XIV Festiwal Nauki/ Kawa kontra wolne rodniki

TOWARZYSKIE I NIETRWAŁE

"Wolne rodniki to bardzo reaktywne związki chemiczne, które łączy jedna cecha - w przeciwieństwie do większości cząsteczek, mają jeden niesparowany elektron. Rodniki dążą jednak do tego, by mieć pary elektronowe i dlatego bardzo chętnie reagują ze wszystkim, co się znajdzie w ich okolicy. To sprawia, że czas ich życia jest bardzo krótki" - przypomniała dr Katarzyna Zawada podczas swojego pokazu. Można zatem powiedzieć, że dla towarzystwa cząsteczki te są w stanie poświęcić "życie".

Średni czas trwania typowego biologicznego wolnego rodnika wynosi od ułamka sekundy w przypadku rodnika hydroksylowego, aż do kilku sekund w przypadku dużych rodników nadtlenkowych. Jeżeli rodnik funkcjonuje średnio kilka minut i więcej, to jest uważany za trwały.

Wśród wolnych rodników najbardziej rozpowszechnionych w przyrodzie i najważniejszych z biologicznego punktu widzenia dr Zawada wymieniła: anionorodnik ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy, nadtlenek wodoru, tlenek i dwutlenek azotu, rodnik wodoronadtlenkowy i rodnik nadtlenkowy. "Wszystkie te rodniki są potrzebne w ilościach fizjologicznych, gdyż pełnią w naszym organizmie ważne funkcje biologiczne - np. działają jako przekaźniki informacji, albo inicjują różne reakcje chemiczne" - wyjaśniła.

CO ZA DUŻO TO NIEZDROWO

Rodniki powstają w organizmie w różnych procesach metabolicznych, takich jak łańcuch oddechowy (jeden z etapów wytwarzania energii w komórce), utlenianie związków w peroksysomach, metabolizm lipidów, siarki, ale również metabolizm niektórych leków - wolne rodniki są jego produktem ubocznym. Innym źródłem tych reaktywnych cząsteczek są stany chorobowe i patogenne, które tak nasilają produkcję wolnych rodników, że pojawia się stres oksydacyjny. Jest to sytuacja, w której związków tych jest za dużo, by organizm mógł sobie z nimi samodzielnie poradzić. Takim stanem chorobowym może być np. uraz mechaniczny albo nowotwór.

Istnieje też wiele zewnętrznych źródeł wolnych rodników, jak dym papierosowy, alkohol, promieniotwórczość, zanieczyszczenia przemysłowe, spaliny samochodowe, jedzenie typu fast-food i promieniowanie UV. Wszystkie te czynniki mogą powodować stres oksydacyjny. "Część z nich możemy oczywiście wykluczyć, jak dym papierosowy czy alkohol, natomiast z innymi jest trudniej, bo nie możemy przestać wychodzić na słońce, czy wdychać spalin w mieście" - tłumaczyła dr Zawada.

Nadmiar wolnych rodników jest bardzo szkodliwy dla naszego organizmu - przyspiesza starzenie i może się przyczyniać do wielu schorzeń. Na poziomie komórki związki te mogą niszczyć ważne biologicznie cząsteczki np. białka, lipidy błony komórkowej czy DNA, co zwiększa ryzyko rozwoju nowotworu. Na poziomie całego organizmu, nadmiar rodników może negatywnie wpływać na niemal każdą część ciała: od mózgu (stwierdzono, że przynajmniej częściowo przyczynia się on do rozwoju takich schorzeń, jak choroba Alzheimera czy Parkinsona, ale też do depresji), przez oczy (ma udział w rozwoju jaskry), płuca, serce i układ krwionośny, stawy, mięśnie, wątrobę aż po nerki. "Praktycznie trudno jest znaleźć taki narząd, na który nadmiar wolnych rodników nie będzie miał negatywnego wpływu" - zaznaczyła naukowiec.

SOJUSZNICY W WALCE Z WOLNYMI RODNIKAMI

Organizm człowieka pilnuje, by utrzymać odpowiednią liczbę wolnych rodników - tj. tyle ile potrzeba do funkcjonowania naszego ciała, ale by nie doszło do rozwoju procesów chorobowych. Służą mu do tego wewnętrzne antyoksydanty (inaczej przeciwutleniacze), czyli związki, które w różny sposób zapobiegają nadmiarowi wolnych rodników.

Jednak w sytuacji stresu oksydacyjnego, gdy obrona naszego organizmu przed rodnikami jest niewystarczająca, bardzo ważną rolę odgrywają antyoksydanty dostarczane z zewnątrz, wraz z dietą. Zalicza się tu witaminy A, E, C, koenzym Q10, beta-karoten obecny w marchewce, likopen z pomidorów, wyciągi z owoców i same owoce - jagody, morele, aronię. Ogólnie rzecz ujmując, im bardziej intensywnie zabarwiony owoc czy warzywo, tym więcej zawiera antyoksydantów.

Źródłem antyoksydantów mogą też być wyciągi z ziół - np. arniki, kasztanowca, aloesu, żeń-szenia, lipy, cyprysu, miłorzębu japońskiego - choć mają one zwykle słabsze działanie niż owoce czy warzywa i dlatego są stosowane głównie w suplementach diety (gdzie są zagęszczone). Wśród napojów bogatych w przeciwutleniacze dr Zawada wymieniła herbatę, zwłaszcza zieloną i białą, kawę oraz czerwone wino (mimo zawartości alkoholu).

Pod względem działania, antyoksydanty dzieli się na prewentywne, które zapobiegają tworzeniu się wolnych rodników oraz interwentywne, które reagują z powstałymi już rodnikami neutralizując je. Potocznie mówi się o "zmiataniu" rodników.

Jak wyjaśniła dr Zawada, w badaniach własności antyoksydacyjnych stosuje się różne metody. Najczęściej wykorzystuje się w nich rodniki trwałe, które nie występują w naszym organizmie, ale mogą służyć za model. Jeśli dana substancja reaguje z takim wzorcowym rodnikiem, to będzie też reagowała z rodnikami obecnymi u nas, bo są one bardziej reaktywne.

W doświadczeniach przeprowadzanych podczas Festiwalu Nauki dr Zawada wykorzystała wolny rodnik o skrótowej nazwie DPPH (2,2-difenylo-1-pikrylohydrazyl), którego roztwór ma intensywny ciemnofioletowy kolor. Jest on wyjątkowo trwały - jego roztwór może być stabilny przez parę godzin w temperaturze pokojowej, przez kilka dni w lodówce, natomiast w postaci stałej, bez rozpuszczania nawet przez kilka miesięcy.

Eksperymenty polegały na dodawaniu DPPH do niewielkiej ilości silnie rozcieńczonego naparu kawy i analizowaniu zmian zabarwienia roztworu w związku z reakcją wolnego rodnika z przeciwutleniaczami w kawie. Jeśli w badanej próbce kawy jest bardzo dużo polifenoli mających własności antyoksydacyjne to roztwór z filetowego staje się żółty. Jeśli jest ich mniej to roztwór będzie przybierał różne odcienie brązu.

"Ocena zmiany barwy jest bardzo przybliżonym sposobem określania własności antyoksydacyjnych danej substancji. Aby zrobić to dokładniej trzeba zastosować techniki instrumentalne, np. sprzęt do pomiaru zmiany barwy, albo - jak w naszym laboratorium - elektronowy rezonans paramagnetyczny, który wykrywa obecność związków z niesparowanym elektronem i pozwala ocenić stężenie wolnego rodnika przed i po dodaniu antyoksydantu. Wynik jest przedstawiany w postaci zestawu krzywych" - tłumaczyła dr Zawada.

KAWA NAJLEPSZA Z EKPRESU

Uczestnicy pokazu badali próbki różnych gatunków kaw, tj. arabiki, robusty oraz droższej kawy będącej mieszanką arabiki (70 proc.) i robusty (30 proc.). Porównywano też kawy ze względu na sposób ich przyrządzania - kawę z ekspresu ciśnieniowego, zalewaną wrzątkiem w szklance (w Polsce określaną jako kawa po turecku) oraz kawę rozpuszczalną.

Okazało się, że robusta jest lepszym źródłem przeciwutleniaczy niż arabika i że kawa z wyższej półki ma większą zawartość tych związków niż kawa tańsza. Jednak najsilniejszy wpływ na poziom antyoksydantów w naparze kawy miał sposób jej przyrządzenia - najwyższe stężenie tych związków okazała się mieć kawa z ekspresu ciśnieniowego, mniej kawa zalewana wodą, a najuboższa w nie była kawa rozpuszczalna.

"Kawa jest źródłem antyoksydantów, ale żeby miała jak najkorzystniejszy wpływ na nasze zdrowie nie można pić jej w nadmiarze, bo może zaszkodzić na żołądek i zwiększa ryzyko powstawania kamieni nerkowych" - podkreśliła dr Zawada.

Jak zaznaczyła, wolne rodniki są nam potrzebne do tego, by normalnie funkcjonować, dlatego nie powinniśmy nadużywać suplementów diety z antyoksydantami, bo mogą one przynieść więcej szkody niż pożytku. Najlepiej dostarczać sobie przeciwutleniaczy wraz z urozmaiconą dietą, a z preparatów korzystać tylko w szczególnych, kryzysowych sytuacjach, jak okres silnego stresu czy przemęczenia - podsumowała specjalistka.

PAP - Nauka w Polsce, Joanna Morga

agt/bsz