Syntetické antioxidanty a jejich klinická relevance v potravinářském a farmaceutickém průmyslu

Marie Váňová

Bachelor's thesis

Syntethic antioxidants and their clinical relevance in food and pharmaceutical industry

Abstract:

Oxidační stres je považován za příčinu vzniku sekundární patologie mnoha onemocnění, (avšak jen u některých byl prokázán v dostačující míře) a také hraje důležitou roli v procesu žluknutí v potravinách. Bylo věnováno značné úsilí objevování a vývoji antioxidantů pro farmaceutický (jako léčiva) a potravinářský průmysl (jako konzervační látky a složky funkčních potravin), protože se obecně uznává, že (polo)syntetické a zcela syntetické analogy mohou vykazovat lepší výsledky v porovnání s jejich přírodními předlohami, a z tohoto důvodu byla především značná pozornost zaměřena na (polo)syntetické antioxidanty. Doposud bylo vyvinuto mnoho (polo)syntetických antioxidantů, avšak do klinických studiích se jich dostalo velmi málo. Pokud se však prokázala jejich terapeutická účinnost, ve většině případů bylo zjištěno, že jejich pozorovaný přínos byl způsoben jinou biologickou aktivitou než jejich antioxidačním mechanismem (jako např. u alfa-fenyl–terc-butylnitron (PBN)). U některých látek však může být jejich terapeutická účinnost skutečně spojená s antioxidační aktivitou. Ve valné většině případů je však jejich terapeutická dávka velmi nízká k dosažení antioxidačního účinku. Klinická účinnost u mnoha syntetických látek je často doprovázena problémy jako je nedostatečná propustnost přes hematoencefalickou bariéru (BBB), špatná rozpustnost, nedostatečná biologická dostupnost, nízká perorální aktivita a další. Antioxidanty v potravinářském průmyslu dosáhly většího úspěchu, i když i v této oblasti některé látky vykazují určitou toxicitu, a proto se přestaly používat nebo se uvažuje o jejich vyřazení. Zdá se, že antioxidanty (ať už se jedná o přírodní nebo (polo)syntetické) nepřinášejí terapeutický přínos u onemocnění, které souvisejí s oxidačním stresem. Je možné, že objev nových cílů v antioxidační terapii otevře nové možnosti, a to jak pro nové látky, tak pro sloučeniny, které dříve v klinických studiích selhaly jako potenciální antioxidanty. Teprve nedávno byla v antioxidační terapii identifikována potenciálně slibná selektivní inhibice různých izoforem enzymů NOX (neboli NADPH oxidáza). Jedná se o látky jako je ebselen, S17834 nebo GKT137831. Tyto sloučeniny se zatím ukazují u různých lidských onemocnění jako slibné. K lepšímu pochopení jejich antioxidačního působení a k potvrzení jejich účinnosti a bezpečnosti v klinických případech, je však zapotřebí dalších studiích. Dosud žádná antioxidační látka, a to i přes to, že je na jejich výzkum vynakládáno obrovské úsilí, nebyla schválena pro léčebné použití a je velmi pravděpodobné, že i tyto slibné látky selžou. Zdá se, že k objevu klinicky účinného antioxidantu povede ještě velmi dlouhá cesta.

Abstract:

Oxidative stress is thought to be a cause of secondary pathology in many diseases (but only some have been sufficiently demonstrated) and also plays an important role in the process of rancidity in foods. Considerable effort has been devoted to the discovery and development of antioxidants for the pharmaceutical (as pharmaceuticals) and food industries (as preservatives and functional food ingredients), as it is generally accepted that (semi)synthetic and fully synthetic analogues may perform better than their natural counterparts, and for this reason considerable attention has been focused in particular on (semi)synthetic antioxidants. To date, many (semi)synthetic antioxidants have been developed, but very few have made it into clinical trials. However, when they have been shown to be therapeutically effective, in most cases the observed benefit has been found to be due to a biological activity other than their antioxidant mechanism (such as alpha-phenyl-tert-butylnitrone (PBN)). For some agents, however, their therapeutic efficacy may indeed be linked to antioxidant activity. In the vast majority of cases, however, their therapeutic dose is very low to achieve an antioxidant effect. The clinical efficacy of many synthetic agents is often accompanied by problems such as insufficient permeability across the blood-brain barrier (BBB), poor solubility, poor bioavailability, low oral activity and others. Antioxidants have achieved greater success in the food industry, although even in this area some substances have shown some toxicity and have therefore been discontinued or are being considered for phasing out. Antioxidants (whether natural or (semi)synthetic) do not seem to be of therapeutic benefit in diseases related to oxidative stress. It is possible that the discovery of new targets in antioxidant therapy will open up new possibilities, both for new agents and for compounds that have previously failed as potential antioxidants in clinical trials. Only recently, potentially promising selective inhibition of various NOX (or NADPH oxidase) enzyme isoforms has been identified in antioxidant therapy. These are compounds such as ebselen, S17834 or GKT137831. These compounds have so far shown promise in various human diseases. However, further studies are needed to better understand their antioxidant action and to confirm their efficacy and safety in clinical cases. To date, no antioxidant compounds, despite the enormous effort being put into their research, have been approved for therapeutic use and it is very likely that even these promising compounds will fail. It seems that there is still a very long way to go to discover a clinically effective antioxidant.

Keywords

endogenní antioxidanty, oxidační stres, nemoci způsobené oxidačním stresem, skladovatelnost potravin, volný radikál

Keywords

endogenous antioxidants, oxidative stress, oxidatives stress diseases, food shelf life, free radical

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Jan Tauchen, Ph.D.
• Reader: Adéla Fraňková, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme:
Food Quality and Processing of Agricultural Products