Antioksidantit tiukoissa tutkimuksissa. Mistä on hyötyä?

NNR 5
 http://www.slv.se/upload/NNR5/Chapter%20Dietary%20Antioxidants%20NNR%202012.pdf

(I) Dietary antioxidants

(II) Introduction

(III) Compounds with ability to scavenge or neutralize free radicals

(IV) Compounds with ability to induce antioxidant enzymes

(V) Protective effects of antioxidant-rich diets in experimental animal and human studies

(VI) Intervention trials with antioxidant supplements

(VII) Recommendations

(1) Antioxidant or redox-active compounds supplements

(2) Antioxidant-rich foods

(X) Reasoning behind the recommendation

References

(V) Antioksidanttipitoisen ravinnon suojavaikutus kokeellisissa eläin ja ihmistutkimuksissa 

 Protective effects of antioxidant-rich diets in experimental animal and human studies

Ravinnon antioksidanttien oletettu oksidatiiviselta vauriolta suojaava osuus perustetaan usein laajoihin soluviljelysysteemeihin. Mutta ei ole aina mitenkään selvä asia, voidaanko ihmisiin suoraan extrapoloida sellaisia soluviljelmävaikutuksia, jotka useinkin on havainnoitu yksittäisten antioksidanttien korkeilla pitoisuuksilla. Esimerkiksi soluviljelytutkimukset useimmiten eivät kerro mitään fytokemikaalien prosessoitumisesta elävässä kehossa eikä niiden imeytymisestä tai aineenvaihdunmasta keho-olosuhteissa tai siitä, onko niitä ylipäätänsä saatavilla mielenkiinnon kohteena olevassa kudoksessa.

Antioksidanttipitoisessa ravinnossa on myös paljon yhdisteitä, jotka eivät ole redox-aktiiveja, joten muitakin mekanismeja saattaa olla olemassa. Monella sellaisella mekanismilla voi olla osuutensa suoritettaessa interventiota kasviyhdisteillä, mutta vielä puuttunee suoraa osoitusta. Sellaiset todisteet saataisiin vain tutkimuksista, joissa erilaisia ja tarkasti määriteltyjä antioksidanttivalmisteita käyttäen osoitettaisiin niiden oksidaatiolta suojaava vaikutus tiettyyn molekulaariseen kohteeseen ja tämä kohdekin puolestaan voitaisiin osoittaa terveydelle edulliseksi. Näin monimutkaisten olosuhteiden vallitessa on tarpeellista suorittaa pitkäaikaisia asianmukaisia kliinisiä tutkimuksia sellaisten antioksidanttipitoisten ravintojen saannista. Terveydelle hyödyllisten antioksidanttien selvittämiseksi näillä tutkimuksilla tarvitaan lisäksi soveliaita oksidatiivisen stressin biomerkitsijöitten "kultaisia"standardeja.

The suggested protective role of dietary antioxidants against oxidative damage is often based on extensive studies in cell culture systems. However, it is not always clear whether the effects in cell cultures, often observed with high doses of single compounds, can be readily extrapolated to humans. For example, studies in cell cultures most often do not reflect how the phytochemicals are processed in vivo, how they are absorbed and metabolised in the body, or whether they are available to the tissues of interest. Antioxidant-rich diets also contain a lot of compounds which are not redox active, so other mechanisms may also exist. Many such mechanisms may be involved in interventions with plant compounds, but direct proof may still be lacking. Such direct proof would only come from studies where different and well-defined preparations of antioxidants would be shown to affect a specific molecular target by protecting it from oxidation and where this target could be shown to have health beneficial effects. In these complex circumstances, long-term adequate clinical studies on intake of such antioxidant-rich diets are necessary. Further, suitable gold standard biomarkers of oxidative stress in vivo are needed in such studies to clarify the health beneficial effects of antioxidants.

Marjat ovat kaikissa pohjoismaissa hyvä antioksidanttien lähde. Eräät ravintotutkimusten alkukokeet vahvistivat ravinnon fytokemikaalipitoisilla, vapaita radikaaleja pyydystävillä tai faasi-2 entsyymejä indusoivilla kasviksilla olevan suotuisia vaikutuksia. On osoitettu, että syöttämällä jyrsijälle( koe-eläinrotille) mansikoita, pinaattia ja mustikoita hermojen degeneroituminen niissä hidastuu ja palautumista ennalleen tapahtuu. Koe-eläimissä on osoitettu myös karsinogeneesin tehokasta estymistä vadelmilla ja mansikoilla. Saksanpähkinät ja granaattiomenat ovat erittäin antioksidanttipitoisia ( nim. sellaisia antioksidantteja, jotka pyydystävät vapaita radikaaleja) ja ne vähentävät LDL- oksidaatiota ja ateroskleroosiin assosioituvia prosesseja niin eläimissä kuin ihmisissä.

Berries are a good source of antioxidants found in all Nordic countries. Some initial experimental dietary studies confirm the beneficial effects of dietary plants rich in either phytochemicals with ability to scavenge free radicals, or phytochemicals with ability to induce phase 2-enzymes. It has been demonstrated that feeding with strawberries, spinach and blueberries to rats retards and reverses age-related neurodegeneration (20-21). Antioxidant- rich berries such as raspberries and strawberries (22-23) also efficiently inhibit carcinogenesis in experimental animals. Walnuts (24-25) and pomegranates (26-27), which are exceptionally rich in scavenging antioxidants, reduce LDL oxidation and atherosclerosis-related processes in animals and humans..

On havaittu brysselikaalin, sipulin ja tomaatin voivan vähentää 8-oxo-deoxyguanosiinin (8-OHDG) erittymistä virtsaan. Tämä on merkkiaine DNA:n oksidatiivisesta vauriosta, jonka vapaat radikaalit ovat aiheuttaneet. Jos se saadaan vähenemään, vähenee lymfosyyttien DNA-vauriotaso niin eläimellä kuin ihmiselläkin. On päinvastaisiakin esimerkkejä tarkoin kontrolloiduista tutkimuksista, joissa antioksidanttipitoisilla kasvisravinnolla tehdyistä interventioista havaittiin vain hyvin vähän jotain vaikutusta. Lisäksi on havaittu melkoista variaatiota plasman karotenoidipituuksissa eri alueitten kesken EPIC -tutkimuksen mukaan, johon sisällytettiin 9 Euroopan maata ja 16 eri aluetta ( Al Delaime et al. 2004). Näitä epäyhteneviä tuloksia selittänee osittain joittenkin yksittäisten antioksidanttien matala biologinen saatavuus ja erittäin tehokas aineenvaihdunta.

Monet tutkimuksista on tehty eläimillä; ihmistutkimuksissa havaittujen edullisten löytöjen selittämisessä on hankaluuksia lähinnä johtuen eroavuuksista imeytymisessä, jakautumassa, aineenvaihdunnassa ja erityksessä, suolistobakteeriflorassa, endogeenisten antioksidanttien järjestelmässä sekä annosten täsmäämättömyydessä.

Vertaiskontrollien puutteestakin aiheutunee tulkintavaikeuksia tehtäessä tutkimuksia kompleksilla ravinnolla kuten marjoilla, hedelmillä ja vihanneksilla. Nämä pohdinnat huomioon ottaen tällä saralla tarvitaan pitempikestoisia yksityiskohtaisia kliinisiä tutkimuksia hyödyntäen uutta biokemian teknologiaa ( kuten matabolomics, proteomix, genomix jne) vahvistettaessa antioksidanttien ja polyfenolien edullisia vaikutuksia.

It has also been observed that Brussels sprouts, onions and tomatoes are able to reduce the excretion of 8-oxo-deoxyguanosine (8-OHDG), a biomarker for oxidative free radical DNA damage, into urine and to reduce the level of DNA damage in lymphocytes in animals and humans (28-32). However, examples also exist of rigidly controlled studies where little effect was observed after intervention with plant food items rich in antioxidants (33-34). In addition, a substantial variation of plasma carotenoid levels was observed between 16 different regions in 9 European countries in the EPIC study (Al-Delaimy et al., 2004). Low bio-availability and extensive metabolism of some plant-derived antioxidants may in part explain some of these discrepancies. Many of the studies are performed in animals and there are complexities in explaining these beneficial findings in human studies mainly due to the differences in absorption, distribution, metabolism and excretion, gut microbiota, endogenous antioxidant systems and inappropriate doses.

Also, lack of comparable controls may cause difficulties with interpretation of studies of complex

foods, such as berries, fruit and vegetables. Having these considerations in mind, detailed clinical studies are needed in this area with longer duration and inclusion of new biochemical technologies (including metabolomics, proteomics, genomics etc.) to confirm beneficial effects of antioxidants and polyphenols (Biesalski, 2007).

• (VI) Antioksidanttilisillä tehdyistä interventiokokeista  Intervention trials with antioxidant supplements

Ne interventiokokeet, joita on tehty E- vitamiinin, C vitamiinin tai beta-karoteenin lisillä, eivät ole olleet suojavaikutuksen suhteen yhtäpitäviä. Itseasiassa antioksidanttilisät eivät ole useinkaan osoittaneet mitään tehoa ja sairaudessa on esiintynyt jopa haitallisia lopputuloksia kliinisissä tutkimuksissa Johtopäätöksena näillä antioksidanteilla tehdyistä tutkimuksista ei millään tutkimuksella toistaiseksi ole vakuuttavasti näytetty antioksidanttien tehoa oksidatiivisen stressin biomerkitsijöihin henkilöillä, jotka eivät ole puutetilassa ja joille annetaan C-vitamiini, E-vitamiini tai betakaroteenilisää (Dragstedt 2008).

Results from intervention trials with antioxidant supplements such as vitamins E, vitamin C or -carotene have not been conclusive with respect to their protective effect. Indeed, supplementation with antioxidants has often resulted in no effect or even adverse disease outcomes in clinical trials. A review of studies with these antioxidants concluded that no studies have so far convincingly shown an antioxidant effect on biomarkers of oxidative stress in non-depleted humans given vitamin C, vitamin E, or beta-carotene (Dragsted, 2008).

Pitää kuitenkin pitää mielessä, että suurin osa näistä kliinisistä kokeista on tehty suurilla antioksidanttilisäannoksilla ja tutkimukseen osallistujat ovat useinkin olleet jo korkean riskin yksilöitä tai toipumassa jostain akuutista kroonisesta tautitapahtumasta. Sensijaan matala-annoksisten antioksidanttilisien terveydellisestä suojavaikutuksesta varsinaisesti terveillä henkilöillä tiedetään vähemmän ( siis annoksista, jotka vastaavat päivän ravinnosta saatua määrää). Kuitenkin eräs äskettäinen tutkimus erilaisilla antioksidanteilla, joita oli eristetty hedelmistä, marjoista ja vihanneksista ei osoittanut mitään tehoa kahteen luotettavaan biomerkitsijään ylipainoisilla miehillä 6 viikossa ja 2- tyypin diabetespotilailla 12 viikossa. Tässä tutkimuksessa mitatut oksidatiivisen stressin biomerkitsijät olivat F2-isoprostaani  ja 8-OHDG. (Rytter et al 2010).

It should, however, be noted that a majority of such clinical trials have examined high doses of antioxidant supplements, and study participants have often been individuals at high risk or recovering from acute chronic disease events. Therefore less is known about the health protection of low dose antioxidant supplements (similar to doses found in everyday diets) in essentially healthy individuals. However, a recent study with different antioxidants mainly extracted from fruit, berries and vegetables did not show any effect on F2-isoprostanes or 8-OHDG, the two currently reliable biomarkers of in vivo oxidative stress when supplemented for 6 weeks in overweight men and 12 weeks in type 2 diabetes patients (Rytter et al., 2010 a,b).

(Suomalaisista 50- 69 vuotiastia tupakoivista miehistä ( n= 29 113) tehtiin ATBC sokkokoetutkimus, joka kesti 5-6 vuotta. Tupakanpoltto oli 5 tai useampi tupakka päivää kohden. He saivat joko alfatokoferolia ( 50 mg), beta-karoteenia ( 20 mg) , alfa-tokoferolia ja beta-karoteenia tai plaseboa ( lumelääkettä) päivittäin keskimäärin 6.1 vuoden ajan. (Albanes et al. ). Pettymyksesksi havaitiin, että betakaroteeni assosioitui 20% lisääntyneeseen keuhkosyöpäriskiin. Rapola et al. tutkivat kardiovaskulaaristen tapahtumien frekvenssiä 1861 mieheltä, jotka kuuluivat tähän ATBC tutkimukseen ja joilla oli aiemmin ollut sydäninfarkti, ja totesivat merkitsevästi enemmän fataalin sydänverisuonitaudin aiheuttamia kuolemia beta-karoteenia saavassa ryhmässä verrattuna lumelääkettä saaneitten ryhmään.

Albanes et al. (35) in the ATBC Study randomly assigned 29,133 Finnish men aged 50-69 years who smoked five or more cigarettes daily to receive alfa-tocopherol (50 mg), beta-carotene (20 mg), alfa-tocopherol and beta-carotene, or a placebo daily for 5-8 years (median 6.1 years). Disappointingly, however, the results showed that beta-carotene supplementation was associated with about a 20 % increase in lung cancer risk. Rapola et al. (36) studied the frequency of major coronary events in 1,862 men enrolled in the ATBC Study who had a previous myocardial infarction, and observed that there were significantly more deaths from fatal coronary heart disease in the beta-carotene groups than in the placebo group.

Samanlaisia tuloksia sai Omenn et al. CARET- tutkimuksesta, johon osallistui suuren keuhkosyöpäriskin omaavia miehiä ja naisia ( n= 18 314). Testattiin betakaroteenin (30 mg) ja A-vitamiinin ( 25 000 IU retinylpalmitaattia) kombinaatiota lumelääkkeen suhteen. CARET tutkimus keskeytettiin 21 kuukautta ennen määräaikaa, koska ei ollut näyttöä mistään eduista ja sensijaan mahdollisesta haitasta alkoi olla melkoista viitettä: Aktiivissa interventioryhmässä, joka sai vaikuttavien aineiten kombinaatiota, esiintyi 28 % enemmän keuhkosyöpää ja 17 % enemmän kuolemantapauksia kuin lumelääkettä saaneilla. CARET-tutkimuksessa havaittiin myös että aktiivia (vaikuttavien aineiden) terapiaa saaneessa ryhmässä kardiovaskulaaristen tautien mortaliteetin relatiivinen riski nousi 26%

Similar findings were observed in the CARET study by Omenn et al. (37), who tested a com bination of 30 mg beta-carotene and 25,000 IU retinyl palmitate taken daily against a placebo in 18,314 men and women at high risk of developing lung cancer.

The CARET intervention was stopped 21 months early because of clear evidence of no benefit and substantial evidence of possible harm; there were 28 % more lung cancers and 17 % more deaths in the active intervention group that was administered the combination of beta-carotene and retinyl palmitate. The CARET study also observed that the active treatment group had a 26 % increase in relative risk of death from cardiovascular disease (38).

Haittavaikutuksia on havaittu myös kolmessa muussa tutkimuksessa:

Brown et al. tekivät antioksidanttitutkimuksen, johon osallistui 160 koronaaritautista potilasta. Käytetyt antioksidantit olivat: Seleeniä 100 ug, C-vitamiinia 1g), E- vitamiinia 800 IU ja beta-karoteenia 25 mg: Tuloksena tutkija oli sitä mieltä, että niillä ei ollut mitään vaikutusta yksinään, vaan ne jopa heikensivät simvastatiinin suojaavia vaikutuksia sekä lipidimerkitsijöihin että kliinisiin päätepisteisiin.

Water et al. tutkivat antioksidanttivaikutuksia ja sepelvaltimoiden skleroosia 423 koronaaristenoosia potevalla postmenopaussissa olevalla naisella. Käytetyt antioksidantit olivat E-vitamiini 800 IU ja C-vitamiini 1 gramma päivässä. Tutkijat havaitsivat mahdollisia haitallisia vaikutuksia mainituista antioksidanteista.

Lopuksi Graat et al. tutkivat antioksidanttien vaikutuksia immuunivasteeseen 60 vuotiailla tai sitä vanhemmilta henkilöillä, jotka eivät asuneet missään laitoksessa. Tutkijat totesivat, että E-vitamiinia 200 mg päivässä saaneilla kontrolleihin verrattuna oli lisääntynyt infektioiden vaikeusaste.

Adverse effects have also been observed in three additional studies. In a study which included 160 patients with coronary disease, Brown et al. (39) observed that antioxidants (100 ug selenium, 1 g vitamin C, 800 IU vitamin E and 25 mg beta- carotene) had no effect alone, but attenuated the protective effects of simvastatin on both lipid markers and clinical endpoints.

Potential adverse effects of antioxidants (800 IU vitamin E and 1 g vitamin C per day) were also observed by Water et al. (40) studying coronary atherosclerosis in 423 postmenopausal women with coronary stenosis.

Finally, Graat et al. (41) studied the effect of antioxidant supplement on immune response in 652 non-institutionalised individuals aged 60 years or older. They observed that the individuals treated with 200 mg vitamin E per day had an increased severity of infections compared to the controls.

Useissa tutkimuksissa antioksidanteilla ei ole havaittu olevan mitään kliinisiä vaikutuksia.

Esim. Sydänsuojaa tutkinut MRC/BHF Heart Protection Study havaitsi kyllä biomerkitsijöissä paranemisia, mutta mitään vaikutuksia kliinisiin päätepisteisiin ei todettu. Tutkimukseen osallistui koronaaritautisia aikuisia ( n = 20 536) ja tutkittu antioksidantti oli mixtruuramuodossa (E-vitamiinia 600 mg, C-vitamiinia 250 mg ja beta-karoteenia 20 mg).

Edelteen HOPE-tutkimuksessa 55 vuotta täyttäneillä tai sitä vanhemmilla suuren kardiovaskulaarisen riskin omaavilla miehillä ja naisilla ( n = 9 541) ei todettu mitään merkitsevaa vaikutusta päivittäisestä keskim. 4,5 vuotta kestäneestä E-vitamiinin (400 IU) saannista

Several studies have observed no clinical effects of antioxidant treatment. For example, the MRC/BHF Heart Protection Study (42) which included 20,536 adults with coronary disease, observed that an antioxidant mixture (600 mg vitamin E, 250 mg vitamin C and 20 mg beta-carotene) improved plasma biomarkers, but had no effects on clinical endpoints.

Furthermore, the HOPE study (43) in which a total of 9,541 men and women 55 years of age and older who were at high risk for cardiovascular events were enrolled, observed no significant effects of 400 IU vitamin E per day for a mean of 4.5 years.

Mutta positiivisiakin vaikutuksia kliinisiin päätepisteisiin on havainnoitu.

CHAOS-tutkimus sisällytti koronaariateroskleroosipotilaita (n = 1035) , joista osa sai vaikuttavaa ainetta E-vitamiinia (800 IU) ja osa sai lumelääkettä (placebo). Havaittiin, että E-vitamiinia saaneilla non-fataalien infarktien määrä väheni yhden vuoden hoidon jälkeen. Pieni mutta ei merkitsevä lisääntyminen kokonaismortaliteetissa havaittiin myös.

Kuitenkin meta-analyysi (Miller et al 2005) 19 eri tutkimuksesta (n= 135 967)käytettäessä antoi tuloksena kokonaismortaliteetin nousun suuria E-vitamiiniannoksia (  400 IU päivässä).

Lisäksi ASAP-tutkimuksessa (n= 520) havaittiin pään valtimoitten( carotis) ateroskleroosin etenemän hidastuvan vain miehillä muuta ei naisilla, kun annettiin hoitona E-vitamiinia , alfa-tokoferolia 182 mg ja C-vitamiinia 500 mg päiovässä kolmen vuoden ajan.

Positive effects on clinical endpoints have also been observed. The CHAOS study (44) (1,035 patients with coronary atherosclerosis who either received 800 IU vitamin E or placebo) observed that vitamin E reduced the rate of non-fatal myocardial infarction after one year of treatment. A non-significant increase in all-cause mortality was also seen.

However, in a recent meta-analysis on high-dosage vitamin E (median 400 IU/day) supplementation was associated with an increase in all-cause mortality (135,967 participants in 19 clinical trials; Miller et al. 2005). In addition, in the ASAP study (N=520) retarded progression of carotid atherosclerosis was observed in men, but not in women, after treatment with 182 mg alfa- tocopherol and 500 mg vitamin C per day for three years (45).

Suomennosta 22.2. 2013

(Jatko: (VII)  Recommendations )