Original title:
Studium aktivity enzymových a nízkomolekulárních antioxidačních systémů
Translated title:
Study of Activity of Enzyma and Low Molecular Weight Antioxidant Systems
Authors:
Macuchová, Simona ; Kráčmar, Stanislav (referee) ; Čertík, Milan (referee) ; Márová, Ivana (advisor) Document type: Doctoral theses
Year:
2010
Language:
cze Publisher:
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická Abstract:
[cze][eng]
Oxidační procesy hrají v buňce důležitou roli ve fyziologických i patologických procesech. Rovnováha těchto procesů je zajišťována vzájemně kooperujícími antioxidačními systémy, pro jejichž správnou činnost v organismu je nutný dostatečný obsah látek s antioxidačními účinky. Předložená práce je zaměřena na vývoj a optimalizaci metod stanovení významných neenzymových a enzymových antioxidantů a testování celkové antioxidační kapacity vybraného biologického materiálu. Byly optimalizovány metody extrakce a stanovení obsahu vitaminu E a karotenoidů a stanovení aktivit superoxiddismutasy, katalasy, peroxidasy a lipoxygenasy ve sladovnickém ječmeni a ve sladu. Pro analýzu obsahu vitaminu E, fenolických sloučenin a karotenoidů byly použity RP-HPLC a HPLC/ESI-MS, ke stanovení enzymových aktivit byly zvoleny spektrofotometrické metody. Pro analýzu aktivit katalasy a lipoxygenasy byly vyvinuty nové kolorimetrické metody a porovnány s přímými metodami v UV oblasti. Aktivita SOD byla stanovována komerčním diagnostickým setem. Pro peroxidasu byla zavedena kolorimetrická metoda. U enzymových metod byly stanoveny některé kinetické parametry. Optimalizované metody byly použity při analýzách antioxidantů v rostlinném materiálu – v ječmeni a ve sladu – v souborech vzorků o šesti odrůdách, pěstěných na čtyřech různých lokalitách po dobu dvou let. Obsah individuálních antioxidantů se lišil v závislosti na odrůdě, většinou však nebyly nalezeny významné rozdíly v hladinách v závislosti na pěstební lokalitě. Patrně největší vliv na hladiny nízkomolekulárních i enzymových antioxidantů mají klimatické podmínky v dané lokalitě; oxidační procesy jsou ovliňovány jednak množstvím vláhy, jednak slunečním svitem, který indukuje oxidační procesy v pěstovaných rostlinách. Aktivita antioxidantů v obilkách ječmene prudce narůstá během procesu sladování; za zvýšené teploty a vlhkosti dochází nejprve k aktivaci enzymových systémů včetně těch antioxidačních. V obilce probíhá zvýšená metabolická aktivita, během níž lze předpokládat zvýšenou tvorbu radikálů; za tímto účelem mohou být aktivovány ostatní antioxidační systémy, aby ochránily buňky před poškozením oxidačním stresem. V další části práce byly zavedené metody využity při klinických studiích hodnotících vliv exogenně přijímaných antioxidantů na metabolický a antioxidační status lidského organismu. První klinická studie byla zaměřena na sledování vlivu suplementace potravinovým doplňkem obsahujícím nenasycené mastné kyseliny a vitamin E na metabolismus jedinců s hyperlipidemií. Po tříměsíčním podávání preparátu došlo ke zlepšení profilu parametrů metabolismu lipidů a ke zvýšení hladin sérových antioxidantů. Druhá studie sledovala hladiny enzymových a neenzymových antioxidantů u zdravých jedinců po dočasně zvýšeném příjmu potravin bohatých na antioxidanty. Po dvouměsíční suplementaci došlo k mírnému nárůstu obsahu fenolických látek v plazmě. Celková antioxidační kapacita ani aktivity enzymových antioxidantů nebyly ovlivněny. Z výsledků klinických studií je patrné, že doplňování antioxidantů v přirozené formě nebo ve formě potravinového doplňku neovlivňuje výrazně metabolismus zdravých jedinců, ale u jedinců trpících chronickými civilizačními chorobami může vhodně zvolená suplementace pozitivně ovlivnit jejich zdravotní stav. Výsledky práce potvrzují, že zavedené metody jsou dobře použitelné k analýze parametrů posuzujících antioxidační stav organismu a jsou vhodné i k monitoringu exogenního příjmu antioxidantů.
Oxidative processes play important role in cell physiology and pathology as well. Balance of these processes is supplied by cooperating antioxidative systems; function of antioxidant defense systems depens on high levels of antioxidants in organism. Presented work is focused on developement and optimization of methods for analysis of important enzyme and non-enzyme antioxidants as well as total antioxidant capacity of selected types of biological material. Extractions and analyses of vitamin E, carotenoids, superoxide dismutase, catalase, peroxidase and lipoxygenase in barley and malt were optimized. RP-HPLC and HPLC/ESI-MS were used for analysis of vitamin E, phenolic and carotenoid content, spectrophotometry was used for enzymes activity analysis. A new methods for catalase and lipoxygenase activities were developed and compared with direct UV methods. Superoxide dismutase activity was determined by commercial diagnostic kit. A colorimetric method was used for peroxidase activity determination. Some kinetic parameters of enzymes were provided too. Optimized methods were used in the analyses of antioxidants in plant material - in barley and malt - in sets of samples of 6 varieties cultivated in four different locations for two years. Content of individual antioxidants differed depending on the variety, but usually were not found significant differences in the levels, depending on growing location. Perhaps climatic conditions have the greatest influence on levels of low molecular weight and enzymatic antioxidants at the specific location; oxidation processes are influenced both the quantity of moisture, both by sunlight, which induces oxidative processes in cultivated plants. The activity of antioxidants in barley caryopses is rapidly increasing during the malting process; an elevated temperature and moistness first induces activation the enzyme systems including antioxidant. In caryopsis is metabolic activity increased during which we can expect an increased production of radicals; for this purpose can antioxidant systems be activated that protect cells from damage by oxidative stress. In the second part of work optimized methods were applied in two clinical trials focused on study of the influence of exogenous antioxidants intake on metabolic and antioxidant status in human organism. In the first clinical study influence of food supplement containing polyunsaturated fatty acids and vitamin E on metabolism of hyperlipidaemics was evaluated. After 3-month supplemenation a lipid profile was improved and serum antioxidant levels increased. The second experiment was focused on enzyme and non-enzyme antioxidant levels in healthy subjects after temporarily intake of specific foods rich in antioxidants. After two-month intake plasma phenolic substances were slightly increased. Total antioxidant capacity and activities of enzyme antioxidants were not affected. Results of both clinical exeriments showed that supplying of antioxidants in natural form or in the form of food supplements does not markedly affect metabolism of healthy subjects, while in patients with chronic diseases antioxidant supplementation can positively influence metabolic status. Results of this work showed that optimized methods are suitable for analyses of antioxidant status parameters and also for monitoring of exogenous antioxidant intake.
Keywords:
antioxidant enzymes; hyperlipidaemia; LMW antioxidants; oxidative stress; total antioxidant activity; celková antioxidační aktivita; enzymové antioxidanty; hyperlipidemie; nízkomolekulární antioxidanty; oxidační stres
Institution: Brno University of Technology
(web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library. Original record: http://hdl.handle.net/11012/8248
guest ::
