Brojna istraživanja koja se obavljaju u laboratorijama širom sveta su pokazala da korišćenje umerenih količina crvenog vina (do dve čaše dnevno), dovodi do produžavanja ljudskog života. Vino je namirnica koja ima lekovita svojstva ali ne spada u lek. Međutim, to je izuzetno korisna i za ljudsku ishranu preporučljiva životna namirnica i to ne samo zbog toga što je prebogata antioksidantima, već i zato što podstiče proizvodnju neurotransmitera dopamina. U vinu se nalazi više antioksidanata nego u bilo kom drugom voću i povrću.
Interes za izučavanje flavonoida iz grožđa i vina proističe iz nekoliko razloga. Prvo, grožđe je dobar izvor flavonoida (16mg/kg), zatim, izgleda da je vino u ishrani veoma korisno po zdravlje ljudi a nusprodukti u proizvodnji vina su jeftin izvor polifenola, naročito proantocijanidola. U jednoj od najinteresantnijih studija poznatoj kao „francuski paradoks“ saopšteno je da je u populaciji sa juga Francuske, učestalost obolevanja od koronarne arterijske bolesti niska uprkos masnoj ishrani, povećanom holesterolu u serumu, pušenju i nedovoljnom kretanju. U drugim delovima Francuske, zatim u Irskoj i SAD-u, sa sličnim životnim stilom, učestalost kao i stopa smrtnosti od koronarne arterijske bolesti je viša.
Zbog ovakvih osobina crvenog vina, mi smo želeli da vidimo da li ono poseduje i radioprotektivna svojstva. Pošto je crveno vino jako dobar izvor antioksidanata, naročito flavonoida, koji su nezamenjiva prirodna jedinjenja u zaštiti od slobodnih radikala, mi smo želeli da ispitamo radioprotektivna svojstava različitih vrsta crvenih vina, i da odaberemo sortu sa najboljim radioprotektivnim svojstvima. Odavno je poznato da jonizujuće zračenje pri prolasku kroz materiju izbacuje elektrone iz atoma koji mu se nalazi na putu. Ovakav atom postaje jonizovan i ima za
posledicu različite hemijske promene čitavog molekula u kome se atom nalazi. Jonizujuće zracenje na taj način generiše slobodne radikale koji su reaktivni i nestabilni, te hemijskom reakcijom sa molekulima u neposrednom okruženju često stvaraju hemijski stabilne DNK lezije. Ispitivanjem različitih sorti crvenih vina, odabrana je sorta Kaberne Sovinjon, jer se pokazalo da ta sorta sadrži najbolji odnos flavonoida i taninskih materija, kao i da ispoljava najbolja protektivna svojstva.
Jedan od zadataka koji smo sebi postavili je i da definišemo biološki aktivni kompleks flavonoida koji ima optimalna protektivna svojstva, sve ovo smo želeli da uradimo u cilju dobijanja medicinskih vina ispitane biološke vrednosti i efekta. Takođe, identifikovali smo i komponentu koja poseduje imunomimetska svojstva i utvrdili hemijski oblik koji deluje senzitorski, kao i njegov dimerni oblik koji je biološki neaktivan. Rezultati ovih istraživanja ne predstavljaju samo akademsku vrednost već mogu da budu iskorišćeni i u praksi. Naime, medicinska izlaganja jonizujućem zračenju predstavljaju jedan od značajnih načina lečenja velikog broja malignih oboljenja u humanoj populaciji. To je ujedno i oblast gde postoje velike mogucnosti primene antioksidativnih i radioprotektivnih jedinjenja u cilju zaštite ljudi od štetnog dejstva jonizujućeg zračenja.
Dr Miroslava Stanković
Sadržaj
1. Sažetak
2. Abstract
3. Vino
3.1. Istorija gajenja vinove loze i proizvodnje vina
3.2. Hemijski sastav grožđa i vina
3.2.1. Fenolne kiseline
3.2.2. Polifenoli – prirodni antioksidanti
3.2.3. Flavonoidi
3.2.4. Flavonoli
3.2.5. Antocijani
3.2.6. Taninske materije
3.2.7. Proantocijanidoli
3.2.8. Azotne materije
3.2.9. Vitamini
3.3. Mineralne materije u vinu
3.4. Vino i zdravlje
4. Slobodni radikali
5. Lipidna peroksidacija
6. Jonizujuće zračenje
6.1. Osnovni principi delovanja jonizujućeg zračenja na biološki sistem
6.2. Biološke posledice izlaganja jonizujućem zračenju
7. Mikronukleusni test
8. Antioksidativni zaštitni sistem
8.1. Antioksidativni enzimi
9. Radioprotektivna svojstva crvenih vina
9.1. Protektivni efekat proantocijanidola
10. Protektivna svojstva flavonoida (luteolina, kvercetina i kemferola)
10.1. Protektivni efekat luteolina
10.2. Protektivni efekat kvercetina
10.3. Protektivni efekat kemferola
11. Antioksidativni potencijal flavonoida
12. Literatura
13. Indeks pojmova
14. Summary
14.1. Historv
14.2. Chemical composition of grapes and wine
14.3. Biological activitv of flavonoids
14.4. Antioxidant properties of flavonoids
6. Jonizujuće zračenje
Jonizujuće zračenje predstavlja jedan od najjačih mutagenih agenasa u prirodi. To su čestice ili elektromagnetni talasi veoma kratkih talasnih dužina i velike prodorne moći, koji izazivaju jonizaciju molekula materije kroz koju prolaze. Čestice koje direktno proizvode jonizaciju su naelektrisane: elektroni, protoni i a-čestice koji raspolažu dovoljnom energijom da bi proizveli jonizaciju sudarom. Nenaelektrisane čestice kao što su: neutroni, fotoni i njima slične, svojom energijom izbacuju čestice iz molekula materije kroz koju prolaze te jonizaciju proizvode indirektno. Jonizacija se dešava kad atom sredine kroz koju zračenje prolazi preda dovoljan iznos energije da se ukloni neki od orbitalnih elektrona, koji napušta atom kao negativan jon. Atom kome je smanjeno negativno naelektrisanje postaje pozitivan jon. Najveći broj oštećenja izazvanih indirektnim dejstvom jonizujućeg zračenja potiče od slobodnih radikala kiseonika, koji nastaju radiolizom vode u ćelijama. U zavisnosti od stepena oksigenacije ozračenih ćelija, jonizujuće zračenje u prisustvu kiseonika prouzrokuje stvaranje vrlo reaktivnih vrsta kiseonika i peroksidnih radikala (slika 16).
Kako je voda glavni sastojak ćelije, njenom jonizacijom se, kao primaran proizvod radiolize, formiraju vrlo reaktivni kratko živeći (10-10-10-9 s) proizvodi, kao što su hidroksi radikali (OH), slobodni elektroni [eaq] i H’ atomi koji mogu da učestvuju u hemijskim reakcijama koje dovode do formiranja sekundarnih radikala čiji život je od 10’6do 10″3 s, i do oštećenja biološki značajnih molekula.
Slika 16. Nastanak reaktivnih vrsta kiseonika
Izostavljeno iz prikaza
6.1. Osnovni principi delovanja jonizujuceg zračenja na biološki sistem
Iako je sav živi svet nastao u prisustvu vrlo malih doza jonizujućeg zračenja, živi organizmi, odnosno njihove ćelije, nisu u stanju da detektuju jonizujuće zračenje uprkos obilju receptora koje poseduju, ali zato nepogrešivo detektuju ozlede koje nastaju kada zračenje prođe kroz ćeliju, pri čemu je ćelijski odgovor mnogo kompleksniji nego što je jednostavna reparacija. Razlog za to je činjenica da je jonizujuće zračenje oroz koji pokreće čitav niz bioloških procesa koji se među sobom preklapaju, nadovezuju ili su čak u suprotnosti jedan sa drugim. Aktiviranje tih programa odgovor na jonizujuće zračenje čini kompleksnim i često nepredvidivim. Ako se taj proces dešava u ćeliji, prvo će biti uočene promene na hromatinu koje nastaju zbog višestrukih prekida fosfodiestarskih veza kojima su nukleotidi među sobom povezani u jedan kontinuiran lanac. Prekidi se često dešavaju na oba lanca dvolančane spirale DNK istovremeno (slika 17). Pored dvostrukih DNK prekida, direktno dejstvo jonizujućeg zračenja indukuje i jednolančane prekide DNK lanca, zatim oštećenja pojedinačnih baza i neuobičajena ukrštanja između naspramnih lanaca DNK ili DNK i proteina (39, 40).
Ćelijski reparativni enzimski sistemi, evolutivno nastali da očuvaju integritet i tačnost naslednog materijala, obično nisu u stanju da ovako teške lezije poprave i da DNK vrate u prvobitno stanje (41, 42). Najčešće se oštećenja ispravljaju pogrešno (engl. missrepair), što dovodi do novih grešaka u procesu udvajanja DNK. Indukovane lezije na molekulu DNK i neuspeli pokušaji njihove popravke vidljivi su u fazi deobe kao raznovrsni hromozomski oblici kakvi normalno ne postoje u humanom kariotipu, a nazivaju se hromozomskim aberacijama (43, 44) (slika 18).
Jonizujuće zračenje se koristi u medicini duže od jednog veka. Paralelno sa razvojem različitih dijagnostičkih i terapijskih metoda razvija se i multidisciplinarno izučavanje posledica i rizika koji prate medicinsku primenu jonizujućih zračenja.
Radijacione povrede uočene su kod ljudi koji su bili izloženi jonizujućim zračenjima još na samom početku XX veka i predstavljale su prvi dokaz i potvrdu štetnih efekata jonizujućih zračenja.
Jednolančani prekid, Razmena baza unutar lanca DNK, Modifikacija baze Dvolančani prekid — Gubitak baze
Slika 17. Efekat jonizujućeg zračenja na molekul DNK
Izostavljeno iz prikaza
Slika 18. Limfocit u metafazi deobe sa dicentričnim hromozomom i acentričnim fragmentom
Izostavljeno iz prikaza
Jonizujuća zračenja u medicini predstavljaju veoma moćno dijagnostičko i terapijsko sredstvo. Uprkos razvoju alternativnih metoda, dijagnostičke metode koje se baziraju na primenu jonizujućih zračenja ostale su gotovo nezamenljive. Ovakvo stanje se verovatno neće promeniti u bližoj budućnosti, s obzirom na to da brz tehnološki razvoj donosi nove metode koje se, takođe, baziraju na primeni jonizujućih zračenja. Zaštita od zračenja temelji se na stavu da je praksa opravdana i da je korist za pacijenta nesporna, pa je zato optimizacija zaštite neophodna, posebno u slučaju medicinskog izlaganja.
6.2. Biološke posledice izlaganja jonizujućem zračenju
Biološke posledice izlaganja jonizujućem zračenju su različite fizičke i hemijske promene koje dovode do oštećenja biološkog sistema (slika 19), (45).
Jonizujuće zračenje Ćelija Kancerozna ćelija Rast Tumor
Slika 19. Nastanak tumora posle mutacije izazvane promenom na ćeliji usled delovanja jonizujućeg zračenja
Izostavljeno iz prikaza
Biodozimetrija predstavlja najosetljiviji biološki metod “merenja” izloženosti jonizujućem zračenju. Ona predstavlja postupak određivanja vrednosti apsorbovane doze na osnovu učestalosti nestabilnih hromozomskih aberacija ili mikronukleusa u limfocitima periferne krvi. Sprovodi se zahvaljujući činjenici da in vivo ili in vitro zračenje limfocita periferne krvi produkuje gotovo istu učestalost hromozomskih aberacija po jedinici doze (46).
Limfociti su jedna vrsta belih krvnih ćelija. Nastaju u koštanoj srži i pripadaju beloj krvnoj lozi – leukocitima. Kada matična ćelija migrira u timus, uz prisustvo timus specifičnih faktora dolazi do njenog diferenciranja u imunokompetentni T-limfocit. Druge matične ćelije se raspoređuju po drugim delovima limfnog sistema kao što su limfni čvorovi i slezina, tu se razmnožavaju i diferenciraju u B-limfocite.
Ukupan broj limfocita kod zdravog odraslog čoveka iznosi prosečno oko 10 miliona. Samo 2% limfocita nalazi se u cirkulaciji. Ostali limfociti su deponovani u tkivima. a najveća koncentracija T-limfocita nalazi se u timusu, limfnim čvorovima, slezini i kosnoj srži (47). Dužina života limfocita nije tačno utvrđena: 90% limfocita su dugoživeći i žive nekoliko godina, a neke subpopulacije limfocita žive i nekoliko desetina godina. Ostalih 10% limfocita živi oko 10 dana. Srednja vrednost obnavljanja limfocita u telu kreće se 2-5% dnevno. Samo 0,2% ili čak i manje limfocita u perifernoj krvi se nalazi u fazi sinteze i te ćelije najverovatnije dolaze iz velikih depoa limfocita i predstavljaju stimulisane limfocite ili nezrele plazma ćelije. Vrlo retko, ove ćelije se mogu naći u fazi mitoze. Treba reći da T-limfocit odgovara blastnom transformacijom na veliki broj mitogena in vitro. Sve informacije o hromozomima kod ljudi dobijamo isključivo iz T-limfocita periferne krvi. U in vitro uslovima, u kulturi ćelija, T-limfociti se različitim mitogenima lako stimulišu na deobu (slika 20). Za stimulaciju limfocita najčešće se koristi fitohemaglutinin (PHA), protein iz biljke Phaseolus vulgaris (48).
Slika 20. Humani limfociti
Izostavljeno iz prikaza
Za interpretaciju in vivo indukovanih hromozomskih aberacija i mutacija kod ljudi, treba uzeti u obzir da skoro 80% limfocita čine recirkulirajući limfociti, koji povremeno izlaze iz cirkulacije, prolaze kroz slezinu, limfne žlezde i ostala tkiva, a zatim ponovo ulaze u cirkulaciju (49). Procenjeno je da recirkulacija traje oko 12 sati. Na taj način limfociti se distribuiraju svuda po telu, pa zbog toga možemo reći da predstavljaju idealne biološke dozimetre. To znači da hromozomske aberacije nisu samo odraz stanja limfocita u cirkulaciji, već mogu biti indukovane u bilo kom delu tela. Pri tome volumen citoplazme poraste sedam puta, a jedra četiri puta u odnosu na mali limfocit (50). U kulturi limfocita perifeme krvi, prvi ćelijski ciklus nakon stimulacije je sinhronizovan, što je od posebne važnosti za radiobioioška istraživanja (51).