gutteridge, 1989a). Az L- aszkorbinsav H donorként játszik szerepet, ezáltal az α-tokoferil gyököt redukálja, és ennek köszönhetően visszaalakul biologiailag aktív E-vitamin molekulává.

(Debreceni Egyetem)