laboratorium przemysłowe
dr inż. Tomasz Tarko
[e-mail]
dr Aleksandra Duda-Chodak
[e-mail]
Katedra Technologii Fermentacji i Mikrobiologii Technicznej
Akademia Rolnicza im. H. Kołłątaja w Krakowie
Przeciwnowotworowe
składniki żywności
Streszczenie Summary
Zanieczyszczenie wody pitnej, powietrza i gleby, rozwinięty prze- The pollution of drinking water, air and soil, industry development,
mysł, motoryzacja, niewłaściwy tryb życia, ale także zła dieta, mogą motorization, improper life style, as well as diet, can cause many
być przyczyną wielu chorób określanych mianem  cywilizacyjnych , civilization diseases, including tumours. Free radicals participate
w tym nowotworów. W patogenezie chorób nowotworowych in tumour pathogenesis, so fighting them can be a chance for
uczestniczą m.in. wolne rodniki, stąd w ich zwalczaniu upatruje on effective therapy. There has been on increased interest in
się szansy na skuteczne leczenie. Antyoksydanty, jako substan- antioxidants as they are able to inactivate free radicals. The main
cje inaktywujące wolne rodniki, cieszą się od wielu lat rosnącym source of antioxidants is food, especially nonprocessed fruit and
zainteresowaniem. Podstawowym z
ródłem przeciwutleniaczy dla vegetables, tea and wine. Correct diet reduces risk of tumour
człowieka jest pożywienie, szczególnie nieprzetworzone owoce diseases and is on important element of cancer tharapy.
i warzywa, herbata, wino. Odpowiednia dieta ogranicza ryzyko
wystąpienia chorób nowotworowych, a także jest ważnym elemen-
tem terapii nowotworów.
Słowa kluczowe Key words
nowotwory, profilaktyka nowotworowa, rodniki, antyoksydanty, tumours, tumour prevention, radicals, antioxidants, food com-
składniki żywności ponents
Choroby nowotworowe, obok chorób układu krążenia, stanowią jedną trolujących proliferację (rozrost) komórek na poziomie genetycznym
z najczęstszych przyczyn zgonów. W ostatnim czasie znacząco zmieniło i molekularnym oraz kumulacja błędów genetycznych w kolejnych
się podejście do tych chorób. Przede wszystkim większy nacisk kładzie pokoleniach komórek potomnych. Powstanie nowotworu złośliwego
się na profilaktykę. Nie bez znaczenia jest tu odpowiednie odżywianie wymaga kilku mutacji, stąd długi, ale najczęściej bezobjawowy okres
i dostarczenie organizmowi wszystkich składników niezbędnych do rozwoju choroby. U osób z rodzinną skłonnością do nowotworów
sprawnego funkcjonowania układu immunologicznego. Badania nad część tych mutacji jest dziedziczna. Chociaż istnieje wiele rodzajów
wpływem diety koncentrują się ostatnio na rozpoznaniu interakcji nowotworów, tym, co je wszystkie łączy - są wolne rodniki, które
między aktywnymi biologicznie składnikami żywności, a organizmem mogą powodować uszkodzenia oksydacyjne DNA i przyczyniać się
ludzkim na poziomie molekularnym. W szczególności zainteresowanie do zainicjowania procesu chorobowego. Oprócz wolnych rodników
wzbudza oddziaływanie czynników bioaktywnych z białkami i kwasami znaczącą rolę w procesach nowotworzenia odgrywają także kancero-
nukleinowymi, co przekłada się na jakość i długość życia, indukowanie geny, które działają jako czynniki mitogenne, sprzyjając podziałom,
bądz
hamowanie rozwoju wielu chorób, w tym nowotworowych. lub jako czynniki mutagenne.
Nowotwór (łac. neoplasma) jest to złożony proces patologiczny
trwający niekiedy wiele lat, który polega na niekontrolowanym i nie- Przeciwnowotworowy
odwracalnym rozroście komórek ustroju, dodatkowo z nieprawidło- wpływ antyoksydantów
wym ich różnicowaniem się. W wyniku tych przemian dochodzi do na organizm człowieka
naciekania i niszczenia otaczających tkanek, a komórki nowotworowe Mimo znaczących postępów medycyny i nowych, skuteczniejszych
rozprzestrzeniają się drogą naczyń chłonnych lub krwionośnych po sposobów terapii chorób nowotworowych, wiele z nich kończy się
całym organizmie, tworząc tzw. przerzuty. Komórki nowotworowe śmiercią, stanowiąc wyzwanie dla współczesnej medycyny. Jedną z dróg
zachowują zwykle niektóre cechy tkanek, z których powstały, jednakże rozwiązania tego problemu jest profilaktyka oraz poszukiwanie nowych
w miarę postępu choroby dochodzi do zmian polegających na zabu- substancji o działaniu przeciwnowotworowym. Bogatym z
ródłem
rzeniu struktury tkanek, a następnie do utraty cech morfologicznych takich bioaktywnych związków jest środowisko naturalne, którego
i funkcjonalnych narządów, co może prowadzić do śmierci. produkty są już wykorzystywane w onkologii jako oryginalne związki
Obecnie przyjmuje się, że jedną z najważniejszych przyczyn roz- lub ich chemicznie modyfikowane pochodne.
poczęcia procesu nowotworzenia są zmiany (mutacje) w DNA, które Wielkie zainteresowanie budzi rola, jaką związki chemiczne od-
powodują, że komórka wcale, bądz
niewłaściwie, reaguje na sygnały kryte w roślinach (fitozwiązki) mogą odgrywać w ochronie komórek
z organizmu. Szczególnie groz
ne jest uszkodzenie mechanizmów kon- i powstrzymywaniu ich przed przemianą w komórki nowotworowe.
Laboratorium | 6/2007
33
33
laboratorium przemysłowe
Badania in vitro oraz na modelach zwierzęcych wykazały, że wyizolo- wych (poprzez wychwyt rodników lipidowych oraz alkoksylowych)
wane, oczyszczone fitozwiązki mogą zapobiegać uszkodzeniom DNA, prowadzących do peroksydacji lipidów. Ponadto przeciwutleniacze
zabijać komórki rakowe lub powstrzymać zdrowe komórki przed  ochraniają witaminy, np. askorbinian i tokoferol, przy czym
przekształceniem się w nowotworowe. działanie ochronne jest wzajemne, gdyż witaminy te mogą rów-
Spożywanie niskoprzetworzonych owoców i warzyw sprzyja do- nież wpływać ochronnie na flawonoidy narażone na uszkodzenia
starczaniu do organizmu dużych ilości tych aktywnych substancji, oksydacyjne.
zapobiega inicjacji nowotworów, bądz
hamuje rozrost już obecnych. Flawanole, a przede wszystkim katechiny, wykazują zdolność do
wychwytywania nadtlenku wodoru i anionorodnika ponadtlenkowego
Wybrane produkty (O2-" ), generowanego w układzie ksantyna oksydaza ksantynowa.
i składniki żywności W wyniku zmiatania O2-" i tlenu singletowego (1O2) flawonoidy
o działaniu przeciwnowotworowym ulegają przekształceniu w stabilne produkty, natomiast neutralizacja
Flawonoidy owoców i warzyw innych rodników prowadzi do powstania produktów niestabilnych,
Flawonoidy to duża grupa związków chemicznych, powszechnie ulegających dalszym reakcjom rodnikowym.
występujących w roślinach. Do tej grupy można zaliczyć: flawony Spożywanie flawonoidów wraz z pożywieniem przyczynia się do
(luteolina, apigenina), flawonole (kempferol, kwercetyna), flawanony wzrostu właściwości antyoksydacyjnych organizmu. Przejawia się
(hesperydyna, naringenina), flawanole (katechina, epikatechina), to przede wszystkim zwiększoną aktywnością enzymów antyoksy-
antocyjanidyny (malwidyna, pelargonidyna, cyjanidyna), chalkony dacyjnych (dysmutazy ponadtlenkowej, peroksydazy glutationowej
(florydzyna, ksantohumnol, floretyna), izoflawony (genisteina, da- i katalazy), obserwowaną głównie w wątrobie, jelicie cienkim i płu-
idzeina, glyciteina). Budowę wybranych flawonoidów przedstawiono cach oraz wzrostem stężenia przeciwutleniaczy niskocząsteczkowych
na rys. 1 i 2. Wprowadzone do organizmu człowieka lub zwierząt (askorbinianu oraz -tokoferolu). Obniżenie poziomu RFT przez
mogą pełnić podobną rolę, jak witaminy. Dlatego wiele roślin, flawonoidy zmniejsza ich wpływ na składniki komórki, tj. lipidy,
w których występują flawonoidy (np. miłorząb japoński  Ginkgo białka i kwasy nukleinowe. Flawonoidy wykazują zdolność do ha-
biloba, herbata  Camelia sinensis), jest obecnie wszechstronnie wy- mowania enzymatycznej i nieenzymatycznej peroksydacji lipidów,
korzystywanych w profilaktyce i leczeniu rozmaitych schorzeń. Do zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo w licznych komórkach
bogatych z
ródeł flawonoidów należą: pietruszka, seler, pomidory, i organellach komórkowych (mitochondriach, mikrosomach). Loka-
cebula, rośliny kapustne i strączkowe, cytrusy, zioła, herbata, soja, lizują się one w warstwie błonowej pomiędzy dwuwarstwą lipidową
winogrona oraz wino. i fazą wodną.
Podczas oddziaływania na organizm różnych drobnoustrojów Dieta bogata we flawonoidy powoduje obniżenie ryzyka zacho-
oraz w trakcje rozwoju zakażenia dochodzi do aktywacji fagocy- rowalności na nowotwory. Jednym z czynników prowadzących do
tów, wytwarzających duże ilości anionorodnika ponadtlenkowego, rozwoju nowotworów jest bowiem zwiększone wytwarzanie reaktyw-
który stanowi z
ródło innych reaktywnych form tlenu (RFT). Wolne nych form tlenu i nasilenie oksydacyjnych modyfikacji lipidów, białek
rodniki mogą też powstawać w czasie transportu elektronów w łań- i kwasów nukleinowych. Wzrost ilości RFT obserwuje się podczas
cuchu oddechowym lub peroksysomach, na skutek niedokrwienia metabolizmu ksenobiotyków, a flawonoidy, wpływając na aktyw-
i następującej po nim reperfuzji (np. w sytuacji zawału serca, uda- ność enzymów fazy I i II, modyfikują poziom stresu oksydacyjnego
ru mózgu), w reakcjach enzymatycznych (peroksydacja lipidów) i w ten sposób mogą wykazywać działanie przeciwnowotworowe.
i nieenzymatycznych (spontaniczna autooksydacja dopaminy Flawonoidy hamują aktywność enzymów fazy I  cytochromu
w komórkach nerwowych). Niezależnie od sposobu powstania P450 (CYP). Związki, takie jak kwercetyna, kempferol, galangina,
reaktywne formy tlenu mogą być przyczyną uszkodzenia składni- są inhibitorami cytochromu P450, a zwłaszcza jego izoform  CYP
ków komórek, co prowadzi do stanów zapalnych i licznych zmian 1A1 i CYP 2E1. Kwercetyna, fisteina, myrycetyna, kempferol, chry-
w obrębie tkanek. zyna, kurkumina, genisteina i apigenina hamują aktywność formy
Flawonoidy dzięki swojej strukturze wykazują silne właściwości P sulfotransferazy fenolowej (PST), która pośredniczy w reakcjach
antyoksydacyjne, które wiążą się z wychwytywaniem i hamowaniem sulfonowania, będących jednym z etapów aktywacji takich substancji
powstawania RFT, chelatowaniem i redukowaniem jonów metali kancerogennych, jak aromatyczne węglowodory hydroksymetylopo-
przejściowych oraz przerywaniem kaskady reakcji wolnorodniko- licykliczne, alkohole alkilowe i benzylowe, N-hydroksyaryloaminy.
Rys. 1. Budowa szkieletu: A) flawonoli, B) flawonów Rys. 2. Wzór katechiny Rys. 3. Wzór trans rezweratrolu
Laboratorium | 6/2007
34
laboratorium przemysłowe
Działanie przeciwnowotworowe flawonoidy wykazują również Zaobserwowano, że Japończycy i Chińczycy, którzy piją dużo zielonej
poprzez aktywację enzymów fazy II. Wykazano, że ekstrakty z zie- herbaty, rzadziej chorują na nowotwory, a ich średnia długość życia
lonej i czarnej herbaty, zawierające znaczne ilości katechin, silnie - 82 lata dla kobiet i 76 lat u mężczyzn - jest najwyższa na świecie.
podwyższają aktywność S-transferazy glutationowej, oksydoreduk- Dominujący w herbacie galusan epigalokatechiny blokuje urokinazę
tazy NAD(P)H:chinon i UDP-glukuronylotransferazy. Enzymy te,  enzym, którego poziom w chorobach nowotworowych ulega pod-
przyspieszając usuwanie z organizmu substancji kancerogennych, wyższeniu i który umożliwia komórkom rakowym adhezję, migrację
uczestniczą w detoksykacji. Obniżenie aktywności cytochromu P450, i rozrost. EGCG jest wydajny w neutralizacji wolnych rodników
a także indukcja enzymów fazy II, wpływa na przyspieszenie usuwania atakujących lipidy mózgowe.
związków prokancerogennych, lecz jednocześnie powoduje nasilenie Dużą rolę w działaniu ochronnym przypisuje się także wyodrębnio-
metabolizmu wielu związków o działaniu terapeutycznym. nym z czarnej herbaty teaflawinom i tearubiginom, a także kofeinie,
Flawonoidy mogą również zapobiegać powstawaniu nowotworów jednak działają one słabiej w porównaniu do przeciwutleniaczy herbaty
poprzez modyfikację innych elementów metabolizmu komórkowe- zielonej.
go. W kaskadzie przemian prowadzących do powstawania komórek Jednym z lepiej przebadanych i udokumentowanych jest hamujący
nowotworowych uczestniczą bowiem czynniki transkrypcyjne NF�B wpływ polifenoli z herbaty na rozwój raka prostaty. Nowotwór ten pla-
i AP-1, których aktywacja związana jest ze stanem redoksowym suje się w czołówce pod względem częstości występowania w Ameryce
komórki. Flawonoidy, blokując generowanie RFT, zmniejszają akty- Północnej, Europie i niektórych krajach Afryki. Natomiast w Chinach
wację tych czynników, na skutek czego dochodzi do zahamowania i Japonii, o wielowiekowej tradycji spożywania herbaty, zapadalność
proliferacji komórek nowotworowych. W warunkach fizjologicznych na tę chorobę jest bardzo niska. Galusan epigalokatechiny działa
NF�B jest związany z inhibitorem I�B i ulega aktywacji w wyniku przeciwnowotworowo na wielu etapach: indukuje apoptozę, hamuje
fosforylacji. Uwolniony czynnik NF�B, wiążąc się z DNA, aktywuje wzrost komórek, reguluje liczne geny odpowiedzialne za przechodzenie
transkrypcję między innymi genów prozapalnych i onkogenów. Fla- komórki w kolejne stadia rozwoju. Polifenole zielonej herbaty mogą
wonoidy mogą hamować aktywność kinaz, zapobiegając uwolnieniu być zatem skuteczną metodą wspomagającą walkę z rakiem prostaty,
czynnika NF�B. AP-1, którego aktywność także wzrasta w procesach jednym z najczęstszych nowotworów u mężczyzn.
nowotworowych, jest aktywowany przez kinazy MAP. Sugeruje
się, że flawonoidy wiążą się z centrum aktywnym tych enzymów, Drugą część artykułu opublikujemy za miesiąc.
konkurując z ATP lub GTP. Również aktywność innych kinaz jest W drugiej części przeczytają Państwo między innymi o substancjach
obniżana przez flawonoidy. Fisteina, kwercetyna i luteolina najsilniej przeciwnowotworowych zawartych w winie, czekoladzie, kakao, dziu-
hamują aktywność kinazy C (PKC), katalizującej fosforylację seryny rawcu i czosnku. Zapraszamy do lektury  Laboratorium  Przegląd
i treoniny, uczestniczącej w powstawaniu stanów zapalnych oraz Ogólnopolski nr 7-8/2007.
nowotworowych. Również aktywność kinaz tyrozynowych i zależnych
od c-AMP jest hamowana przez flawonoidy  szczególnie genisteinę,
kwercetynę, fisteinę, chryzynę i kempferol. Najsilniej aktywność fos-
forylaz hamują kwercetyna i fisteina, natomiast hesperetyna, będąca
flawanonem, stymuluje ich działanie.
Polifenole zawarte w herbacie
Herbata jest jednym z najpopularniejszych napojów na świecie, a jej
głównym składnikiem prozdrowotnym są polifenole. W zależności
od procesów technologicznych, jakim poddawane są liście herbaty,
uzyskuje się herbatę czarną, czerwoną, zieloną lub białą. Różnią się one
nie tylko smakiem i aromatem, a więc cechami organoleptycznymi,
ale także składem chemicznym. W herbatach fermentowanych (czarne)
najliczniejszą grupę polifenoli stanowią teaflawiny i tearubiginy. Sub-
stancji tych nie stwierdza się w herbacie zielonej (niefermentowanej),
gdzie dominują galokatechiny, epigalokatechiny oraz galusan epigalo-
katechiny (EGCG). Katechina i jej pochodne stanowią 30-42% suchej
masy w herbacie. Najwięcej wykrywa się EGCG, który jednocześnie
jest najlepiej przebadanym związkiem. Liczne badania wykazały, że
podanie ekstraktu z herbaty lub oczyszczonego EGCG znacznie
obniża poziom cholesterolu i glukozy, zmniejszając zapadalność na
cukrzycę i choroby układu krążenia. EGCG hamuje angiogenezę
w obrębie nowotworów, działa antyproliferacyjnie i indukuje apoptozę
w komórkach rakowych.
Polifenole z zielonej herbaty mogą znacząco obniżać ryzyko
występowania raka poprzez zmiatanie wolnych rodników. Wyniki
doświadczeń na zwierzętach, a także wykonanych na szeroką skalę
badań epidemiologicznych wykazały ochronne działanie polifenoli
herbaty w nowotworach płuc, żołądka, przełyku, dwunastnicy, trzustki,
wątroby, gruczołu piersiowego i krokowego, jelita grubego oraz skóry.
Laboratorium | 6/2007
35
35