Freie Radikale undFreie Radikale und Ernährung .SOD Katalase –O 2* Tocopherol-HQ / β-Car. + O

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    Freie Radikale undFreie Radikale undFreie Radikale und Freie Radikale und ErnährungErnährung

    Was sind „Freie Radikale“?Was sind „Freie Radikale“?

    Freie Radikale sind Atome oder Moleküle Freie Radikale sind Atome oder Moleküle it i d h tit i d h tmit einem oder mehreren ungepaarten mit einem oder mehreren ungepaarten

    Elektronen im äußersten Orbital wodurch Elektronen im äußersten Orbital wodurch sie sehr reaktiv werden und ihre Energie sie sehr reaktiv werden und ihre Energie auf andere Verbindungen übertragen auf andere Verbindungen übertragen können.können.

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    Was sind „Freie Radikale“?Was sind „Freie Radikale“?

    π*2p

    σ*2p

    σ2s

    σ*2s

    σ2p

    π2p

    1ΣgO2 1ΔgO2 -*O2 2-O2 1Σg+O2

    σ1s

    σ*1s

    Quellen von freien RadikalenQuellen von freien Radikalen

    Exogene Quellen:Exogene Quellen: LuftverunreinigungenLuftverunreinigungen

    Endogene QuellenEndogene Quellen MitochondriumMitochondriumLuftverunreinigungen Luftverunreinigungen

    (Schwermetalle, (Schwermetalle, Halogene, Stickoxide, Halogene, Stickoxide, usw.)usw.) energiereiche energiereiche StrahlungStrahlung Ch ik liCh ik li

    MitochondriumMitochondrium PhagocytosePhagocytose PeroxisomenPeroxisomen PlasmamembranPlasmamembran Endoplasmatisches Endoplasmatisches RetikulumRetikulum

    ChemikalienChemikalien ZigarettenrauchZigarettenrauch

    cytosolische Proteine cytosolische Proteine und Enzymeund Enzyme divalente Metalledivalente Metalle AdrenalinAdrenalin

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    Endogene Bildung freier RadikaleEndogene Bildung freier Radikale

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    Endogene Bildung freier RadikaleEndogene Bildung freier Radikale Membranlipide (vor allem Membranlipide (vor allem hochungesättigte hochungesättigte F tt ä )F tt ä )Fettsäuren)Fettsäuren) Initiation der Initiation der KettenreaktionKettenreaktion fortschreitende fortschreitende ZerstörungZerstörung Abbruch der Abbruch der Kettenreaktion durch Kettenreaktion durch Antioxidantien (vor allem Antioxidantien (vor allem Vitamin E)Vitamin E)

    Endogene Bildung freier RadikaleEndogene Bildung freier Radikale

    Hauptquelle für Hauptquelle für freie Radikale istfreie Radikale istfreie Radikale ist freie Radikale ist der Energieder Energie-- gewinnungsgewinnungs-- prozess im prozess im MitochondriumMitochondrium

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    Endogene Bildung freier RadikaleEndogene Bildung freier Radikale

    EnergieEnergie-- gewinnunggewinnunggewinnung gewinnung (=Sauerstoff und (=Sauerstoff und Wasserstoff Wasserstoff werden in werden in Wasser Wasser umgewandelt) umgewandelt) ist immer mit ist immer mit Freisetzung von Freisetzung von freien Radikalen freien Radikalen verbundenverbunden

    Endogene Bildung freier RadikaleEndogene Bildung freier Radikale

    Phagocytose: Phagocytose: die Radikaldie Radikaldie Radikaldie Radikal-- bildung hilft dem bildung hilft dem Organismus bei Organismus bei der Abwehr von der Abwehr von Fremdkörpern Fremdkörpern

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    RadikalischeRadikalische Schäden an Schäden an ProteinenProteinen

    RadikalischeRadikalische Schäden der DNASchäden der DNA

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    RadikalischeRadikalische Schäden von LipidenSchäden von Lipiden

    RadikalischeRadikalische Schäden von LipidenSchäden von Lipiden

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    Ischämie und Ischämie und ReperfusionReperfusion

    Biologische Schutzsysteme Biologische Schutzsysteme gegenüber freien Radikalengegenüber freien Radikalen

    Enzymatisch:Enzymatisch: SODSOD

    NichtenzymatischNichtenzymatisch Cu Zn Fe SeCu Zn Fe SeSOD SOD

    (Superoxiddismutase)(Superoxiddismutase) GPX GPX (Glutathionperoxidase)(Glutathionperoxidase) KatalaseKatalase u.a.u.a.

    Cu, Zn, Fe, SeCu, Zn, Fe, Se Carotinoide (Carotinoide (ββ--Carotin, Carotin, Lycopin)Lycopin) Vitamin EVitamin E Vitamin CVitamin C PolyphenolePolyphenoleypyp FlavonoideFlavonoide u.a.u.a.

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    Lebensmittel mit einer hohen Schutzwirkung Lebensmittel mit einer hohen Schutzwirkung gegenüber freien Radikalengegenüber freien Radikalen

    ObstObst CarotinoideCarotinoideCarotinoideCarotinoide sekundäre Pflanzenstoffe sekundäre Pflanzenstoffe (Flavonoide, Anthocyane, (Flavonoide, Anthocyane, Polyphenole)Polyphenole)

    GemüseGemüse CarotinoideCarotinoide sekundäre Pflanzenstoffesekundäre Pflanzenstoffe

    FischFisch SelenSelen

    Rotwein Rotwein –– ein antioxidatives ein antioxidatives Lebensmittel?Lebensmittel?

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    Rotwein Rotwein –– ein antioxidatives ein antioxidatives Lebensmittel?Lebensmittel?

    Rotwein allg.

    Rotwein Burgenland

    Rotwein Niederösterreich

    Zweigelt allg.

    Blaufränkisch allg.

    Polyphenole

    Roter Traubensaft

    Weißwein

    0 0,5 1 1,5 2

    Rotwein Rotwein –– ein antioxidatives ein antioxidatives Lebensmittel?Lebensmittel?

    Analyse der Gesamten Antioxidativen Kapazität (TAC) in Weinen und Traubensäften [Einheit: mM Trolox

    Äquivalente] Met-Myoglobin + H2O2 (HX-Fe )

    Ferryl-Myoglobin + *X - [Fe =O]

    ABTS 2,2-azinobis-(3-ethyl- benzothiazoline 6-sulfonate)

    3+

    4+

    Äquivalente]

    )

    ABTS* Radikal Kation

    Blau-Grün(HX-Fe ) 3+ +

    IfEW ´97

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    Rotwein Rotwein –– ein antioxidatives ein antioxidatives Lebensmittel?Lebensmittel? Rotwein allg.Rotwein Burgenland

    Rotwein Niederösterreich

    Zweigelt allg.

    Blaufränkisch allg.

    Roter Traubensaft

    Weißwein

    Polyphenole

    Rotwein allg.

    Rotwein Burgenland

    Rotwein Niederösterreich

    Zweigelt allg.

    Blaufränkisch allg.

    TAC

    0 0,5 1 1,5 2

    Roter Traubensaft

    Weißwein

    0 5 10 15 20

    NahrungsergänzungsmittelNahrungsergänzungsmittel

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    Antioxidantien Antioxidantien –– Viel hilft viel?Viel hilft viel? ATBC: ATBC: aalphalpha--TTocopherol und ocopherol und bbetaeta--CCarotinarotin-- StudieStudie CARET: (betaCARET: (beta--))CaCarotene and rotene and RRetinol etinol EEfficiency fficiency TTrialrial

    Beide Studien ergaben ein erhöhtes Risiko Beide Studien ergaben ein erhöhtes Risiko definiter Personengruppen (ältere, männliche definiter Personengruppen (ältere, männliche Raucher) gegenüber bestimmten Raucher) gegenüber bestimmten Krebserkrankungen (Lungenkrebs) bei einer Krebserkrankungen (Lungenkrebs) bei einer extrem hohen Zufuhr an reinem extrem hohen Zufuhr an reinem ββ--Carotin (30 Carotin (30 mg/Tag über mehrere Jahre)mg/Tag über mehrere Jahre)

    KrebsvorbeugKrebsvorbeug ung durch ung durch Ernährung Ernährung –– eine Strategie eine Strategie gegen freie gegen freie RadikaleRadikale

    Schützende Effekte Schützende Effekte von Lebensmittelnvon Lebensmitteln

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    Mund und Rachen

    Nasopharynx

    Larynx

    Speiseröhre

    Lunge

    Magen

    KrebsvorbeugKrebsvorbeug ung durch ung durch Ernährung Ernährung ––

    Pancreas

    Gallenblase

    Leber

    Colon, Rectum

    Brust

    Eierstock

    Edometrium

    Cervix

    Prostata erniedrigt Risiko

    Legende

    erhöht

    eine Strategie eine Strategie gegen freie gegen freie RadikaleRadikale

    Prostata

    Schilddrüse

    Niere

    Harnblase

    Ge mü

    se

    Ob st

    Ca ro

    tin oid

    e

    Vit am

    in C

    Mi ne

    ral st.

    Ba lla

    sts tof

    fe

    Stä rke

    n

    NS P

    Te e

    Sp or

    t Kü

    hlu ng

    g

    sicher

    wahrscheinlich

    möglich

    Schützende Effekte Schützende Effekte von Lebensmittelnvon Lebensmitteln

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    Mund und Rachen

    Nasopharynx

    Larynx

    Speiseröhre

    Lunge

    Magen

    Fördernde Fördernde Effekte Effekte von von ErnährungsErnährungs-- Pancreas

    Gallenblase

    Leber

    Colon, Rectum

    Brust

    Eierstock

    Edometrium

    Cervix

    Prostata

    ErnährungsErnährungs faktorenfaktoren

    Prostata

    Schilddrüse

    Niere

    Harnblase

    Alk oh

    ol

    Sa lz

    Fle isc

    h

    Eie r

    Ko ch

    en

    Fe tte

    Ch ole

    ste rin

    Mi lch

    Zu ck

    er

    Ma te

    Ka ffe

    e Ko

    nta mi

    n.

    Ad ipo

    sit as

    an de

    re

    Ra uc

    he n

    erniedrigt Risiko

    Legende

    erhöht

    sicher

    wahrscheinlich

    möglich

    Körperliche Aktivität pos Adaptation

    Oxidativer Stress durch Sport?Oxidativer Stress durch Sport?

    Aktivität

    erhöht: • O2-Verbrauch • Mitochondrienzahl • OH*, H2O2, ROOH • TBARS

    i d i t

    Gesamtstoffwechsel + Proteinturnover

    GSH-Px-Aktivität

    fördert

    pos. Adaptation

    erniedrigt: • Vitamin E-Gehalt

    in Plasma, Erys, Muskel

    SOD-Aktivität Katalase-Aktivität energetische Kopplung DNA-Repa